Biodiesel
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi
merupakan salah satu masalah krusial yang dihadapi oleh bangsa Indonesia.
Pasokan energi dalam negeri mengalami
kendala akibat trend produksi yang cenderung lebih rendah dibanding tingkat
konsumsinya. Total produksi minyak mentah dalam negeri saat ini sekitar satu juta
barel per hari dengan tingkat konsumsi sekitar 1,2 juta barel per hari. [Jusuf
Kalla, 7 Mei 2008].
Kebutuhan
energi masyarakat dan industri setiap tahun meningkat. Kondisi ini harus
diakomodasi oleh pemerintah melalui penyediaan energi dalam jumlah yang
mencukupi dan harganya harus terjangkau oleh masyarakat. Mengingat cadangan
minyak bumi Indonesia yang makin menipis, impor minyak bumi yang semakin tinggi
dan kenaikan harga minyak bumi dunia yang dapat dipastikan akan diikuti oleh
kenaikan harga BBM sehingga berdampak pada kenaikan harga kebutuhan pokok di
masyarakat maka diperlukan pengembangan energi alternatif terbarukan. Hal ini
mengingat ketersediaan sumber tanaman penghasil minyak nabati yang cukup tinggi
di Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel. Biodiesel
merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai
sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber
terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan.
B. Tujuan
1.
Memahami pengertian biodiesel.
2.
Mengetahui proses pembuatan biodiesel.
3.
Mengetahui alat-alat yang digunakan pada
pembuatan biodiesel.
4.
Mengetahui manfaat biodiesel.
I.
TINJAUAN
PUSTAKA
Peningkatan kebutuhan
energi (BBM) yang sangat tinggi dewasa ini mendorong industri-industri
pengeboran dan pengolahan minyak untuk meningkatkan produksi mereka.
Peningkatan ini akan terus terjadi setiap tahunnya seiring dengan pengembangan
teknologi yang semakin maju dan jumlah penduduk yang semakin meningkat.
Sayangnya, BBM yang tetap menjadi tumpuan pemenuhan kebutuhan tersebut
merupakan energi tak-terbarukan. Hal ini berdampak besar bagi ketersediaan
energi tersebut di masa depan. Oleh karena itu, penelitian mengenai energi
alternatif yang terbarukan serta penerapannya berkembang pesat dalam beberapa
tahun terakhir ini.
Biodiesel adalah suatu
energi alternatif yang telah dikembangkan secara luas untuk mengurangi
ketergantungan kepada BBM. Biodiesel merupakan bahan bakar berupa metil ester
asam lemak yang dihasilkan dari proses kimia antara minyak nabati dan alkohol. Biodiesel
merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai
sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber
terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan.
Sebuah proses dari
transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak dasar menjadi ester
yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses ini,
tidak seperti minyak sayur langsung, biodiesel memiliki sifat pembakaran yang
mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannya dalam
banyak kasus.
Nama biodiesel telah disetujui oleh
Department of Energi (DOE), Environmental Protection Agency (EPA) dan American
Society of Testing Material (ASTM), biodiesel merupakan bahan bakar alternatif
yang menjanjikan yang dapat diperoleh dari minyak tumbuhan, lemak binatang atau
minyak bekas melalui esterifikasi dengan alkohol (Özgul dan Türkay 1993;
Pamuji, dkk. 2004; Gerpen 2004). Biodiesel dapat digunakan tanpa modifikasi
ulang mesin diesel.
Biodiesel juga dapat ditulis dengan
B100, yang menunjukkan bahwa biodiesel tersebut murni 100 % monoalkil ester.
Biodiesel campuran ditandai dengan ”BXX”, yang mana ”XX” menyatakan persentase
komposisi biodiesel yang terdapat dalam
campuran. B20 berarti terdapat biodiesel 20% dan minyak solar 80 % (Zuhdi, 2002).
II. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
1. Kompor
dan panci
2. Neraca
dan termometer
3. Gelas
ukur
4. Labu
ukur
5. Erlenmeyer
6. Minyak
sayur
7. Metanol
teknis
8. KOH
9. Aquades
B. Prosedur Kerja
1. Menyiapkan
alat dan bahan.
2. Mengambil
minyak.
3. Mencampurkan
metanol teknis dengan KOH. Menutupnya dengan kertas saring (plastik) dan
mengencangkannya dengan karet gelang. Mengocok (menggoyang) sampai larut.
Larutan katalis.
