Program Kreativitas Mahasiswa

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWAPENGGUNAAN KATALIS HETEROGEN BERBASIS ZINCOXIDE (ZnO) UNTUK PRODUKSI BIODIESELBIDANG KEGIATAN:PKMPDiusulkan Oleh:Wakid Yuniarto / 13005048 / 2005Agus Heri Hoerudin / 13005021 / 2005Hanny/ 13006028/ 2006INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNGBANDUNG2008LEMBAR PENGESAHAN1. Judul Kegiatan : Penggunaan Katalis HeterogenBerbasis Zinc Oxide (ZnO) untukProduksi Biodiesel2. Bidang kegiatan : PKMP3. Bidang Ilmu : Teknologi dan Rekayasa4. Ketua Pelaksana Kegiatana. Nama Lengkap : Wakid Yuniartob. NIM : 13005048c. Program Studi/Fakultas : Teknik Kimia / Fakultas Teknologi Industrid. Perguruan Tinggi : ITB (Institut Teknologi Bandung)e. Alamat Rumah : Jl. Sekeloa Utara I/8, Bandung, 40134f. No Telp/HP : (022) 2502966 / 08563626867g. Email : [email protected]. Anggota Pelaksana Kegiatan : 2 orang6. Dosen Pendampinga. Nama Lengkap : Dr. Melia Laniwati Gunawanb. NIP : 131661121c. Alamat Rumah : Jl. Sukamenak Indah No.IV-26 KopoBandungd. No Telp/HP : 081648662157. Biaya Penelitian yang diusulkan : Rp 5.996.2508. Jangka Waktu Pelaksanaan : 5 bulanBandung, 23 September 2008MengetahuiMenyetujuiKetua Program StudiKetua Pelaksana PenelitianDr. IGBN MakertiharthaNIP. 131835241Wakid YuniartoNIM.13005048Deputi WRM Bidang

Pengembangan Kegiatan Non-KulikulerPembimbing,Dr. Ir. Nanang T. PuspitoNIP. 131476575Dr. Ir. Melia Laniwati G, M.Sc.NIP. 131661121

iiPROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA 2008Penggunaan Katalis Heterogen Berbasis Zinc Oxide (ZnO) untuk ProduksiBiodieselProgram Studi Teknik KimiaWakid Yuniarto (13005048), Agus Heri Hoerudin (13005021), danHanny (13006028)PembimbingDr. Ir. Melia Laniwati Gunawan, M.Sc.ABSTRAKBiodiesel yang merupakan salah satu jenis biofuel telah dipertimbangkan sebagai salahsatu jenis energi alternatif yang menjanjikan. Biodiesel dihasilkan dari reaksitransesterifikasi minyak nabati dengan metanol menjadi Fatty Acids Methyl Ester(FAME). Selama ini, biodiesel diproduksi dengan menggunakan katalis homogenseperti NaOH dan KOH. Dengan menggunakan katalis homogen, konversi yangdihasilkan mencapai 97,7% dengan waktu tinggal selama 18 menit (Knothe,2004).Akan tetapi, penggunaan katalis homogen memberikan beberapa kendala yaitu perlupemisahan produk dari katalis yang larut di dalamnya, perlu treatment lebih lanjut agartidak mencemari lingkungan, dan katalis tidak cukup ekonomis jika didaur ulang. Olehkarena itu, perlu dikembangkan katalis heterogen yang membuat proses produksimenjadi lebih ekonomis, bisa diterapkan, dan ramah lingkungan. Ba-ZnO adalahkandidat katalis padat yang sangat menjanjkan. Penggunaan katalis ini pada temperatur65 oC menghasilkan konversi sebesar 95,2 % dengan waktu reaksi 1 jam (Kawashima etall,2008).Penelitian ini bertujuan untuk menguji aktivitas Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO,dan Na-ZnO dalam mengkatalisis reaksi transesterifikasi dan melakukan karakterisasiterhadap katalis tersebut. Katalis-katalis tersebut dibuat dengan metode impregnasi dankalsinasi. Reaktan yang digunakan adalah minyak kedelai dan metanol sebagai reaktanutama. Aktivitas katalis-katalis tersebut dibandingkan dengan aktivitas NaOH atauKOH dalam mengkatalisis reaksi transesterifikasi.Percobaan yang dilakukan meliputi sintesis katalis, karakterisasi katalis, dan ujiaktivitas katalis. Pembuatan katalis Ba-ZnO dilakukan dengan mencampurkan larutanBa(NO3)2 dengan serbuk ZnO. Sebelum impregnasi, ZnO (sebagai penyangga)dipanaskan terlebih dahulu pada temperatur 393 K (120 oC) selama 1 malam.Karakterisasi yang dilakukan adalah penentuan luas permukaan katalis dengan metodeBrunauer-Emmet-Teller (BET). Uji aktivitas dilakukan pada reaktor batch skalalaboratorium dengan mengukur konversi reaksi yang terjadi.Kata kunci : Ba-ZnO, katalis heterogen, transesterifikasi.

iiiSTUDENTS CREATIVITY PROGRAM 2008Zinc Oxide (ZnO) as Based Heterogeneous Catalyst for Biodiesel ProductionDepartment of Chemical EngineeringWakid Yuniarto (13005048), Agus Heri Hoerudin (13005021), danHanny (13006028)AdvisorDr. Ir. Melia Laniwati Gunawan, M.Sc.ABSTRACTBiodiesel as the biofuel has been considered as the most promised alternative energy.Biodiesel is produced from transesterification of vegetable oil using methanol to beFatty Acids Methyl Ester (FAME). Nowadays, the production of biodiesel is usinghomogenous catalyst, sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH).Homogenous catalyst yield exceeded 97.7% at 18 minutes (Knothe, 2004). However,homogenous catalyst has many disadvantages, such as: need separation unit to separatecatalyst from the product, need further treatment in order not to cause environmentpollution, and it is considerably more costly to recycle the used catalyst. Therefore, it isimportant to develop the heterogeneous catalyst to make the biodiesel productionbecome more economic, applicable, and environmentally benign. Ba-ZnO is one of thepotential and promised heterogeneous catalyst candidates. The experiment resultshowed that the using Ba-ZnO catalyst at temperature of 65 oC yield the conversion of95.2% at 1 hour (Kawashima et all, 2008).The purpose of this research are to test the activity of Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO, and Na-ZnO in transesterifucation reaction and to characterize to those catalyst.Those catalyst is made by impregnation and calcination method. The reseach usesoybean oil as the reactant at the presence of methanol. The catalysts activity will becompared with the activity of sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide(KOH).The research conduct of catalyst synthesis, catalyst characterization, and catalystactivity test. The synthesis of Ba-ZnO catalyst is conducted by mixing the solution ofBa(NO3)2 with ZnO (powder). Before the impregnation process, ZnO (as the support) isheated at 393 K (120 oC) for a night. Catalyst characterization is conducted by themeasurement of catalyst surface area using Brunauer-Emmet-Teller (BET) method.Catalyst activity is tested in the batch reactor by measuring the reaction conversion.Keywords: Ba-ZnO, Heterogeneous catalyst, transesterification.ivKATA PENGANTARPuji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmatdan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan proposal penelitian yang berjudulPenggunaan Katalis Heterogen Berbasis Zinc Oxide (ZnO) Untuk ProduksiBiodiesel. Proposal penelitian ini penulis ajukan untuk mengikuti ProgramKreativitas Mahasiswa 2008.Penulisan proposal penelitian ini tidak terlepas dari pihak-pihak yang telahmembantu. Untuk itu, penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terimakasih kepada:1. Dr. Melia Laniwati, Dr. IGBN Makertihartha, dan Dr. Subagjo atas

bimbingan dan arahannya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proposalpenelitian ini dengan baik.2. Seluruh peserta lab Teknik Reaksi Kimia dan Katalisis, Program StudiTeknik Kimia atas segala bantuan dan kerjasamanya.3. Seluruh anggota divisi Workshop Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia(HIMATEK) ITB yang telah membantu mensosialisasikan ajang ini danmengatur pengumpulan serta administrasi di Program Studi.4. Semua pihak yang telah membantu penyusunan karya tulis ini yang tidakbisa penulis sebutkan satu per satu.Penulis menyadari bahwa penyusunan proposal penelitian ini masih jauhdari sempurna. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulismengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakanpenyusunan selanjutnya. Akhir kata, penulis berharap bahwa proposal penelitianini bisa menjadi usulan solusi bagi permasalahan bangsa.Bandung, September 2008Penulis1I. Judul Penelitian‘Penggunaan Katalis Heterogen Berbasis Zinc Oxide (ZnO) Untuk ProduksiBiodiesel’.II. Latar Belakang MasalahPesatnya perkembangan industri dunia saat ini memberikan konsekuensi logisterhadap peningkatan permintaan pasokan energi dalam jumlah yang besar.Selama ini energi tersebut berasal dari bahan bakar fosil yang jumlahnya terbatasdan terus berkurang. Kekhawatiran akan terjadinya krisis energi menjaditantangan baru bagi semua negara-negara di dunia. Bagaimanapun juga, tanpaadanya energi yang cukup segala bentuk aktivitas manusia (termasuk duniaindustri) akan terhambat. Oleh karena itu, diperlukan sumber energi alternatifsebagai solusi dalam memecahkan tantangan tersebut.Biodiesel yang merupakan salah satu jenis biofuel (minyak tumbuhtumbuhan)telah dipertimbangkan sebagai salah satu jenis energi alternatif yangmenjanjikan. Biodiesel dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak nabatidengan alkohol menjadi Fatty Acids Methyl Ester (FAME). Selain karena berasaldari sumber yang terbarukan, biodiesel menghasilkan emisi gas buang yang jauhlebih baik daripada bahan bakar fosil, yaitu mengurangi emisi CO hingga 46 %dan CO2 hingga 78 % serta memiliki kadar sulfur yang rendah (Miller, 2007).Manfaat lain dari biodiesel adalah tidak perlu adanya modifikasi pada mesin,meningkatkan umur mesin, biodegradable, nontoksik, dan aman untuk disimpan.Beberapa tahun mendatang bahan bakar ini akan diproduksi secara besarbesaranhampir di seluruh dunia. Jika pada tahun 2007 sudah terdapat 20 negarapenghasil minyak untuk memenuhi kebutuhan 200 negara yang lainnya, makapada tahun 2010 mendatang diperkirakan lebih dari 200 negara menjadi produsendan pemasok biodiesel (www.emerging-markets.com,2008). Memang dunia saatini tengah memasuki era transisi global dalam produksi bahan bakar. Pada tahun2008, produksi biodiesel meningkat tajam menjadi 11,1 juta ton per tahundibanding empat tahun sebelumnya yang hanya mencapai 2,8 juta ton/tahun

(www.emerging-markets.com,2008).2Gambar 1 Produksi Biodisel Dunia Tahun 2002-2008(www.emerging-markets.com,2008)Indonesia, sebagai negara yang kaya akan sumber daya alam ini, kini tengahmeningkatkan volume produksi biodiesel. Sampai dengan September 2006,terdapat 3 industri produsen biodiesel dengan total produksi sebesar 142 ribu tonper tahun. Pada tahun 2007 terdapat pembangunan pabrik biodiesel dengankapsitas total sebesar 435 ribu ton per tahun. Dengan angka itu, Indonesia telahmencapai sepertiga produksi biodiesel Jerman (produsen terbesar di dunia), lebihbesar daripada Perancis, Italia, dan negara tetangga kita (Malaysia danSingapura). Pada tahun 2008 ini tengah dibangun pabrik biodiesel terbesar didunia yakni dengan kapsitas 3 x 330 ribu ton per tahun di Pelintung, Dumai, Riau(Triharyo Susilo,2006).Tabel 1 Total Produksi Biodiesel Indonesia per September 2006(Triharyo Susilo,2006).No ProdusenVolume Produksi (pertahun)1 PT EterindoWahanatama 100.000 ton2 PT Sumiasih 36.000 ton3 PT Ganesha Energy 6.000 tonTotal Produksi 142.000 ton3Perkembangan Industri biodiesel Indonesia yang cukup pesat ini perludiimbangi dengan perkembangan teknologi proses. Selama ini, biodieseldiproduksi dengan menggunakan katalis homogen seperti NaOH dan KOH.Dengan menggunakan katalis homogen, konversi yang dihasilkan mencapai97,7% dengan waktu tinggal selama 18 menit (Knothe,2004). Konversi yang telahdicapai ini sudah sangat memuaskan, namun penggunaan katalis homogenmembuat proses produksi menjadi kurang ekonomis karena produk harusdipisahkan terlebih dahulu dari katalis yang larut di dalamnya. Pemisahan katalishomogen dari produknya memerlukan unit operasi tambahan dengan investasiyang tidak sedikit.Di samping itu pada pengunaan katalis homogen, katalis tidak cukupekonomis jika didaur ulang, sehingga diperlukan biaya untuk pengadaan katalisbaru dalam setiap siklus produksi. Dari segi lingkungan, limbah sisa pengolahanbiodiesel yang masih mengandung katalis perlu treatment lebih lanjut agar tidakmencemari lingkungan. Oleh karena itu perlu dikembangkan katalis heterogenyang membuat proses produksi menjadi lebih ekonomis, bisa diterapkan, danramah lingkungan.III. Perumusan MasalahPada umumnya, produksi biodiesel dilakukan melalui proses transesterifikasidengan bantuan katalis basa homogen (larutan NaOH dan KOH). Penggunaankatalis basa homogen membuat reaksi dapat berjalan pada kondisi lunak (P =atmosferik, T = 69 oC) dan menghasilkan konversi yang tinggi (97,7%) denganwaktu tinggal selama 18 menit (Knothe,2004). Dengan alasan yang dikemukakan

pada latar belakang, maka penggunaan katalis padat untuk sintesis biodiesel kinitengah diteliti.Katalis basa heterogen yang pernah diteliti adalah Ba-ZnO dengan logamBarium yang merupakan logam golongan IIA. Penggunaan katalis ini sebanyak6% berat katalis dengan molar ratio metanol dengan minyak 12:1 dan wakturekasi 1 jam menghasilkan konversi sebesar 95,2 % pada temperatur 65 oC(Kawashima et all,2008). Pada penelitian ini akan diuji reaksi transesterifikasidengan menggunakan katalis Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO, dan Na-ZnO.4Dengan demikian, masalah yang akan diteliti adalah seberapa besar konversireaksi transesterifikasi jika digunakan katalis-katalis tersebut, dan seberapa layakkatalis ini digunakan. Pembanding pada penelitian ini adalah katalis homogenberupa NaOH atau KOH.IV. Tujuan PenelitianBerdasarkan latar belakang dan rumusan masalah yang disebutkan di atas,maka tujuan dari penelitian ini adalah:1. Menguji unjuk kerja katalis Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO, dan Na-ZnOdalam reaksi transesterifikasi biodiesel dengan pembanding unjuk kerja katalishomogen (NaOH atau KOH).2. Melakukan karakterisasi terhadap katalis tersebut.V. Luaran yang DiharapkanLuaran yang diharapkan dari kegiatan penelitian ini berupa artikel tentangpenelitian ini yang tentunya sangat berguna bagi perkembangan indusri biodiseltanah air bahkan dunia. Disamping artikel, luaran dari penelitian ini dapat berupapaten.VI. Kegunaan PenelitianKegiatan Penelitian ini bermanfaat terutama bagi industri biodiesel tanah airmaupun dunia. Jika selama ini industri biodisel menggunakan katalis homogen(cair) yang prosesnya membutuhkan biaya yang lebih mahal, maka denganpenggunaan katalis heterogen yang akan diteliti, diharapkan industri biodieseldapat berkembang pesat. Semakin pesat industri biodiesel berkembang makakebutuhan energi nasional akan terjamin terutama di sektor transportasi danindustri. Disamping itu, pesatnya industri biodiesel akan mendukung terciptanyapembangunan berkelanjutan (Sustainable Depelopment) di Indonesia danmemungkinkan negara mmendapat dana tunai dari proyek CDM (CleanDepelopment Mechanism).5VII.Tinjauan Pustaka7.1 Biodiesel7.1.1 Pengenalan BiodieselBiodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono alkilester yang terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak nabati atau lemak hewandan dipakai sebagai energi alternatif bahan bakar pada mesin diesel. Untuk itu,minyak atau lemak harus melewati berbagai tahapan proses yaitu esterifikasi,transesterifikasi, pemurnian dan netralisasi. Biodiesel memiliki sifat pembakaranyang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannyadalam banyak kasus. Namun demikian, biodiesel lebih sering digunakan sebagai

campuran untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murniultra rendah belerang yang rendah pelumas.Biodiesel merupakan kandidat yang paling dekat untuk menggantikanbahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karenabiodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan dieselpetrol pada mesin dan dapat diangkut serta dijual dengan menggunakaninfrastruktur yang ada sekarang ini. Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakarmemiliki banyak keuntungan:1. Merupakan bahan bakar terbarukan dan ramah lingkungan (mengurangi emisikendaraan).2. Mampu melumasi mesin sekaligus sebagai bahan bakar sehingga bahan bakarini bisa meningkatkan umur kendaraan.3. Aman untuk disimpan dan ditransportasikan karena bahan bakar ini bersifatnontoxic dan biodegreable.4. Bisa mengurangi ketergantungan Indonesia yang kini resmi bersatus net oilimportir terhadap bahan bakar impor.Ide untuk menggunakan minyak nabati sebagai bahan bakar mesin dieselsudah ada sejak tahun 1895. Pencetus ide ini adalah Rudolf Diesel (1858-1913).Pengujian dilakukan dengan cara menjalankan mesin diesel yang dimodifikasidengan bahan bakar minyak nabati. Salah satu mesin hasil modifikasi RudolfDiesel kemudian ditunjukkan dalam World’s Exhibition di Paris pada tahun 1900.Mesin modifikasi ini dijalankan dengan bahan bakar dari minyak kacang. Mesin6ini dapat bekerja dengan cukup baik, sehingga orang- orang mulai tertarik denganide ini. Sejak tahun 1930-an sampai 1940-an, bahan bakar dari minyak nabatimulai sering digunakan, namun hanya dalam keadaan darurat saja (Mittelbach,2004).Pada tanggal 27 Oktober 2003 Perdana Menteri Uni Eropa kemudianmengadopsi peraturan baru pan-EU yang berisi detaxation of biodiesel andbiofuels. Setelah dikeluarkannya peraturan ini, kemudian mulai dilakukanproduksi biodiesel secara besar-besaran, terutama di Eropa, dengan jumlahproduksi melebihi 4 juta ton per tahun. Pada tanggal 9 Februari 2004, pemerintahFilipina menginstruksikan agar menambahkan biodiesel dari minyak kelapasebanyak 1% ke dalam bahan bakar minyak yang digunakan pada kendaraanpemerintah. Pada tahun 1995, sebanyak 10 % dari kendaraan federal di AmerikaSerikat sudah mulai menggunakan bahan bakar alternatif ini (Mittelbach,2004).7.1.2 Standar Mutu BiodieselAgar biodiesel hasil produksi bisa digunakan dengan baik tanpamenimbulkan gangguan baik selama proses pembakarannya maupun terhadapmesin kendaraannya maka diperlukan standar baku mutu. Standar ini berbedaantara suatu negara dengan negara lain karena kondisi lingkungan yang jugaberbeda. Di Indonesia standar baku mutu biodiesel diatur dalam SNI (standarNasional Indonesia). Data standar kualitas Biodiesel menurut SNI dan ASTMditampilkan pada tabel 2.7.1.3 Potensi Pengembangan Biodiesel di IndonesiaNegara kita, dengan jumlah penduduk terbesar keempat di dunia ini setelah

Cina, India, dan Amerika Serikat, berada pada posisi ke-20 pada tingkat konsumsienergi dunia dengan total konsumsi sebesar 1,1% dari total energi dunia (TriharyoSoesilo). Sampai saat ini ketergantungan hampir seluruh negara di dunia tidakterkecuali Indonesia terhadap energi fosil tersebut masih sangat tinggi padahalpasokannya sudah jelas terbatas. Cadangan minyak Indonesia tidaklah melimpah,yang dapat dibuktikan keberadaannya hanyalah sekitar 4.7 miliar barrel (BPStatistical Review of World Energy 2005).7Tabel 2 Standar Mutu Biodiesel Menurut ASTM 6751-02 dan SNI (Soerawidjaja, 2006)Parameter dan satuannyaSpesifikasiSNI-04-7182-2006 ASTM 6751-02Massa jenis pada 40 oC, kg/m3 850 – 890 -Viskositas kinematik pada 40 oC, mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0 1,9-6,0Angka setana min. 51 min. 47Titik nyala (mangkok tertutup), oC min. 100 min. 130Titik kabut, oC maks. 18 -Korosi bilah tembaga ( 3 jam, 50 oC) maks. no. 3 maks. no. 3Residu karbon, %-berat,- dalam contoh asli- dalam 10 % ampas distilasimaks. 0,05(maks 0,03)maks. 0,05Air dan sedimen, %-vol. maks. 0,05 maks. 0,05Temperatur distilasi 90 %, oC maks. 360 maks. 360Abu tersulfatkan, %-berat maks. 0,02 maks. 0,02Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 100 maks. 500Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 10Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 maks. 0,8Gliserol bebas, %-berat maks. 0,02 maks. 0,02Gliserol total, %-berat maks. 0,24 maks. 0,24Kadar ester alkil, %-berat min. 96,5 -Angka iodium, g-I2/(100 g) maks. 115 -Uji Halphen negatif -Indonesia memiliki segudang potensi alam yang bisa dimanfaatkansebagai biofuels. Bersyukurlah kita karena Tuhan telah menganugerahkankeakayaan alam yang begitu melimpah. Negeri ini merupakan negara dengankeanekaragaman hayati terbesar kedua di dunia setelah Brazil dan peringkatpertama dunia untuk keanekaragaman laut. Jelas ini suatu potensi yang harus kitakembangkan.8Sejauh ini produksi biodiesel masih menggunakan bahan baku minyakjarak pagar dan CPO. Sebetulnya masih banyak lagi bahan baku yang bisadimanfaatkan yakni minyak jagung, kedelai, dan microalgae penghasil minyaknabati. Sumber yang terakhir ini jauh lebih menjanjikan dengan nilai produksisebesar 136.900 Liter per tahun per hektar lahan. Nilai ini Lima puluh kali lebih

besar dibanding CPO yang hanya sekitar 5830 Liter per tahun per hektar lahanyang selama ini dinilai paling menjanjikan (Triharyo Soesilo,2006) .

