19
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bahan bakar nabati (BBN) - bioetanol dan biodiesel merupakan dua
kandidat kuat pengganti bensin dan solar yang selama ini digunakan
sebagai bahan bakar mesin Otto dan Diesel. Pemerintah Indonesia
telah mencanangkan pengembangan dan implementasi dua macam bahan
bakar tersebut, bukan hanya untuk menanggulangi krisis energi yang
mendera bangsa namun juga sebagai salah satu solusi kebangkitan
ekonomi masyarakat.
Saat ini pengembangan bahan bakar nabati untuk menggantikan
bahan bakar fosil terus dilakukan. Biofuel akan menggantikan
premium, solar, maupun kerosin atau minyak tanah. Pemerintah
mentargetkan antara tahun 2009-2010 komposisi biofuel dan bahan
bakar fosil mencapai 15 persen berbanding 85 persen.Kebutuhan
nasional untuk bahan bakar nabati sedikitnya 18 miliar liter per
tahun. Akan tetapi keterbatasan bahan baku menjadi kendala utama
karena harus berbagi dengan berbagai industri lain
Biodiesel adalah sebuah alternatif untuk bahan bakar diesel
berbasis minyak bumi yang terbuat dari sumber daya terbarukan
seperti minyak nabati, lemak hewan, atau alga. Kajian bahwa
biodiesel dapat didegradasi secara biologis empat kali lebih cepat
daripada bahan bakar diesel minyak bumi. Ia memiliki sifat
pembakaran yang sangat mirip dengan diesel petroleum, dan dapat
menggantikannya dalam menggunakan saat ini. Namun, yang paling
sering digunakan sebagai aditif untuk minyak diesel, meningkatkan
pelumasan dinyatakan rendah bahan bakar solar murni ultra rendah
belerang. Ini adalah salah satu kandidat yang mungkin untuk
menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama dunia
transportasi, karena merupakan bahan bakar terbarukan yang dapat
menggantikan solar pada mesin saat ini dan dapat diangkut dan
dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Semakin
banyak stasiun bahan bakar yang membuat biodiesel tersedia bagi
konsumen, dan semakin banyak armada transportasi yang besar
menggunakan beberapa proporsi biodiesel dalam bahan bakar mereka.
Biodiesel terdiri dari asam lemak rantai panjang dengan alkohol
terpasang, sering berasal dari minyak nabati. Hal ini dihasilkan
melalui reaksi minyak nabati dengan alkohol metil atau etil alkohol
dengan adanya katalis. Lemak hewani adalah sumber potensial.
Umumnya katalis digunakan adalah kalium hidroksida (KOH) atau
sodium hidroksida (NaOH). Proses kimia yang disebut
transesterifikasi yang menghasilkan biodiesel dan gliserin. Kimia,
biodiesel disebut ester metil jika alkohol yang digunakan adalah
metanol. Jika etanol yang digunakan, disebut ester etil. Mereka
adalah serupa dan saat ini, ester metil lebih murah karena biaya
yang lebih rendah untuk metanol. Biodiesel dapat digunakan dalam
bentuk murni, atau dicampur dalam jumlah dengan bahan bakar solar
untuk digunakan pada mesin pengapian kompresi.1.2 Tujuan1)
Mengetahui proses proses yang terjadi untuk membuat metil
ester.
2) Mengetahui jenis jenis alat atau peralatan yang digunakan.3)
Mengetahui bahan chemical yang dapat dipakai dalam proses pembuatan
metil ester.
1.3 Permasalahan1) Bagaimana metode pengolahan minyak kedelai
menjadi bahan bakar alternatif.
2) Apa yang menjadi pertimbangan untuk menjadi bahan bakar yang
dapat digunakan.
3) Mengapa timbul pemikiran untuk membuat sebuah alternative
bahan bakar.BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Energi alternatif adalah istilah yang merujuk kepada semua
energi yang dapat digunakan yang bertujuan untuk menggantikan bahan
bakar konvensional tanpa akibat yang tidak diharapkan dari hal
tersebut. Umumnya, istilah ini digunakan untuk mengurangi
penggunaan bahan bakar hidrokarbon yang mengakibatkan kerusakan
lingkungan akibat emisi karbon dioksida yang tinggi, yang
berkontribusi besar terhadap pemanasan global berdasarkan
Intergovernmental Panel on Climate Change. Selama beberapa tahun,
apa yang sebenarnya dimaksud sebagai energi alternatif telah
berubah akibat banyaknya pilihan energi yang bisa dipilih yang
tujuan yang berbeda dalam penggunaannya.
