Top Banner
TUGAS MAKALAH 2 PENGOLAHAN MINYAK BUMI:BIODIESEL Disusun Oleh: Kelompok 5 Andreas Kurniawan 1106052940 Anifah 1106011461 Devi Nathania 1106052985 Mauhibiya Shofa 1106010515 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2014
22

Makalah PMB Biodiesel

Sep 03, 2015

Download

Documents

Achmad Fauzi

menjelaskan tentang sifat fisika dan kimia biodiesel dan juga cara memproduksinya
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • TUGAS MAKALAH 2

    PENGOLAHAN MINYAK BUMI:BIODIESEL

    Disusun Oleh:

    Kelompok 5

    Andreas Kurniawan 1106052940

    Anifah 1106011461

    Devi Nathania 1106052985

    Mauhibiya Shofa 1106010515

    DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

    UNIVERSITAS INDONESIA

    DEPOK 2014

  • 2

    DAFTAR ISI

    Daftar Isi....................................................................................................................... 2

    BAB I Pendahuluan .................................................................................................... 3

    1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 3

    1.2 Tujuan Penulisan ............................................................................................. 4

    1.3 Rumuasan Masalah ......................................................................................... 4

    BAB II Biodiesel ........................................................................................................ 5

    2.1 Teknologi Biodiesel ........................................................................................ 5

    2.2 Sifat-sifat Biodiesel ......................................................................................... 6

    2.3 Keunggulan Biodiesel .................................................................................... 7

    2.4 Kelemahan Biodiesel ...................................................................................... 8

    2.5 Proses Biodiesel Hingga Bisa Menghasilkan Energi ..................................... 9

    2.6 Penerapan Teknologi Biodiesel di Indonesia .................................................. 19

    Daftar Pustaka .............................................................................................................. 22

  • 3

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang

    Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar minyak alternatif (Bahan Bakar

    Nabati) dari bahan baku yang dapat diperbarui. Biodiesel tersusun dari berbagai

    macam ester asam lemak yang dapat dibuat dari minyak tumbuhan (minyak

    nabati), seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak jarak, minyak biji kapuk,

    minyak biji karet, dan lain sebagainya, yang di Indonesia dapat tumbuh dengan

    baik, sehingga sangat potensial untuk dikembangkan.

    Beberapa alasan yang mendukung penggunaan biodiesel antara lain,

    biodiesel mempunyai sifat-sifat fisik yang hampir sama dengan minyak solar,

    mempunyai angka setana lebih baik dari minyak solar, dapat dicampur dalam

    segala komposisi dengan minyak solar, dapat diaplikasikan pada mesin diesel

    yang ada tanpa perlu modifikasi, mudah terdegradasi, dan lain-lain. Disamping itu

    emisi gas buang yang dihasilkan ramah lingkungan, sehingga dapat mengurangi

    polusi udara dan mencegah efek pemanasan global. Adapun secara teknologi,

    mulai dari penanaman, penyiapan bahan baku sampai produksi menjadi biodiesel

    tidak menuntut teknologi yang tinggi dan mahal, prosesnya tidak membahayakan,

    pabriknya dapat diadakan dalam skala kecil, sehingga modal yang diperlukan

    tidak terlalu besar dan keuntungan yang diperoleh dapat mengangkat

    perekonomian setempat.

    Diantara beberapa metode proses pembuatan biodiesel, yang paling umum

    dan murah adalah melalui reaksi transesterifikasi minyak nabati (trigliserida)

    dengan alkohol (methanol atau ethanol) menjadi metil ester dengan katalis basa

    (sodium/potassium hidroksida). Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (metil

    ester dari minyak nabati) dengan konversi sampai 98 %. Tetapi bila minyak nabati

    yang dipakai masih mengandung asam lemak bebas (free fatty acid, FFA) cukup

    besar, maka perlu dilakukan reaksi esterifikasi lebih dahulu untuk mengurangi

    kadar asam lemak bebas.

  • 4

    1.2 Tujuan Penulisan

    Makalah ini disusun dengan tujuan sebagai berikut:

    Mengetahui lebih dalam mengenai proses pembuatan Biodiesel.

    Mengetahui mekanisme dari pembuatan Biodiesel hingga dapat

    menghasilkan energi.

    Mengetahui lebih lanjut mengenai pengaplikasian Biodiesel dalam

    kehidupan sehari-hari khususnya di Indonesia.

    1.3 Rumusan Masalah

    Adapun pertanyaan-pertanyaan yang muncul mengenai topik Biodiesel

    adalah sebagai berikut:

    Apa yang dimaksud dengan Biodiesel?

    Apa kegunaan dari Biodiesel?

    Apa saja aplikasi yang menggunakan Biodiesel sebagai bahan bakarnya?