4. Memanaskan
minyak, suhunya 60 oC kemudian memasukkan katalis.
5. Memanaskan
selama 30 menit, mengatur suhunya agar stabil 60-65 oC sambil
mengaduknya.
6. Memasukkan
ke dalam gelas ukur dan mendiamkannya selama semalam.
IV. HASIL DAN
PEMBAHASAN
A. Hasil
Volume minyak : 520 ml
Massa minyak : 458,7 g
Katalis KOH : 85%
Katalis MeOH : 95%
Perbandingan minyak :MeOH = 1: 6
(Arminyak 858, MeOH 32)
Kerapatan MeOH : 788,4 kg/l
pH :
6,7
Massa katalis (0,5%, 0,75%, 1%)
1. Tabel
Perbandingan Bahan
|
Kelompok
|
Katalis (KOH + Metanol)
|
KOH (gram)
|
Metanol(ml)
|
|
1 dan 6
|
1,0 %
|
5,40
|
137,05
|
|
2 dan 4
|
0,75 %
|
4,05
|
137,05
|
|
3 dan 5
|
0,5 %
|
2,70
|
137,05
|
2. Tabel Perhitungan
|
Mr
|
Volume (ml)
|
Massa (gram)
|
|||
|
Minyak
|
MeOH
|
Minyak
|
MeOH
|
Minyak
|
MeOH
|
|
1
|
6
|
519,86
|
130,14
|
458,52
|
102,60
|
Rasio massa minyak
= Mr x Ar = 1 x 858 = 858 gram
Rasio massa MeOH
= Mr x Ar = 6 x 32 = 192 gram
ρminyak =
=
0,882 g/ml
ρMeOH= 788,4 kg/l = 0,7884
g/ml
Rasio volume
minyak =
=
972,79 ml
Rasio volume
MeOH =
=
243,53 ml
Vol. Minyak =
=
=
=
519,86 ml
Vol. MeOH =
/KatalisMeOH
=
/ 0,95 %
=
/
0,95
=
136,99 ml
Massa minyak = ρminyak x Vminyak=
0,882 x 519,86 = 458,52 gram
Massa MeOH = ρMeOH x VMeOH=
0,7884
x 136,99
= 108,00 gram
3. Tabel Perhitungan Konsumsi Katalis
|
Mr
|
Massa Katalis (gram)
|
|||
|
Minyak
|
MeOH
|
0,5 %
|
0,75 %
|
1 %
|
|
1
|
6
|
2,69
|
4,04
|
5,39
|
Massa Katalis 0,5 % =
=
= 2,69 gram
Massa Katalis 0,75% =
=
= 4,04 gram
Massa Katalis 1 % =
=
= 5,39 gram
4. Tabel Hasil Katalis KOH 1%
|
Komponen
|
Input Volume (ml)
|
Output Volume (ml)
|
|
Oil
|
Xx
|
519,86
|
|
Methanol
|
Xx
|
137,05
|
|
Produksi
Gliserol
|
110
|
Xx
|
|
Produksi
Biodiesel
|
110
|
Xx
|
|
Total
|
220
|
656,91
|
B.
Pembahasan
|
Kocok sampai larut
|
|
Metanol teknis+KOH
|
|
minyak
|
|
Memasak minyak, suhu 60-65 0C
|
|
Pencucian
|
|
Masukan kedalam gelas ukur
|
|
Diamkan, 24 jam
|
Bahan-bahan
yang dapat digunakan untuk membuat biodiesel:
1.
Mikroalga Chlorella
Sp
Mikroalga
yang memiliki kandungan karbohidrat, protein, dan triacyglicerol yang merupakan
bahan baku pembuatan biodiesel. Kandungan minyak dalam alga bervariasi
tergantung jenis alganya namun secara keseluruhan antara 20%-50% (Huang,dkk,
2009). Keunggulan alga dibandingkan bahan nabati lain adalah proses pengambilan
minyaknya dilakukan tanpa penggilingan dan langsung diekstrak dengan bantuan
zat pelarut (ekstraksi CO2, ekstraksi ultrasonik, dan osmotik). (Bagus
Juniarto dan Setyo Aji Wijayanto, 2010).
2.
Minyak Jelantah
Penelitian
pendahuluan mencakup karakterisasi minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit.