Istilah "alternatif" merujuk kepada suatu teknologi selain
teknologi yang digunakan pada bahan bakar fosil untuk menghasilkan
energi. Teknologi alternatif yang digunakan untuk menghasilkan
energi dengan mengatasi masalah dan tidak menghasilkan masalah
seperti penggunaan bahan bakar fosil. Oxford Dictionary
mendefinisikan energi alternatif sebagai energi yang digunakan
bertujuan untuk menghentikan penggunaan sumber daya alam atau
pengrusakan lingkungan.
Banyak pendukung menunjukkan bahwa limbah minyak nabati adalah
sumber terbaik untuk menghasilkan minyak biodiesel. Minyak nabati
merupakan minyak lemak semi padat yang mempunyai komposisi tetap.
Namun, pasokan yang tersedia secara drastis kurang dari jumlah
bahan bakar berbasis minyak bumi yang dibakar untuk transportasi
dan pemanasan rumah di dunia.
Bahan bakar transportasi diperkirakan dan rumah menggunakan
minyak pemanas sekitar 230.000 juta gallon, limbah minyak nabati
dan lemak hewan tidak akan cukup untuk memenuhi permintaan.
Sehingga diperkirakan produksi minyak nabati untuk semua penggunaan
adalah sekitar 33.000 juta pound (15.000.000 t) atau 4.500 juta US
galon (17.000.000 m), dan produksi diperkirakan lemak hewan adalah
12.000 juta pound (5.000.000 t). Untuk benar-benar sumber minyak
terbarukan, tanaman atau sumber cultivatable serupa akan harus
dipertimbangkan.Tanaman memanfaatkan fotosintesis untuk mengubah
energi matahari menjadi energi kimia. Hal ini energi kimia yang
menyimpan biodiesel dan dilepaskan ketika dibakar. Oleh karena itu
tanaman dapat menawarkan sumber minyak yang berkelanjutan untuk
produksi biodiesel. Tanaman yang berbeda menghasilkan minyak yang
dapat digunakan pada tingkat yang berbeda. Beberapa studi telah
menunjukkan produksi tahunan sebagai berikut:
a) Kedelai: 40 sampai 50 US gal / acre (40 sampai 50 m / km ) b)
Mustard: 140 US gal / acre (130 m / km ) c) Brassica napus: 110-145
US gal / acre (100-140 m / km ) d) Kelapa sawit: 650 US gal / acre
(610 m / km )e) Alga: 10.000 hingga 20.000 US gal / ha (10.000
hingga 20.000 m / km )Produksi minyak panen ganggang untuk
biodiesel belum dilakukan pada skala komersial, tetapi studi
kelayakan kerja telah dilakukan untuk sampai pada nomor di atas.
Khusus dibesarkan varietas sawit dapat menghasilkan cukup
menghasilkan minyak yang tinggi, dan memiliki manfaat tambahan
bahwa sisa makanan setelah minyak telah ditekan keluar dapat
bertindak sebagai pestisida efektif dan biodegradable. Ada
penelitian yang sedang berlangsung dalam menemukan tanaman lebih
cocok dan meningkatkan produksi minyak. Menggunakan hasil saat ini,
sejumlah besar tanah harus dimasukkan ke dalam produksi untuk
menghasilkan minyak cukup untuk sepenuhnya menggantikan penggunaan
bahan bakar fosil.
Biodiesel adalah bahan bakar alternatif untuk mesin diesel yang
dihasilkan dari sumber agriculural terbarukan. Biodiesel adalah
salah satu ester metil atau etil berasal dari minyak nabati, limbah
minyak goreng atau lemak hewan melalui proses yang disebut
transesterifikasi. Di AS, minyak kedelai adalah minyak nabati utama
yang digunakan dalam memproduksi biodiesel, tetapi minyak dari
tanaman seperti kanola, bunga matahari, safflowers dan lain-lain
dapat digunakan juga. Minyak ini mengandung berbagai proporsi asam
lemak yang mempengaruhi karakteristik mereka, terutama kemampuan
untuk mengalir di daerah beriklim dingin. Biodiesel dapat digunakan
dalam mesin diesel dengan sedikit modifikasi. Biodiesel terdiri
dari metil ester asam lemak nabati, sedangkan petroleum diesel
adalah hidrokarbon. Biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang
serupa dengan petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung
untuk mesin diesel atau dicampur dengan petroleum diesel.
Pencampuran 20 % biodiesel ke dalam petroleum diesel menghasilkan
produk bahan bakar tanpa mengubah sifat fisik secara nyata. Produk
ini di Amerika dikenal sebagai Diesel B-20 yang banyak digunakan
untuk bahan bakar bus..
