PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN KATALISATOR NaOH

I. TUJUAN

1. Mengetahui dan memahami proses pembuatan biodiesel.

2. Mengetahui dan memahami variabel yang berpengaruh pada proses pembuatan

biodiesel.

3. Mengetahui dan memahami uji kualitas biodiesel.

4. Membuat neraca ekonomi skala industri.

II. TEORI

Biodiesel secara umum adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari

bahan terbarukan atau secara khusus merupakan bahan bakar mesin diesel yang

terdiri atas ester alkil dari asam-asam lemak. Biodiesel dapat dibuat dari minyak

nabati, minyak hewani atau dari minyak goreng bekas/daur ulang. Biodiesel

merupakan salah satu bahan bakar mesin diesel yang ramah lingkungan dan dapat

diperbarui (renewable). Biodiesel tersusun dari berbagai macam ester asam lemak

yang dapat diproduksi dari minyak tumbuhan maupun lemak hewan. Minyak

tumbuhan yang sering digunakan antara lain minyak sawit (palm oil), minyak

kelapa, minyak jarak pagar dan minyak biji kapok randu.

Biodiesel disintesis dari ester asam lemak dengan rantai karbon antara C6-

C22 dengan reaksi transesterifikasi. Biodiesel bisa digunakan dengan mudah karena

dapat bercampur dengan segala komposisi dengan minyak solar, mempunyai sifat-

sifat fisik yang mirip dengan solar biasa sehingga dapat diaplikasikan langsung

untuk mesin-mesin diesel yang ada hampir tanpa modifikasi (Prakoso, 2003).

Bahan-bahan mentah pembuatan biodiesel menurut Mittelbach, 2004 adalah:

a. trigliserida-trigliserida, yaitu komponen utama aneka lemak dan minyak-lemak,

dan

b. asam-asam lemak, yaitu produk samping industri pemulusan (refining) lemak dan

minyak-lemak.

Trigliserida

Trigliserida adalah triester dari gliserol dengan asam-asam lemak, yaitu asam

asam karboksilat beratom karbon 6 sampai dengan 30. Trigliserida banyak

terkandung dalam minyak dan lemak. Trigliserida merupakan komponen terbesar

penyusun minyak nabati. Selain trigliserida, terdapat juga monogliserida dan

digliserida. Struktur molekul dari ketiga macam gliserid tersebut dapat dilihat pada

Gambar 1.

Asam Lemak Bebas

Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terpisahkan dari trigliserida,

digliserida, monogliserida, dan gliserin bebas. Hal ini dapat disebabkan oleh

pemanasan dan terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis. Oksidasi juga

dapat meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.

Tabel 1. Karakteristik biodiesel dari berbagai biji-biji dengan diesel minyak.

KARAKTER SAWIT KELAPA KAPUKJARAK

KEPYAR

KACANG-

KACANGANDIESEL

Densitas0,92 –

0,950,92 – 0,94 0,93 0,92 0,92 – 0,98

0,80 –

0,86

Visco. 20OC

(cst)88,6 51,9 -- 293 150 – 160 2 – 8

H. value

(MJ/kg)39,5 37,5 37 18.822 -- 45,2

Flame point C 314 270 – 300 -- 150 -- > 55

Cetane

Number42 -- -- 53,9 -- > 45

Melting point

C25 – 30 22 – 26 -- 17 -- --

Water cont. 0,1 < 0,25 -- < 0,25 -- < 0,2

Sulfur cont. -- -- -- -- -- < 0,3

Tabel 2. Beberapa sumber minyak nabati yang potensial sebagai bahan baku

Biodiesel.

Jarak Jatrova KeringPRES KONTINYU

Ampas Bungkil

EKSTRAKSI SOLVEN

Ampas Bungkil EVAPORASI

Solven Minyak Jarak

Minyak Jarak

Minyak Jarak Jatrova

(90 – 100%)

Langkah awal pembuatan biodiesel adalah pembuatan minyak nabati. Untuk

biodiesel dari biji jarak minyak dapat diperoleh seperti pada diagram alir di bawah

ini :

Gambar 3. Bagan proses pembuatan minyak jarak

Tahapan reaksi dalam pembuatan biodiesel adalah sebagai berikut :

1. Esterifikasi

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester.

Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Asam sulfat, asam sulfonat

organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa

terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar reaksi

bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah (misalnya

paling tinggi 1200C), reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat

berlebih (biasanya lebih besar dari 10 kali nisbah stoikhiometrik) dan air produk

yang ikut reaksi, harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak. Melalui

kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan metode

penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapat

dituntaskan dalam waktu satu sampai beberapa jam. Reaksi esterifikasi, yaitu:

Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak berkadar

asam lemak bebas tinggi (berangka asam 5 mg-KOH/g). Pada tahap ini, asam

lemak bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi biasa diikuti

dengan tahap transesterifikasi. Namun sebelum produk esterifikasi diumpankan ke

tahap transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang dikandungnya

harus disingkirkan terlebih dahulu.

2. Transesterifikasi

Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi

dari trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol,

dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-alkohol

monohidrik yang menjadi kandidat sumber/ pemasok gugus alkyl, metanol adalah

yang paling umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling

tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis). Jadi, di sebagian besar dunia ini,

biodiesel praktis identik dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil

CH3OH

CH2

O

O C R1

CH

O

O C R2

CH2

O

O C R3

CH3

O

O C R1

CH3

O

O C R2

CH3

O

O C R3

CH2 OH

CH OH

CH2 OH

+ +

Minyak jarak

Mixer

AlkaliMeOH

MeOH

Separator

MetilEster

MeO

H recovery tow

er

Kolom

Esterifikasi

H2O

Ester, FAME). Produk yang diinginkan dari reaksi transesterifikasi adalah ester

metil asam-asam lemak. Terdapat beberapa cara agar kesetimbangan lebih ke arah

produk, yaitu :

a. Menambahkan metanol berlebih ke dalam reaksi

b. Memisahkan gliserol

c. Menurunkan temperatur reaksi (transesterifikasi merupakan reaksi eksoterm)

Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi transesterifikasi bila

dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling populer untuk reaksi

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

natrium metoksida (NaOCH3), dan kalium metoksida (KOCH3). Katalis sejati bagi

reaksi sebenarnya adalah ion metilat (metoksida). Reaksi transesterifikasi akan

menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah katalis 0,5-1,5%-b minyak

nabati. Jumlah katalis yang efektif untuk reaksi adalah 0,5%-b minyak nabati untuk

natrium metoksida dan 1%-b minyak nabati untuk natrium hidroksida.

Reaksi pembuatan biodiesel berasal dari minyak jarak yang dihidrolisis dengan

alkohol adalah sebagai berikut :

Diagram alir proses pembuatan biodiesel dalam industri adalah sebagai berikut :

Gambar 4. Diagram Alir Proses Pembuatan Biodiesel

Beberapa faktor utama yang mempengaruhi reaksi alkoholisis, terutama

untuk meningkatkan hasil/rendamen adalah :

1. Waktu reaksi, makin panjang waktu reaksi, maka kesempatan molekul-molekul

reaktan bertumbukan makin banyak sehingga konversi makin besar. Jika

kesetimbangan reaksi telah tercapai, bertambahnya waktu reaksi tidak akan

memperbesar hasil konversi.

2. Konsentrasi, kecepatan reaksi sebanding dengan konsentrasi reaktan. Yaitu rasio

molar antara trigliserida dan alkohol, makin tinggi konsentrasi pereaksi, makin

banyak pula kesempatan molekul reaktan untuk saling bertumbukan sehingga

semakin tinggi pula keceaptan reaksinya.

3. Katalisator, katalis berfungsi mempercepat reaksi dengan menurunkan energi

aktivasi, namun tidak mempengaruhi letak kesetimbangan. Katalis juga

menyediakan situs-situs aktif tempat terjadinya reaksi. Katalis yang biasa

digunakan umumnya basa (NaOH, KOH), atau asam (HCl), natrium metilat,

penukar ion zeolit, dll.

4. Kandungan air, dalam bahan baku.

5. Kandungan asam lemak bebas pada bahan baku (akan menghambat reaksi yang

diharapkan).

6. Kandungan gliserol, pada bahan baku minyak, karena dapat menghambat reaksi

akibat terjadi penggumpalan/emulsi.

7. Kandungan sabun, sama seperti kandungan gliserol jika bahan baku banyak

mengandung gliserol dan sabun akan menghambat terbentuknya metil ester.

