Asam asetat, atau yang lebih dikenal sebagai cuka, adalah senyawa kimia organik yang memiliki rumus kimia CH₃COOH. Senyawa ini dikenal luas karena sifat asamnya yang lemah dan perannya yang krusial dalam industri makanan (sebagai pengawet dan pemberi rasa), farmasi, hingga produksi polimer seperti selulosa asetat. Memahami cara pembuatan asam asetat sangat penting, baik dari perspektif industri maupun laboratorium.
Pengantar Asam Asetat
Secara alami, asam asetat terbentuk melalui proses fermentasi alkohol (etanol) oleh bakteri asam asetat, seperti spesies *Acetobacter*. Namun, dalam skala industri, proses ini memerlukan efisiensi dan kemurnian yang lebih tinggi. Ada beberapa metode utama yang digunakan untuk memproduksi asam asetat dalam jumlah besar.
Metode Industri Utama Pembuatan Asam Asetat
Saat ini, metode yang paling dominan dan ekonomis untuk produksi asam asetat adalah melalui proses karbonilasi metanol. Namun, metode biologi masih relevan untuk produksi skala kecil atau cuka alami.
1. Karbonilasi Metanol (Proses Monsanto dan Cativa)
Ini adalah metode utama yang menyumbang lebih dari 80% produksi asam asetat global. Proses ini melibatkan reaksi metanol ($\text{CH}_3\text{OH}$) dengan karbon monoksida ($\text{CO}$) dengan bantuan katalis.
Proses Monsanto (Katalis Rodium)
Reaksi dasar dari proses Monsanto adalah:
$$ \text{CH}_3\text{OH} + \text{CO} \xrightarrow{\text{Katalis Rh}} \text{CH}_3\text{COOH} $$Proses ini beroperasi pada suhu sedang (sekitar $150-200^\circ\text{C}$) dan tekanan tinggi. Katalis yang digunakan adalah kompleks rodium, yang sangat efisien.
Proses Cativa (Katalis Iridium)
Dikembangkan oleh BP Chemicals, Proses Cativa menggunakan katalis berbasis iridium. Katalis iridium menunjukkan stabilitas yang lebih baik dan toleransi terhadap pengotor air yang lebih tinggi dibandingkan rodium, menjadikannya pilihan yang lebih disukai dalam banyak fasilitas modern karena biaya operasional yang sedikit lebih rendah.
2. Oksidasi Hidrokarbon (Oksidasi Butana atau Nafta)
Metode ini merupakan jalur produksi yang lebih tua sebelum karbonilasi metanol menjadi dominan. Proses ini melibatkan oksidasi cairan butana atau nafta (fraksi minyak bumi ringan) dengan udara pada suhu dan tekanan tinggi.
Hasil dari reaksi ini adalah campuran asam karboksilat, termasuk asam format, asam propionat, dan asam asetat. Pemurnian (distilasi) yang ekstensif diperlukan untuk mengisolasi asam asetat dengan kemurnian tinggi, menjadikannya kurang efisien dibandingkan karbonilasi metanol.
3. Fermentasi Bakteri (Produksi Cuka Alami)
Ini adalah cara tradisional pembuatan cuka. Proses ini memanfaatkan aksi bakteri asam asetat (umumnya dari genus *Acetobacter*) yang mengoksidasi etanol menjadi asam asetat dengan adanya oksigen (udara).
Tahapan Fermentasi:
- Persiapan Bahan Baku: Biasanya menggunakan larutan alkohol encer (misalnya sari buah, anggur, atau larutan etanol yang diencerkan).
- Aktivasi Bakteri: Bakteri asam asetat ditambahkan ke dalam larutan. Bakteri ini hidup di permukaan larutan dan memerlukan banyak oksigen.
- Oksidasi: Reaksi yang terjadi adalah: $$ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{Bakteri}} \text{CH}_3\text{COOH} + \text{H}_2\text{O} $$
- Pematangan dan Pemurnian: Setelah fermentasi selesai, larutan yang dihasilkan (cuka) biasanya memiliki konsentrasi asam asetat yang rendah (biasanya 5-10%) dan perlu disaring atau didistilasi jika diperlukan konsentrasi yang lebih tinggi (cuka glasial).
Visualisasi Proses Karbonilasi
Kemurnian dan Penggunaan
Asam asetat yang dihasilkan melalui karbonilasi metanol seringkali mencapai kemurnian sangat tinggi. Asam asetat glasial (disebut demikian karena membeku menjadi kristal seperti es pada suhu sekitar $16.6^\circ\text{C}$) adalah bentuk anhidrat dengan kemurnian 99.5% atau lebih tinggi. Ini sangat penting untuk sintesis kimia di mana air dapat mengganggu reaksi.
Sementara itu, cuka yang digunakan di dapur biasanya merupakan larutan asam asetat berair dengan konsentrasi antara 4% hingga 8%. Pemilihan metode pembuatan sangat bergantung pada tingkat kemurnian yang diinginkan untuk aplikasi akhir, mulai dari fermentasi tradisional untuk bumbu hingga sintesis kimia yang kompleks.