    Bagaimana proses terbentuknya Biodiesel hingga dapat menghasilkan

    energi?

    Ada dimana teknologi biodiesel diterapkan di Indonesia?

  • 5

    BAB II

    BIODIESEL

    2.1 Teknologi BioDiesel

    Biodiesel adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumberdaya

    hayati yang berupa minyak lemak nabati atau lemak hewani. Senyawa

    utamanya adalah ester.

    Biodiesel merupakan senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses

    alkoholisis (transesterifikasi) antara trigliserida dengan metanol atau etanol

    dengan bantuan katalis basa menjadi alkil ester dan gliserol; atau esterifikasi

    asam-asam lemak (bebas) dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis

    basa menjadi senyawa alkil ester dan air. Biodiesel terbentuk dengan

    mengubah triglyceride mejadi glycerin. Setelah glycerin dibuang, yang

    tinggal adalah biodiesel. Molekul biodiesel merupakan rantai hidrokarbon

    yang sederhana dan tidak mengandung sulfur. Biodiesel terbuat melalui

    proses kimia sederhana yang disebut transesterification.

    Biodiesel telah banyak digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar.

    Bahan baku biodiesel yang dikembangkan bergantung pada sumber daya

    alam yang dimiliki suatu negara, minyak kanola di Jerman dan Austria,

    minyak kedelei di Amerika Serikat, minyak sawit di Malaysia, dan minyak

    kelapa di Filipina Indonesia mempunyai banyak sekali tanaman penghasil

    minyak lemak nabati, diantaranya adalah kelapa sawit, kelapa, jarak pagar,

    jarak, nyamplung, dan lain-lain. Beberapa tanaman yang potensial untuk

    bahan baku biodiesel dapat dilihat pada tabel dibawah ini

  • 6

    Tabel 2.1. Sumber Minyak Nabati di Indonesia

    Nama latin Nama Indonesia Nama lain (daerah)

    Elaeis guineensis Kelapa sawit Sawit, kelapa sawit

    Ricinus communis Jarak (kastroli) Kaliki, jarag (Lampung)

    Jatropha curcas Jarak pagar -

    Ceiba pentandra Kapok Randu (Sunda, Jawa)

    Chalopyllum inophyllum Nyamplung nyamplung

    Ximena americana Bidaro Bidaro (Sumber : Pusat Penelitian Energi ITB)

    2.2 Sifat-Sifat Biodiesel

    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.

    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.

    Viskositas biodiesel lebih tinggi dibandingkan viskositas solar, sehingga

    biodiesel mempunyai daya pelumasan yang lebih baik daripada solar. Oleh

    karena mampu melumasi mesin dan sistem bahan bakar, maka dapat

    menurunkan keausan piston sehingga mesin yang menggunakan bahan bakar

    biodiesel menjadi lebih awet. Selain itu biodiesel sudah mengandung oksigen

    dalam senyawanya, sehingga pembakaran di dalam mesin nyaris sempurna

    dan hanya membutuhkan nisbah udara/bahan bakar rendah. Dengan

    demikian emisi senyawa karbon non-CO2 dalam gas buang kendaraan sangat

    kecil dan penggunaan bahan bakar lebih efisien.

    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

  • 7

    mengandung oksigen, maka flash pointnya 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.

    Molekul biodiesel merupakan rantai hidrokarbon yang sederhana dan

    tidak mengandung sulfur dan senyawa bensen yang karsinogenik sehingga

    biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan lebih mudah

    ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel..Menggunakan biodiesel

    pada motor diesel mengurangi emisi dari hidrokarbon yang terbakar, karbon

    monoksida, sulfates, polycyclic aromatic hydrocarbon, nitrated polycyclic

    aromatic hydrocarbon dan zat lain.

    Agar dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar, biodiesel

    harus mempunyai kemiripan sifat fisik dan kimia dengan minyak solar.

    Berikut merupakan perbandingan antara sifat solar dengan biodiesel.

    Tabel 2.2. Perbandingan sifat fisik dan kimia Biodiesel dan Solar

    Sifat fisik / kimia Biodiesel Solar

    Komposisi Ester alkil Hidrokarbon

    Densitas, g/ml 0,8624 0,8750

    Viskositas, cSt 5,55 4,6

    Titik kilat, oC 172 98

    Angka setana 62,4 53

    Energi yang dihasilkan 40,1 MJ/kg 45,3 MJ/kg (Sumber : Internasional Biodiesel, 2001)

    2.3 Keunggulan Biodiesel

    Sejauh ini, keuntungan terbesar didapatkan dengan penggunaan Bio

    Diesel adalah sifatnya yang bisa diperbaharui karena berasal dari minyak

    tumbuh-tumbuhan. Manfaat lainnya, bahan bakar Bio Diesel ini tidak

    mengandung bahan kimia beracun, seperti belerang, yang bertanggung jawab

    atas terjadinya emisi berbahaya. Bahkan, jika digunakan setiap hari

    menggantikan bahan bakar fosil bahaya seperti hujan asam bisa dihilangkan

    selamanya. Berikut merupakan perbandingan emisi pembakaran biodiesel

    dengan solar.