Penelitian utama mencakup pembuatan katalis abu tandan kosong sawit yaitu
pembakaran kompos tandan kosong sawit pada suhu 600°C selama 5 jam dan reaksi
transesterifikasi yang dilakukan pada suhu 50°-60°C dan penggunaan rasio
metanol terhadap minyak 6:1 selama 2 jam dengan pengadukan. Perlakuan yang
dilakukan adalah perbedaan jumlah katalis, yaitu 1%, 3%, 5% (b/b). Hasil
penelitian menunjukkan penggunaan jumlah katalis abu tandan kosong sawit
sebesar 5% menghasilkan kualitas metil ester yang terbaik dan sesuai dengan SNI
biodiesel No. 04-7182-2006. Beberapa karakteristiknya yaitu nilai bilangan asam
0,18 mg KOH/g, viskositas kinematik 5,8 cSt, masa jenis 0,9196 g/cm3, kadar gliserol total 0,068 (% b/b),
dan kadar ester 99,8 (% b/b). (Retno Ummy Asthasari, 2008).
3.
Dedak
Proses
esterifikasi in situ sebagai upaya untuk memanfaatkan dedak padi sebagai bahan
baku pembuatan biodiesel dapat menghasilkan metil ester. Komponen terbesar
metil ester biodiesel kami didominasi metil linoleat dengan nilai kalor
biodiesel sebesar 43,88 MJ/kg.Pada penambahan solven sebesar 200 ml adalah
penambahan solven yang optimum, sehingga untuk penambahan solvent sebesar 250
ml, konversi yang dihasilkan menurun karena metanol yang digunakan adalah
metanol teknis. Waktu reaksi 1 jam merupakan waktu yang optimum, semakin lama
waktu reaksi, konversi semakin menurun karena terjadi hidrolisis ester.(Wulandari
Darsono, dkk, 2010).
pH
menjadi salah satu parameter dalam pembuatan metil ester (biodiesel) karena
sangat mempengaruhi kualitas mesin jika digunakan dalam jangka waktu
panjang. Namun, sebenarnya nilai pH dari suatu metil ester yang terbentuk juga
sangat bergantung dari kualitas pencucian dan kadar asam lemak bebas yang masih
terkandung didalamnya (Arie Rahmadi, 2006).
Gambar 1. Contoh grafik penelitian
mengenai pH pencucian biodiesel
Pada contoh grafik tersebut, dapat dilihat bahwa
pH yang paling memiliki kecendrungan mendekati pH 7 adalah pH pada sampel 2,
yakni 5.8. Dengan mengasumsi kualitas pencucian pada masing-masing sampel adalah sama,
hal tersebut dapat saja terjadi karena pengaruh kadar asam lemak bebas yang terkandung di
dalamnya. Sifat asam dari asam lemak bebas yang terkandung
di dalam lapisan atas hasil tahap esterifikasi tersebut menimbulkan pH asam
pada masing-masing sampel, yakni pH di bawah 6. (Susila Arita, dkk, 2008).
Pad
saat praktikum pembuatan biodiesel, minyak dipanaskan dengan suhu 60-65 0C
dan diaduk secara kontinu serta searah. Perlakuan
tersebut berfungsi dalam pencampuran gliserol dengan metil ester. Pengadukan
yang dilakukan secara kontinu serta searah dilakukan agar larutan bahan
pembuatan biodiesel terkonversi secara sempurna. Ketika larutan bahan pembuatan
biodiesel terkonversi secara sempurna maka biodiesel yang dihasilkan akan
semakin banyak dan memiliki kualitas yang sesuai dengan standar nasional
industri atau SNI.
Katalis
merupakan zat yang dapat mempercepat reaksi tanpa ikut terkonsumsi oleh
keseluruhan reaksi. Katalisator dibutuhkan guna meningkatkan daya larut
pada saat reaksi berlangsung. Katalis tersebut pada umumnya sangat higroskopis
dan bereaksi membentuk larutan kimia yang akan dihancurkan oleh reaktan
alkohol. Katalis yang paling umum digunakan adalah katalis yang memiliki sifat
basa kuat yaitu NaOH atau KOH atau natrium metoksida. Pada praktikum kali ini
katalis yang digunakan adalah KOH. Pada proses pembuatan biodiesel,
kandungan asam lemak bebas dalam minyak/lemak dapat bereaksi dengan katalis
basa membentuk sabun.
