4 Pembahasan

Proses pengolahan biodiesel dari biji nyamplung hampir sama dengan pengolahan biodiesel

dari minyak sawit, jarak pagar, dan jarak kepyar. Tetapi karena biji nyamplung mengandung

zat ekstraktif yang cukup tinggi, maka pada proses pengeringan biji dengan pengukusan

dibutuhkan waktu yang lebih lama, serta proses pemisahan getah (degumming) dilakukan

pada konsentrasi tinggi. Berikut gambar sampel minyak nyamplung mula-mula :

Gambar 4.1. Sampel minyak nyamplung (crude oil)

4.1. Degumming

Minyak lemak mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar fosfor (degumming)

dan asam-asam lemak bebas (dengan netralisasi dan steam refining) disebut dengan refined

fatty oil atau straight vegetable oil (SVO) (Soeradjaja, 2005a). Degumming bertujuan untuk

memisahkan minyak dari getah (gum) yang terbawa pada proses pengepresan minyak.

Kandungan getah ini dapat mencapai 30% dari crude oil minyak nyamplung (Johansyah,

1988). Sehingga diperlukan proses degumming yang tepat untuk memisahkan getah dari

minyaknya. Proses degumming dilakukan pada suhu dan konsentrasi tinggi. Minyak

dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 750C kemudian diambahkan asam fosfat 85%

sebesar 1% (b/b) minyak dan diaduk sampai campuran berubah warna menjadi coklat

kemerahan. Suhu yang tinggi dimaksudkan agar reaksi antara asam fosfat dengan getah

dapat berlangsung. Kemudian reaksi ini didiamkan selama minimal 1x24 jam, agar

pembentukan senyawa fosfasida dapat berlangsung maksimal. Kurang dari 24 jam, senyawa

fosfasida yang terbentuk kurang stabil sehingga akan kembali pada keadaan semula ketika

senyawa fosfasida akan dipisahkan dari minyaknya. Yaitu ditandai dengan kembalinya

warna minyak seperti semula, hijau tua pekat.

Setelah didiamkan selama 1x24 jam, senyawa fosfasida yang terbentuk dapat dipisahkan dari

minyak dengan melakukan pencucian menggunakan pelarut metanol : air : heksana berkali-

kali sampai terbentuk 2 fasa. Dengan pertimbangan, minyak akan terikat dengan heksana

yang non polar, sedangkan senyawa fosfasida terikat dengan air dan metanol yang lebih

polar. Kemudian campuran tersebut dimasukkan ke dalam corong pisah, untuk memisahkan

fraksi polar (metanol, fosfasida dan air) dengan fraksi non polar (minyak dan heksana).

Fraksi non polar kemudian dievaporasi untuk menghilangkan pelarut heksana.

Diperoleh minyak nyamplung bebas getah berwarna coklat kemerahan. Namun dari hasil

eksperimen yang didapatkan, minyak tersebut masih mengandung getah dan senyawa lain

yang terpisah dari minyak, ketika minyak ditambahkan alkohol 95%, pada proses penentuan

bilangan asam. Berat minyak hasil degumming didapatkan sebesar 90 gram atau 90% (w/w).

Gambar 4.2. Minyak hasil degumming

4.2. Reaksi Pra-esterifikasi atau Esterifikasi

Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam

lemak bebas (free fatty acid - FFA) tinggi (yakni lebih dari 2% - Ramadhas dkk. (2005)),

maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas

hingga sekitar 2%.

Menurut (Sudradjat R, 2008), proses esterifikasi minyak nyamplung yang optimum

diperoleh pada suhu 60°C, asam klorida 6% dan rasio mol metanol-FFA 20 : 1, lama reaksi 1

jam. Pada kondisi tersebut dapat menurunkan kandungan asam lemak bebas dari 28,7%

menjadi 4,7%.

Proses praesterifikasi ini bertujuan untuk menurnkan kadar asam lemak bebas dalam minyak.

Kadar asam lemak bebas juga mempengaruhi kualitas minyak, semakin banyak asam lemak

bebas, semakin turun kualitas suatu minnyak karena semakin banyak minyak yang telah

terhidrolisis. Kadar asam lemak bebas dalam SVO juga mempengaruhi kualitas biodiesel

yang dihasilkan. Asam lemak bebas akan membentuk sabun dengan katalis basa (KOH) saat

reaksi transesterifikasi. Reaksi penyabunan yang mungkin terjadi adalah sebagai berikut :

Gambar 4.3. Reaksi penyabunan

Pada proses praesterifikasi, dengan pelarut metanol menggunakan katalis asam, asam lemak

bebas akan dijadikan sebagai suatu metil ester terbih dahulu. Hal ini dapat dilihat dari

gambar hasil KLT setelah proses praesterifikasi, menunjukkan bahwa telah terbentuk

sebagian metil ester. Diperoleh minyak berwarna oranye dengan berat sebesar 60 gram.