Biodiesel adalah senyawa mono alkil ester yang diproduksi
melalui reaksi transesterifikasi antara trigliserida (minyak
nabati, seperti minyak sawit, minyak jarak dll) dengan metanol
menjadi metil ester dan gliserol dengan bantuan katalis basa.
Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20 serta
mengandung oksigen. Adanya oksigen pada biodiesel membedakannya
dengan petroleum diesel (solar) yang komponen utamanya hanya
terdiri dari hidro karbon. Jadi komposisi biodiesel dan petroleum
diesel sangat berbeda
Energi yang dihasilkan oleh biodiesel relatif tidak berbeda
dengan petroleum diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU), sehingga
engine torque dan tenaga kuda yang dihasilkan juga sama. Walaupun
kandungan kalori biodiesel serupa dengan petroleum diesel, tetapi
karena biodiesel mengandung oksigen, maka flash point lebih tinggi
sehingga tidak mudah terbakar.
Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada
suhu kamar, maka biodiesel lebih aman daripada petroleum diesel
dalam penyimpanan dan penggunaannya. Di samping itu, biodiesel
tidak mengandung sulfur dan senyawa bensen yang karsinogenik,
sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan
lebih mudah ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel.
Penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi emisi karbon monoksida,
hidrokarbon total, partikel, dan sulfur dioksida. Emisi nitrous
oxide juga dapat dikurangi dengan penambahan konverter
katalitik.
Kelebihan lain dari segi lingkungan adalah tingkat toksisitasnya
yang 10 kali lebih rendah dibandingkan dengan garam dapur dan
tingkat biodegradability sama dengan glukosa, sehingga sangat cocok
digunakan di perairan untuk bahan bakar kapal/motor. Biodiesel
tidak menambah efek rumah kaca seperti halnya petroleum diesel
karena karbon yang dihasilkan masih dalam siklus karbon.
Biodiesel mempunyai beberapa keunggulan diantaranya adalah mudah
digunakan, limbahnya bersifat ramah lingkungan (biodegradable),
tidak beracun, bebas dari logam berat sulfur dan senyawa aromatik
serta mempunyai nilai flash point (titik nyala) yang lebih tinggi
dari petroleum diesel sehingga lebih aman jika disimpan dan
digunakan.Secara teknis biodiesel yang berasal dari minyak nabati
dikenal sebagai VOME (Vegetable Oil Metil Ester) dan merupakan
sumberdaya yang dapat diperbaharui karena umumnya dapat diekstrak
dari berbagai hasil produk pertanian seperti minyak kacang kedelai,
minyak kelapa, minyak bunga matahari maupun minyak sawit.
Biodiesel tidak mudah terbakar, dan berbeda dengan diesel minyak
bumi itu adalah non-ledakan, dengan titik nyala 150 C selama
biodiesel dibandingkan dengan 64 C untuk solar. Tidak seperti
solar, adalah biodegradable dan tidak beracun, dan secara
signifikan mengurangi emisi beracun dan lainnya ketika dibakar
sebagai bahan bakar. Kimia, itu adalah bahan bakar terdiri dari
campuran mono-alkil ester asam lemak rantai panjang. Bentuk yang
paling umum menggunakan metanol untuk menghasilkan ester metil,
meskipun etanol dapat digunakan untuk menghasilkan biodiesel etil
ester. Sebuah proses produksi transesterifikasi lipid digunakan
untuk mengubah minyak dasar untuk ester yang diinginkan dan
membuang asam lemak bebas. Sebuah hasil sampingan dari proses
produksi gliserol.
Saat ini, biodiesel lebih mahal untuk menghasilkan dari diesel
minyak bumi, yang tampaknya menjadi faktor utama menjaga dari yang
digunakan lebih luas. produksi di seluruh dunia kini minyak nabati
dan lemak hewan tidak cukup untuk menggantikan penggunaan bahan
bakar fosil cair. Beberapa kelompok lingkungan, terutama NRDC
(Natural Resources Defense Council), objek dengan jumlah besar
pertanian dan di atas hasil-pemupukan, penggunaan pestisida, dan
konversi lahan yang akan dibutuhkan untuk menghasilkan minyak
nabati tambahan. 2.1. Proses pembuatan metil ester
Metil ester mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan
asam lemak, diantaranya yaitu:
1) Pemakaian energi sedikit karena membutuhkan suhu dan tekanan
lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak.2) Peralatan yang
digunakan murah. Metil ester bersifat non korosif dan metil ester
dihasilkan pada suhu dan tekanan lebih rendah, oleh karena itu
proses pembuatan metil ester menggunakan peralatan yang terbuat
dari karbon steel, sedangkan asam lemak bersifat korosif sehingga
membutuhkan peralatan stainless steel yang kuat.3) Lebih banyak
menghasilkan hasil samping gliserin yaitu konsentrat gliserin
melalui reaksi transesterifikasi kering sehingga menghasilkan
konsentrat gliserin sedangkan asam lemak, proses pemecahan lemak
menghasilkan gliserin yang masih mengandung air lebih dari 80%,
sehingga membutuhkan energi yang lebih banyak.4) Metil ester lebih
mudah didistilasi karena titik didihnya lebih rendah dan lebih
stabil terhadap panas.5) Dalam memproduksi alkanolamida, ester
dapat menghasilkan superamida dengan kemurnian lebih dari 90%
dibandingkan dengan asam lemak yang menghasilkan amida dengan
kemurnian hanya 65-70%.6). Metil ester mudah dipindahkan
dibandingkan asam lemak karena sifat kimianya lebih stabil dan non
korosif. Metil ester dihasilkan melalui reaksi kimia esterifikasi
dan transesterifikasi.2.1.1. Esterifikasi
Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi
ester. Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol.