R-OH + KOH K-OR + H2O
Asam Sabun Hal tersebut menyebabkan
kehilangan katalis dalam membentuk methyl
ester dan mengurangi yield
produk. Bilangan asam adalah mili gram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan
grup karboksil bebas dari satu gram sampel. Katalis KOH digunakan karena KOH memiliki energi
ionisasi yang lebih kecil dari NaOH sehingga lebih cepat untuk membentuk suatu
produk apabila digunakan sebagai katalis.Selain itu indeks setana semakin meningkat seiring dengan
penambahan variasi konsentrasi KOH.
Hal-hal
yang mempengaruhi proses pembuatan biodiesel:
1.
Suhu
Suhu
mempengaruhi kecepatan reaksi transesterifikasi dalam pembentukan
biodiesel.Pada umumnya reaksi transesterifikasi dilakukan pada suhu 60–65 0C
pada tekanan atmosfer.
2.
Kecepatan
reaksi
Kecepatan
reaksi akan meningkat sejalan dengan kenaikan temperatur yang berarti semakin
banyak energi yang dapat digunakan reaksi untuk mencapai energi aktivasi
sehingga akan menyebabkan semakin banyak tumbukan yang terjadi antara
molekul-molekul reaktan.
3.
Pengadukan
Pengadukan dilakukan dengan tujuan untuk
mendapatkancampuran reaksi yang bagus. Pengadukan yang tepat akan
mengurangi hambatan antar
massa.
4.
Katalis
Katalis merupakan
zat yang dapat mempercepat
reaksi tanpa ikut terkonsumsi oleh keseluruhan reaksi. Katalisator
dibutuhkan guna meningkatkan daya larut pada saat reaksi berlangsung. Katalis
tersebut pada umumnya sangat higroskopis dan bereaksi membentuk larutan kimia
yang akan dihancurkan oleh reaktan alkohol.
Pada praktikum kali ini terjadi
kegagalan pembuatan biodiesel. Menurut saya kegagalan pembuatan biodiesel
dikarenakan kurang dijaganya suhu pemanasan larutan bahan biodiesel. Pada umumnya reaksi transesterifikasi dilakukan pada
suhu 60–65 0C pada tekanan atmosfer. Kecepatan reaksi akan meningkat
sejalan dengan kenaikan temperatur yang berarti semakin banyak energi yang
dapat digunakan reaksi untuk mencapai energi aktivasi sehingga akan menyebabkan
semakin banyak tumbukan yang terjadi antara molekul-molekul reaktan.
Selain itu proses pengadukan yang tidak kontinu dan searah. Dampak pengadukan ini sangat signifikanselama reaksi.
Pengadukan dilakukan dengan
tujuan untuk menghasilkan campuran yang homogen antara gliserida dan alkohol
pada saat terjadi reaksi. Pada kenyataannya alkohol merupakan pelarut yang
sangat buruk untuk gliserida, sehingga reaksi transesterifikasi tidak
berlangsung baik terutama awal reaksi. Pengadukan dinilai sebagai salah satu cara untuk mencapai homogenitas
antara gliserida dan alkohol. Bila proses pengadukan tidak
kontinu dan searah maka tidak dapat terbentuk campuran larutan bahan pembuat
biodiesel yang homogen.
Perbandingan minyak dan
MeOH adalah 1:6. Berdasarkan perhitungan diperoleh volume minyak 519,86
ml dan volume MeOH 130,14 ml. Massa minyak
sebanyak 458,52 gram dan massa MeOH adalah 102,60 gram. Sedangkan input
gliserol adalah 110 ml. Untuk
memperoleh gliserol yang banyak dibutuhkan metanol yang lebih banyak dari
gliserol yang nantinya akan dihasilkan. Hasil gliserol akan setengahnya dari
metanol yang digunakan dalam transesterifikasi. Gliserol yang dihasilkan
tergantung pada pembuatan biodiesel, rasio molar antara metanol
dengan minyak perlu diperhatikan.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Kesimpulan
yang diperoleh dari praktikum kali ini adalah:
1.
Biodiesel mengacu pada biofuel diesel
yang setara dengan diesel tradisional tetapi terbuat dari bahan biologis
terbarukan seperti minyak nabati, lemak hewan atau dari biomassa lain seperti
ganggang.
2.
Hal-hal yang berpengaruh dalam pembuatan
biodiesel adalah suhu, pengadukan, katalis dan kecepatan reaksi.
3.
pH yang baik dalam pencucian biodiesel
adalah yang mendekati 7.
B. Saran
Praktikum sudah
berjalan dengan lancar, namun peralatan yang digunakan masih terlalu sediki.
Komentar
Posting Komentar