7.2 Produksi BiodiselBiodiesel dibuat dari minyak dan lemak baik yang berasal dari tumbuhanmaupun hewan. Proses pengolahannya dinamakan transeterifikasi. Pada proses initerjadi pertukaran gugus alkoksi pada senyawa ester dengan gugus alkohol. Prosestransesterifikasi ini merupakan salah satu metode untuk mengurangi tingginyaviskositas minyak lemak. Di samping itu terdapat metode lain sepertipencampuran dengan petrodiesel, pirolisis, dan mikroemulsifikasi (cosolventblending). Namun demikian, proses transesterifikasi merupakan proses yangumum digunakan di Industri. Diagram proses produksi biodiesel disajikan padagambar 2 berikut.Gambar 2 Skema Proses Produksi Biodiesel (Mittelbach,2004)Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa pembuatan biodiesel diindustri memiliki tahapan sebagai berikut :1. Transesterifikasi.Proses transesterifikasi ditunjukkan seperti persamaan reaksi (1), merupakanreaksi pengolahan lemak atau minyak (trigliserida) dengan alkohol (umumnyametanol, etanol, propanol dan butanol) membentuk gliserol (by product) dan9mono alkil ester (biodiesel). Proses ini diawali dengan mencampurkan alkohol dankatalis sehingga membentuk suatu zat aktif. Katalis yang digunakan bisa berupaasam, basa, logam dan bahkan enzim. Namun katalis basa sejauh ini masihdiminati karena bisa memberikan reaksi yang lebih cepat dalam kondisi yanglunak.Agar perolehan monoalkilester meningkat, maka kesetimbangan reaksiharuslah digeser ke sebelah kanan, dengan demikian perlu ditambahkan alkoholberlebih. Cara ini banyak diterapkan di pabrik biodiesel komersial. Dari alkoholberberat molekul rendah tadi, metanol jauh lebih banyak digunakan karenakemampuan bercampur yang sangat tinggi dengan produk reaksi (gliserol danbiodiesel) sehingga bisa membentuk lapisan pemisah antara gliserol dan biodiesel(Mittelbatch, 2004). Hal ini tentu lebih ekonomis karena gliserol dapat denganmudah dipisahkan. Selain itu, pemakaian alkohol lain seperti etanol danisopropanol dapat membentuk sistem azeotrop dengan air pada bagianMetanol/water rectification, padahal sejumlah besar air dalam alkohol padabagian itu perlu dihilangkan agar alkohol dapat dikembalikan ke dalam prosesutama.……..(1)Pada gambar 3 tampak bahwa alkohol, minyak, dan katalis dimasukkansecara bersama-sama ke dalam suatu rekator berpengaduk pada suhu 60 oC.Industri kecil biasanya menggunakan reaktor batch, sedangkan kebanyakanindustri besar (>4 juta liter/tahun) menggunakan CSTR dan plug flow reaktor.Reaksi esterifikasi tadi biasanya diselenggarakan dalam dua tahap, yakni 80%campuran (minyak, metanol, dan katalis) direkasikan di awal, lalu masuk ke10dalam unit pemisahan gliserol. Tahap selanjutnya, 20 % sisa campuranditambahkan pada hasil reaksi pertama. Metode ini memberikan reaksi yang

lengkap dengan potensi menggunakan metanol yang lebih sedikit di tahappertama.2. Esterifikasi.Proses ini merupakan reaksi antara asam lemak bebas (free fatty Acid, FFA)dengan suatu alkohol (biasanya alkohol berberat molekul rendah seperti metanol,etanol, propanol dan butanol) untuk menghasilkan biodiesel (mono alkil ester )dan molekul air. Proses khusus ini dipilih jika sumber minyak/lemak mengandungFFA yang tinggi. Kadar FFA yang tinggi sebetulnya tidak diinginkan dalamfeedstock karena akan bereaksi dengan katalis basa (proses trasesterifikasi)menghasilkan sabun dan air, seperti reaksi di bawah ini:R-COOH + KOH R-COOK + H2OFatty acid Katalis sabun air …..(2)Pada kadar FFA sekitar 5% pemakaian katalis basa masih bisa dilakukannamun perlu ditambahkan katalis lain untuk mengkompensasi terbentuknyasabun. Pada kadar FFA diatas 5 % sabun yang terbentuk menjadi inhibitorpemisahan gliserol dari biodiesel serta membetuk emulsi pada bagian water wash.Pada kasus ini perlu ditambahkan suatu katalis asam (asam sulfat) untukmengesterifikasi FFA seperti rekasi di bawah ini:R-COOH + CH3OH R-COOCH3 + H2O ……..(3)Fatty acid Methanol biodiesel airProses-proses di atas umum digunakan di indutri dalam suatu unit yangdinamakan Pretreatment unit seperti yang digambarkan di gambar 3. Pada bagianini terdapat separator untuk memisahkan air. Ini bertujuan untuk mengurangikadar air yang terbentuk selama proses esterifikasi karena jika dibiarkanterakumulasi akan menghentikan reaksi. Selain air, alkohol juga dipisahkan padabagian ini. Dengan demikian minyak/lemak dengan kadar FFA lebih rendah bisa11langsung dimasukkan ke dalam reaktor 2 untuk esterifikasi lebih lanjut. Campuranair-metanol keluaran separator masih mengandung FFA dan minyak terlarut yangtentunya perlu di-recovery dan diproses kembali. Biaya untuk recovery alkoholmenentukan kelayakan suatu proses esterifikasi ini.Gambar 3 Preatreatment unit pada Industri biodiesel (Mittelbach,2004)3. Pemisahan.Proses ini terdiri terdiri dari dua tahap, yaitu:1) Tahap pemisahan ester dari gliserol.Setelah reaksi esterifikasi, hasil berupa biodiesel (metil ester) dan gliseroldipisahkan. Karena kelarutan gliserol dalam metil ester rendah, maka pemisahanumumnya berlangsung cepat dan dapat diselesaikan baik dengan tangki pemisahdan sentrifugasi. Beberapa industri melakukan pemisahan ester dari gliseroldengan metoda ekstraksi. Prinsip dari metode ini adalah pemisahan karena adanyaperbedaan kepolaran antara gliserol dengan ester. Pada proses ekstraksi digunakanlarutan heksan yang cenderung bersifat non- polar. Gliserol yang cenderungbersifat non-polar akan mudah larut dalam heksan dan akhirnya dapat dipisahkandari ester yang cenderung bersifat polar.2) Tahap pemurnian ester dari sisa-sisa katalis dan sabun.Pemisahan ester dari katalis menjadi perhatian kalangan industri sekarang inimengingat fasanya yang sama dengan ester sehingga memerlukan cost yang lebih

tinggi. Penelitian mengenai katalis heterogen mulai gencar dilakukan di berbagaiinstitusi pendidikan dan penelitian. Proses pemisahan yang selama ini dilakukan12adalah proses sentrifugasi. Akan tetapi, kecepatan sentrifugasi harus diatur denganbaik agar tidak terbentuk sabun. Ester juga dapat dimurnikan dari sisa- sisa katalisdan sabun dengan menggunakan air panas. Pada industri- industri biodieseltertentu, ester yang telah melewati proses ini didistilasi lagi agar tidak berwarna.4. Netralisasi1) Nertalisasi Metil esterSetelah dipisahkan dari gliserol, metil ester selanjutnya dinetralisasi karenamasih mengandung sedikit katalis basa. Untuk itu ditambahkanlah suatu asam kedalamnya. Penambahan asam juga bertujuan untuk memisahkan sabun yangterbentuk selama reaksi. Sesuai reaksi dibawah ini:R-COONa + HAc R-COOH + NaAc …..(4)Sodium soap acid Fatty Acid salt2) Netralisasi GliserolGliserol atau gliserin merupakan hasil samping reaksi transesterifikasi. Keduasenyawa ini tentu masih bernilai ekonomi sehingga perlu perlakuan khusus.Gliserol yang terkandung dalam campuran keluaran separator yakni 50 % sisanyamasih mengandung katalis, metanol dan sabun. Oleh karena itu, perlu dilakukanpemurnian terhadap gliserol, sehingga kualitas gliserol ini menjadi lebih baik.Proses netralisasi dilakukan dengan menambahkan asam ke dalam fasa gliserol(asidulasi) sehingga diperoleh FFA (reaksi 4). FFA yang dihasilkan kemudiandipisahkan karena kelarutannya kecil dalam gliserol. Selanjutnya sisa alkohol dankatalis dihilangkan dari gliserol dengan vacuum flash process. Pada kondisi inidihasilkan gliserol dengan kemurnian 85%.5. PencucianTahap pencucian bertujuan untuk menghilangkan garam yang terbentuk daribagian sebelumnya. Garam dipisahkan dari campuran metil ester denganmenggunakan air karena kelarutannya besar. Selain itu penambahan air inibertujuan untuk menghilangkan sisa katalis, sabun, metanol dan gliserol bebas.13Proses netralisasi yang diadakan sebelumnya berguna untuk mengurangi jumlahair yang harus digunakan. Air ini dipisahkan dari biodiesel dengan vacuum flashprocess.6. Pemurnian alkohol.Pada tahap ini dilakukan proses pemurnian alkohol yang dikeluarkan dari unitnetralisasi baik netralisasi gliserol ataupun metil ester. Proses pemurnian dapatdilakukan dengan distilasi. Metanol hasil pemurnian ini disimpan dalam tangkipenyimpan yang nantinya akan dipakai kembali untuk reaksi transeserifikasi.7.3 Katalis7.3.1 Pengenalan KatalisKatalis adalah zat kimia yang dapat meningkatkan laju reaksi denganmenurunkan energi aktivasi dan mengarahkan reaksi untuk mencapaikesetimbangan, tanpa terkonsumsi. Sampai dengan saat ini belum ada definisiyang pasti mengenai katalis. Reaksi kimia yang menggunakan bantuan katalis

disebut katalitik. Beberapa ciri dan manfaat kehadiran katalis dalam suatu reaksikimia adalah:a. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi.b. Katalis dapat mempercepat reaksi untuk mencapai kesetimbangan.c. Katalis bersifat spesifik (membentuk produk tertentu).d. Katalis mengantarkan reaktan melalui jalan baru yang lebih mudah untukberubah menjadi produk.e. Katalis tidak mengubah kesetimbangan tetapi katalis hanya berpengaruhpada sifat kinetik.f. Hanya diperlukan jumlah sedikit katalis untuk reaktan dalam jumlah yangbesar.7.3.2 Karakteristik Katalisa. Struktur KatalisKatalis diproduksi dalam bentuk serbuk, kemudian dibuat menjadi partikelyang bentuknya disesuaikan dengan penggunaannya. Misalnya, dalam bentukpellet, extrudates, bulatan seperti bola (sphere), granula, serpihan (flake), dan ada14juga yang langsung digunakan dalam bentuk bubuk (powder). Karakteristik dariberbagai macam bentuk katalis tersebut disajikan pada Tabel 3.Tabel 3 Bentuk Umum Partikel KatalisTipe KarakterisitikPellet - Dibuat dengan tekanan yang tinggi.- Bentuk: silinder, cincin, semua uniform- Ukuran diameter: 2-10 mm- Penggunaan: reactor isian (packed), reaktor tubularExtrudates - Dicetak dengan menggunakan lubang cetakan- Bentuk: tidak teratur, penampang berbentuk bintang ataucuping- Penggunaan: reactor isian (packed), reaktor tubular, unggunBola(sphere)- Dibuat dengan liquid drop dalam waktu yang lama- Ukuran: 1-20 mm- Penggunaan: reaktor tubular, unggun bergerakGranula - Dibuat dengan fusing (menggabungkan partikel kecil menjadipartikel yang lebih besar) dan crushing (memecah partikelbesar menjadi partikel yang lebih kecil)- Ukuran: 8-14 sampai dengan 2-4 mesh- Penggunaan: reaktor tubular isian (packed tubular reactor)Serpihan (flake) - Bubuk dibuat kapsul dengan menggunakan lilin (wax)- Penggunaan: reaktor yang berfase liquid (cairan)Bubuk (powder) - Ukuran diameter: < 100 μm- Penggunaan: reaktor unggun bergerak, slurry reactorMeskipun beberapa katalis tersusun oleh satu komponen saja, namunkebanyakan katalis tersusun dari 3 jenis komponen yang berbeda, yaitu komponenaktif, penyangga, dan promoter.

1. Komponen aktif yang merupakan tempat utama terjadinya reaksi kimia.2. Penyangga (support, carrier) berfungsi agar luas permukaan untukkomponen aktif katalis tetap tinggi. Dengan permukaan yang luas maka15kontak antara katalis dengan reaktan akan semakin banyak. Tabel 4menunjukkan berbagai jenis penyangga yang mempunyai titik leleh tinggi.Tabel 4 Bentuk Umum Partikel KatalisTipe Oksida Titik leleh (oC)Basa MgOCaOCa2SiO4

Ca3SiO5

3073285324072196Amfoter ThO2

ZrO2

CeO2

Cr2O3

La2O3

α-Al2O3

TiO2

2323298828732708258823182113Netral MgAl2O4

MgCr2O4

ZnCr2O4

ZnAl2O4

CaSiO3

24082300217321001813Asam γ-Al2O3

SiO2

SiO2-Al2O3

231819731818Sedangkan penyangga yang paling banyak digunakan karena

permukaannya yang luas adalah γ-Al2O3, SiO2, C, tanah liat, SiO2-Al2O3.3. Promoter, biasanya ditambahkan dalam jumlah yang sangat sedikit.Promotor dapat mempengaruhi aktivitas, selektivitas, dan stabilitas katalissesuai dengan yang diinginkan.b. Deaktivasi KatalisSeharusnya, katalis dapat digunakan tanpa mempunyai batas waktu. Tetapipada kenyataannya katalis tidak dapat digunakan secara terus menerus. Adakatalis yang berumur dalam hitungan menit, tetapi juga ada katalis yang berumursampai dengan puluhan tahun. Berkurangnya aktivitas katalis ini disebut dengan16deaktivasi katalis. Terjadinya deaktivasi katalis ini disebabkan oleh beberapafaktor sebagai berikut:a. Sisi aktif katalis teracuni oleh zat-zat pengotor yang masuk melaluireaktan. Misalnya sulfur.b. Karena pengerakan (fouling) yang disebabkan oleh deposit yang bersifatkorosif.c. Pengurangan (reduksi) sisi aktif katalis.d. Pembentukan komponen (senyawa) tertentu pada ruang kosong antarkatalis juga menyebabkan berkurangnya keaktifan katalis. Misalnya,kenaikan temperatur dapat menyebabkan katalis nikel besertapenyangganya menghasilkan nikel alumina dan silikat. Fenomena ini dapatdengan mudah diamati dengan menggunakan difraksi sinar-x.e. Kenaikan temperatur juga dapat menyebabkan hilangnya komponen aktifpada katalis atau promoter karena terjadi perubahan fasa (menguap). Olehkarena itu, seluruh komponen katalis harus bisa dijaga pada kondisi yangideal untuk menjaga keaktifan katalis.7.3.3 Karakterisasi KatalisKarakter suatu katalis dibedakan menjadi dua, yaitu karakter fisik dankarakter kimia. Karakter fisik katalis mencakup luas permukaan katalis, ketahananmekanik ,volume partikel, volume pori, distribusi ukuran pori, dan distribusiukuran partikel. Sedangkan, karakter kimia katalis mencakup keaktifan katalis,deaktivasi katalis dan umur katalis.a. Pengukuran Luas Permukaan KatalisLuas permukaan katalis merupakan parameter yang dapat digunakan untukmembedakan jenis katalis satu dengan katalis yang lain. Katalis yang mempunyailuas permukaan yang besar, mempunyai permukaan kontak yang luas denganreaktan, sehingga reaksi kimia akan berlangsung lebih baik. Luas permukaan totalkatalis mempunyai satuan Sgm2g-1.Pengukuran luas permukaan katalis secara umum dapat dilakukan dengandua metode, yaitu metode statik dan metode dinamik. Metode statik mencakup 2cara yakni volumetri dan gravimetri sedangkan metode dinamik mencakup single17flow technique, pulse technique, dan metode kromatografi. Pada umumnyametode dinamik lebih banyak digunakan karena lebih cepat dan mudah. Kesulitandalam metode statik yakni digunakannya sistem vakum yang relatif sulit untukdikendalikan.Metode kromatografi merupakan metode yang banyak digunakan dalam