Esterifikasi adalah suatu proses yang bertujuan untuk membentuk
ester. Ester mempunyai rumus RCOOR dimana R adalah gugus alkyl.
Katalis-katalis yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat, dan
karena ini, asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar
kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih
dalam praktek industrial (Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar
reaksi bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur
rendah (misalnya, paling tinggi 120C), reaktan metanol harus
ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (biasanya lebih besar
dari 10 kali nisbah stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi
harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak.
Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi
reaksi dan metode penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam
lemak ke ester metilnya dapat dituntaskan dalam waktu 1 sampai
beberapa jam. Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil
ester adalah:
R-COOH + CH3OH ( R-COOH3 + H2O
Asam Lemak
Metanol
Metil Ester Air
Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak
berkadar asam lemak bebas tinggi (berangka-asam P 5 mg-KOH/g). Pada
tahap ini, asam lemak bebas akan dikonversikan menjadi metil ester.
Tahap esterifikasi biasa diikuti dengan tahap transesterfikasi.
Namun sebelum produk esterifikasi diumpankan ke tahap
transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang
dikandungnya harus disingkirkan terlebih dahulu.
Faktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi esterifikasi antara
lain:a) Waktu Reaksi
Semakin lama waktu reaksi maka kemungkinan kontak antar zat
semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika
kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka dengan bertambahnya waktu
reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil.
b) Pengadukan
Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat
pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan
reaksi terjadi sempurna. Sesuai dengan persamaan Archenius:
k = Ae(-Ea/RT)
(1) dimanaT = Suhu absolut ( C)
R = Konstanta gas umum (cal/gmol K)
E = Tenaga aktivasi (cal/gmol)
A= Faktor tumbukan (t-1)
k = Konstanta kecepatan reaksi (t-1)
Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta
kecepatan reaksi. Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat penting
mengingat larutan minyak katalismetanol merupakan larutan yang
immiscible.
c) Katalisator
Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada
suatu reaksi sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan
reaksi semakin besar. Pada reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan
biasanya menggunakan konsentrasi katalis antara 1 - 4 % berat
sampai 10 % berat campuran pereaksi (Mc Ketta, 1978).
d) Suhu Reaksi
Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak
konversi yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan
Archenius. Bila suhu naik maka harga k makin besar sehingga reaksi
berjalan cepat dan hasil konversi makin besar.
Transesterifikasi adalah proses yang mereaksikan trigliserida
dalam minyak nabati atau lemak hewani dengan alkohol rantai pendek
seperti methanol atau etanol (pada saat ini sebagian besar produksi
biodiesel menggunakan metanol) menghasilkan metal ester asam lemak
(Fatty Acids Methyl Esters/FAME) atau biodiesel dan gliserol
(gliserin) sebagai produk samping. Katalis yang digunakan pada
proses transeterifikasi adalah basa/alkali, biasanya digunakan
natrium hidroksida (NaOH) atau kalium hidroksida (KOH).
Esterifikasi adalah proses yang mereaksikan asam lemak bebas
(FFA) dengan alkohol rantai pendek (metanol atau etanol)
menghasilkan metil ester asam lemak (FAME) dan air. Katalis yang
digunakan untuk reaksi esterifikasi adalah asam, biasanya asam
sulfat (H2SO4) atau asam fosfat (H2PO4). Metil ester merupakan
salah satu bahan oleo kimia dasar, turunan dari minyak atau lemak
selain asalm lemak. Metil ester diproduksi melalui proses
transesterifikasi yang menggunakan methanol. Berdasarkan kandungan
FFA dalam minyak nabati maka proses pembuatan biodiesel secara
komersial dibedakan menjadi 2 yaitu:
1. Transesterifikasi dengan katalis basa (sebagian besar
menggunakan kalium hidroksida) untuk bahan baku refined oil atau
minyak nabati dengan kandungan FFA rendah.