    Tabel 2.3. Perbandingan emisi pembakaran biodiesel dan solar

  • 8

    Senyawa Emisi Biodiesel Solar

    SO2, ppm 0 78

    NO, ppm 37 64

    NO2, ppm 1 1

    CO, ppm 10 40

    Partikulat, mg/Nm3 0,25 5,6

    Benzen, mg/Nm3 0,3 5,01

    Toluen, mg/Nm3 0,57 2,31

    Xilen, mg/Nm3 0,73 1,57

    Etil benzen, mg/Nm3 0,3 0,73 (Sumber : Internasional Biodiesel, 2001)

    Selain itu, Anda tidak perlu merubah atau memodifikasi mobil diesel

    yang dimiliki untuk menggunakan bahan bakar Bio Diesel. Bahan bakar ini

    dapat dengan mudah dioperasikan pada mesin diesel standar. Biodiesel

    memiliki titik kilat yang lebih tinggi sehingga lebih aman dalam hal

    penyimpanannya karena tidak mudah terbakar atau meledak apabila terkena

    sedikit panas. Biodiesel yang dihasilkan juga memiliki angka setan yang

    tinggi.

    2.4 Kelemahan Biodiesel

    Kandungan energi bio diesel diketahui 11% lebih kecil dari bahan bakar

    diesel yang berbasis minyak bumi. Ini berarti kapasitas pembangkit listrik

    dari mesin yang Anda gunakan akan menurun cukup jauh ketika

    menggunakan Bio Diesel.

    Kelemahan kedua yang terdapat pada Bio Diesel adalah memiliki

    kualitas oksidasi yang buruk sehingga Bio Diesel dapat menyebabkan

    beberapa masalah masalah serius ketika disimpan. Bila disimpan untuk waktu

    yang lebih lama, Bio Diesel cenderung berubah menjadi gel (lihat minyak

    goreng yang disimpan di kulkas), yang dapat menyebabkan penyumbatan

    berbagai komponen mesin. Bio Diesel ini juga dapat mengakibatkan

    pertumbuhan mikroba, sehingga menyebabkan beberapa kerusakan pada

    mesin. Selain itu dampak paling serius yang dihadapi dengan penggunaan Bio

    Diesel adalah kelangkaan pangan akibat dialihkannya tanaman yang biasa

    dikonsumsi untuk dijadikan bahan bakar. Tanaman seperti tebu, jagung,

  • 9

    kelapa sawit dan beberapa jenis komoditas lainnya cenderung mengalami

    kenaikan harga yang cukup signifikan akibat dijadikan Bio diesel.

    2.5 Proses Biodiesel Hingga Bisa Menghasilkan Energi

    Sumber minyak nabati yang digunakan dalam pembuatan biodiesel

    Bahan baku utama yang digunakan untuk menghasilkan biodiesel

    tentu merupakan tumbuh-tumbuhan yang kemudian di ambil kandungan

    minyak nabatinya. Ada berbagai sumber minyak nabati yang dapat

    digunakan antara lain :

    o Bahan baku minyak nabati murni; biji kanola dan minyak kedelai

    yang paling banyak digunakan. Minyak kedelai paling banyak

    digunakan 90% sebagai stok bahan bakar di Amerika.

    o Minyak jelantah;

    o Lemak hewan termasuk produk turunan seperti asam lemak

    Omega-3 dari minyak ikan.

    o Algae juga dapat dipergunakan sabagai bahan baku biodiesel yang

    dapat dibiakkan dengan menggunakan bahan limbah seperti air

    selokan tanpa menggantikan lahan untuk tanaman pangan.

    o Lemak hewani sangat terbatas dalam persediaan dan tidak efisien

    meningkatkan kadar lemak dalam tubuh hewan. Walaupun

    demikian, produksi biodiesel dengan lemak hewani tidak dapat

    diacuhkan dan dapat dijadikan sebagai pengganti penggunaan

    petro-diesel dalam jumlah kecil. Hingga sekarang, investasi senilai

    5 juta dollar sedang dibuat pabrik di Amerika,direncanakan akan

    memproduksi 11.4 juta liter biodiesel dari perkiraan 1 milyar kg

    lemak ayam setiap tahun dari peternakan ayam lokal.