studi adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia. Metode ini dilakukan dengan melewatkanpulsa adsorbat melalui sebuah kolom adsorben sehingga didapatkan waktu retensiserta kurva elusi. Dengan memvariasikan temperatur terhadap waktu retensi yangdiperoleh didapat evaluasi nilai entalpi adsorpsi dari suatu bahan dan analisiskurva elusi memungkinkan penyediaan informasi mengenai keadaan isotermadsorpsi bahan (Haber, J. et.al , 1995)Metode lainnya adalah metode BET (Brunauer, Emmett, Teller). Prinsipkerja metode BET tersebut adalah dengan mengukur seberapa banyak nitrogen(atau uap senyawa inert yang dapat dikondensasikan) yang teradsorpsi olehsampel katalis ketika berada dalam kesetimbangan.b. Volume PoriPenentuan volume total pori-pori dalam sebuah katalis dilakukan denganmengukur peningkatan massa yang terjadi ketika pori-pori katalis tersebut terisioleh cairan yang diketahui densitasnya. Syarat dari cairan yang digunakan adalahmemiliki ukuran molekul dan nilai tegangan permukaan yang kecil. Syarat inimemungkinkan cairan dapat masuk ke dalam pori terkecil dari katalis dan mengisisebagian besar volum kosong dalam katalis. Dengan mengetahui pertambahanmassa dari partikel katalis maka volume pori katalis dapat dihitung denganmemanfaatkan data densitas cairan. Air ataupun berbagai senyawa hidrokarbondapat digunakan sebagai cairan pengisi pori dan dapat memberikan hasil yangcukup memuaskan.c. Distribusi Ukuran PoriUkuran partikel rata-rata dan distribusi ukuran partikel dapat mempengaruhikarakteristik fluidisasi dalam reaktor unggun terfluidakan, dan jugamempengaruhi karakteristik pengendapan dan filtrasi dalam reaktor slurry. Selainitu, ukuran partikel juga dapat mempengaruhi besarnya luas permukaan aktif18katalis. Pengukuran fraksi ukuran partikel dapat dilakukan dengan metode ayakanberseri, misalnya metode pengayakan standar Tyler, yaitu mengayak secaraberturutan dengan ukuran lubang ayakan mulai dari yang besar hingga ke ukuranyang lebih kecil.d. Kekuatan MekanikKekuatan mekanik merupakan sifat yang penting bagi suatu katalis karenamenyatakan daya tahan dan umur katalis tersebut terhadap lingkungan kerja yangakan mempengaruhi kinerja dari suatu katalis. Partikel-partikel katalis dibuat agartahan terhadap tegangan-tegangan mekanik yang dapat disebabkan oleh:1. Abrasi, yaitu kehilangan bagian dari material karena adanya kontak (gesekan)antara partikel dengan lingkungan, dalam hal ini dinding reaktor ataupunfluida.2. Tumbukan antara partikel-partikel katalis ketika pengisian katalis ke dalamreaktor sehingga mengakibatkan pecahnya katalis.3. Tegangan internal akibat perubahan fasa selama proses aktivasi danregenerasi.4. Tegangan eksternal yang diakibatkan oleh aliran fluida, hilang tekan, beratunggun katalis, dan siklus termal.5. Kehilangan partikel-partikel akibat tumbukan (aus), khususnya terjadi pada

katalis unggun terfluidakan.Proses uji kekuatan fisik katalis dilakukan melalui simulasi pengadukanuntuk menghitung persentase hilang atrisi, dan melalui pengaplikasian bebanstatis hingga katalis mengalami patah atau pecah. Hasil yang didapat dari tes dilaboratorium dapat berbeda jauh dari hasil uji di industri. Hal ini disebabkankondisi operasi di pabrik yang jauh berbeda, seperti misalnya pada tekananoperasi ataupun temperatur.7.3.4 Penyiapan Katalisa. Metode PresipitasiPresipitasi adalah proses pembentukan katalis di dalam larutan melalui suatumekanisme reaksi kimia tertentu. Pemisahan padatan yang terbentuk dapat19dilakukan dengan cara filtrasi, dekantasi, ataupun sentrifugasi. Proses presipitasiditunjukkan pada gambar 4.Gambar 4 Metode Penyiapan Katalis dengan Impregnasib. ImpregnasiMetode penyiapan katalis secara impregnasi dibedakan menjadi dua macam,yaitu metode basah dan metode kering. Metode kering dilakukan dengan caramenyemprotkan katalis ke permukaan penyangga secara merata. Sedangkanmetode basah dilakukan dengan cara melarutkan bahan yang berbentuk padatanke dalam larutan sampai tercampur secara sempurna sehingga terbentuk lumpur.c. KalsinasiKalsinasi adalah proses penyiapan katalis yang berbentuk padatan dengancara memanaskan katalis pada temperatur tinggi. Metode kalsinasi menyebabkanterjadinya dekomposisi padatan secara termal, perubahan fasa, atau penghilanganzat-zat yang bersifat mudah menguap. Kalsinasi terjadi pada temperatur yangmenyebabkan energi bebas Gibbs sama dengan nol, yaitu pada atau di atastemperatur dekomposisi (untuk proses dekomposisi dan penguapan) atautemperatur transisi (untuk perubahan fasa). Secara umum, kalisinasi melibatkanbeberapa proses berikut:a. Dekomposisi mineral-mineral hidrate (xH2O) menjadi uap.b. Dekomposisi mineral-mineral karbonat (CO3) menjadi CO2.c. Dekomposisi zat-zat yang mudah menguap yang terkandung dalam cokeminyak (padatan-padatan karbon).d. Panas yang menyebabkan terjadinya transformasi fasa.207.4 Katalis Untuk Sintesis BiodieselPada dasarnya reaksi transesterifikasi dalam pembuatan biodiesel dapatberlangsung tanpa menggunakan katalis, akan tetapi reaksi ini harus berlangsungpada tekanan dan temperatur yang sangat tinggi, serta berlangsung dalam waktuyang cukup lama. Jika diterapkan dalam dunia industri, kondisi ini tidakekonomis. Oleh karena itu diperlukan bantuan katalis agar reaksi berlangsungpada kondisi lunak dan dalam waktu yang relative singkat. Untuk memenuhitujuan tersebut, beberapa katalis yang sering digunakan adalah katalis yangberasal dari golongan: alkali, asam, senyawa-senyawa logam transisi, silikat, danlipase (enzim).Katalis juga dapat digolongkan berdasarkan fasanya menjadi dua kelompok,

yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yangfasanya sama dengan reaktan dan produknya (biasanya berbentuk cair semua).Sedangkan katalis padat adalah katalis yang fasanya berbeda dengan reaktan danproduk (biasanya katalis berbentuk padat, sedangkan reaktan dan produkberbentuk cairan).7.4.1 Katalis Golongan Alkali (IA) dan Alkali Tanah (IIA)Sejauh ini, katalis golongan alkali merupakan katalis yang paling banyakdigunakan. Katalis ini memberikan konversi yang sangat tinggi meskipun padakondisi operasi yang lunak, dan memerlukan waktu yang relative singkat. Logamalkali menghasilkan katalis basa (pH > 7). Selain menjadikan reaksi berjalan lebihcepat (4000 kali) jika dibandingkan dengan katalis asam, katalis basa memberikanefek korosi yang jauh lebih sedikit terhadap peralatan pabrik (reaktor).Keuntungan lain yang diperoleh jika menggunakan katalis alkali adalah kebutuhanakan methanol (ethanol) relatif sedikit sehingga ukuran reaktor akan semakinkecil. Dengan demikian, katalis ini menjanjikan kondisi operasi yang ekonomis.Mekanisme reaksi transesterifikasi dengan katalis golongan alkaliditunjukkan pada Gambar 5. Reaksi transesterifikasi dimulai dengan serangannukleus pada molekul trigliserida yang menghasilkan produk antara berbentuktetrahedral. Selanjutnya produk antara ini dipecah menjadi 2 bagian menjadi metil21ester dan anion digliserida. Tahap akhir dari proses transesterifikasi ini adalahreaksi antara metanol dan digliserida yang menghasilkan monogliserida, gliserol,dan ion metoksida yang selanjutnya digunakan untuk siklus reaksi yang baru.OH-+ R'OH R'O-+ H2OCOR O 1 R2+ R'O-CO-R O 1OR'-R2CO-R O 1OR'-R2R2O-+COR1 OR'-R2O-+ H OH R2OH + OH-

Gambar 5 Mekanisme Transesterifikasi dengan Katalis Basa (Golongan Alkali)a. Katalis Alkali Homogen

Pada saat ini, mayoritas pabrik biodiesel komersial menggunakan katalishomogen dari golongan logam alkali, terutama Natrium hidroksida (NaOH) danKalium Hidroksida (KOH). Ion alkoksi yang digunakan untuk prosestransesterifikasi dapat diperoleh melalui salah satu mekanisme berikut ini:a. Melarutkan alkohol alkali (RONa) dalam larutan alkohol:RONa RO- + Na+

b. Mereaksikan alkohol dengan logam alkali murni:Na + ROH RO- + Na+ + ½H2 (g)

c. Dengan menambahkan hidroksi alkali:NaOH + ROH ↔ RO- + Na+ + H2OKatalis logam alkali dan alkohol, tanpa diragukan lagi dapat menghasilkankonversi yang tinggi (Knothe,2004). Hidroksi alkali juga merupakan katalis yangcukup menjanjikan karena selain harganya yang murah, juga tidak menimbulkanresiko yang tinggi selama beroperasi. Jika KOH dan NaOH dilarutkan dalamalkohol, akan menghasilkan ion alkoksi dan hidroksi. Besarnya ion alkoksi yangdihasilkan bergantung pada konsentrasi katalis yang direaksikan. Jikamenggunakan katalis KOH, pengurangan konsentrasi katalis akan mengurangi22kecenderungan pembentukan sabun. Namun demikian, kondisi ini juga akanmenyebabkan jumlah metil ester yang dihasilkan juga akan berkurang.Konsentrasi optimum untuk katalis yang berasal dari golongan alkaliberkisar antara 0.5 – 1.0 %-berat dari jumlah minyak yang akan direaksikan(Mittelbach,2004).b. Katalis Alkali HeterogenMeskipun katalis homogen mempunyai banyak keuntungan untuk diterapkandalam reaksi pembuatan biodiesel, akan tetapi katalis ini mempunyai beberapakelemahan. Katalis homogen hanya bisa digunakan sekali pakai dan diperlukansatu unit pemisahan untuk memisahkan katalis dari produk. Adanya unitpemisahan ini akan meningkatkan biaya produksi atau dengan kata lain prosesproduksi menjadi kurang ekonomis. Kelemahan dalam penggunaan katalishomogen ini bisa diatasi dengan menggunakan katalis heterogen. Jikamenggunakan katalis heterogen, katalis bisa dipisahkan dari produknya dengancara dekantasi (penuangan) atau dengan cara filtrasi.Sekarang ini katalis heterogen yang sering digunakan berasal darigolongan logam alkali (IA) dan alkali tanah (IIA) dalam bentuk karbonat, oksida,maupun logam murni. Selain konversi yang dihasilkan, yang harusdipertimbangkan dalam pemilihan katalis adalah kondisi operasi yang diperlukan.Kondisi operasi yang lunak (temperatur dan tekanan rendah) akan mengurangibiaya produksi dan tidak terlalu berisiko, sehingga proses akan lebih ekonomis.7.4.2 Katalis AsamKatalis asam biasa digunakan dalam produksi biodiesel untuk material yangmengandung lemak asam (acidic fatty) yang sangat tinggi. Selain itu katalis asamdapat memproduksi ester baik yang berantai panjang maupun ester yangbercabang yang sulit dibentuk jika menggunakan katalis golongan alkali (alkalitanah). Selain itu, reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis asamberlangsung dalam waktu yang relatif lebih lama. Kondisi operasi yang diperlukan

jauh lebih tidak ekonomis, yaitu pada temperatur dan tekanan yang tinggi (lebihdari 100 oC dan lebih dari 5 bar). Reaksi transesterifikasi dengan menggunakan23jenis katalis ini, memerlukan jumlah alkohol yang lebih banyak. Selain itu, katalisasam juga mempunyai kekurangan lain yaitu terjadinya pembentukan produksamping yang tidak diinginkan seperti dialkilether dan gliserol ether.Kehadiran air dalam reaksi transesterifikasi yang menggunakan katalisasam perlu mendapatkan perhatian karena dapat mengurangi konversi.Penambahan 0,5% air dapat menurunkan konversi dari 95% menjadi hanya 90%.Sedangkan penambahan air sebesar 5% dapat menurunkan konversi hingga 5,6%.Gangguan yang muncul dengan adanya kehadiran air ini dapat dijelaskan denganmekanisme sebagai berikut:R1 OR2OHR1 OR2OHOR'IR1 OR2OHCOHR1OR2OR'HIIR1 OR2OHIIIR1 OR'OIV+- H+/ R2OHH+

Gambar 6 Mekanisme Transesterifikasi dengan Katalis AsamKatalis asam jarang digunakan untuk produksi biodiesel di dalam duniaindustri. Katalis asam hanya digunakan pada tahap awal saja, yaitu digunakanuntuk mengurangi keasaman material. Selanjutnya proses berlangsung denganmenggunakan katalis golongan logam alkali. Katalis asam juga dibagi menjadi 2golongan, yaitu katalis asam homogen dan katalis asam heterogen.a. Katalis Asam HomogenDi antara berbagai jenis katalis asam homogen, asam sulfat terkonsentrasimerupakan katalis yang paling sering digunakan. Keuntungan yang diperoleh jikamenggunakan katalis tersebut adalah karena harganya yang murah dan sifathigroskopisnya yang dapat menyerap air yang dihasilkan selama proses reaksiberlangsung. Namun demikian, katalis asam homogen bersifat sangat korosif,24mempunyai aktivitas katalis yang rendah, dan produk yang dihasilkan berwarnagelap.

b. Katalis Asam HeterogenDari sekian banyak jenis katalis asam heterogen, logam phospat merupakankatalis yang paling menjanjikan karena menghasilkan konversi yang sangat tinggi.Akan tetapi, karena reaksi hanya bisa berlangsung pada kondisi operasi yang tidaklunak (temperatur dan tekanan) yang tinggi dan waktu tinggal yang lama, makakatalis ini menjadi tidak begitu menarik untuk diterapkan dalam dunia industriuntuk produksi biodiesel secara komersial.7.4.3 Katalis Logam TransisiPaten-paten mengenai berbagai jenis katalis dari senyawa logam transisi,baik senyawa unorganik maupun organologam, tersedia cukup melimpah. Akantetapi belum ada satupun dari katalis tersebut yang bisa diterapkan dalam produksibiodiesel skala industri. Hal ini disebabkan karena katalis yang berasal dari logamtransisi tersebut mempunyai harga yang sangat mahal dan perolehan produk yangsangat kecil.7.4.4 Katalis yang berasal dari Silikat (SiO2)Pada awalnya, banyak penelitian diarahkan untuk menguji katalis yangberbahan dasar silikat. Kondisi ini dilandasi karena katalis yang berasal darisilikat mempunyai harga yang relatif murah, tersedia melimpah di alam sehinggamudah untuk didapatkan, dan dapat digunakan sebagai katalis heterogen. Namundemikian, hasil penelitian yang pernah ada belum menunjukkan hasil yang baik.Jika reaksi transesterifikasi menggunakan katalis berbahan dasar silikat, reaksiharus berlangsung pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, waktu tinggalyang lama, dan perolehan produk yang tidak terlalu tinggi.7.4.5 Katalis Enzim25Enzim merupakan biokatalis, yaitu katalis yang berasal dari makhluk hidup.Penggunaan enzim dalam reaksi transesterifikasi membuat reaksi dapatdilangsungkan pada temperatur, tekanan, dan pH yang rendah. Produk yangberupa ester dan produk samping gliserol dapat dipisahkan dengan mudah. Jikadibandingkan dengan katalis yang berbahan logam, enzim merupakan katalis yangsangat ramah lingkungan.Selain berbagai macam keunggulan tersebut, enzim juga mempunyaibeberapa kelemahan. Enzim cenderung tidak efisien jika diterapkan dalam duniaindustri karena waktu tinggal reaksi yang lama dan konsentrasi katalis yangdibutuhkan harus besar. Kelemahan yang paling utama adalah harganya yangmahal.26VIII. Metode Pelaksanaan Program8.1 MetodologiUntuk menguji unjuk kerja dan karakterisasi katalis padat L-ZnO ( L adalahlogam barium, kalsium, kalium dan natrium) dalam reaksi transesterifikasibiodiesel dilakukan dalam tiga tahap. Unjuk kerja katalis tersebut dibandingkandengan unjuk kerja katalis homogen (NaOH atau KOH) yang selama ini banyakdigunakan. Tahap penelitian yang dilakukan yaitu pembuatan katalis, karakterisasikatalis, dan pengujian aktivitas katalis. Katalis Ba- ZnO, Ca- ZnO, K- ZnO, Mg-ZnO, dan Na-ZnO yang digunakan dalam penelitian ini dibuat dengan metodeimpregnasi dan kalsinasi. Karakterisasi katalis dilakukan dengan cara pengukuran

luas permukaan katalis. Sedangkan uji aktivitas katalis dilangsungkan padatemperatur 65oC dan tekanan ruang dengan menggunakan reaktor skalalaboratorium.8.2 Percobaan8.2.1 BahanBahan yang digunakan terdiri dari dua bagian yaitu bahan untuk membuatkatalis dan bahan untuk uji aktivitas katalis. Untuk melakukan sintesis katalisdigunakan serbuk ZnO yang dicampurkan dengan larutan Ba(NO3)2, KNO3,

NaNO3, Ca(NO3)2 dan Mg(NO3)2 masing-masing dengan konsentrasi 2 Msebanyak 500 mL. Sedangkan untuk uji aktivitas katalis menggunakan methanolsebagai sumber alkohol dan minyak kedelai sebagai sumber asam lemak.8.2.2 AlatPeralatan yang digunakan selama penelitian ini dibagi menjadi 3 jenis, yaituperalatan yang digunakan untuk membuat katalis, peralatan untuk melangsungkanreaksi transesterifikasi, dan peralatan untuk pengujian karakterisasi katalis.a. Peralatan yang digunakan untuk membuat katalisDalam pembuatan katalis, digunakan gelas kimia 250 mL sebanyak dua buahuntuk melakukan pencampuran serbuk ZnO dan larutan Ba(NO3)2, KNO3, NaNO3,

Ca(NO3)2 dan Mg(NO3)2. Agar berlangsung sempurna, maka pencampurandilakukan dengan menggunakan magnetic stirrer. Setelah itu digunakan cawan27penguapan sebanyak 5 buah yang dimasukkan ke dalam oven untuk proseskalsinasi katalis. Adapun untuk pengukuran dan pemindahan cairan digunakangelas ukur, neraca digital, dan pipet.b. Peralatan yang digunakan untuk pembuatan biodieselPembuatan biodiesel diselenggarakan di dalam labu leher tiga yangdilengkapi dengan vertical stirer (pengaduk elektrik), pengambil sampel(dilengkapi filler), termometer, dan kondensor. Rangkaian alat tersebut ditopangmenggunakan statif. Selain itu, digunakan gelas kimia, gelas ukur, dan erlemeyeruntuk penyiapan reaktan. Pengukuran pH sistem dilakukan menggunakan pHmeter.c. Peralatan yang digunakan untuk menguji produk yang dihasilkanUntuk menguji produk biodiesel yang dihasilkan digunakan metodeiodometri-asam periodat dengan peralatan yang digunakan yaitu buret 50 mL,pembesar meniskus, labu takar 1 L bertutup gelas, pipet volimetrik 5, 10, dan 100mL, gelas piala 400 mL, gelas ukur 100 dan 1000 mL, dan labu erlenmeyer 250dan 1000 mL.d. Peralatan yang digunakan untuk menguji karakterisasi katalisUntuk karakterisasi katalis yaitu penentuan luas permukaan katalis digunakanseperangkat alat NOVA 1000 Gas Sorption Analyzer.8.2.3 Prosedur1. Pembuatan KatalisKelima katalis yang akan diuji, dibuat dengan cara yang sama, yaitu denganmetode impregnasi. Misalnya untuk katalis Ba-ZnO dibuat dengan menggunakanBa(NO3)2 + ZnO. Sebelum impregnasi, ZnO (sebagai penyangga) yang berbentukserbuk dipanaskan terlebih dahulu pada temperatur 393 K (120 oC) selama 1

malam (24 jam). Larutan yang berisi Ba(NO3)2 diaduk dengan ZnO selama 2 jam.Slurry yang dihasilkan dikeringkan selama 1 malam pada temperaur 393 K(120oC).Sebelum digunakan dalam reaksi, katalis yang sudah dihasilkan harusdikalsinasi terlebih dahulu untuk menghilangkan NO2 pada temperatur 873 K(600oC) selama 5 jam. Perbandingan yang digunakan adalah 2.5 mmol Ba(NO3)2