Gambar 4.4. Minyak hasil praesterifikasi

4.3. Reaksi Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi minyak nyamplung dengan pereaksi metanol menggunakan katalis

basa akan menghasilkan metil ester suatu asam lemak. Pada penelitian ini kondisi reaksi

transesterifikasi adalah dengan mencampurkan minyak, metanol, dan katalis dengan

perbandingan minyak : metanol : katalis adalah 5 : 30 : 1 pada suhu 60 0C selama 2 jam.

Katalis yang digunakan adalah NaOCH3. Katalis NaOCH3 dibuat dengan cara memasukkan

sejumlah logam natrium ke dalam metanol. Terjadi reaksi oksidasi pada natrium dan reduksi

pada metanol menghasilkan NaOCH3 dan gas hidrogen. Setelah beberapa saat, reaksi selesai

ditandai dengan hilangnya gelembung-gelembung gas hidrogen. Larutan NaOCH3 dalam

metanol ini siap digunakan untuk reaksi transesterifikasi.

Setelah pemanasan 2 jam, dilakukan pencucian pada campuran hasil reaksi. Tidak dilakukan

pemisahan gliserol dikarenakan gliserol akan memisah dalam jangka waktu yang lama

hingga 12 hari lamanya. Pencucian dilakukan dengan cara mengalirkan aquadest hangat

secara pelahan tanpa pengocokan. Penggunaan aquadest hangat lebih baik dibanding dengan

aquadest dingin. Aquadest hangat akan lebih mudah larut dalam campuran minyak untuk

melarutkan sabun yang terbentuk dibanding dengan aquadest dingin. Pengaliran aquadest

dilakukan berulang hingga fasa bawah yang merupakan fasa air tidak lagi keruh. Pencucian

dilanjutkan dengan penambahan aquadest hangat kemudian dilakukan pengocokkan dan

pemisahan. Pencucian dihentikan hingga air cucian tidak lagi keruh. Fasa organik

selanjutnya dikeringkan dari air dengan menambahkan Na2SO4 dan dilajutkan dengan

penyaringan. Hasil akhir berupa minyak yang berwarna kuning cerah. Dengan berat sebesar

45 gram

Gambar 4.5. Biodiesel dari minyak nyamplung

4.4. Karakterisasi Hasil

Dilakukan karakterisasi terhadap sampel minyak awal (crude oil) dan biodiesel nyamplung.

Karakterisasi tersebut meliputi KLT, massa jenis, viskositas, bilangan asam, bilangan iod,

angka penyabunan, penentuan cloud point (khusus biodiesel) serta spektrometer Infra Red

4.4.1. Kromatografi Lapis Tipis (KLT)

Gambar 4.6. Profil KLT minyak

Hasil analisa KLT, seperti terlihat pada Gambar 4.6, antara sampel minyak (crude oil)

dengan minyak hasil degumming menunjukkan spot-spot yang hampir sama. Dapat ditarik

kesimpulan bahwa minyak tidak mengalami reaksi ketika proses degumming. Hal ini sesuai

dengan tujuan dilakukannya degumming itu sendiri, yakni memisahkan getah dari minyak,

namun tidak melibatkan minyak dalam proses reaksinya.

Pada profil KLT minyak hasil esterifikasi, muncul spot besar di bagian atas yang

menunjukkan bahwa telah terbentuk sebagian metil ester dari asam lemak. Komponen-

komponen lain yang tersisa tinggal sedikit, ditandai dengan munculnya spot kecil di bagian

bawah. Dapat ditarik kesimpulan bahwa pada proses esterifikasi, telah terbentuk sebagian

metil ester asam lemak, dan ada sebagian komponen minyak yang belum berubah menjadi

metil ester.

Pada profil KLT minyak hasil transesterifikasi, terdapat spot tunggal yang cukup besar di

bagian atas plat. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar komponen minyak telah

membentuk suatu metil ester atau yang dikenal sebagai biodiesel.

Eluen = n-heksana : eter = 7 : 3

4.4.2. Spektrum Infra Red

Perbandingan spektrum IR antara crude oil nyamplung memperlihatkan bahwa telah terjadi

reaksi pada minyak tersebut.