    Kandungan yang terdapat pada minyak nabati

    Trigliserida

  • 10

    Minyak atau lemak adalah substansi yang bersifat non soluble di air

    (hidrofobik) terbuat dari satu mol gliserol dan tiga mol asam lemak.

    Minyak atau lemak juga biasa dikenal sebagai trigliserida (Sonntag,

    1979). Struktur kimia trigliserida disajikan pada Gambar 2.

    Gambar 2. Rumus bangun trigliserida

    R1, R2, dan R3 merupakan rantai hidrokarbon yang berupa asam

    lemak dengan jumlah atom C lebih besar dari sepuluh. Senyawa inilah

    yang akan dikonversi menjadi ester melalui reaksi transesterifikasi.

    Indonesia memiliki banyak sekali tumbuhan penghasil minyak lemak

    nabati bahan baku produksi biodiesel. Kekayaan alam ini masih belum

    banyak dikembangkan. Kandungan dan komposisi asam lemak dari

    berbagai tumbuhan di Indonesia dapat dilihat pada Tabel dibawah ini

  • 11

    Tabel 2.4. Kandungan dan Komposisi minyak nabati beberapa tumbuhan

    Nama Pohon

    (Indonesia Latin)

    Kelapa

    sawit

    Jarak

    Pagar Saga Utan Kapok Kasumba Nyamplung

    Elaesis

    guineensis

    Jatropha

    curcas

    Adenanthera

    pavonina

    Ceiba

    Pentandra

    Carthamus

    tinctorius

    Calophyllum

    inophyllum

    Bagian sumber

    minyak Sabut Inti biji Daging biji Inti biji Inti biji Inti biji

    Kandungan

    minyak 45-70 40-60 14-28 24-40 30-50 40-73

    (%-b kering)

    Komposisi asam lemak:

    Miristat 2 0,25 0,4

    Palmitat 42 14,5 9 10,5 6,7 17,1

    Stearat 5 5,5 1,1 8,6 3,65 9,05

    Arakhidat 0,15 1,3

    Lignoserat 25,5

    Oleat 41 50 49,4 46,1 11,75 50,8

    Linoleat 10 29,6 14,6 33,5 77,9 20

    Erusat 3,3

    (Sumber : Eckey,1954; Knothe,1997; Soerawidjja, 2002)

    Asam Lemak Bebas

    Selain mengandug trigliserida, minyak lemak nabati juga

    mengandung asam lemak bebas (free fatty acid), fosfolipid, sterol, air,

    odorants, dan pengotor-pengotor lainnya. Di antara kandungan-

    kandungan tersebut yang perlu diperhatikan ialah asam lemak bebas.

    Asam lemak bebas merupakan pengotor yang tidak boleh ada

    dalam reaksi transesterifikasi. Asam lemak bebas bereaksi dengan

    basa (katalis reaksi transesterifikasi) membentuk sabun dan air. Selain

    itu, reaksi transesterifikasi menghasilkan produk samping berupa

    gliserin. Sabun sulit dipisahkan dari gliserin, sehingga adanya asam

    lemak bebas dalam reaksi transesterifikasi dapat menyebabkan

    kesulitan dalam pemisahan produk.

    Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan biodiesel

    Bahan baku:

    1. Minyak Nabati yang telah diekstrak dari tumbuhan.

  • 12

    2. Methanol (CH3OH)/Ethanol (CH3COOH) kemurnian 99%. Alkohol

    digunakan sebagai reaktan dalam reaksi esterifikasi maupun

    transesterifikasi. Alkohol yang sering digunakan adalah metanol,

    etanol, propanol, dan isopropanol. Dalam skala industri, metanol lebih

    banyak digunakan karena harganya lebih murah daripada alkohol yang

    lain.Alkohol diumpankan dalam reaksi esterifikasi maupun

    transesterifikasi dalam jumlah berlebih untuk mendapatkan konversi

    maksimum. Pemakaian alkohol yang berlebih tentu saja menambah

    biaya produksi pembuatan biodiesel, oleh karena itu alkohol sisa di

    daur ulang.

    3. KOH/NaOH. Kedua senyawa ini berlaku sebagai katalis pada reaksi

    transesterifikasi. Katalis yang sering digunakan untuk reaksi

    transesterifikasi yaitu alkali, asam, atau enzim. Penggunaan enzim

    masih belum umum dibandingkan alkali dan basa karena harganya

    mahal dan belum banyak penelitian yang membahas kinerja katalis ini.

    Alkali yang sering digunakan yaitu natrium metoksida (NaOCH3),

    natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), kalium

    metoksida, natrium amida, natrium hidrida, kalium amida, dan kalium

    hidrida (Sprules and Price, 1950). Natium hidroksida dan natrium

    metoksida merupakan katalis yang paling banyak digunakan. Natrium

    metoksida lebih efektif dibandingkan natrium hidroksida (Fredman et.

    al., 1984; Hartman, 1956) tetapi harganya lebih mahal dan beracun.