28per gram ZnO. Prosedur yang sama diterapkan untuk keempat jenis katalis yanglain, yaitu dengan menggunakan Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, dan NaNO3

masing-masing untuk katalis Ca-, K-, Mg-, dan Na-(ZnO). Prosedur pembuatankatalis selengkapnya di jelaskan pada gambar 7 berikut.Gambar 7 Prosedur pembuatan KatalisSiapkan segalaperalatan dan bahanMulaiPanaskan serbuk ZnO sebanyak40 gr pada T=120oC selama 1ZnO aktifBa(NO3)2 2M (v=500Campurkan ZnOaktif danAduk secara merata denganmenggunakan magnetic stirrerDibiarkan mongering selam 1malam (24 jam) pada T= 120oCSlurrykeringKatalis dikalsinasi pada T= 600oC selama 5 jamSelesai292. Karakterisasi Katalis (penentuan luas permukaan katalis)Luas permukaan aktif katalis sangat berpengaruh terhadap kinerja katalis.Pengukuran luas permukaan katalis perlu dilakukan untuk mempelajari pengaruhluas permukaan aktif katalis terhadap kinerja proses. Luas permukaan katalisditentukan dengan menggunakan metode BET (Brunauer-Emmet-Teller), melaluipengukuran volume gas inert yang ter-adsorb oleh sampel katalis. Prinsip darimetode ini adalah proses adsorpsi dan desorpsi dari permukaan padatan terhadappartikel gas inert. Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah NOVA 1000Gas Sorption Analyzer yang terdapat di laboratorium instrumentasi dan analisisProgram Studi Teknik Kimia ITB.3. Pembuatan BiodieselKarena reaksi dapat berjalan pada kondisi lunak (65oC dan 1 Atm), makareaktor yang digunakan pada penelitian ini adalah reaktor gelas biasa. Semuareaktan (minyak, katalis, dan methanol) dimasukkan pada reaktor secarabersamaan. Reaktor dilengkapi dengan termometer untuk mengetahui temperatur

sistem. Karena pada temperatur 65oC methanol telah menguap (titik didihmethanol 64,7 oC) maka diperlukan kondensor yang berfungsi untukmengembunkan methanol dan mengembalikan lagi ke dalam reaktor (agar terjadirefluks). Agitator berfungsi untuk mengaduk reaktan agar bercampur secarasempurna. Sedangkan filler berfungsi untuk mengambil sampel setiap selangwaktu tertentu (30 menit). Prosedur pembuatan biodiesel (uji aktivitas katalis)selengkapnya dijelaskan pada gambar 3.2 berikut.30Gambar 8 Prosedur Uji Aktivitas KatalisSiapkan segala peralatan danbahan yang dibutuhkanMulaiRangkai alat yang diperlukanAlat terangkai250 mL minyak kedelai3,167 mol methanol13,8 gram katalisMasukkan semua bahankedalam labuKonversi reaksiAduk secara merata dengan menggunakan agitatorsambil dipasankan dalam water bath pada T= 65 oCAmbil sampel untuk dianalisis setiapselang waktu 30 menitSelesai6 kaliKurva Konversi terhadapwaktu314. Uji biodieselSetiap sampel yang diambil selanjutnya diuji menggunakan metodeiodometri-asam periodat.8.2.4 VariasiUntuk memperoleh katalis padat dengan performa yang terbaik untuk reaksitransesterifikasi asam lemak menjadi biodiesel dilakukan dengan memvariasikanlogam L pada katalis L-ZnO. Logam yang akan digunakan pada penelitian iniadalah logam alkali dan alkali tanah yaitu logam barium, kalsium, kalium,natrium, dan magnesium.8.3 Interpretasi Data1) Penentuan Luas Permukaan KatalisLuas permukaan katalis dicari dengan menggunakan metoda BET, yaitudengan mengalurkan data antara 1/([(Po/P)-1] sebagai sumbu-y terhadap P/Posebagai sumbu-x.1 1 1o / 1 m o m

c PP P c P c

Dengan :P : tekanan saat kesetimbanganPo : tekanan jenuh adsorbat pada temperatur yang digunakanV : volume gas yang teradsorpVm : volume gas yang teradsorp pada lapisan pertamaC adalah konstanta BET yang dapat dicari dari persamaan :exp 1 L E EcRTDengan:E1 : panas adsorpsi dari lapisan pertamaEL : panas adsorpsi dari lapisan kedua atau selanjutnya(sebanding dengan panas likuefaksi)R : konstanta gas32T : temperatur yang digunakanLuas permukaan katalis total didapatkan melalui persamaan berikut :Dengan :N = bilangan Avogadro, 6.02x1023

s = luas penampang adsorpsiV = volume molar adsorben gasa = massa padatan sampelStotal = luas permukaan totalS = luas permukaan spesifik2) Penentuan Komposisi Keluaran ReaktorPenentuan komposisi keluaran reaktor menggunakan alat kromatografi gas.Prinsip dari alat ini ialah perbedaan tingkat adsorpsi dari zat volatil dalam sampelterhadap larutan atau padatan dalam kolom kromatografi. Zat yang teradsorp kuatakan meninggalkan kolom lebih lama dan sebaliknya untuk zat yang teradsorplebih lemah akan meninggalkan kolom dalam waktu yang lebih cepat. Perbedaantingkat adsorpsi ini dapat diketahui dari waktu retensinya (waktu tinggal). Tiapkomponen akan mempunyai waktu retensi yang berbeda-beda, tergantung padasifat komponen itu sendiri.Sebelum digunakan, alat kromatografi gas harus dikalibrasi terlebih dahuludengan menggunakan campuran umpan yang telah diketahui kandungan dankomposisi molnya. Volume sampel yang akan diinjeksikan perlu ditetapkanterlebih dahulu. Hal ini untuk mengetahui waktu retensi dari masing-masingkomponen dan mencegah agar zat-zat yang terdapat dalam sampel tidakmempunyai waktu retensi yang terlalu berdekatan. Setelah waktu retensidiketahui, selanjutnya dilakukan penghitungan komposisi dari luas area suatu zat33dibandingkan dengan luas area total. Hasil pengukuran dibandingkan dengankomposisi mol campuran hasil reaksi.3) Penentuan Konversi Reaksi dan Selektifitas Katalis

Aktivitas katalis dapat dinyatakan sebagai jumlah trigliserida yangterkonversi melalui reaksi transesterifikasi. Perhitungannya adalah sebagaiberikut:mol tg awalmol tg awal mol tg akhirXtg

Mol trigliserida pada masukan dan keluaran dapat diketahui dari hasilkromatografi gas sampel yang diambil pada saat sebelum reaksi dan setelahreaksi. Hasil analisis alat kromatografi gas memberikan hasil dalam bentuk % luaspuncak yang terbentuk pada kromatogram. Nilai persen tersebut kemudiandikonversi menjadi nilai %-mol untuk mengetahui besarnya mol trigliserida.Sebelum digunakan untuk mengukur besarnya luas puncak dari trigliserida,alat kromatografi gas harus dikalibrasi terlebih dahulu menggunakan larutanstandar yang telah diketahui komposisinya sehingga faktor kalibrasi dari masingmasingkomponen dapat diketahui. Persamaan kalibrasi ini dapat diketahuidengan membandingkan % luas dengan data komposisi mol yang sebenarnya.Kemudian persamaan ini dapat digunakan untuk mengetahui komposisi mol padasaat awal dan akhir reaksi.Selektifitas katalis ditentukan dengan menggunakan perbandingan antara molbiodiesel yang terbentuk terhadap mol trigliserida yang bereaksi. Perhitungannyaadalah sebagai berikut:12tg

x mol biodiesel hasil reaksiSx mol tg awal mol tg akhir34IX. Jadwal Kegiatan ProgramTabel 5 Jadwal Kegiatan PenelitianKegiatanBulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Bulan 51 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Studi PustakaPenyiapan Alat dan BahanTahap IPembuatan Katalis *)Tahap IIKarakterisasi Katalis*)Tahap IIIPengujian Katalis pada reaksi

Pengolahan dataPenyusunan LaporanCadanganKet : *) Ba-ZnO, Ca-ZnO, Mg-ZnO, K-ZnO, dan Na-ZnO.35X. Nama dan Biodata Ketua serta Anggota Kelompok1. Ketua PelaksanaNama Lengkap : Wakid YuniartoNIM : 13005048Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/ Teknik KimiaPerguruan Tinggi : ITBWaktu Untuk Kegiatan : 6-8 jam/minggu2. Anggota Pelaksana INama Lengkap : Agus Heri HoerudinNIM : 13005021Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/ Teknik KimiaPerguruan Tinggi : ITBWaktu Untuk Kegiatan : 5-6 jam/minggu3. Anggota Pelaksana IINama Lengkap : HannyNIM : 13006028Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/ Teknik KimiaPerguruan Tinggi : ITBWaktu Untuk Kegiatan : 5-6 jam/mingguXI. Nama dan Biodata Dosen Pembimbing1. Nama Lengkap : Dr. Ir. Melia Laniwati Gunawan, M.Sc.2. NIP : 1316611213. Golongan Pangkat : III/d4. Jabatan Fungsional : Lektor5. Jabatan Struktural : Wakil Dekan Bidang Sumber Daya FTI-ITB6. Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/Teknik Kimia7. Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Bandung8. Bidang Keahlian : Kinetika dan Katalisis9. Waktu untuk Kegiatan : 2 jam/minggu36XII.Biaya12.1 Biaya Bahan Habis PakaiTabel 6 Biaya Bahan Habis Pakai*)

No Bahan Jumlah Harga Satuan Harga1 ZnO 600 gr Rp 1784 Rp 1,070,4002 Ba(NO3)2 375 gr Rp 2410 Rp 903,7503 KNO3 150 gr Rp 1000 Rp 150,0004 NaNO3 150 gr Rp 1056 Rp 158,4005 Ca(NO3)2 225 gr Rp 1076 Rp 242,1006 Mg(NO3)2 225 gr Rp 1436 Rp 323,1007 Minyak Kedelai 3 Liter Rp 40000 Rp 120,0008 Methanol 2000 mL Rp 796 Rp 1,592,000

9 Indikator Universal 1 set Rp 75000 Rp 75,000Jumlah Rp 4,634,750*) Harga-harga bahan kimia yang dicantumkan berdasarkan harga yang dibuatoleh distributor PT Yala Mulya Mandiri (Jakarta) dengan bahan kimia buatan MERCK12.2 Biaya Peralatan Penunjang PenelitianTabel 7 Biaya Peralatan Penunjang PenelitianNo Alat Status Jumlah Harga1 Gelas Kimia 250 mL Sewa 2 Rp 1,0002 Gelas kimia 500 mL Sewa 1 Rp 2,0003 gelas ukur (5,10,25,100 mL) Sewa 1 Rp 100,0004 Cawan penguapan Sewa 5 Rp 1,0005 Pipet Beli 5 Rp 2,0006 Thermometer Sewa 1 Rp 5,0007 labu leher 3 Sewa 1 Rp 10,0008 Condenser Sewa 1 Rp 5,0009 statif + klem Sewa 1 Rp 3,00010 labu Erlenmeyer Sewa 1 Rp 1,00011 Water bath Sewa 1 Rp 10,00012 Magnetic stirrer Sewa 1 Rp 7,50013 Vertical stirrer Sewa 1 Rp 7,50014 Propeller Sewa 1 Rp 3,00015 Pengmabil sampel Beli 1 Rp 15,00016 Selang Beli 4 Rp 5,00017 Kertas label Beli 1 Rp 2,50018 Kertas saring Beli 10 Rp 1,00019 Sarung tangan Beli 3 Rp 5,000Jumlah Rp 186,5003712.3 Biaya PengujianTabel 8 Biaya PengujianNo Jenis Pengujian FrekuensiHargasatuanHarga1 Pengukuran A katalis 5 Rp 100000 Rp 500,0002 Pengukuran konversi 5 Rp 50000 Rp 250,0003 Pengukuran Selektivitas 5 Rp 50000 Rp 250,000Jumlah Rp 1,000,00012.4 Biaya Pelaporan dan DokumentasiTabel 9 Pelaporan dan dokumentasiNo Kegiatan Harga1 Laporan Rp 150,0002 dokumentasi Rp 25,000Jumlah Rp 175,00012.5 Total BiayaTabel 10 Total Biaya PenelitianNo Jenis Biaya Jumlah Biaya

1 Bahan Habis Pakai Rp 4,634,7502 Peralatan Penunjang Penelitian Rp 186,5003 Pengujian Rp 1,000,0004 Pelaporan dan dokumentasi Rp 175,000Total Biaya Rp 5,996,25038XIII. Daftar Pustaka[1] Knothe G, Gerpen J.V., Krahl J. 2004.The Biodiesel Handbook. AOCSPress.[2] Mittelbach M,Remschmidt C.2004. Biodiesel: The comprehensiveHandbook. Graz.[3] Richardson J.T. 1982.Priciples of Catalyst Development. Plenum Press.[4] Satterfield C.N. Heterogeneous Catalyst in Industrial Pactise 2nd. McGraw-Hill, Inc.[5] Liu X, He H, Wang Y, Zhu S, Piao X. Transesterification of Soybean Oil toBiodiesel Using CaO as a Solid Base Catalyst. 87(2008) 216-221[6] Kouzu M, Kasuno T, Tajika M, Sugimoto Y, Yamanaka S, Hidaka J.Calcium Oxide as a Solid Base Catalyst for Transesterification of SoybeanOil and its Application to Biodiesel Production. 2007[7] Shu S, Yang B, Yuan H, Qing S, Zhu G. Synthesis of Biodiesel Soybean Oiland Methanol Catalyzed by Zeolite Beta Modified with La3+. 8 (2007)2159-2165[8] Arzamendi G, Campo I, Arguinarena E, Sanchez M, Montes M, GandiaL.M. Synthesis of Biodiesel with Heterogeneous NaOH/Alumina Catalyst:Comparison with Homogenous NaOH. 134 (2007) 123-130[9] Albuquerque M.C.G., dkk. X. CaO Supported on Mesoporous Silicas asBasic Catalyst for Transesterification Reactions. 334 (2008) 35-43[10] Kawashima A, Matsubara K, Honda K. Development of HeterogeneousBase Catalyst for Biodiesel Production. 99 (2008) 3439-3443.[11] Garcia C.M, Teixeira S, Marciniuk L.L, Schuchardt U. Transesterificationof Soybean Oil Catalyzed by Sulfated Zirconia. 2007[12] Xie W, Yang Z. Ba-ZnO Catalysts for Soybean Oil Transesterification. 117(2007) 159-165[13] Xie W, Huang X. Synthesis of Biodiesel from Soybean Oil UsingHeterogeneous KF/ZnO Catalyst. 107 (2006) 53-59.[14] Li H, Xie W. Transesterification of Soybean Oil to Biodiesel with Zn/I2Catalyst. 107 (2006)25-3039[15] Susilo, Triharyo. Simposium Biodiesel Indonesia: Status perkembanganIndustri Biodiesel pada September 2006. 5& 6 September 2006.[16] Soerawidjaja, Tatang H. ”Fondasi-fondasi ilmiah dan keteknikan dariteknologi pembuatan biodiesel”. Handout Seminar Nasional“Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan” UGMYogyakarta. 2006.[17] www.emerging-markets.com[18] Soesilo, Triharyo. Produksi Biodiesel dari Microalgae. 2006[19] BP Statistical Review of World Energy 2005

[20] Michael, P. Miller.Biodiesel Development and Progress.http://www.mygreenproducts.com.2007 (tanggal 31 mei 2008)40Lampiran4. Nama dan Biodata Ketua serta Anggota KelompokA. Riwayat Hidup Ketua KelompokNama :Wakid YuniartoNIM :13005048Tempat, tanggal lahir :Magetan, 02 Juni 1986Alamat Asal :Sidomukti, 15/03, PlaosanKab. Magetan, Jawa TimurAlamat Bandung :Jalan Sekeloa Utara I/8Coblong, BandungTelp/HP :08563626867e-mail :[email protected] Studi : Teknik KimiaSemester :7 (tujuh)Riwayat pendidikan :SDN Sidomukti II (1993-1999)SLTPN 2 Plaosan (1999-2002)SMAN 1 Magetan (2002-2005)Institut Teknologi Bandung (2005- ... )Prestasi :- Juara II Olimpiade Kimia Jawa Timur 2004- Perempatfinalis Liga Matematika se Jawa-Madura 2004- Juara II Olimpiade Matematika (IMO) Kab Magetan 2004- Juara II siswa teladan Kab Magetan 2004- Juara III Pelajar Pelopor Lalu Lintas Jawa Timur 2004- Juara I Pelajar Pelopor Lalu Lintas Kab Magetan 2004- Semifinalis ‘Mathematic Competition’ Jawa Timur 200341B. Riwayat Hidup Anggota KelompokNama : Agus Heri HoerudinNIM : 13005021Tempat, tanggal lahir : Garut, 13 Agustus 1987Alamat Asal : Kp. Sukawening RT 04/RW 01 Desa KarangmulyaKecamatan Kadungora, Kabupaten Garut.Alamat Bandung : Jl. Tubagus Ismail XVII no. 57 BandungTelp/HP : 081 322 5858 67e-mail : [email protected] Studi : Teknik KimiaSemester : 7 (tujuh)Riwayat pendidikan : SDN Rancasalak II, Garut (1993-1999)SLTPN 1 Kadungora, Garut (1999-2002)SMUN 1 Tarogong Kidul , Garut (2002-2005)Institut Teknologi Bandung (2005- ... )Prestasi : - Finalis KKTM Nasional Tahun 2008