2. Esterifikasi dengan katalis asam (umumnya menggunakan asam
sulfat) untuk minyak nabati dengan kandungan FFA tinggi dilanjutkan
dengan transesterifikasi dengan katalis basa.
Proses pembuatan biodiesel dari minyak dengan kandungan FFA
rendah secara keseluruhan terdiri dari reaksi transesterifikasi,
pemisahan gliserol dari metil ester, pemurnian metil ester
(netralisasi, pemisahan methanol, pencucian dan
pengeringan/dehidrasi), pengambilan gliserol sebagai produk samping
(asidulasi dan pemisahan metanol) dan pemurnian metanol tak
bereaksi secara destilasi/rectification.
Proses esterifikasi dengan katalis asam diperlukan jika minyak
nabati mengandung FFA di atas 5%. Jika minyak berkadar FFA tinggi
(>5%) langsung ditransesterifikasi dengan katalis basa maka FFA
akan bereaksi dengan katalis membentuk sabun. Terbentuknya sabun
dalam jumlah yang cukup besar dapat menghambat pemisahan gliserol
dari metil ester dan berakibat terbentuknya emulsi selama proses
pencucian. Jadi esterifikasi digunakan sebagai proses pendahuluan
untuk mengkonversikan FFA menjadi metil ester sehingga mengurangi
kadar FFA dalam minyak nabati dan selanjutnya ditransesterifikasi
dengan katalis basa untuk mengkonversikan trigliserida menjadi
metil ester.2.1.2. TransesterifikasiTransesterifikasi (biasa
disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari trigliserida
(minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol,
dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Transesterifikasi
adalah penggantian alcohol dari suatu gugus ester dengan ester
lain.Di antara alkohol-alkohol monohidrik yang menjadi kandidat
sumber/pemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling umum
digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi
(sehingga reaksi disebut metanolisis).
Jadi, di sebagian besar dunia ini, biodiesel praktis identik
dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil Ester, FAME).
Transesterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa
adanya katalis, konversi yang dihasilkan maksimum namun reaksi
berjalan dengan lambat (Mittlebatch, 2004).
Katalis yang biasa digunakan pada reaksi transesterifikasi
adalah katalis basa, karena katalis ini dapat mempercepat reaksi.
Produksi biodiesel dari tumbuhan yang umum dilaksanakan yaitu
melalui proses yang disebut dengan transesterifikasi.
Transesterifikasi yaitu proses kimiawi yang mempertukarkan grup
alkoksi pada senyawa ester dengan alkohol. Untuk mempercepat reaksi
ini diperlukan bantuan katalisator berupa asam atau basa.
Pada tanaman penghasil minyak, cukup banyak terkandung asam
lemak. Secara kimiawi, asam lemak ini merupakan senyawa gliserida.
Pada proses transesterifikasi senyawa gliserida ini dipecah menjadi
monomer senyawa ester dan gliserol, dengan penambahan alkohol dalam
jumlah yang banyak dan bantuan katalisator.Senyawa ester, pada
tingkat (grade) tertentu inilah yang menjadi biodiesel. Dalam
proses transesterifikasi untuk produksi biodiesel dari tumbuhan,
biasanya digunakan asam sulfat (H2SO4) sebagai katalisator reaksi
kimianya. Metil ester merupakan salah satu bahn dari oleo kimia
dasar.Selain proses transesterifikasi, dalam produksi biodiesel
juga melalui tahapan: pengempaan jaringan tanaman (misalnya biji)
menghasilkan minyak mentah; pemisahan (separator) fase ester dan
gliserin; serta pemurnian/pencucian senyawa ester untuk
menghasilkan grade bahan bakar (biodiesel).