Gambar 4.7. Spektrum IR crude oil minyak nyamplung

Setelah menjadi biodiesel, spektrum IR diperlihatkan pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8. Spektrum IR biodiesel nyamplung

Perbedaan terlihat pada spektrum biodiesel yang lebih halus serta lebih tajam puncak-puncak

gugus fungsinya. Pada biodiesel nyamplung terdapat gugus fungsi alkaena yang merupakan

gugus alkena dari metil oleat. Asam oleat merupakan asam lemak dominan yang terdapat

pada minyak nyamplung (sekitar 36-53%).

Tabel 11. Puncak serapan penting spektrum IR biodiesel nyamplung

No. Puncak serapan (cm-1) Gugus

1. 3011 CH2=CH2

2. 2927 & 2851 —CH

3. 1739 C=O

4. 1444 C—H

5. 1193 O-C-O

Gambar 4.9. Struktur metil oleat

4.4.3. Karakterisasi biodiesel

Karakterisasi awal biodiesel meliputi massa jenis, viskositas, angka penyabunan, angka

asam, bilangan iod, serta cloud point. Berikut merupakan perbandingan kondisi crude oil

dengan biodiesel nyamplung :

Tabel 4.2. Karakteristik crude oil dan biodiesel nyamplung

Karakterisasi Crude Oil

nyamplung

Biodiesel

Nyamplung

Massa jenis (kg/m3) 934,408 877,78

Viskositas 25 0C (cp) 50.3758 2,7436

Angka penyabunan 215,6 213,64

Bilangan Asam 3,58 2,225

Bilangan iod 109,42 105,51

Cloud point - 11,50 0C

Dari tabel karakterisasi diatas dapat dilihat bahwa crude oil nyamplung mengalami

perubahan sifat yang cukup signifikan. Perubahan tersebut antara lain:

• Massa jenis

Massa jenis minyak mentah mengalami penurunan saat terbentuk biodiesel. Hal ini

dikarenakan komponen-komponen dalam getah, yang telah dipisahkan saat proses

degumming, memiliki berat jenis yang cukup besar, contohnya : protein, karbohidrat,

serta senyawa fosfatida.

• Viskositas

Crude oil didominasi oleh trigliserida dan pengotor lainnya, sehingga memiliki

viskositas dinamik yang sangat tinggi dibandingkan dengan solar. Pengolahan crude

oil dan SVO menjadi biodiesel dapat menurnkan viskositas dari minyak tersebut.

Perbedaan viskositas antara minyak mentah atau SVO dengan biodiesel juga bisa

digunakan sebagai salah satu indikator dalam proses produksi biodiesel. (Knothe,

2005).

• Bilangan asam

Terjadi penurunan bilangan asam dari minyak mentah menjadi biodiesel. Penurunan

bilangan asam terjadi setelah proses esterifikasi, saat proses tersebut asam lemak

bebas yang terdapat dalam minyak dijadikan sebagai metil ester asam lemak

menggunakan pelarut metanol dan katalis asam.

• Bilangan iod

Terjadi penurunan nilai bilangan iod. Hal ini mungkin dikarenakan komponen-

komponen dalam getah, yang telah dipisahkan saat proses degummin, seperti protein,

memiliki ikatan rangkap yang membentuk senyawaan dengan iod. Sehingga minyak

mentah memiliki nilai bilangan iod yang lebih tinggi.

• Angka penyabunan

Terjadi penurunan angka penyabunan dari minyak mentah menjadi biodiesel.

Penurunan angka penyabunan mungkin dikarenakan saat proses esterifikasi, asam

lemak bebas yang terdapat dalam minyak dijadikan sebagai metil ester asam lemak,

jumlah asam lemak bebas makin berkurang, sehingga angka penyabunan juga

mengalami penurunan.

Berikut merupakan perbandingan karakterstik biodiesel nyamplung hasil eksperimen dengan

literatur biodiesel tercantum pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Perbandingan biodiesel eksperimen dengan literatur

Karakterisasi Biodiesel

eksperimen Biodiesel jarak

Literatur

nyamplung Biodiesel sawit

Massa jenis (kg/m3) 877,78 879 910.0 868,0

Viskositas 25 0C (cp) 2,7436 4,2 (40 0C) 32,48 (40 0C) 5,30(40 0C)

Angka penyabunan 213,64 196,3 191- 202 209,7

Bilangan Asam 2,225 4,75 4,76 2,5-4,2

Bilangan iod 105,51 95-106 82-98 45-62

Cloud point 11,50 0C 16 0C - 16 0C