- Juara 1 KKTM Tingkat Wilayah B (Jabar,Jateng, DIY, Kalimantan) 2008- Juara 1 KKTM Tingkat ITB 2008- Finalis Lomba Inovasi Sains, Teknologi danSeni ITB 2007- Proposal didanai Program KreativitasMahasiswa 200642C. 10.3 Riwayat Hidup Anggota KelompokNama : HannyNIM : 13006028Tempat, tanggal lahir : Sei Bamban, 1 April 1988Alamat Asal : Jl. PWS Gg. Sepakat 50H/I MedanAlamat Bandung : Jl. Cisitu Baru 42Telp/HP : 085222197687e-mail : [email protected] Studi : Teknik KimiaSemester : 5 (lima)Riwayat pendidikan : SDN 102036, Hapol Tahan Nauli (1994-2000)SMPN 2, Kp.Pon (2000-2001)SMP Ir.H.Djuanda, Tebingtinggi (2001-2003)SMA St.Thomas 1, Medan(2003-2006)Institut Teknologi Bandung (2006- ... )Prestasi : Juara I Lomba Cerdas Cermat Kota TebingtinggiTingkat SMP (2002)Juara I Lomba News Reader ,Matra EnglishCourse (2003) PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWAPENGGUNAAN KATALIS HETEROGEN BERBASIS ZINCOXIDE (ZnO) UNTUK PRODUKSI BIODIESELBIDANG KEGIATAN:PKMPDiusulkan Oleh:Wakid Yuniarto / 13005048 / 2005Agus Heri Hoerudin / 13005021 / 2005Hanny/ 13006028/ 2006INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNGBANDUNG2008LEMBAR PENGESAHAN1. Judul Kegiatan : Penggunaan Katalis HeterogenBerbasis Zinc Oxide (ZnO) untukProduksi Biodiesel2. Bidang kegiatan : PKMP3. Bidang Ilmu : Teknologi dan Rekayasa4. Ketua Pelaksana Kegiatan

a. Nama Lengkap : Wakid Yuniartob. NIM : 13005048c. Program Studi/Fakultas : Teknik Kimia / Fakultas Teknologi Industrid. Perguruan Tinggi : ITB (Institut Teknologi Bandung)e. Alamat Rumah : Jl. Sekeloa Utara I/8, Bandung, 40134f. No Telp/HP : (022) 2502966 / 08563626867g. Email : [email protected]. Anggota Pelaksana Kegiatan : 2 orang6. Dosen Pendampinga. Nama Lengkap : Dr. Melia Laniwati Gunawanb. NIP : 131661121c. Alamat Rumah : Jl. Sukamenak Indah No.IV-26 KopoBandungd. No Telp/HP : 081648662157. Biaya Penelitian yang diusulkan : Rp 5.996.2508. Jangka Waktu Pelaksanaan : 5 bulanBandung, 23 September 2008MengetahuiMenyetujuiKetua Program StudiKetua Pelaksana PenelitianDr. IGBN MakertiharthaNIP. 131835241Wakid YuniartoNIM.13005048Deputi WRM BidangPengembangan Kegiatan Non-KulikulerPembimbing,Dr. Ir. Nanang T. PuspitoNIP. 131476575Dr. Ir. Melia Laniwati G, M.Sc.NIP. 131661121

iiPROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA 2008Penggunaan Katalis Heterogen Berbasis Zinc Oxide (ZnO) untuk ProduksiBiodieselProgram Studi Teknik KimiaWakid Yuniarto (13005048), Agus Heri Hoerudin (13005021), danHanny (13006028)PembimbingDr. Ir. Melia Laniwati Gunawan, M.Sc.ABSTRAKBiodiesel yang merupakan salah satu jenis biofuel telah dipertimbangkan sebagai salahsatu jenis energi alternatif yang menjanjikan. Biodiesel dihasilkan dari reaksi

transesterifikasi minyak nabati dengan metanol menjadi Fatty Acids Methyl Ester(FAME). Selama ini, biodiesel diproduksi dengan menggunakan katalis homogenseperti NaOH dan KOH. Dengan menggunakan katalis homogen, konversi yangdihasilkan mencapai 97,7% dengan waktu tinggal selama 18 menit (Knothe,2004).Akan tetapi, penggunaan katalis homogen memberikan beberapa kendala yaitu perlupemisahan produk dari katalis yang larut di dalamnya, perlu treatment lebih lanjut agartidak mencemari lingkungan, dan katalis tidak cukup ekonomis jika didaur ulang. Olehkarena itu, perlu dikembangkan katalis heterogen yang membuat proses produksimenjadi lebih ekonomis, bisa diterapkan, dan ramah lingkungan. Ba-ZnO adalahkandidat katalis padat yang sangat menjanjkan. Penggunaan katalis ini pada temperatur65 oC menghasilkan konversi sebesar 95,2 % dengan waktu reaksi 1 jam (Kawashima etall,2008).Penelitian ini bertujuan untuk menguji aktivitas Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO,dan Na-ZnO dalam mengkatalisis reaksi transesterifikasi dan melakukan karakterisasiterhadap katalis tersebut. Katalis-katalis tersebut dibuat dengan metode impregnasi dankalsinasi. Reaktan yang digunakan adalah minyak kedelai dan metanol sebagai reaktanutama. Aktivitas katalis-katalis tersebut dibandingkan dengan aktivitas NaOH atauKOH dalam mengkatalisis reaksi transesterifikasi.Percobaan yang dilakukan meliputi sintesis katalis, karakterisasi katalis, dan ujiaktivitas katalis. Pembuatan katalis Ba-ZnO dilakukan dengan mencampurkan larutanBa(NO3)2 dengan serbuk ZnO. Sebelum impregnasi, ZnO (sebagai penyangga)dipanaskan terlebih dahulu pada temperatur 393 K (120 oC) selama 1 malam.Karakterisasi yang dilakukan adalah penentuan luas permukaan katalis dengan metodeBrunauer-Emmet-Teller (BET). Uji aktivitas dilakukan pada reaktor batch skalalaboratorium dengan mengukur konversi reaksi yang terjadi.Kata kunci : Ba-ZnO, katalis heterogen, transesterifikasi.iiiSTUDENTS CREATIVITY PROGRAM 2008Zinc Oxide (ZnO) as Based Heterogeneous Catalyst for Biodiesel ProductionDepartment of Chemical EngineeringWakid Yuniarto (13005048), Agus Heri Hoerudin (13005021), danHanny (13006028)AdvisorDr. Ir. Melia Laniwati Gunawan, M.Sc.ABSTRACTBiodiesel as the biofuel has been considered as the most promised alternative energy.Biodiesel is produced from transesterification of vegetable oil using methanol to beFatty Acids Methyl Ester (FAME). Nowadays, the production of biodiesel is usinghomogenous catalyst, sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH).Homogenous catalyst yield exceeded 97.7% at 18 minutes (Knothe, 2004). However,homogenous catalyst has many disadvantages, such as: need separation unit to separatecatalyst from the product, need further treatment in order not to cause environmentpollution, and it is considerably more costly to recycle the used catalyst. Therefore, it isimportant to develop the heterogeneous catalyst to make the biodiesel productionbecome more economic, applicable, and environmentally benign. Ba-ZnO is one of thepotential and promised heterogeneous catalyst candidates. The experiment result

showed that the using Ba-ZnO catalyst at temperature of 65 oC yield the conversion of95.2% at 1 hour (Kawashima et all, 2008).The purpose of this research are to test the activity of Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO, and Na-ZnO in transesterifucation reaction and to characterize to those catalyst.Those catalyst is made by impregnation and calcination method. The reseach usesoybean oil as the reactant at the presence of methanol. The catalysts activity will becompared with the activity of sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide(KOH).The research conduct of catalyst synthesis, catalyst characterization, and catalystactivity test. The synthesis of Ba-ZnO catalyst is conducted by mixing the solution ofBa(NO3)2 with ZnO (powder). Before the impregnation process, ZnO (as the support) isheated at 393 K (120 oC) for a night. Catalyst characterization is conducted by themeasurement of catalyst surface area using Brunauer-Emmet-Teller (BET) method.Catalyst activity is tested in the batch reactor by measuring the reaction conversion.Keywords: Ba-ZnO, Heterogeneous catalyst, transesterification.ivKATA PENGANTARPuji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmatdan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan proposal penelitian yang berjudulPenggunaan Katalis Heterogen Berbasis Zinc Oxide (ZnO) Untuk ProduksiBiodiesel. Proposal penelitian ini penulis ajukan untuk mengikuti ProgramKreativitas Mahasiswa 2008.Penulisan proposal penelitian ini tidak terlepas dari pihak-pihak yang telahmembantu. Untuk itu, penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terimakasih kepada:1. Dr. Melia Laniwati, Dr. IGBN Makertihartha, dan Dr. Subagjo atasbimbingan dan arahannya, sehingga penulis dapat menyelesaikan proposalpenelitian ini dengan baik.2. Seluruh peserta lab Teknik Reaksi Kimia dan Katalisis, Program StudiTeknik Kimia atas segala bantuan dan kerjasamanya.3. Seluruh anggota divisi Workshop Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia(HIMATEK) ITB yang telah membantu mensosialisasikan ajang ini danmengatur pengumpulan serta administrasi di Program Studi.4. Semua pihak yang telah membantu penyusunan karya tulis ini yang tidakbisa penulis sebutkan satu per satu.Penulis menyadari bahwa penyusunan proposal penelitian ini masih jauhdari sempurna. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulismengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakanpenyusunan selanjutnya. Akhir kata, penulis berharap bahwa proposal penelitianini bisa menjadi usulan solusi bagi permasalahan bangsa.Bandung, September 2008Penulis1I. Judul Penelitian‘Penggunaan Katalis Heterogen Berbasis Zinc Oxide (ZnO) Untuk ProduksiBiodiesel’.

II. Latar Belakang MasalahPesatnya perkembangan industri dunia saat ini memberikan konsekuensi logisterhadap peningkatan permintaan pasokan energi dalam jumlah yang besar.Selama ini energi tersebut berasal dari bahan bakar fosil yang jumlahnya terbatasdan terus berkurang. Kekhawatiran akan terjadinya krisis energi menjaditantangan baru bagi semua negara-negara di dunia. Bagaimanapun juga, tanpaadanya energi yang cukup segala bentuk aktivitas manusia (termasuk duniaindustri) akan terhambat. Oleh karena itu, diperlukan sumber energi alternatifsebagai solusi dalam memecahkan tantangan tersebut.Biodiesel yang merupakan salah satu jenis biofuel (minyak tumbuhtumbuhan)telah dipertimbangkan sebagai salah satu jenis energi alternatif yangmenjanjikan. Biodiesel dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak nabatidengan alkohol menjadi Fatty Acids Methyl Ester (FAME). Selain karena berasaldari sumber yang terbarukan, biodiesel menghasilkan emisi gas buang yang jauhlebih baik daripada bahan bakar fosil, yaitu mengurangi emisi CO hingga 46 %dan CO2 hingga 78 % serta memiliki kadar sulfur yang rendah (Miller, 2007).Manfaat lain dari biodiesel adalah tidak perlu adanya modifikasi pada mesin,meningkatkan umur mesin, biodegradable, nontoksik, dan aman untuk disimpan.Beberapa tahun mendatang bahan bakar ini akan diproduksi secara besarbesaranhampir di seluruh dunia. Jika pada tahun 2007 sudah terdapat 20 negarapenghasil minyak untuk memenuhi kebutuhan 200 negara yang lainnya, makapada tahun 2010 mendatang diperkirakan lebih dari 200 negara menjadi produsendan pemasok biodiesel (www.emerging-markets.com,2008). Memang dunia saatini tengah memasuki era transisi global dalam produksi bahan bakar. Pada tahun2008, produksi biodiesel meningkat tajam menjadi 11,1 juta ton per tahundibanding empat tahun sebelumnya yang hanya mencapai 2,8 juta ton/tahun(www.emerging-markets.com,2008).2Gambar 1 Produksi Biodisel Dunia Tahun 2002-2008(www.emerging-markets.com,2008)Indonesia, sebagai negara yang kaya akan sumber daya alam ini, kini tengahmeningkatkan volume produksi biodiesel. Sampai dengan September 2006,terdapat 3 industri produsen biodiesel dengan total produksi sebesar 142 ribu tonper tahun. Pada tahun 2007 terdapat pembangunan pabrik biodiesel dengankapsitas total sebesar 435 ribu ton per tahun. Dengan angka itu, Indonesia telahmencapai sepertiga produksi biodiesel Jerman (produsen terbesar di dunia), lebihbesar daripada Perancis, Italia, dan negara tetangga kita (Malaysia danSingapura). Pada tahun 2008 ini tengah dibangun pabrik biodiesel terbesar didunia yakni dengan kapsitas 3 x 330 ribu ton per tahun di Pelintung, Dumai, Riau(Triharyo Susilo,2006).Tabel 1 Total Produksi Biodiesel Indonesia per September 2006(Triharyo Susilo,2006).No ProdusenVolume Produksi (pertahun)1 PT EterindoWahanatama 100.000 ton

2 PT Sumiasih 36.000 ton3 PT Ganesha Energy 6.000 tonTotal Produksi 142.000 ton3Perkembangan Industri biodiesel Indonesia yang cukup pesat ini perludiimbangi dengan perkembangan teknologi proses. Selama ini, biodieseldiproduksi dengan menggunakan katalis homogen seperti NaOH dan KOH.Dengan menggunakan katalis homogen, konversi yang dihasilkan mencapai97,7% dengan waktu tinggal selama 18 menit (Knothe,2004). Konversi yang telahdicapai ini sudah sangat memuaskan, namun penggunaan katalis homogenmembuat proses produksi menjadi kurang ekonomis karena produk harusdipisahkan terlebih dahulu dari katalis yang larut di dalamnya. Pemisahan katalishomogen dari produknya memerlukan unit operasi tambahan dengan investasiyang tidak sedikit.Di samping itu pada pengunaan katalis homogen, katalis tidak cukupekonomis jika didaur ulang, sehingga diperlukan biaya untuk pengadaan katalisbaru dalam setiap siklus produksi. Dari segi lingkungan, limbah sisa pengolahanbiodiesel yang masih mengandung katalis perlu treatment lebih lanjut agar tidakmencemari lingkungan. Oleh karena itu perlu dikembangkan katalis heterogenyang membuat proses produksi menjadi lebih ekonomis, bisa diterapkan, danramah lingkungan.III. Perumusan MasalahPada umumnya, produksi biodiesel dilakukan melalui proses transesterifikasidengan bantuan katalis basa homogen (larutan NaOH dan KOH). Penggunaankatalis basa homogen membuat reaksi dapat berjalan pada kondisi lunak (P =atmosferik, T = 69 oC) dan menghasilkan konversi yang tinggi (97,7%) denganwaktu tinggal selama 18 menit (Knothe,2004). Dengan alasan yang dikemukakanpada latar belakang, maka penggunaan katalis padat untuk sintesis biodiesel kinitengah diteliti.Katalis basa heterogen yang pernah diteliti adalah Ba-ZnO dengan logamBarium yang merupakan logam golongan IIA. Penggunaan katalis ini sebanyak6% berat katalis dengan molar ratio metanol dengan minyak 12:1 dan wakturekasi 1 jam menghasilkan konversi sebesar 95,2 % pada temperatur 65 oC(Kawashima et all,2008). Pada penelitian ini akan diuji reaksi transesterifikasidengan menggunakan katalis Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO, dan Na-ZnO.4Dengan demikian, masalah yang akan diteliti adalah seberapa besar konversireaksi transesterifikasi jika digunakan katalis-katalis tersebut, dan seberapa layakkatalis ini digunakan. Pembanding pada penelitian ini adalah katalis homogenberupa NaOH atau KOH.IV. Tujuan PenelitianBerdasarkan latar belakang dan rumusan masalah yang disebutkan di atas,maka tujuan dari penelitian ini adalah:1. Menguji unjuk kerja katalis Ba-ZnO, Ca-ZnO, K-ZnO, Mg-ZnO, dan Na-ZnOdalam reaksi transesterifikasi biodiesel dengan pembanding unjuk kerja katalishomogen (NaOH atau KOH).2. Melakukan karakterisasi terhadap katalis tersebut.

V. Luaran yang DiharapkanLuaran yang diharapkan dari kegiatan penelitian ini berupa artikel tentangpenelitian ini yang tentunya sangat berguna bagi perkembangan indusri biodiseltanah air bahkan dunia. Disamping artikel, luaran dari penelitian ini dapat berupapaten.VI. Kegunaan PenelitianKegiatan Penelitian ini bermanfaat terutama bagi industri biodiesel tanah airmaupun dunia. Jika selama ini industri biodisel menggunakan katalis homogen(cair) yang prosesnya membutuhkan biaya yang lebih mahal, maka denganpenggunaan katalis heterogen yang akan diteliti, diharapkan industri biodieseldapat berkembang pesat. Semakin pesat industri biodiesel berkembang makakebutuhan energi nasional akan terjamin terutama di sektor transportasi danindustri. Disamping itu, pesatnya industri biodiesel akan mendukung terciptanyapembangunan berkelanjutan (Sustainable Depelopment) di Indonesia danmemungkinkan negara mmendapat dana tunai dari proyek CDM (CleanDepelopment Mechanism).5VII.Tinjauan Pustaka7.1 Biodiesel7.1.1 Pengenalan BiodieselBiodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono alkilester yang terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak nabati atau lemak hewandan dipakai sebagai energi alternatif bahan bakar pada mesin diesel. Untuk itu,minyak atau lemak harus melewati berbagai tahapan proses yaitu esterifikasi,transesterifikasi, pemurnian dan netralisasi. Biodiesel memiliki sifat pembakaranyang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannyadalam banyak kasus. Namun demikian, biodiesel lebih sering digunakan sebagaicampuran untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murniultra rendah belerang yang rendah pelumas.Biodiesel merupakan kandidat yang paling dekat untuk menggantikanbahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karenabiodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan dieselpetrol pada mesin dan dapat diangkut serta dijual dengan menggunakaninfrastruktur yang ada sekarang ini. Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakarmemiliki banyak keuntungan:1. Merupakan bahan bakar terbarukan dan ramah lingkungan (mengurangi emisikendaraan).2. Mampu melumasi mesin sekaligus sebagai bahan bakar sehingga bahan bakarini bisa meningkatkan umur kendaraan.3. Aman untuk disimpan dan ditransportasikan karena bahan bakar ini bersifatnontoxic dan biodegreable.4. Bisa mengurangi ketergantungan Indonesia yang kini resmi bersatus net oilimportir terhadap bahan bakar impor.Ide untuk menggunakan minyak nabati sebagai bahan bakar mesin dieselsudah ada sejak tahun 1895. Pencetus ide ini adalah Rudolf Diesel (1858-1913).Pengujian dilakukan dengan cara menjalankan mesin diesel yang dimodifikasi

dengan bahan bakar minyak nabati. Salah satu mesin hasil modifikasi RudolfDiesel kemudian ditunjukkan dalam World’s Exhibition di Paris pada tahun 1900.Mesin modifikasi ini dijalankan dengan bahan bakar dari minyak kacang. Mesin6ini dapat bekerja dengan cukup baik, sehingga orang- orang mulai tertarik denganide ini. Sejak tahun 1930-an sampai 1940-an, bahan bakar dari minyak nabatimulai sering digunakan, namun hanya dalam keadaan darurat saja (Mittelbach,2004).Pada tanggal 27 Oktober 2003 Perdana Menteri Uni Eropa kemudianmengadopsi peraturan baru pan-EU yang berisi detaxation of biodiesel andbiofuels. Setelah dikeluarkannya peraturan ini, kemudian mulai dilakukanproduksi biodiesel secara besar-besaran, terutama di Eropa, dengan jumlahproduksi melebihi 4 juta ton per tahun. Pada tanggal 9 Februari 2004, pemerintahFilipina menginstruksikan agar menambahkan biodiesel dari minyak kelapasebanyak 1% ke dalam bahan bakar minyak yang digunakan pada kendaraanpemerintah. Pada tahun 1995, sebanyak 10 % dari kendaraan federal di AmerikaSerikat sudah mulai menggunakan bahan bakar alternatif ini (Mittelbach,2004).7.1.2 Standar Mutu BiodieselAgar biodiesel hasil produksi bisa digunakan dengan baik tanpamenimbulkan gangguan baik selama proses pembakarannya maupun terhadapmesin kendaraannya maka diperlukan standar baku mutu. Standar ini berbedaantara suatu negara dengan negara lain karena kondisi lingkungan yang jugaberbeda. Di Indonesia standar baku mutu biodiesel diatur dalam SNI (standarNasional Indonesia). Data standar kualitas Biodiesel menurut SNI dan ASTMditampilkan pada tabel 2.7.1.3 Potensi Pengembangan Biodiesel di IndonesiaNegara kita, dengan jumlah penduduk terbesar keempat di dunia ini setelahCina, India, dan Amerika Serikat, berada pada posisi ke-20 pada tingkat konsumsienergi dunia dengan total konsumsi sebesar 1,1% dari total energi dunia (TriharyoSoesilo). Sampai saat ini ketergantungan hampir seluruh negara di dunia tidakterkecuali Indonesia terhadap energi fosil tersebut masih sangat tinggi padahalpasokannya sudah jelas terbatas. Cadangan minyak Indonesia tidaklah melimpah,yang dapat dibuktikan keberadaannya hanyalah sekitar 4.7 miliar barrel (BPStatistical Review of World Energy 2005).7Tabel 2 Standar Mutu Biodiesel Menurut ASTM 6751-02 dan SNI (Soerawidjaja, 2006)Parameter dan satuannyaSpesifikasiSNI-04-7182-2006 ASTM 6751-02Massa jenis pada 40 oC, kg/m3 850 – 890 -Viskositas kinematik pada 40 oC, mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0 1,9-6,0Angka setana min. 51 min. 47Titik nyala (mangkok tertutup), oC min. 100 min. 130Titik kabut, oC maks. 18 -Korosi bilah tembaga ( 3 jam, 50 oC) maks. no. 3 maks. no. 3Residu karbon, %-berat,- dalam contoh asli

- dalam 10 % ampas distilasimaks. 0,05(maks 0,03)maks. 0,05Air dan sedimen, %-vol. maks. 0,05 maks. 0,05Temperatur distilasi 90 %, oC maks. 360 maks. 360Abu tersulfatkan, %-berat maks. 0,02 maks. 0,02Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 100 maks. 500Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 10Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 maks. 0,8Gliserol bebas, %-berat maks. 0,02 maks. 0,02Gliserol total, %-berat maks. 0,24 maks. 0,24Kadar ester alkil, %-berat min. 96,5 -Angka iodium, g-I2/(100 g) maks. 115 -Uji Halphen negatif -Indonesia memiliki segudang potensi alam yang bisa dimanfaatkansebagai biofuels. Bersyukurlah kita karena Tuhan telah menganugerahkankeakayaan alam yang begitu melimpah. Negeri ini merupakan negara dengankeanekaragaman hayati terbesar kedua di dunia setelah Brazil dan peringkatpertama dunia untuk keanekaragaman laut. Jelas ini suatu potensi yang harus kitakembangkan.8Sejauh ini produksi biodiesel masih menggunakan bahan baku minyakjarak pagar dan CPO. Sebetulnya masih banyak lagi bahan baku yang bisadimanfaatkan yakni minyak jagung, kedelai, dan microalgae penghasil minyaknabati. Sumber yang terakhir ini jauh lebih menjanjikan dengan nilai produksisebesar 136.900 Liter per tahun per hektar lahan. Nilai ini Lima puluh kali lebihbesar dibanding CPO yang hanya sekitar 5830 Liter per tahun per hektar lahanyang selama ini dinilai paling menjanjikan (Triharyo Soesilo,2006) .