    Untuk perbandingan molar alkohol dan asam lemak 6:1, perolehan

    ester untuk NaOH 1% dan NaOCH3 0,5% hampir sama setelah

    direaksikan selama 60 menit Namun, pada perbandingan molar alkohol

    dan asam lemak 3:1, katalis natrium metoksida menunjukkan hasil

    yang lebih baik (Fredman et. al., 1984). Kalium hidroksida (KOH)

    mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan katalis lainnya.

    Pada akhir proses, KOH yang tersisa dapat dinetralkan dengan asam

    fosfat menjadi pupuk (K3PO4) sehingga proses produksi biodiesel

    dengan katalis KOH tidak menghasilkan limbah cair yang berbahaya

  • 13

    bagi lingkungan. Selain itu, KOH dapat dibuat dari abu pembakaran

    limbah padat pembuatan minyak nabati.

    Reaksi pembuatan Biodiesel

    Ada dua reaksii untuk mendapatkan biodiesel yaitu dengan reaksi

    esterifikasi dan reaksi transesterifikasi.

    1. Reaksi Esterifikasi

    Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak bebas

    dengan alkohol membentuk ester dan air. Reaksi yang terjadi

    merupakan reaksi endoterm, sehingga memerlukan pasokan kalor dari

    luar. Temperatur untuk pemanasan tidak terlalu tinggi yaitu 55-60 oC

    (Kac, 2001). Secara umum reaksi esterifikasi adalah sebagai berikut :

    Reaksi esterifikasi dapat dilakukan sebelum atau sesudah reaksi

    transesterifikasi. Reaksi esterifikasi biasanya dilakukan sebelum

    reaksi transesterifikasi jika minyak yang diumpankan mengandung

    asam lemak bebas tinggi (>0.5%). Dengan reaksi esterifikasi,

    kandungan asam lemak bebas dapat dihilangkan dan diperoleh

    tambahan ester.

    2. Reaksi Transesterifikasi

    Reaksi Transesterifikasi sering disebut reaksi alkoholisis, yaitu

    reaksi antara trigliserida dengan alkohol menghasilkan ester dan

    gliserin. Alkohol yang sering digunakan adalah metanol, etanol, dan

    isopropanol. Berikut ini adalah tahap-tahap reaksi transesterifikasi :

  • 14

    Secara keseluruhan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut :

  • 15

    Trigliserida bereaksi dengan alkohol membentuk ester dan

    gliserin. Kedua produk reaksi ini membentuk dua fasa yang mudah

    dipisahkan. Fasa gliserin terletak dibawah dan fasa ester alkil diatas.

    Ester dapat dimurnikan lebih lanjut untuk memperoleh biodiesel yang

    sesuai dengan standard yang telah ditetapkan, sedangkan gliserin

    dimurnikan sebagai produk samping pembuatan biodiesel. Gliserin

    merupakan senyawaan penting dalam industri. Gliserin banyak

    digunakan sebagai pelarut, bahan kosmetik, sabun cair, dan lain-lain.

    Rute-Rute Proses Pembuatan Biodiesel

    Pembuatan biodiesel dengan bahan baku minyak berasam lemak bebas

    tinggi akan menimbulkan banyak rute karena diperlukan satu reaksi atau

    lebih dan pemisahannya. berikut ini gambaran singkat mengenai rute-rute

    pembuatan biodiesel.

    1. Rute I (transesterifikasi esterifikasi )

    Pada rute ini, pembuatan ester alkil dari minyak nabati dilakukan

    dengan dua reaksi, transesterifikasi dan esterifikasi. Asam lemak

    bebas dalam minyak lemak nabati direaksikan dengan basa

    membentuk sabun. Semua asam lemak bebas dikonversi menjadi

    sabun, sehingga minyak nabati yang masuk reaktor transesterifikasi

    bebas asam lemak bebas. Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan satu

    tahap atau dua tahap, pada reaksi dua tahap dilakukan pemisahan

    gliserin di tengah-tengah reaksi, hal ini dilakukan agar kesetimbangan

    reaksi bergeser ke kanan, sehingga konversi yang diperoleh lebih

    tinggi.

    Hasil yang diperoleh dari keluaran reaktor transesterifikasi

    adalah ester, gliserin, sabun, dan pengotor. Ester dipisahkan dari

    produk dan sabun diubah kembali menjadi asam lemak bebas dengan

    pengasaman. Asam lemak dapat diubah menjadi ester alkil dengan

    reaksi esterifikasi.

  • 16

    Asam lemak bebas bereaksi dengan alkohol menjadi ester dan air.