Reaksi transesterifikasi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahap
yaitu sebagai berikut:
1) Trigliserida (TG) + CH3OH Digliserida (DG) + R1COOCH32)
Digliserida (DG) + CH3OH Monogliserida (MG) + R2COOCH33)
Monogliserida (MG) + CH3OH Gliserol (GL) + R3COOCH3Produk yang
diinginkan dari reaksi transesterifikasi adalah ester metil
asam-asam lemak. Terdapat beberapa cara agar kesetimbangan lebih ke
arah produk, yaitu:
a) Menambahkan metanol berlebih ke dalam reaksi
b) Memisahkan gliserol
c) Menurunkan temperatur reaksi (transesterifikasi merupakan
reaksi eksoterm)
Metil ester mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan
asam lemak, diantaranya yaitu:
1) Pemakaian energi sedikit karena membutuhkan suhu dan tekanan
lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak.2) Peralatan yang
digunakan murah. Metil ester bersifat non korosif dan metil ester
dihasilkan pada suhu dan tekanan lebih rendah, oleh karena itu
proses pembuatan metil ester menggunakan peralatan yang terbuat
dari karbon steel, sedangkan asam lemak bersifat korosif sehingga
membutuhkan peralatan stainless steel yang kuat.3) Lebih banyak
menghasilkan hasil samping gliserin yaitu konsentrat gliserin
melalui reaksi transesterifikasi kering sehingga menghasilkan
konsentrat gliserin, sedangkan asam lemak, proses pemecahan lemak
menghasilkan gliserin yang masih mengandung air lebih dari 80%,
sehingga membutuhkan energi yang lebih banyak.4) Metil ester lebih
mudah didistilasi karena titik didihnya lebih rendah dan lebih
stabil terhadap panas.5) Dalam memproduksi alkanolamida, ester
dapat menghasilkan superamida dengan kemurnian lebih dari 90%
dibandingkan dengan asam lemak yang menghasilkan amida dengan
kemurnian hanya 65-70%.6) Metil ester mudah dipindahkan
dibandingkan asam lemak karena sifat kimianya lebih stabil dan non
korosif. Metil ester dihasilkan melalui reaksi kimia esterifikasi
dan transesterifikasi.
Transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan,
yakni:
1) Pencampuran katalis alkalin (umumnya sodium hidroksida atau
potassium hidroksida) dengan alkohol (umumnya methanol).
Konsentrasi alkalin yang digunakan bervariasi antara 0.5 - 1 wt%
terhadap massa minyak. Sedangkan alkohol diset pada rasio molar
antara alkohol terhadap minyak sebesar 9:1. 2) Pencampuran
alkohol+alkalin dengan minyak di dalam wadah yang dijaga pada
temperatur tertentu (sekitar 40 - 60oC) dan dilengkapi dengan
pengaduk (baik magnetik ataupun motor elektrik) dengan kecepatan
konstan (umumnya pada 600 rpm - putaran per-menit). Keberadaan
pengaduk sangat penting untuk memastikan terjadinya reaksi
methanolisis secara menyeluruh di dalam campuran. Reaksi
methanolisis ini dilakukan sekitar 1 - 2 jam. 3) Setelah reaksi
methanolisis berhenti, campuran didiamkan dan perbedaan densitas
senyawa di dalam campuran akan mengakibatkan separasi antara metil
ester dan gliserol. Metil ester dipisahkan dari gliserol dengan
teknik separasi gravitasi. 4) Metil ester yang notabene biodiesel
tersebut kemudian dibersihkan menggunakan air distilat untuk
memisahkan zat-zat pengotor seperti methanol, sisa katalis alkalin,
gliserol, dan sabun-sabun (soaps). Lebih tingginya densitas air
dibandingkan dengan metil ester menyebabkan prinsip separasi
gravitasi berlaku: air berposisi di bagian bawah sedangkan metil
ester di bagian atas. 2.1.3. Transesterifikasi tanpa katalis
Melakukan proses transesterifikasi pada minyak kedelai (soybean
oil) menggunakan methanol superkritik dan co-solvent CO2. Tidak
adanya katalis pada proses ini memberikan keuntungan tidak
diperlukannya proses purifikasi metil ester terhadap katalis yang
biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional
menggunakan katalis asam/basa. Perbaikan pada proses
transesterifikasi menggunakan methanol superkritik dengan
menambahkan co-solvent CO2 yang berfungsi untuk menurunkan tekanan
dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini
berkorelasi langsung pada lebih rendahnya energi yang diperlukan
dalam proses transesterifikasi menggunakan methanol superkritik.
Namun demikian, temperatur yang terlibat dalam proses yang
dilakukan masih cukup tinggi, yakni sekitar 280oC.2.1.3.1.
AlkoholisisAlkoholisis trigliserida dengan alkohol fraksi ringan
seperti methanol merupakan reaksi seimbang dan kalor reaksinya
seimbang dan kalor reaksinya kecil. Untuk menggeser reaksi ke kanan
biasanya menggunakan alkohol berlebihan. Dalam penelitian ini,
methanol diberikan berlebihan dibanding gliserida maka reaksi yang
terjadi bisa dianggap reaksi searah.(Hui, 1996)
Trigliserida terdapat dalam minyak, setelah dialkoholisis akan
diperoleh gliserol dan ester. Untuk mempercepat reaksi dapat
digunakan katalisator berupa asam, basa, atau penukar ion.