7.2 Produksi BiodiselBiodiesel dibuat dari minyak dan lemak baik yang berasal dari tumbuhanmaupun hewan. Proses pengolahannya dinamakan transeterifikasi. Pada proses initerjadi pertukaran gugus alkoksi pada senyawa ester dengan gugus alkohol. Prosestransesterifikasi ini merupakan salah satu metode untuk mengurangi tingginyaviskositas minyak lemak. Di samping itu terdapat metode lain sepertipencampuran dengan petrodiesel, pirolisis, dan mikroemulsifikasi (cosolventblending). Namun demikian, proses transesterifikasi merupakan proses yangumum digunakan di Industri. Diagram proses produksi biodiesel disajikan padagambar 2 berikut.Gambar 2 Skema Proses Produksi Biodiesel (Mittelbach,2004)Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa pembuatan biodiesel diindustri memiliki tahapan sebagai berikut :1. Transesterifikasi.Proses transesterifikasi ditunjukkan seperti persamaan reaksi (1), merupakanreaksi pengolahan lemak atau minyak (trigliserida) dengan alkohol (umumnyametanol, etanol, propanol dan butanol) membentuk gliserol (by product) dan9

mono alkil ester (biodiesel). Proses ini diawali dengan mencampurkan alkohol dankatalis sehingga membentuk suatu zat aktif. Katalis yang digunakan bisa berupaasam, basa, logam dan bahkan enzim. Namun katalis basa sejauh ini masihdiminati karena bisa memberikan reaksi yang lebih cepat dalam kondisi yanglunak.Agar perolehan monoalkilester meningkat, maka kesetimbangan reaksiharuslah digeser ke sebelah kanan, dengan demikian perlu ditambahkan alkoholberlebih. Cara ini banyak diterapkan di pabrik biodiesel komersial. Dari alkoholberberat molekul rendah tadi, metanol jauh lebih banyak digunakan karenakemampuan bercampur yang sangat tinggi dengan produk reaksi (gliserol danbiodiesel) sehingga bisa membentuk lapisan pemisah antara gliserol dan biodiesel(Mittelbatch, 2004). Hal ini tentu lebih ekonomis karena gliserol dapat denganmudah dipisahkan. Selain itu, pemakaian alkohol lain seperti etanol danisopropanol dapat membentuk sistem azeotrop dengan air pada bagianMetanol/water rectification, padahal sejumlah besar air dalam alkohol padabagian itu perlu dihilangkan agar alkohol dapat dikembalikan ke dalam prosesutama.……..(1)Pada gambar 3 tampak bahwa alkohol, minyak, dan katalis dimasukkansecara bersama-sama ke dalam suatu rekator berpengaduk pada suhu 60 oC.Industri kecil biasanya menggunakan reaktor batch, sedangkan kebanyakanindustri besar (>4 juta liter/tahun) menggunakan CSTR dan plug flow reaktor.Reaksi esterifikasi tadi biasanya diselenggarakan dalam dua tahap, yakni 80%campuran (minyak, metanol, dan katalis) direkasikan di awal, lalu masuk ke10dalam unit pemisahan gliserol. Tahap selanjutnya, 20 % sisa campuranditambahkan pada hasil reaksi pertama. Metode ini memberikan reaksi yanglengkap dengan potensi menggunakan metanol yang lebih sedikit di tahappertama.2. Esterifikasi.Proses ini merupakan reaksi antara asam lemak bebas (free fatty Acid, FFA)dengan suatu alkohol (biasanya alkohol berberat molekul rendah seperti metanol,etanol, propanol dan butanol) untuk menghasilkan biodiesel (mono alkil ester )dan molekul air. Proses khusus ini dipilih jika sumber minyak/lemak mengandungFFA yang tinggi. Kadar FFA yang tinggi sebetulnya tidak diinginkan dalamfeedstock karena akan bereaksi dengan katalis basa (proses trasesterifikasi)menghasilkan sabun dan air, seperti reaksi di bawah ini:R-COOH + KOH R-COOK + H2OFatty acid Katalis sabun air …..(2)Pada kadar FFA sekitar 5% pemakaian katalis basa masih bisa dilakukannamun perlu ditambahkan katalis lain untuk mengkompensasi terbentuknyasabun. Pada kadar FFA diatas 5 % sabun yang terbentuk menjadi inhibitorpemisahan gliserol dari biodiesel serta membetuk emulsi pada bagian water wash.Pada kasus ini perlu ditambahkan suatu katalis asam (asam sulfat) untukmengesterifikasi FFA seperti rekasi di bawah ini:R-COOH + CH3OH R-COOCH3 + H2O ……..(3)

Fatty acid Methanol biodiesel airProses-proses di atas umum digunakan di indutri dalam suatu unit yangdinamakan Pretreatment unit seperti yang digambarkan di gambar 3. Pada bagianini terdapat separator untuk memisahkan air. Ini bertujuan untuk mengurangikadar air yang terbentuk selama proses esterifikasi karena jika dibiarkanterakumulasi akan menghentikan reaksi. Selain air, alkohol juga dipisahkan padabagian ini. Dengan demikian minyak/lemak dengan kadar FFA lebih rendah bisa11langsung dimasukkan ke dalam reaktor 2 untuk esterifikasi lebih lanjut. Campuranair-metanol keluaran separator masih mengandung FFA dan minyak terlarut yangtentunya perlu di-recovery dan diproses kembali. Biaya untuk recovery alkoholmenentukan kelayakan suatu proses esterifikasi ini.Gambar 3 Preatreatment unit pada Industri biodiesel (Mittelbach,2004)3. Pemisahan.Proses ini terdiri terdiri dari dua tahap, yaitu:1) Tahap pemisahan ester dari gliserol.Setelah reaksi esterifikasi, hasil berupa biodiesel (metil ester) dan gliseroldipisahkan. Karena kelarutan gliserol dalam metil ester rendah, maka pemisahanumumnya berlangsung cepat dan dapat diselesaikan baik dengan tangki pemisahdan sentrifugasi. Beberapa industri melakukan pemisahan ester dari gliseroldengan metoda ekstraksi. Prinsip dari metode ini adalah pemisahan karena adanyaperbedaan kepolaran antara gliserol dengan ester. Pada proses ekstraksi digunakanlarutan heksan yang cenderung bersifat non- polar. Gliserol yang cenderungbersifat non-polar akan mudah larut dalam heksan dan akhirnya dapat dipisahkandari ester yang cenderung bersifat polar.2) Tahap pemurnian ester dari sisa-sisa katalis dan sabun.Pemisahan ester dari katalis menjadi perhatian kalangan industri sekarang inimengingat fasanya yang sama dengan ester sehingga memerlukan cost yang lebihtinggi. Penelitian mengenai katalis heterogen mulai gencar dilakukan di berbagaiinstitusi pendidikan dan penelitian. Proses pemisahan yang selama ini dilakukan12adalah proses sentrifugasi. Akan tetapi, kecepatan sentrifugasi harus diatur denganbaik agar tidak terbentuk sabun. Ester juga dapat dimurnikan dari sisa- sisa katalisdan sabun dengan menggunakan air panas. Pada industri- industri biodieseltertentu, ester yang telah melewati proses ini didistilasi lagi agar tidak berwarna.4. Netralisasi1) Nertalisasi Metil esterSetelah dipisahkan dari gliserol, metil ester selanjutnya dinetralisasi karenamasih mengandung sedikit katalis basa. Untuk itu ditambahkanlah suatu asam kedalamnya. Penambahan asam juga bertujuan untuk memisahkan sabun yangterbentuk selama reaksi. Sesuai reaksi dibawah ini:R-COONa + HAc R-COOH + NaAc …..(4)Sodium soap acid Fatty Acid salt2) Netralisasi GliserolGliserol atau gliserin merupakan hasil samping reaksi transesterifikasi. Keduasenyawa ini tentu masih bernilai ekonomi sehingga perlu perlakuan khusus.Gliserol yang terkandung dalam campuran keluaran separator yakni 50 % sisanya

masih mengandung katalis, metanol dan sabun. Oleh karena itu, perlu dilakukanpemurnian terhadap gliserol, sehingga kualitas gliserol ini menjadi lebih baik.Proses netralisasi dilakukan dengan menambahkan asam ke dalam fasa gliserol(asidulasi) sehingga diperoleh FFA (reaksi 4). FFA yang dihasilkan kemudiandipisahkan karena kelarutannya kecil dalam gliserol. Selanjutnya sisa alkohol dankatalis dihilangkan dari gliserol dengan vacuum flash process. Pada kondisi inidihasilkan gliserol dengan kemurnian 85%.5. PencucianTahap pencucian bertujuan untuk menghilangkan garam yang terbentuk daribagian sebelumnya. Garam dipisahkan dari campuran metil ester denganmenggunakan air karena kelarutannya besar. Selain itu penambahan air inibertujuan untuk menghilangkan sisa katalis, sabun, metanol dan gliserol bebas.13Proses netralisasi yang diadakan sebelumnya berguna untuk mengurangi jumlahair yang harus digunakan. Air ini dipisahkan dari biodiesel dengan vacuum flashprocess.6. Pemurnian alkohol.Pada tahap ini dilakukan proses pemurnian alkohol yang dikeluarkan dari unitnetralisasi baik netralisasi gliserol ataupun metil ester. Proses pemurnian dapatdilakukan dengan distilasi. Metanol hasil pemurnian ini disimpan dalam tangkipenyimpan yang nantinya akan dipakai kembali untuk reaksi transeserifikasi.7.3 Katalis7.3.1 Pengenalan KatalisKatalis adalah zat kimia yang dapat meningkatkan laju reaksi denganmenurunkan energi aktivasi dan mengarahkan reaksi untuk mencapaikesetimbangan, tanpa terkonsumsi. Sampai dengan saat ini belum ada definisiyang pasti mengenai katalis. Reaksi kimia yang menggunakan bantuan katalisdisebut katalitik. Beberapa ciri dan manfaat kehadiran katalis dalam suatu reaksikimia adalah:a. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi.b. Katalis dapat mempercepat reaksi untuk mencapai kesetimbangan.c. Katalis bersifat spesifik (membentuk produk tertentu).d. Katalis mengantarkan reaktan melalui jalan baru yang lebih mudah untukberubah menjadi produk.e. Katalis tidak mengubah kesetimbangan tetapi katalis hanya berpengaruhpada sifat kinetik.f. Hanya diperlukan jumlah sedikit katalis untuk reaktan dalam jumlah yangbesar.7.3.2 Karakteristik Katalisa. Struktur KatalisKatalis diproduksi dalam bentuk serbuk, kemudian dibuat menjadi partikelyang bentuknya disesuaikan dengan penggunaannya. Misalnya, dalam bentukpellet, extrudates, bulatan seperti bola (sphere), granula, serpihan (flake), dan ada14juga yang langsung digunakan dalam bentuk bubuk (powder). Karakteristik dariberbagai macam bentuk katalis tersebut disajikan pada Tabel 3.Tabel 3 Bentuk Umum Partikel Katalis

Tipe KarakterisitikPellet - Dibuat dengan tekanan yang tinggi.- Bentuk: silinder, cincin, semua uniform- Ukuran diameter: 2-10 mm- Penggunaan: reactor isian (packed), reaktor tubularExtrudates - Dicetak dengan menggunakan lubang cetakan- Bentuk: tidak teratur, penampang berbentuk bintang ataucuping- Penggunaan: reactor isian (packed), reaktor tubular, unggunBola(sphere)- Dibuat dengan liquid drop dalam waktu yang lama- Ukuran: 1-20 mm- Penggunaan: reaktor tubular, unggun bergerakGranula - Dibuat dengan fusing (menggabungkan partikel kecil menjadipartikel yang lebih besar) dan crushing (memecah partikelbesar menjadi partikel yang lebih kecil)- Ukuran: 8-14 sampai dengan 2-4 mesh- Penggunaan: reaktor tubular isian (packed tubular reactor)Serpihan (flake) - Bubuk dibuat kapsul dengan menggunakan lilin (wax)- Penggunaan: reaktor yang berfase liquid (cairan)Bubuk (powder) - Ukuran diameter: < 100 μm- Penggunaan: reaktor unggun bergerak, slurry reactorMeskipun beberapa katalis tersusun oleh satu komponen saja, namunkebanyakan katalis tersusun dari 3 jenis komponen yang berbeda, yaitu komponenaktif, penyangga, dan promoter.1. Komponen aktif yang merupakan tempat utama terjadinya reaksi kimia.2. Penyangga (support, carrier) berfungsi agar luas permukaan untukkomponen aktif katalis tetap tinggi. Dengan permukaan yang luas maka15kontak antara katalis dengan reaktan akan semakin banyak. Tabel 4menunjukkan berbagai jenis penyangga yang mempunyai titik leleh tinggi.Tabel 4 Bentuk Umum Partikel KatalisTipe Oksida Titik leleh (oC)Basa MgOCaOCa2SiO4

Ca3SiO5

3073285324072196Amfoter ThO2

ZrO2

CeO2

Cr2O3

La2O3

α-Al2O3

TiO2

2323298828732708258823182113Netral MgAl2O4

MgCr2O4

ZnCr2O4

ZnAl2O4

CaSiO3

24082300217321001813Asam γ-Al2O3

SiO2

SiO2-Al2O3

231819731818Sedangkan penyangga yang paling banyak digunakan karenapermukaannya yang luas adalah γ-Al2O3, SiO2, C, tanah liat, SiO2-Al2O3.3. Promoter, biasanya ditambahkan dalam jumlah yang sangat sedikit.Promotor dapat mempengaruhi aktivitas, selektivitas, dan stabilitas katalissesuai dengan yang diinginkan.b. Deaktivasi KatalisSeharusnya, katalis dapat digunakan tanpa mempunyai batas waktu. Tetapipada kenyataannya katalis tidak dapat digunakan secara terus menerus. Adakatalis yang berumur dalam hitungan menit, tetapi juga ada katalis yang berumursampai dengan puluhan tahun. Berkurangnya aktivitas katalis ini disebut dengan16deaktivasi katalis. Terjadinya deaktivasi katalis ini disebabkan oleh beberapafaktor sebagai berikut:a. Sisi aktif katalis teracuni oleh zat-zat pengotor yang masuk melaluireaktan. Misalnya sulfur.b. Karena pengerakan (fouling) yang disebabkan oleh deposit yang bersifatkorosif.c. Pengurangan (reduksi) sisi aktif katalis.d. Pembentukan komponen (senyawa) tertentu pada ruang kosong antarkatalis juga menyebabkan berkurangnya keaktifan katalis. Misalnya,kenaikan temperatur dapat menyebabkan katalis nikel beserta

penyangganya menghasilkan nikel alumina dan silikat. Fenomena ini dapatdengan mudah diamati dengan menggunakan difraksi sinar-x.e. Kenaikan temperatur juga dapat menyebabkan hilangnya komponen aktifpada katalis atau promoter karena terjadi perubahan fasa (menguap). Olehkarena itu, seluruh komponen katalis harus bisa dijaga pada kondisi yangideal untuk menjaga keaktifan katalis.7.3.3 Karakterisasi KatalisKarakter suatu katalis dibedakan menjadi dua, yaitu karakter fisik dankarakter kimia. Karakter fisik katalis mencakup luas permukaan katalis, ketahananmekanik ,volume partikel, volume pori, distribusi ukuran pori, dan distribusiukuran partikel. Sedangkan, karakter kimia katalis mencakup keaktifan katalis,deaktivasi katalis dan umur katalis.a. Pengukuran Luas Permukaan KatalisLuas permukaan katalis merupakan parameter yang dapat digunakan untukmembedakan jenis katalis satu dengan katalis yang lain. Katalis yang mempunyailuas permukaan yang besar, mempunyai permukaan kontak yang luas denganreaktan, sehingga reaksi kimia akan berlangsung lebih baik. Luas permukaan totalkatalis mempunyai satuan Sgm2g-1.Pengukuran luas permukaan katalis secara umum dapat dilakukan dengandua metode, yaitu metode statik dan metode dinamik. Metode statik mencakup 2cara yakni volumetri dan gravimetri sedangkan metode dinamik mencakup single17flow technique, pulse technique, dan metode kromatografi. Pada umumnyametode dinamik lebih banyak digunakan karena lebih cepat dan mudah. Kesulitandalam metode statik yakni digunakannya sistem vakum yang relatif sulit untukdikendalikan.Metode kromatografi merupakan metode yang banyak digunakan dalamstudi adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia. Metode ini dilakukan dengan melewatkanpulsa adsorbat melalui sebuah kolom adsorben sehingga didapatkan waktu retensiserta kurva elusi. Dengan memvariasikan temperatur terhadap waktu retensi yangdiperoleh didapat evaluasi nilai entalpi adsorpsi dari suatu bahan dan analisiskurva elusi memungkinkan penyediaan informasi mengenai keadaan isotermadsorpsi bahan (Haber, J. et.al , 1995)Metode lainnya adalah metode BET (Brunauer, Emmett, Teller). Prinsipkerja metode BET tersebut adalah dengan mengukur seberapa banyak nitrogen(atau uap senyawa inert yang dapat dikondensasikan) yang teradsorpsi olehsampel katalis ketika berada dalam kesetimbangan.b. Volume PoriPenentuan volume total pori-pori dalam sebuah katalis dilakukan denganmengukur peningkatan massa yang terjadi ketika pori-pori katalis tersebut terisioleh cairan yang diketahui densitasnya. Syarat dari cairan yang digunakan adalahmemiliki ukuran molekul dan nilai tegangan permukaan yang kecil. Syarat inimemungkinkan cairan dapat masuk ke dalam pori terkecil dari katalis dan mengisisebagian besar volum kosong dalam katalis. Dengan mengetahui pertambahanmassa dari partikel katalis maka volume pori katalis dapat dihitung denganmemanfaatkan data densitas cairan. Air ataupun berbagai senyawa hidrokarbon