    Pada reaksi ini digunakan katalis asam, dapat berupa katalis homogen

    (cair) atau heterogen (padat). Katalis padat dapat memudahkan dalam

    proses pemisahan produk karena dapat disaring untuk kemudian

    dipakai kembali. Selain menghasilkan ester, reaksi esterifikasi juga

    menghasilkan produk samping berupa air.

    Ester hasil reaksi esterifikasi masih bercampur dengan pengotor-

    pengotor sehingga harus dimurnikan. Pengotor paling banyak adalah

    gliserin. Gliserin mempunyai massa jenis yang lebih besar daripada

    ester sehingga fasa gliserin berada di bawah, pemisahannya dapat

    dilakukan dengan dekantasi. Gliserin dapat dimurnikan lebih lanjut

    dan menjadi produk samping yang bernilai ekonomi cukup tinggi.

    Biodiesel hasil reaksi esterifikasi dicampurkan kembali dengan

    biodiesel hasil reaksi transesterifikasi.

    Biodiesel yang dihasilkan masih berupa produk mentah sehingga

    perlu dimurnikan. Pemurniannya dapat dilakukan dengan dua cara

    yaitu dengan pencucian menggunakan air atau pemurnian dengan

    penukar ion (penukar anion untuk mengikat asam dan penukar kation

    untuk mengikat basa yang tersisa dari reaksi transesterifikasi).

    Pencucian dilakukan untuk menghilangkan garam, alkohol, dan

    pengotor yang larut dalam air.

    Rute ini tidak sesuai untuk memproduksi biodiesel dari minyak

    lemak nabati yang mengandung asam lemak bebas tinggi karena

    memerlukan bahan baku berupa asam dan basa relatif lebih banyak.

    2. Rute II (esterifikasi transesterifikasi)

    Seperti pada rute I, Rute ini juga menggunakan dua reaksi, yaitu

    esterifikasi dan transesterifikasi, namun pada rute ini reaksi

    esterifikasi dilakukan sebelum reaksi tranesterifikasi. Hal ini

    dilakukan untuk menghilangkan asam lemak bebas sekaligus

    menambah perolehan biodiesel. Reaksi esterifikasi dapat dilakukan

    dengan katalis homogen maupun heterogen. Esterifikasi dengan

    katalis homogen menghasilkan produk yang bersifat asam sehingga

  • 17

    sebelum reaksi transesterifikasi, kelebihan asam ini harus dinetralkan

    terlebih dahulu. Penetralan dapat dilakukan dengan penambahan basa

    atau menggunakan resin penukar anion. Penetralan menggunakan basa

    menghasilkan garam yang dapat menjadi pengotor, hal ini tidak terjadi

    pada penetralan menggunakan penukar ion.

    Reaksi esterifikasi menghasilkan produk samping berupa air. Air

    harus dipisahkan sebelum reaksi transesterifikasi. Pemisahan ini dapat

    dilakukan dengan penguapan atau menggunakan absorber.

    Umpan masuk reaktor transesterifikasi berupa trigliserida, ester,

    dan pengotor. Trigliserida direaksikan dengan metanol menghasilkan

    ester dan gliserin. Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan dua tahap

    untuk mendapatkan konversi tinggi. Pada reaksi dua tahap, pemisahan

    gliserin dilakukan diantara kedua reaksi. Pemisahan gliserin ini

    berguna untuk menggeser kesetimbangan ke kanan sehingga

    konversinnya menjadi lebih tinggi.

    Reaksi transesterifikasi menghasilkan produk samping berupa

    gliserin. Ester dan gliserin tidak saling larut sehingga dapat dipisahkan

    dengan dekantasi. Fasa ester dimurnikan lebih lanjut untuk

    mendapatkan biodiesel yang sesuai dengan standard mutu yang

    disyaratkan. Fasa ester masih mengandung pengotor-pengotor,

    seperti : sisa katalis, garam, metanol, dan pengotor lainnya. Pemurnian

    fasa ester alkil dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pencucian

    dengan air atau menggunakan penukar ion.

    3. Rute III (esterifikasi dengan metanol superkritik)

    Metanol superkritik adalah metanol yang berada pada kondisi

    diatas temperatur dan tekanan kritiknya, yaitu 350 oC dan 30 MPa.

    Esterifikasi dengan metanol superkritik mempunyai beberapa

    keunggulan yaitu waktu yang diperlukan untuk mencapai konversi

    yang diinginkan jauh lebih kecil daripada dengan cara konvensional

    dan proses pemisahan produknya lebih mudah karena tidak

    menggunakan katalis, sehingga tidak ada pengotor berupa katalis sisa.

  • 18

    Namun, esterifikasi ini juga mampunyai kelemahan yaitu kondisi

    operasi harus pada temperatur dan tekanan tinggi.