(Swern,1964)Mekanisme reaksinya sebagai berikut:R-COOCH2CH2OH
R-COOCH + 3 CH3OH
3 R-COOCH2 + CHOH
R-COOCH2 CH2OH
trygliseridemethanol
metil ester
gliserol
dimana R adalah gugus alkyl
Proses alkoholisis dapat dijalankan secara batch maupun
sinambung, dimana pada proses batch menggunakan labu leher tiga
atau autoclave. Selain itu dalam autoclave proses dapat berjalan
pada suhu tinggi dalam fase cair, sehingga akan bisa berlangsung
lebih cepat.
Proses sinambung dilaksanakan dalam reaktor kolom tegak dengan
alat pencampur yang berupa pengaduk atau gas inert. Proses ini
lebih sulit dikarenakan perlu bahan baku yang lebih banyak dan
waktu yang lebih panjang. Oleh karena itu, untuk melakukan
prosesnya alkoholis trigliserida dengan alkohol fraksi ringan
seperti metanol merupakan reaksi seimbang dan kalor reaksinya
seimbang.
Untuk meningkatkan produk terdapat beberapa faktor yang sangat
mempengaruhi antara lain:
1) Waktu reaksi, makin panjang waktu reaksi, maka kesempatan zat
zat bereakasi makin banyak, sehingga konversi semakin besar. Jika
keseimbangan reaksi telah tercapai bertambahnya waktu reaksi tidak
akan memperbesar hasil. Hal ini dikarenakan reaksi berlangsung
secara reversible sehingga reaksi akan kembali apabila waktu reaksi
telah memenuhi waktu optimum.2) Konsentrasi, kecepatan reaksi
sebanding dengan konsentrasi reaktan (Groggin, 1958). Makin tinggi
konsentrasi reaktan, makin banyak kesempatan molekul untuk saling
bertumbukan sehingga semaki tinggi pula kecepatan reaksinya.3)
Katalisator, katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan cara
menurunkan energi aktivasi reaksi, namun tidak mempengaruhi letak
keseimbangan.
4) Suhu, semakin tinggi suhu, kecepatan reaksi makin meningkat.
Pada proses alkoholisis pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi
dipengaruhi oleh katalisator yang dipakai.
5) Pengadukan, agar reaksi berjalan denagn baik diperlukan
pencampuran sebaik-baiknya dengan cara pengadukan. Pencampuran yang
baik dapat menurunkan tahanan perpindahan massa. Untuk reaksi
heterogen dengan berkurangnya tahanan perpindahan massa makin
banyak molekul molekul reaktan yang dapat mencapai fase reaksi,
sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya reaksi.
6) Perbandingan pereaksi. Reaksi alkoholisis pada umumnya
memerlukan alkohol yang berlebihan agar reaksi berjalan
sempurna.
2.2. Karakteristik Bahan Bakar Minyak Karakteristik bahan bakar
minyak yang akan dipakai pada suatu penggunaan tertentu untuk mesin
atau peralatan lainnya perlu diketahui terlebih dahulu, agar hasil
pembakaran dapat tercapai secara optimal.
Secara umum, karakteristik bahan baker minyak khususnya minyak
solar yang perlu diketahui adalah sebagai berikut :
a) Berat Jenis (Specific Gravity)
Berat jenis adalah suatu angka yang menyatakan perbandingan
berat bahan bakar minyak pada temperatur tertentu terhadap air pada
volume dan temperatur yang sama. Bahan bakar minyak umumnya
mempunyai specific gravity antara 0,74 0,96, dengan kata lain bahan
baker minyak lebih ringan dari pada air.b) Viskositas
Viskositas adalah suatu angka yang menyatakan besarnya hambatan
dari suatu bahan cair untuk mengalir, atau ukuran besarnya tahanan
geser dari bahan cair. Makin tinggi viskositas minyak, akan makin
kental dan makin sulit mengalir, begitu juga sebaliknya. Viskositas
bahan bakar minyak sangat penting artinya, terutama bagi mesin
mesin diesel maupun ketel uap, karena viskositas minyak sangat
bekaitan dengan supplay konsumsi bahan bakar kedalam ruang bakar
dan juga sangat berpengaruh terhadap kesempurnaan proses
pengkabutan bahan bakar melalui injektor.c) Titik Tuang
Titik tuang adalah suatu angka yang menyatakan suhu terendah
dari bahan bakar minyak sehingga minyak tersebut masih dapat
mengalir karena gaya gravitasi. Titik tuang ini diperlukan
sehubungan dengan adanya persyaratan praktis dari prosedur
penimbunan dan pemakaian dari bahan bakar minyak. Hal ini
dikarenakan bahan baker minyak seringkali sulit untuk dipompa
apabila suhunya telah dibawah titik tuangnya.d) Titik nyala
Titik nyala adalah suatu angka yang menyatakan suhu terendah
dari bahan bakar minyak dimana akan timbul penyalaan api sesaat,
apabila pada permukaan minyak tersebut didekatkan pada nyala api.