dapat digunakan sebagai cairan pengisi pori dan dapat memberikan hasil yangcukup memuaskan.c. Distribusi Ukuran PoriUkuran partikel rata-rata dan distribusi ukuran partikel dapat mempengaruhikarakteristik fluidisasi dalam reaktor unggun terfluidakan, dan jugamempengaruhi karakteristik pengendapan dan filtrasi dalam reaktor slurry. Selainitu, ukuran partikel juga dapat mempengaruhi besarnya luas permukaan aktif18katalis. Pengukuran fraksi ukuran partikel dapat dilakukan dengan metode ayakanberseri, misalnya metode pengayakan standar Tyler, yaitu mengayak secaraberturutan dengan ukuran lubang ayakan mulai dari yang besar hingga ke ukuranyang lebih kecil.d. Kekuatan MekanikKekuatan mekanik merupakan sifat yang penting bagi suatu katalis karenamenyatakan daya tahan dan umur katalis tersebut terhadap lingkungan kerja yangakan mempengaruhi kinerja dari suatu katalis. Partikel-partikel katalis dibuat agartahan terhadap tegangan-tegangan mekanik yang dapat disebabkan oleh:1. Abrasi, yaitu kehilangan bagian dari material karena adanya kontak (gesekan)antara partikel dengan lingkungan, dalam hal ini dinding reaktor ataupunfluida.2. Tumbukan antara partikel-partikel katalis ketika pengisian katalis ke dalamreaktor sehingga mengakibatkan pecahnya katalis.3. Tegangan internal akibat perubahan fasa selama proses aktivasi danregenerasi.4. Tegangan eksternal yang diakibatkan oleh aliran fluida, hilang tekan, beratunggun katalis, dan siklus termal.5. Kehilangan partikel-partikel akibat tumbukan (aus), khususnya terjadi padakatalis unggun terfluidakan.Proses uji kekuatan fisik katalis dilakukan melalui simulasi pengadukanuntuk menghitung persentase hilang atrisi, dan melalui pengaplikasian bebanstatis hingga katalis mengalami patah atau pecah. Hasil yang didapat dari tes dilaboratorium dapat berbeda jauh dari hasil uji di industri. Hal ini disebabkankondisi operasi di pabrik yang jauh berbeda, seperti misalnya pada tekananoperasi ataupun temperatur.7.3.4 Penyiapan Katalisa. Metode PresipitasiPresipitasi adalah proses pembentukan katalis di dalam larutan melalui suatumekanisme reaksi kimia tertentu. Pemisahan padatan yang terbentuk dapat19dilakukan dengan cara filtrasi, dekantasi, ataupun sentrifugasi. Proses presipitasiditunjukkan pada gambar 4.Gambar 4 Metode Penyiapan Katalis dengan Impregnasib. ImpregnasiMetode penyiapan katalis secara impregnasi dibedakan menjadi dua macam,yaitu metode basah dan metode kering. Metode kering dilakukan dengan caramenyemprotkan katalis ke permukaan penyangga secara merata. Sedangkanmetode basah dilakukan dengan cara melarutkan bahan yang berbentuk padatan

ke dalam larutan sampai tercampur secara sempurna sehingga terbentuk lumpur.c. KalsinasiKalsinasi adalah proses penyiapan katalis yang berbentuk padatan dengancara memanaskan katalis pada temperatur tinggi. Metode kalsinasi menyebabkanterjadinya dekomposisi padatan secara termal, perubahan fasa, atau penghilanganzat-zat yang bersifat mudah menguap. Kalsinasi terjadi pada temperatur yangmenyebabkan energi bebas Gibbs sama dengan nol, yaitu pada atau di atastemperatur dekomposisi (untuk proses dekomposisi dan penguapan) atautemperatur transisi (untuk perubahan fasa). Secara umum, kalisinasi melibatkanbeberapa proses berikut:a. Dekomposisi mineral-mineral hidrate (xH2O) menjadi uap.b. Dekomposisi mineral-mineral karbonat (CO3) menjadi CO2.c. Dekomposisi zat-zat yang mudah menguap yang terkandung dalam cokeminyak (padatan-padatan karbon).d. Panas yang menyebabkan terjadinya transformasi fasa.207.4 Katalis Untuk Sintesis BiodieselPada dasarnya reaksi transesterifikasi dalam pembuatan biodiesel dapatberlangsung tanpa menggunakan katalis, akan tetapi reaksi ini harus berlangsungpada tekanan dan temperatur yang sangat tinggi, serta berlangsung dalam waktuyang cukup lama. Jika diterapkan dalam dunia industri, kondisi ini tidakekonomis. Oleh karena itu diperlukan bantuan katalis agar reaksi berlangsungpada kondisi lunak dan dalam waktu yang relative singkat. Untuk memenuhitujuan tersebut, beberapa katalis yang sering digunakan adalah katalis yangberasal dari golongan: alkali, asam, senyawa-senyawa logam transisi, silikat, danlipase (enzim).Katalis juga dapat digolongkan berdasarkan fasanya menjadi dua kelompok,yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yangfasanya sama dengan reaktan dan produknya (biasanya berbentuk cair semua).Sedangkan katalis padat adalah katalis yang fasanya berbeda dengan reaktan danproduk (biasanya katalis berbentuk padat, sedangkan reaktan dan produkberbentuk cairan).7.4.1 Katalis Golongan Alkali (IA) dan Alkali Tanah (IIA)Sejauh ini, katalis golongan alkali merupakan katalis yang paling banyakdigunakan. Katalis ini memberikan konversi yang sangat tinggi meskipun padakondisi operasi yang lunak, dan memerlukan waktu yang relative singkat. Logamalkali menghasilkan katalis basa (pH > 7). Selain menjadikan reaksi berjalan lebihcepat (4000 kali) jika dibandingkan dengan katalis asam, katalis basa memberikanefek korosi yang jauh lebih sedikit terhadap peralatan pabrik (reaktor).Keuntungan lain yang diperoleh jika menggunakan katalis alkali adalah kebutuhanakan methanol (ethanol) relatif sedikit sehingga ukuran reaktor akan semakinkecil. Dengan demikian, katalis ini menjanjikan kondisi operasi yang ekonomis.Mekanisme reaksi transesterifikasi dengan katalis golongan alkaliditunjukkan pada Gambar 5. Reaksi transesterifikasi dimulai dengan serangannukleus pada molekul trigliserida yang menghasilkan produk antara berbentuktetrahedral. Selanjutnya produk antara ini dipecah menjadi 2 bagian menjadi metil21

ester dan anion digliserida. Tahap akhir dari proses transesterifikasi ini adalahreaksi antara metanol dan digliserida yang menghasilkan monogliserida, gliserol,dan ion metoksida yang selanjutnya digunakan untuk siklus reaksi yang baru.OH-+ R'OH R'O-+ H2OCOR O 1 R2+ R'O-CO-R O 1OR'-R2CO-R O 1OR'-R2R2O-+COR1 OR'-R2O-+ H OH R2OH + OH-

Gambar 5 Mekanisme Transesterifikasi dengan Katalis Basa (Golongan Alkali)a. Katalis Alkali HomogenPada saat ini, mayoritas pabrik biodiesel komersial menggunakan katalishomogen dari golongan logam alkali, terutama Natrium hidroksida (NaOH) danKalium Hidroksida (KOH). Ion alkoksi yang digunakan untuk prosestransesterifikasi dapat diperoleh melalui salah satu mekanisme berikut ini:a. Melarutkan alkohol alkali (RONa) dalam larutan alkohol:RONa RO- + Na+

b. Mereaksikan alkohol dengan logam alkali murni:Na + ROH RO- + Na+ + ½H2 (g)

c. Dengan menambahkan hidroksi alkali:NaOH + ROH ↔ RO- + Na+ + H2OKatalis logam alkali dan alkohol, tanpa diragukan lagi dapat menghasilkankonversi yang tinggi (Knothe,2004). Hidroksi alkali juga merupakan katalis yangcukup menjanjikan karena selain harganya yang murah, juga tidak menimbulkanresiko yang tinggi selama beroperasi. Jika KOH dan NaOH dilarutkan dalamalkohol, akan menghasilkan ion alkoksi dan hidroksi. Besarnya ion alkoksi yangdihasilkan bergantung pada konsentrasi katalis yang direaksikan. Jikamenggunakan katalis KOH, pengurangan konsentrasi katalis akan mengurangi22kecenderungan pembentukan sabun. Namun demikian, kondisi ini juga akanmenyebabkan jumlah metil ester yang dihasilkan juga akan berkurang.

Konsentrasi optimum untuk katalis yang berasal dari golongan alkaliberkisar antara 0.5 – 1.0 %-berat dari jumlah minyak yang akan direaksikan(Mittelbach,2004).b. Katalis Alkali HeterogenMeskipun katalis homogen mempunyai banyak keuntungan untuk diterapkandalam reaksi pembuatan biodiesel, akan tetapi katalis ini mempunyai beberapakelemahan. Katalis homogen hanya bisa digunakan sekali pakai dan diperlukansatu unit pemisahan untuk memisahkan katalis dari produk. Adanya unitpemisahan ini akan meningkatkan biaya produksi atau dengan kata lain prosesproduksi menjadi kurang ekonomis. Kelemahan dalam penggunaan katalishomogen ini bisa diatasi dengan menggunakan katalis heterogen. Jikamenggunakan katalis heterogen, katalis bisa dipisahkan dari produknya dengancara dekantasi (penuangan) atau dengan cara filtrasi.Sekarang ini katalis heterogen yang sering digunakan berasal darigolongan logam alkali (IA) dan alkali tanah (IIA) dalam bentuk karbonat, oksida,maupun logam murni. Selain konversi yang dihasilkan, yang harusdipertimbangkan dalam pemilihan katalis adalah kondisi operasi yang diperlukan.Kondisi operasi yang lunak (temperatur dan tekanan rendah) akan mengurangibiaya produksi dan tidak terlalu berisiko, sehingga proses akan lebih ekonomis.7.4.2 Katalis AsamKatalis asam biasa digunakan dalam produksi biodiesel untuk material yangmengandung lemak asam (acidic fatty) yang sangat tinggi. Selain itu katalis asamdapat memproduksi ester baik yang berantai panjang maupun ester yangbercabang yang sulit dibentuk jika menggunakan katalis golongan alkali (alkalitanah). Selain itu, reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis asamberlangsung dalam waktu yang relatif lebih lama. Kondisi operasi yang diperlukanjauh lebih tidak ekonomis, yaitu pada temperatur dan tekanan yang tinggi (lebihdari 100 oC dan lebih dari 5 bar). Reaksi transesterifikasi dengan menggunakan23jenis katalis ini, memerlukan jumlah alkohol yang lebih banyak. Selain itu, katalisasam juga mempunyai kekurangan lain yaitu terjadinya pembentukan produksamping yang tidak diinginkan seperti dialkilether dan gliserol ether.Kehadiran air dalam reaksi transesterifikasi yang menggunakan katalisasam perlu mendapatkan perhatian karena dapat mengurangi konversi.Penambahan 0,5% air dapat menurunkan konversi dari 95% menjadi hanya 90%.Sedangkan penambahan air sebesar 5% dapat menurunkan konversi hingga 5,6%.Gangguan yang muncul dengan adanya kehadiran air ini dapat dijelaskan denganmekanisme sebagai berikut:R1 OR2OHR1 OR2OHOR'IR1 OR2OHCOHR1

OR2OR'HIIR1 OR2OHIIIR1 OR'OIV+- H+/ R2OHH+

Gambar 6 Mekanisme Transesterifikasi dengan Katalis AsamKatalis asam jarang digunakan untuk produksi biodiesel di dalam duniaindustri. Katalis asam hanya digunakan pada tahap awal saja, yaitu digunakanuntuk mengurangi keasaman material. Selanjutnya proses berlangsung denganmenggunakan katalis golongan logam alkali. Katalis asam juga dibagi menjadi 2golongan, yaitu katalis asam homogen dan katalis asam heterogen.a. Katalis Asam HomogenDi antara berbagai jenis katalis asam homogen, asam sulfat terkonsentrasimerupakan katalis yang paling sering digunakan. Keuntungan yang diperoleh jikamenggunakan katalis tersebut adalah karena harganya yang murah dan sifathigroskopisnya yang dapat menyerap air yang dihasilkan selama proses reaksiberlangsung. Namun demikian, katalis asam homogen bersifat sangat korosif,24mempunyai aktivitas katalis yang rendah, dan produk yang dihasilkan berwarnagelap.b. Katalis Asam HeterogenDari sekian banyak jenis katalis asam heterogen, logam phospat merupakankatalis yang paling menjanjikan karena menghasilkan konversi yang sangat tinggi.Akan tetapi, karena reaksi hanya bisa berlangsung pada kondisi operasi yang tidaklunak (temperatur dan tekanan) yang tinggi dan waktu tinggal yang lama, makakatalis ini menjadi tidak begitu menarik untuk diterapkan dalam dunia industriuntuk produksi biodiesel secara komersial.7.4.3 Katalis Logam TransisiPaten-paten mengenai berbagai jenis katalis dari senyawa logam transisi,baik senyawa unorganik maupun organologam, tersedia cukup melimpah. Akantetapi belum ada satupun dari katalis tersebut yang bisa diterapkan dalam produksibiodiesel skala industri. Hal ini disebabkan karena katalis yang berasal dari logamtransisi tersebut mempunyai harga yang sangat mahal dan perolehan produk yangsangat kecil.7.4.4 Katalis yang berasal dari Silikat (SiO2)Pada awalnya, banyak penelitian diarahkan untuk menguji katalis yangberbahan dasar silikat. Kondisi ini dilandasi karena katalis yang berasal darisilikat mempunyai harga yang relatif murah, tersedia melimpah di alam sehinggamudah untuk didapatkan, dan dapat digunakan sebagai katalis heterogen. Namundemikian, hasil penelitian yang pernah ada belum menunjukkan hasil yang baik.

Jika reaksi transesterifikasi menggunakan katalis berbahan dasar silikat, reaksiharus berlangsung pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, waktu tinggalyang lama, dan perolehan produk yang tidak terlalu tinggi.7.4.5 Katalis Enzim25Enzim merupakan biokatalis, yaitu katalis yang berasal dari makhluk hidup.Penggunaan enzim dalam reaksi transesterifikasi membuat reaksi dapatdilangsungkan pada temperatur, tekanan, dan pH yang rendah. Produk yangberupa ester dan produk samping gliserol dapat dipisahkan dengan mudah. Jikadibandingkan dengan katalis yang berbahan logam, enzim merupakan katalis yangsangat ramah lingkungan.Selain berbagai macam keunggulan tersebut, enzim juga mempunyaibeberapa kelemahan. Enzim cenderung tidak efisien jika diterapkan dalam duniaindustri karena waktu tinggal reaksi yang lama dan konsentrasi katalis yangdibutuhkan harus besar. Kelemahan yang paling utama adalah harganya yangmahal.26VIII. Metode Pelaksanaan Program8.1 MetodologiUntuk menguji unjuk kerja dan karakterisasi katalis padat L-ZnO ( L adalahlogam barium, kalsium, kalium dan natrium) dalam reaksi transesterifikasibiodiesel dilakukan dalam tiga tahap. Unjuk kerja katalis tersebut dibandingkandengan unjuk kerja katalis homogen (NaOH atau KOH) yang selama ini banyakdigunakan. Tahap penelitian yang dilakukan yaitu pembuatan katalis, karakterisasikatalis, dan pengujian aktivitas katalis. Katalis Ba- ZnO, Ca- ZnO, K- ZnO, Mg-ZnO, dan Na-ZnO yang digunakan dalam penelitian ini dibuat dengan metodeimpregnasi dan kalsinasi. Karakterisasi katalis dilakukan dengan cara pengukuranluas permukaan katalis. Sedangkan uji aktivitas katalis dilangsungkan padatemperatur 65oC dan tekanan ruang dengan menggunakan reaktor skalalaboratorium.8.2 Percobaan8.2.1 BahanBahan yang digunakan terdiri dari dua bagian yaitu bahan untuk membuatkatalis dan bahan untuk uji aktivitas katalis. Untuk melakukan sintesis katalisdigunakan serbuk ZnO yang dicampurkan dengan larutan Ba(NO3)2, KNO3,

NaNO3, Ca(NO3)2 dan Mg(NO3)2 masing-masing dengan konsentrasi 2 Msebanyak 500 mL. Sedangkan untuk uji aktivitas katalis menggunakan methanolsebagai sumber alkohol dan minyak kedelai sebagai sumber asam lemak.8.2.2 AlatPeralatan yang digunakan selama penelitian ini dibagi menjadi 3 jenis, yaituperalatan yang digunakan untuk membuat katalis, peralatan untuk melangsungkanreaksi transesterifikasi, dan peralatan untuk pengujian karakterisasi katalis.a. Peralatan yang digunakan untuk membuat katalisDalam pembuatan katalis, digunakan gelas kimia 250 mL sebanyak dua buahuntuk melakukan pencampuran serbuk ZnO dan larutan Ba(NO3)2, KNO3, NaNO3,

Ca(NO3)2 dan Mg(NO3)2. Agar berlangsung sempurna, maka pencampurandilakukan dengan menggunakan magnetic stirrer. Setelah itu digunakan cawan

27penguapan sebanyak 5 buah yang dimasukkan ke dalam oven untuk proseskalsinasi katalis. Adapun untuk pengukuran dan pemindahan cairan digunakangelas ukur, neraca digital, dan pipet.b. Peralatan yang digunakan untuk pembuatan biodieselPembuatan biodiesel diselenggarakan di dalam labu leher tiga yangdilengkapi dengan vertical stirer (pengaduk elektrik), pengambil sampel(dilengkapi filler), termometer, dan kondensor. Rangkaian alat tersebut ditopangmenggunakan statif. Selain itu, digunakan gelas kimia, gelas ukur, dan erlemeyeruntuk penyiapan reaktan. Pengukuran pH sistem dilakukan menggunakan pHmeter.c. Peralatan yang digunakan untuk menguji produk yang dihasilkanUntuk menguji produk biodiesel yang dihasilkan digunakan metodeiodometri-asam periodat dengan peralatan yang digunakan yaitu buret 50 mL,pembesar meniskus, labu takar 1 L bertutup gelas, pipet volimetrik 5, 10, dan 100mL, gelas piala 400 mL, gelas ukur 100 dan 1000 mL, dan labu erlenmeyer 250dan 1000 mL.d. Peralatan yang digunakan untuk menguji karakterisasi katalisUntuk karakterisasi katalis yaitu penentuan luas permukaan katalis digunakanseperangkat alat NOVA 1000 Gas Sorption Analyzer.8.2.3 Prosedur1. Pembuatan KatalisKelima katalis yang akan diuji, dibuat dengan cara yang sama, yaitu denganmetode impregnasi. Misalnya untuk katalis Ba-ZnO dibuat dengan menggunakanBa(NO3)2 + ZnO. Sebelum impregnasi, ZnO (sebagai penyangga) yang berbentukserbuk dipanaskan terlebih dahulu pada temperatur 393 K (120 oC) selama 1malam (24 jam). Larutan yang berisi Ba(NO3)2 diaduk dengan ZnO selama 2 jam.Slurry yang dihasilkan dikeringkan selama 1 malam pada temperaur 393 K(120oC).Sebelum digunakan dalam reaksi, katalis yang sudah dihasilkan harusdikalsinasi terlebih dahulu untuk menghilangkan NO2 pada temperatur 873 K(600oC) selama 5 jam. Perbandingan yang digunakan adalah 2.5 mmol Ba(NO3)2