    Pengotor

    Pengotor yang ada dalam biodiesel diantaranya gliserin, air, dan

    alkohol sisa. Pemisahan pengotor dilakukan untuk mendapatkan biodiesel

    yang memenuhi kriteria untuk dijadikan bahan bakar.

    1. Gliserin

    Gliserin dan ester membentuk dua fasa yang tidak saling larut.

    Gliserin yang berada di lapisan bawah karena densitasnya lebih besar

    dari ester. Pemisahan gliserin dari ester dapat dilakukan dengan cara

    dekantasi. Gliserin merupakan produk samping proses pembuatan

    biodiesel yang bernilai ekonomis tinggi yang dapat dijual dalam

    keadaan mentah (crude glycerin) atau gliserin yang telah dimurnikan.

    Pemurnian gliserin akan lebih sulit jika terbentuk sabun hasil reaksi

    asam lemak bebas dengan basa.

    2. Air

    Salah satu produk samping reaksi esterifikasi adalah air. Air harus

    dihilangkan sebelum reaksi transesterifikasi. Pemisahan air ini dapat

    dilakukan dengan penguapan atau menggunakan absorber. Pemisahan

    air dengan penguapan lebih banyak dilakukan dalam industri biodiesel

    karena lebih murah. Air menjadi sulit dipisahkan jika terdapat sabun

    hasil reaksi asam lemak bebas dengan basa. Air akan berikatan dengan

    sabun dan gliserin sehingga pemisahannya menjadi sulit.

  • 19

    2.6 Penerapan Teknologi Biodiesel di Indonesia

    Biodiesel adalah bahan bakar nabati yang memiliki sifat-sifat seperti

    minyak solar yang mengandung ester metil/etil asam-asam lemak. Selain

    berasal dari bahan baku yang dapat terbarukan (renewable), keunggulan

    biodiesel adalah ramah lingkungan karena tidak mengandung sulfur dan

    mempunyai emisi (Cox danParticulate matter) yang rendah serta tidak

    mengandung racun (non toxic). Dengan centane number yang tinggi

    menyebabkan pembakaran yang lebih sempurna. Viskositas yang tinggi

    menghasilkan pelumasan yang baik terhadap mesin. Secara teknologi,

    penggunaan biodiesel sebagai pengganti solar tidak memerlukan extra cost,

    karena tidak memerlukan modifikasi khusus terhadap mesin-mesin

    konvensional yang berjalan saat ini.

    Sumber utama lemak atau minyak lemak dapat berasal dari minyak sawit

    (Crude Palm Oil - CPO), minyak kelapa, minyak inti sawit, minyak kacang,

    minyak kelor, minyak jarak pagar dan puluhan jenis tumbuhan lain yang

    banyak di Indonesia. Sedangkan metanol dan etanol dapat dibuat dari gas

    bumi atau dengan proses fermentasi dari biomassa. Selain biodiesel, reaksi ini

    juga menghasilkan side product yaitu gliserin yang permintaan pasarnya juga

    cukup besar, sehingga secara ekonomis cukup menguntungkan. Di massa

    depan gliserin juga dapat difermentasi menjadi etanol sehingga selain

    biodiesel juga dapat dihasilkan bioetanol.

    Diantara beberapa sumber bahan baku biodiesel yang mempunyai potensi

    sangat besar adalah minyak sawit. CPO sudah menjadi bahan baku yang

    komersial, dimana Indonesia sudah menjadi negara penghasil CPO kedua

    terbesar di dunia. Tahun 2003, Indonesia sudah memproduksi sebanyak 10.68

    juta ton (5.32 juta ton diekspor) dengan daerah sebaran produksi seperti

    dalam tabel 1. Dengan tingkat pertumbuhan pertahun 15%, produksi CPO

    tahun 2010 akan mencapai 17.5 juta ton.

  • 20

    Tabel 5. Luar Area dan Produksi CPO Indonesia tahun 2003

    Daerah Luas Area (Ha) Produksi CPO (ton)

    Sumatera 3.712.878 9.122.178

    Jawa 15.334 31.425

    Bali, Nusa Tenggara 0 0

    Kalimantan 1.002.690 1.220.839

    Sulawesi 137.104 213.339

    Maluku, Papua 58.074 95.123

    Total 4.926.080 10.682.902

    (Sumber: Dept. Pertanian, 2003)

    Dapat dikatakan hampir seluruh jenis CPO dapat diolah menjadi

    biodiesel. Mulai dari CPO standar denganFree Fatty Acid (FFA) kurang dari

    5%, CPO offgrade dengan FFA antara 5-20%, Waste CPO dengan FFA

    antara 20-70%, bahkan sampai Palm Fatty Acid Distillate (PFAD-produk sisa

    dari pabrik minyak goreng) yang mempunyai FFA lebih dari 70%. CPO

    tersebut melewati proses seperti pada gambar 2 sehingga menghasilkan

    biodiesel dan gliserin sebagai produk sampingan.