Titik nyala diperlukan sehubungan dengan pertimbangan pertimbangan
mengenai keamanan dari penimbunan minyak dan pengangkutan bahan
baker minyak terhadap bahaya kebakaran.Penggunaan dan produksi
biodiesel meningkat dengan cepat, terutama di Eropa, Amerika
Serikat, dan Asia, meskipun dalam pasar masih sebagian kecil saja
dari penjualan bahan bakar. Pertumbuhan SPBU membuat semakin
banyaknya penyediaan biodiesel kepada konsumen dan juga pertumbuhan
kendaraan yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar.
Penggunaan methanol murni sebagai bahan bakar, mempunyai kesulitan
dalam penyimpanan, pengisian bahan bakar, dan modifikasi mesin bis.
Gas alam atau CNG mempunyai kesulitan juga dalam penyimpanan karena
berbentuk gas yang mudah terbakar, dan bisa meledak sehingga lebih
memerlukan tenaga terdidik dalam menanganinya. Sedang biodiesel
mempunyai kelebihan kurang mudah menyala dibanding solar, lebih
mudah dalam penyimpanannya, dan dapat dicampur dengan solar.
Penggunaan minyak goreng langsung mempunyai kelebihan lebih murah
namun mempunyai kekurangan kekentalan, dan mengganggu ketersediaan
untuk konsumsi masyarakat. Kelebihan biodiesel dibanding minyak
diesel/solar adalah:1) Merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan
karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik (free sulphur, smoke
number rendah), sesuai dengan isu-isu global. 2) Cetane number
lebih tinggi sehingga pembakaran lebih sempurna3) Memiliki sifat
pelumasan terhadap piston mesin 4) Biodegradable (dapat terurai
dengan cepat) 5) Merupakan renewable energy karena terbuat dari
bahan alam yang dapat diperbarui 6) Bahan bakunya tersedia di
daerah 7) Biodiesel dapat dipergunakan keperluan lain seperti:
pelindung kayu termasuk interior rumah yang terbuat dari kayu.
Sebagai pelumas dan pelindung korosi pada peralatan rumah tangga,
pertanian yang terbuat dari logam. Biodiesel dapat pula dicampur
dengan bensin untuk mesin 2 langkah sebagai bahan bakar dan
pelumasan. Biodiesel tidak dapat menggantikan minyak tanah untuk
keperluan kompor dan lampu minyak karena sifat tidak bisa merambat
keatas. Untuk keperluan lampu petromax dengan terang yang sama,
biodieseldapat dipergunakan hingga 8 jam dan kurang memerlukan
pemompaan. Biodiesel juga dipergunakan untuk membersihkan noda
crayon pada baju dengan lebih baik dibanding deterjen.
BAB III
METODOLOGI3.1. Alat dan Bahan
Alat:
1) Erlemeyer 250 ml
2) Labu distilasi
3) Gelas ukur
4) Termometer
5) Alat titrasi
6) Beker Gelas
7) Magnetic stirrer
8) Spatula
9) Corong Pemisah
Bahan:1) Minyak Kedelai
2) NaOH pellet3) NaOH 0,1 M4) Aquadest5) indikator PP3.2.
Prosedur Percobaan
1) Timbang minyak jelantah sebanyak 100 gram, lalu panaskan di
atas hot plate yang dilengkapi kondensor sampai 70 C, jaga suhu
agar stabil.
2) Reaksikan katalis NaOH pellet 1 gram ke dalam 58,32 gram
etanol dengan menggunakan magnetic stirrer dan panaskan.
3) Campurkan katalis tersebut ke dalam minyak yang dipanaskan.
Panaskan sampai 30 menit dan suhu tetap 70 C. (Proses
transesterifikasi)
4) Setelah 30 menit, minyak dimasukkan ke dalam corong pemisah.
Diamkan semalaman. Akan terbentuk dua fasa.
5) Pisahkan Etil ester yang terbentuk dengan gliserol yang
berwarna lebih gelap dengan pencucian sebanyak 3 kali.
6) Untuk uji % FFA, 5 gram minyak jelantah di campurkan dengan
atanol sebanyak 50 ml dan 3 tetes indikator PP. Titrasi dengan
menggunakan larutan NaOH 0,5 M.
Katalis
Katalis
Katalis