28per gram ZnO. Prosedur yang sama diterapkan untuk keempat jenis katalis yanglain, yaitu dengan menggunakan Ca(NO3)2, KNO3, Mg(NO3)2, dan NaNO3

masing-masing untuk katalis Ca-, K-, Mg-, dan Na-(ZnO). Prosedur pembuatankatalis selengkapnya di jelaskan pada gambar 7 berikut.Gambar 7 Prosedur pembuatan KatalisSiapkan segalaperalatan dan bahanMulaiPanaskan serbuk ZnO sebanyak40 gr pada T=120oC selama 1ZnO aktifBa(NO3)2 2M (v=500Campurkan ZnOaktif dan

Aduk secara merata denganmenggunakan magnetic stirrerDibiarkan mongering selam 1malam (24 jam) pada T= 120oCSlurrykeringKatalis dikalsinasi pada T= 600oC selama 5 jamSelesai292. Karakterisasi Katalis (penentuan luas permukaan katalis)Luas permukaan aktif katalis sangat berpengaruh terhadap kinerja katalis.Pengukuran luas permukaan katalis perlu dilakukan untuk mempelajari pengaruhluas permukaan aktif katalis terhadap kinerja proses. Luas permukaan katalisditentukan dengan menggunakan metode BET (Brunauer-Emmet-Teller), melaluipengukuran volume gas inert yang ter-adsorb oleh sampel katalis. Prinsip darimetode ini adalah proses adsorpsi dan desorpsi dari permukaan padatan terhadappartikel gas inert. Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah NOVA 1000Gas Sorption Analyzer yang terdapat di laboratorium instrumentasi dan analisisProgram Studi Teknik Kimia ITB.3. Pembuatan BiodieselKarena reaksi dapat berjalan pada kondisi lunak (65oC dan 1 Atm), makareaktor yang digunakan pada penelitian ini adalah reaktor gelas biasa. Semuareaktan (minyak, katalis, dan methanol) dimasukkan pada reaktor secarabersamaan. Reaktor dilengkapi dengan termometer untuk mengetahui temperatursistem. Karena pada temperatur 65oC methanol telah menguap (titik didihmethanol 64,7 oC) maka diperlukan kondensor yang berfungsi untukmengembunkan methanol dan mengembalikan lagi ke dalam reaktor (agar terjadirefluks). Agitator berfungsi untuk mengaduk reaktan agar bercampur secarasempurna. Sedangkan filler berfungsi untuk mengambil sampel setiap selangwaktu tertentu (30 menit). Prosedur pembuatan biodiesel (uji aktivitas katalis)selengkapnya dijelaskan pada gambar 3.2 berikut.30Gambar 8 Prosedur Uji Aktivitas KatalisSiapkan segala peralatan danbahan yang dibutuhkanMulaiRangkai alat yang diperlukanAlat terangkai250 mL minyak kedelai3,167 mol methanol13,8 gram katalisMasukkan semua bahankedalam labuKonversi reaksiAduk secara merata dengan menggunakan agitatorsambil dipasankan dalam water bath pada T= 65 oC

Ambil sampel untuk dianalisis setiapselang waktu 30 menitSelesai6 kaliKurva Konversi terhadapwaktu314. Uji biodieselSetiap sampel yang diambil selanjutnya diuji menggunakan metodeiodometri-asam periodat.8.2.4 VariasiUntuk memperoleh katalis padat dengan performa yang terbaik untuk reaksitransesterifikasi asam lemak menjadi biodiesel dilakukan dengan memvariasikanlogam L pada katalis L-ZnO. Logam yang akan digunakan pada penelitian iniadalah logam alkali dan alkali tanah yaitu logam barium, kalsium, kalium,natrium, dan magnesium.8.3 Interpretasi Data1) Penentuan Luas Permukaan KatalisLuas permukaan katalis dicari dengan menggunakan metoda BET, yaitudengan mengalurkan data antara 1/([(Po/P)-1] sebagai sumbu-y terhadap P/Posebagai sumbu-x.1 1 1o / 1 m o m

c PP P c P cDengan :P : tekanan saat kesetimbanganPo : tekanan jenuh adsorbat pada temperatur yang digunakanV : volume gas yang teradsorpVm : volume gas yang teradsorp pada lapisan pertamaC adalah konstanta BET yang dapat dicari dari persamaan :exp 1 L E EcRTDengan:E1 : panas adsorpsi dari lapisan pertamaEL : panas adsorpsi dari lapisan kedua atau selanjutnya(sebanding dengan panas likuefaksi)R : konstanta gas32T : temperatur yang digunakanLuas permukaan katalis total didapatkan melalui persamaan berikut :

Dengan :N = bilangan Avogadro, 6.02x1023

s = luas penampang adsorpsiV = volume molar adsorben gasa = massa padatan sampelStotal = luas permukaan totalS = luas permukaan spesifik2) Penentuan Komposisi Keluaran ReaktorPenentuan komposisi keluaran reaktor menggunakan alat kromatografi gas.Prinsip dari alat ini ialah perbedaan tingkat adsorpsi dari zat volatil dalam sampelterhadap larutan atau padatan dalam kolom kromatografi. Zat yang teradsorp kuatakan meninggalkan kolom lebih lama dan sebaliknya untuk zat yang teradsorplebih lemah akan meninggalkan kolom dalam waktu yang lebih cepat. Perbedaantingkat adsorpsi ini dapat diketahui dari waktu retensinya (waktu tinggal). Tiapkomponen akan mempunyai waktu retensi yang berbeda-beda, tergantung padasifat komponen itu sendiri.Sebelum digunakan, alat kromatografi gas harus dikalibrasi terlebih dahuludengan menggunakan campuran umpan yang telah diketahui kandungan dankomposisi molnya. Volume sampel yang akan diinjeksikan perlu ditetapkanterlebih dahulu. Hal ini untuk mengetahui waktu retensi dari masing-masingkomponen dan mencegah agar zat-zat yang terdapat dalam sampel tidakmempunyai waktu retensi yang terlalu berdekatan. Setelah waktu retensidiketahui, selanjutnya dilakukan penghitungan komposisi dari luas area suatu zat33dibandingkan dengan luas area total. Hasil pengukuran dibandingkan dengankomposisi mol campuran hasil reaksi.3) Penentuan Konversi Reaksi dan Selektifitas KatalisAktivitas katalis dapat dinyatakan sebagai jumlah trigliserida yangterkonversi melalui reaksi transesterifikasi. Perhitungannya adalah sebagaiberikut:mol tg awalmol tg awal mol tg akhirXtg

Mol trigliserida pada masukan dan keluaran dapat diketahui dari hasilkromatografi gas sampel yang diambil pada saat sebelum reaksi dan setelahreaksi. Hasil analisis alat kromatografi gas memberikan hasil dalam bentuk % luaspuncak yang terbentuk pada kromatogram. Nilai persen tersebut kemudiandikonversi menjadi nilai %-mol untuk mengetahui besarnya mol trigliserida.Sebelum digunakan untuk mengukur besarnya luas puncak dari trigliserida,alat kromatografi gas harus dikalibrasi terlebih dahulu menggunakan larutanstandar yang telah diketahui komposisinya sehingga faktor kalibrasi dari masingmasingkomponen dapat diketahui. Persamaan kalibrasi ini dapat diketahuidengan membandingkan % luas dengan data komposisi mol yang sebenarnya.Kemudian persamaan ini dapat digunakan untuk mengetahui komposisi mol padasaat awal dan akhir reaksi.Selektifitas katalis ditentukan dengan menggunakan perbandingan antara mol

biodiesel yang terbentuk terhadap mol trigliserida yang bereaksi. Perhitungannyaadalah sebagai berikut:12tg

x mol biodiesel hasil reaksiSx mol tg awal mol tg akhir34IX. Jadwal Kegiatan ProgramTabel 5 Jadwal Kegiatan PenelitianKegiatanBulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Bulan 51 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Studi PustakaPenyiapan Alat dan BahanTahap IPembuatan Katalis *)Tahap IIKarakterisasi Katalis*)Tahap IIIPengujian Katalis pada reaksiPengolahan dataPenyusunan LaporanCadanganKet : *) Ba-ZnO, Ca-ZnO, Mg-ZnO, K-ZnO, dan Na-ZnO.35X. Nama dan Biodata Ketua serta Anggota Kelompok1. Ketua PelaksanaNama Lengkap : Wakid YuniartoNIM : 13005048Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/ Teknik KimiaPerguruan Tinggi : ITBWaktu Untuk Kegiatan : 6-8 jam/minggu2. Anggota Pelaksana INama Lengkap : Agus Heri HoerudinNIM : 13005021Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/ Teknik KimiaPerguruan Tinggi : ITBWaktu Untuk Kegiatan : 5-6 jam/minggu3. Anggota Pelaksana IINama Lengkap : Hanny

NIM : 13006028Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/ Teknik KimiaPerguruan Tinggi : ITBWaktu Untuk Kegiatan : 5-6 jam/mingguXI. Nama dan Biodata Dosen Pembimbing1. Nama Lengkap : Dr. Ir. Melia Laniwati Gunawan, M.Sc.2. NIP : 1316611213. Golongan Pangkat : III/d4. Jabatan Fungsional : Lektor5. Jabatan Struktural : Wakil Dekan Bidang Sumber Daya FTI-ITB6. Fakultas/Program Studi : Fakultas Teknologi Industri/Teknik Kimia7. Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Bandung8. Bidang Keahlian : Kinetika dan Katalisis9. Waktu untuk Kegiatan : 2 jam/minggu36XII.Biaya12.1 Biaya Bahan Habis PakaiTabel 6 Biaya Bahan Habis Pakai*)

No Bahan Jumlah Harga Satuan Harga1 ZnO 600 gr Rp 1784 Rp 1,070,4002 Ba(NO3)2 375 gr Rp 2410 Rp 903,7503 KNO3 150 gr Rp 1000 Rp 150,0004 NaNO3 150 gr Rp 1056 Rp 158,4005 Ca(NO3)2 225 gr Rp 1076 Rp 242,1006 Mg(NO3)2 225 gr Rp 1436 Rp 323,1007 Minyak Kedelai 3 Liter Rp 40000 Rp 120,0008 Methanol 2000 mL Rp 796 Rp 1,592,0009 Indikator Universal 1 set Rp 75000 Rp 75,000Jumlah Rp 4,634,750*) Harga-harga bahan kimia yang dicantumkan berdasarkan harga yang dibuatoleh distributor PT Yala Mulya Mandiri (Jakarta) dengan bahan kimia buatan MERCK12.2 Biaya Peralatan Penunjang PenelitianTabel 7 Biaya Peralatan Penunjang PenelitianNo Alat Status Jumlah Harga1 Gelas Kimia 250 mL Sewa 2 Rp 1,0002 Gelas kimia 500 mL Sewa 1 Rp 2,0003 gelas ukur (5,10,25,100 mL) Sewa 1 Rp 100,0004 Cawan penguapan Sewa 5 Rp 1,0005 Pipet Beli 5 Rp 2,0006 Thermometer Sewa 1 Rp 5,0007 labu leher 3 Sewa 1 Rp 10,0008 Condenser Sewa 1 Rp 5,0009 statif + klem Sewa 1 Rp 3,00010 labu Erlenmeyer Sewa 1 Rp 1,00011 Water bath Sewa 1 Rp 10,00012 Magnetic stirrer Sewa 1 Rp 7,50013 Vertical stirrer Sewa 1 Rp 7,500

14 Propeller Sewa 1 Rp 3,00015 Pengmabil sampel Beli 1 Rp 15,00016 Selang Beli 4 Rp 5,00017 Kertas label Beli 1 Rp 2,50018 Kertas saring Beli 10 Rp 1,00019 Sarung tangan Beli 3 Rp 5,000Jumlah Rp 186,5003712.3 Biaya PengujianTabel 8 Biaya PengujianNo Jenis Pengujian FrekuensiHargasatuanHarga1 Pengukuran A katalis 5 Rp 100000 Rp 500,0002 Pengukuran konversi 5 Rp 50000 Rp 250,0003 Pengukuran Selektivitas 5 Rp 50000 Rp 250,000Jumlah Rp 1,000,00012.4 Biaya Pelaporan dan DokumentasiTabel 9 Pelaporan dan dokumentasiNo Kegiatan Harga1 Laporan Rp 150,0002 dokumentasi Rp 25,000Jumlah Rp 175,00012.5 Total BiayaTabel 10 Total Biaya PenelitianNo Jenis Biaya Jumlah Biaya1 Bahan Habis Pakai Rp 4,634,7502 Peralatan Penunjang Penelitian Rp 186,5003 Pengujian Rp 1,000,0004 Pelaporan dan dokumentasi Rp 175,000Total Biaya Rp 5,996,25038XIII. Daftar Pustaka[1] Knothe G, Gerpen J.V., Krahl J. 2004.The Biodiesel Handbook. AOCSPress.[2] Mittelbach M,Remschmidt C.2004. Biodiesel: The comprehensiveHandbook. Graz.[3] Richardson J.T. 1982.Priciples of Catalyst Development. Plenum Press.[4] Satterfield C.N. Heterogeneous Catalyst in Industrial Pactise 2nd. McGraw-Hill, Inc.[5] Liu X, He H, Wang Y, Zhu S, Piao X. Transesterification of Soybean Oil toBiodiesel Using CaO as a Solid Base Catalyst. 87(2008) 216-221[6] Kouzu M, Kasuno T, Tajika M, Sugimoto Y, Yamanaka S, Hidaka J.Calcium Oxide as a Solid Base Catalyst for Transesterification of SoybeanOil and its Application to Biodiesel Production. 2007[7] Shu S, Yang B, Yuan H, Qing S, Zhu G. Synthesis of Biodiesel Soybean Oil

and Methanol Catalyzed by Zeolite Beta Modified with La3+. 8 (2007)2159-2165[8] Arzamendi G, Campo I, Arguinarena E, Sanchez M, Montes M, GandiaL.M. Synthesis of Biodiesel with Heterogeneous NaOH/Alumina Catalyst:Comparison with Homogenous NaOH. 134 (2007) 123-130[9] Albuquerque M.C.G., dkk. X. CaO Supported on Mesoporous Silicas asBasic Catalyst for Transesterification Reactions. 334 (2008) 35-43[10] Kawashima A, Matsubara K, Honda K. Development of HeterogeneousBase Catalyst for Biodiesel Production. 99 (2008) 3439-3443.[11] Garcia C.M, Teixeira S, Marciniuk L.L, Schuchardt U. Transesterificationof Soybean Oil Catalyzed by Sulfated Zirconia. 2007[12] Xie W, Yang Z. Ba-ZnO Catalysts for Soybean Oil Transesterification. 117(2007) 159-165[13] Xie W, Huang X. Synthesis of Biodiesel from Soybean Oil UsingHeterogeneous KF/ZnO Catalyst. 107 (2006) 53-59.[14] Li H, Xie W. Transesterification of Soybean Oil to Biodiesel with Zn/I2Catalyst. 107 (2006)25-3039[15] Susilo, Triharyo. Simposium Biodiesel Indonesia: Status perkembanganIndustri Biodiesel pada September 2006. 5& 6 September 2006.[16] Soerawidjaja, Tatang H. ”Fondasi-fondasi ilmiah dan keteknikan dariteknologi pembuatan biodiesel”. Handout Seminar Nasional“Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan” UGMYogyakarta. 2006.[17] www.emerging-markets.com[18] Soesilo, Triharyo. Produksi Biodiesel dari Microalgae. 2006[19] BP Statistical Review of World Energy 2005[20] Michael, P. Miller.Biodiesel Development and Progress.http://www.mygreenproducts.com.2007 (tanggal 31 mei 2008)40Lampiran4. Nama dan Biodata Ketua serta Anggota KelompokA. Riwayat Hidup Ketua KelompokNama :Wakid YuniartoNIM :13005048Tempat, tanggal lahir :Magetan, 02 Juni 1986Alamat Asal :Sidomukti, 15/03, PlaosanKab. Magetan, Jawa TimurAlamat Bandung :Jalan Sekeloa Utara I/8Coblong, BandungTelp/HP :08563626867e-mail :[email protected] Studi : Teknik KimiaSemester :7 (tujuh)Riwayat pendidikan :SDN Sidomukti II (1993-1999)SLTPN 2 Plaosan (1999-2002)

SMAN 1 Magetan (2002-2005)Institut Teknologi Bandung (2005- ... )Prestasi :- Juara II Olimpiade Kimia Jawa Timur 2004- Perempatfinalis Liga Matematika se Jawa-Madura 2004- Juara II Olimpiade Matematika (IMO) Kab Magetan 2004- Juara II siswa teladan Kab Magetan 2004- Juara III Pelajar Pelopor Lalu Lintas Jawa Timur 2004- Juara I Pelajar Pelopor Lalu Lintas Kab Magetan 2004- Semifinalis ‘Mathematic Competition’ Jawa Timur 200341B. Riwayat Hidup Anggota KelompokNama : Agus Heri HoerudinNIM : 13005021Tempat, tanggal lahir : Garut, 13 Agustus 1987Alamat Asal : Kp. Sukawening RT 04/RW 01 Desa KarangmulyaKecamatan Kadungora, Kabupaten Garut.Alamat Bandung : Jl. Tubagus Ismail XVII no. 57 BandungTelp/HP : 081 322 5858 67e-mail : [email protected] Studi : Teknik KimiaSemester : 7 (tujuh)Riwayat pendidikan : SDN Rancasalak II, Garut (1993-1999)SLTPN 1 Kadungora, Garut (1999-2002)SMUN 1 Tarogong Kidul , Garut (2002-2005)Institut Teknologi Bandung (2005- ... )Prestasi : - Finalis KKTM Nasional Tahun 2008- Juara 1 KKTM Tingkat Wilayah B (Jabar,Jateng, DIY, Kalimantan) 2008- Juara 1 KKTM Tingkat ITB 2008- Finalis Lomba Inovasi Sains, Teknologi danSeni ITB 2007- Proposal didanai Program KreativitasMahasiswa 200642C. 10.3 Riwayat Hidup Anggota KelompokNama : HannyNIM : 13006028Tempat, tanggal lahir : Sei Bamban, 1 April 1988Alamat Asal : Jl. PWS Gg. Sepakat 50H/I MedanAlamat Bandung : Jl. Cisitu Baru 42Telp/HP : 085222197687e-mail : [email protected] Studi : Teknik KimiaSemester : 5 (lima)Riwayat pendidikan : SDN 102036, Hapol Tahan Nauli (1994-2000)SMPN 2, Kp.Pon (2000-2001)

SMP Ir.H.Djuanda, Tebingtinggi (2001-2003)SMA St.Thomas 1, Medan(2003-2006)Institut Teknologi Bandung (2006- ... )Prestasi : Juara I Lomba Cerdas Cermat Kota TebingtinggiTingkat SMP (2002)Juara I Lomba News Reader ,Matra EnglishCourse (2003)