    Selain CPO, potensi besar juga terdapat pada minyak jarak pagar

    (Jatropha curcas). Walaupun belum diproduksi secara maksimal, jarak pagar

    dengan sifatnya yang khas mempunyai potensi sangat besar untuk dapat

    berkembang menjadi sumber energi alternatif. Berbeda dengan CPO yang

    dapat dipergunakan untuk minyak goreng, minyak jarak pagar mengandung

    racun sehingga tidak dapat dikonsumsi. Jarak pagar adalah tumbuhan asli

    Amerika Tengah yang mempunyai sifat tahan kekeringan, dapat beradaptasi

    pada 1-6000 m di atas permukaan laut (dpl) dengan kondisi terbaik adalah

    pada ketinggian kurang dari 500 m dpl. Jarak pagar dapat tumbuh dengan

    baik di lahan kritis pada temperatus 11-38 dengan curah hujan 300-2000 mm

    pertahun. Walaupun begitu jarak pagar memerlukan air yang cukup hingga

    usia 2-3 tahun. Jarak pagar dapat tumbuh tahunan (mencapai 50 tahun) pada

    lahan-lahan marjinal yang miskin hara. Dengan kemampuan berbuah yang

    cepat, jarak pagar dapat mulai dipanen sejak usia 6 bulan dengan produksi

    maksimal setelah mencapai usia 4 tahun (Dr. David Alloreung, 2005).

    Belum ada data statistik yang tepat mengenai produktifitas jarak pagar.

    Menurut Departemen Energi Nicaragua (2005) produksi minyak jarak yang

  • 21

    dihasilkan perhektar adalah 1.5-1.7 ton pertahun. Nilai ini lebih rendah

    dibandingkan dengan laporan yang disampaikan oleh Allolerung (2005) yang

    menyebutkan produksi minyak jarak dalam satu hektar dapat mencapai 4.2

    ton pertahun. Nilai yang lebih optimis disampaikan oleh Manurung (2005)

    bahwa dalam satu hektar kurang lebih menghasilkan 10-12.5 ton biji jarak

    pagar. Dengan kandungan minyak 35% produksi minyak jarak pagar yang

    dihasilkan perhektar pethaun adalah 4.3 ton. Ini setara dengan 4.7 kL/ha/th

    biodiesel.

    Tabel 6. Luas Lahan Kritis Indonesia Tahun 2003

    Daerah Dalam Kawasan Hutan

    (Ha)

    Luar Kawasan

    Hutan (Ha) Jumlah (Ha)

    Sumatera 1.950.850 4.084.551 6.035.401

    Jawa 338.203 1.270.731 1.608.943

    Bali, Nusa Tenggara 348.102 1.237.581 1.585.683

    Kalimantan 2.580.290 4.489.506 7.069.796

    Sulawesi 943.669 827.657 1.771.326

    Maluku, Papua 1.825.372 2.218.328 4.043.700

    Total 7.986.486 14.128.354 22.114.840

    (Sumber: Statistik Indonesia 2004, BPS (diolah)).

    Saat ini Indonesia masih memiliki lahan kritis yang cukup luas yang

    tersebar diseluruh pulau. Sebaran lahan kritis tersebut dapat dilihat pada tabel

    6, dengan total luas di seluruh Indonesia pada akhir tahun 2003 adalah 22 juta

    hektar (Statistik Indonesia 2004, BPS). Jika 5% saja dari seluruh lahan kritis

    ini ditanami jarak pagar maka kebutuhan bidiesel Indonesia sebesar 4.2 juta

    kL/tahun dapat dipenuhi.

  • 22

    REFERENSI

    Sukmini, Eva. Serba-Serbi Energi, Bunga Rampai Energi dari Negeri Sakura.

    2006. Bandung: Ganesha.

    Kementerian Perindustrian. http://www.kemenperin.go.id/artikel/1903/Indonesia-

    Produsen-Utama-Biodiesel. Diakses pada 23 Maret 2014, 08.32 AM.

    Rista. http://finance.detik.com/read/2014/02/09/100123/2491344/1034/alternatif-

    tanaman-penghasil-biodiesel-ada-di-sukabumi. Diakses pada 24 Maret 2014,

    09.35 PM.

    MITI (Masyarakat Ilmuwan dan Teknolog Indonesia).

    http://beranda.miti.or.id/potensi-biodiesel-di-indonesia/. Diakses pada 24

    Maret 2014, 09.35 PM.

    Statistik Indonesia 2004, BPS