8. Temperatur, semakin tinggi temperatur, kecepatan reaksi makin meningkat.

9. Pengadukan, agar reaksi berjalan lebih cepat, diperlukan pencampuran sebaik-

baiknya dengan jalan pengadukan. Pengadukan mempengaruhi besarnya faktor

frekuensi sehingga kecepatan reaksi akan bertambah besar.

10. Perbandingan reaksi, reaksi alkoholisis minyak nabati memerlukan alkohol

berlebih, selain untuk meningkatkan kosentrasi pereaktan, alkohol berfungsi

sebagai pelarut terhadap minyak itu sendiri.

Analisis Biodiesel

Prinsip analisis biodiesel dapat dilakukan dengan pengujian secara

asidimetri. Pengujian secara asidimetri dilakukan untuk menentukan bilangan asam,

bilangan penyabunan, bilangan ester, asam lemak bebas, jumlah asam lemak total

dan asam lemak yang terikat sebagai ester.

Bilangan asam adalah ukuran jumlah asam lemak bebas, dihitung

berdasarkan berat molekul dari asam lemak atau campuran asam lemak. Bilangan

asam dinyatakan sebagai jumlah miligram KOH yang digunakan untuk menetralkan

asam lemak bebas yang terdapat dalam 1 gram minyak atau lemak.

Bilangan asam =56 ,1 V NM ( mg KOH

gram biodiesel )Dengan :

V : volume KOH yang dibutuhkan pada titrasi (ml)

N : normalitas KOH

M : berat sampel biodiesel (gram)

56,1 : berat molekul KOH

Bilangan penyabunan adalah jumlah alkali yang dibutuhkan untuk

menyabunkan sejumlah contoh minyak. Bilangan penyabunan dinyatakan dengan

jumlah miligram KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan 1 gram minyak atau

lemak.

Bilangan penyabunan =56 ,1 (B−C ) N

M ( mg KOHgram biodiesel )

Dengan :

B: volume HCl 0,5 pada titrasi blangko (ml)

C: volume HCl 0,5 pada titrasi contoh (ml)

Bilangan ester adalah jumlah asam organik yang bersenyawa sebagai ester,

dan mempunyai hubungan dengan bilangan asam dan bilangan penyabunan.

Bilangan ester (Ae) = [ Bilangan penyabunan (As) – Bilangan asam (Aa) ]

Tabel 3. Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006

Parameter dan satuannya Batas nilai Metode uji Metode setara

Massa jenis pada 400C, kg/m3 850 - 890 ASTM D 1298

ISO 3675

Viskositas kinematik pd 40 oC, mm2/s (cSt)

2,3 – 6,0 ASTM D 445

ISO 3104

Angka setana min. 48 ASTM D 613

ISO 5165

Titik kilat (mangkok tertutup), oC

min. 100 ASTM D 93 ISO 2710

Titik awan/mendung, oC maks. 18 ASTM D 2500

-

Korosi strip tembaga (3 jam pada 50 oC)

maks. no 3 ASTM D 130

ISO 2160

Residu karbon (%-b)-   dalam contoh asli-   dalam 10% ampas asli

 maks. 0,05(maks. 0,3)

 

ASTM D 4530

 

ISO 10370

Air dan sedimen, %-vol maks. 0,05 ASTM D2709

-

Temperatur distilasi 90%, oC maks. 360 ASTM D1160

-

Abu tersulfatkan, %-b maks. 0,02 ASTM D 974

ISO 3987

Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 80 ASTM D 5453

PrEN ISO 20884

Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 FBI-A05-03 AOCS Ca 12-55

Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 FBI-A01-03 ASTM D 974

Gliserol bebas, %-b maks. 0,02 FBI-A02-03 AOCS Ca 14-56

Gliserol total, %-b maks. 0,24 FBI-A02-03 AOCS Ca 14-56

Kadar ester alkil, %-b min. 96,5 FBI-A03-03 FBI-A03-03

Angka iodium, %-b (g-I2/100g) maks. 115 FBI-A04-03 PrEN 14111Uji Halphen negatif FBI-A06-03 AOCS Cb 1-

25

III. ALAT KERJA

Alat

1. Labu distilasi

2. Gelas beker

3. Magnetik stirrer

4. Batang magnet

5. Termometer

6. Buret

7. Erlenmeyer

8. Gelas ukur

9. Gelas arloji

10. Sendok sungu

11. Neraca analitik

12. Piknometer

13. Pipet tetes

14. Pipet gondok

15. Bulbpet

Bahan

1. Minyak jelantah

2. Minyak kelapa

3. Minyak jarak

4. NaOH

5. KOH

6. HCl

7. Indikator PP

IV. LANGKAH KERJA

A. Esterifikasi Minyak

1. Labu ekstraksi diisi dengan 0,1 gr NaOH yang dilarutkan dengan 50 ml etanol,

diaduk dan dipanaskan sampai pada suhu 40oC.

2. Setelah NaOH larut semua, secara cepat ditambahkan 10 ml minyak jelantah

ke dalam reaktor dan dipanaskan sampai suhu 70oC kemudian diaduk.

3. Didinginkan larutan hasil sampai dengan suhu kamar dan dibiarkan hingga

terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan atas biodiesel sedangkan lapisan bawah

sisa pereaksi dan gliserol.

4. Ditimbang biodiesel yang didapatkan.

5. Percobaan diulangi dengan memvariasi perbandingan minyak, alcohol, dan

NaOH.

B. Analisis Biodiesel

Penentuan Bilangan Asam

1. Ditimbang sampel biodiesel yang peroleh sebanyak 2 gram dan

dimasukkan ke dalam labu erlemeyer.

2. Kemudian ditambahkan 10 ml campuaran pelarut (50% dietil eter dan 50%

etanol 95%v).

3. Larutan tersebut diaduk dan ditritasi dengan larutan KOH 0,1 N alkoholik

sampai berwarna merah jambu. Warna merah jambu harus bertahan

minimal 15 detik.

4. Dihitung bilangan asam dari volume titran.

Penentuan Bilangan Penyabunan

1. Sampel biodiesel ditimbang 2 gram dan dimasukkan ke dalam labu distilasi

250 ml, tambahkan 25 ml NaOH 0,1 N alkoholis, dipanaskan di bawah

pendingin balik (direflux), dan didinginkan. Ditambahkan 1 ml indikator

PP dan dititrasi dengan HCl 0,5 M, dicatat volumenya (contoh).

2. NaOH 0,1 N alkoholis diambil 50 ml, dipanaskan di bawah pendingin

balik, didinginkan dan ditambahkan 1 ml indikator PP kemudian dititrasi

dengan HCl 0,5 M, dicatat volumenya sebagai volume blanko.

V. DATA PERCOBAAN

Parameter (Bahan)

Volume atau beratI II III IV

Minyak 10 ml 15 ml 15 ml 10 mlAlkohol 50 ml 50 ml 50 ml 40 mlNaOH 0,1 gr 0,1 gr 0,2 gr 0,1 gr

Biodiesel 40 ml 27 ml 40 ml 40 ml

Keterangan minyak yang digunakan:

I : Minyak Jelantah

II : Minyak Kelapa

III : Minyak Jarak

IV : Minyak Kelapa

Titrasi dengan KOH (Penentuan Bilangan Asam)

Biodiesel Volume KOH (ml) Vol.KOH rata-rata (ml)I 0,1 0,2 0,2 0,167II 0,2 0,2 0,2 0,2III 0,2 0,2 0,2 0,2IV 0,2 0,2 0,2 0,2

Pengukuran Waktu Alir

Bahan Waktu Alir (detik) Waktu Alir Rata-Rata (detik)

Aquades 4,56 4,54 4,74 4,61Biodiesel I 7,61 7,58 7,58 7,59Biodiesel II 11,72 11,60 11,85 11,7Biodiesel III 8,08 8,05 7,81 7,98Biodiesel IV 8,44 8,61 8,55 8,53

Penentuan Densitas

Suhu Aquades : 290C

ρ aq : 0,995945 gr/ml

µ aq : 0,8180 cp

Massa pikno kosong : 10,2960 gr

Massa pikno+aquades : 20,5450 gr

Massa pikno+biodiesel I : 18,8977 gr

Massa pikno+biodiesel I : 19,2045 gr

Massa pikno+biodiesel I : 18,8725 gr

Massa pikno+biodiesel I : 18,8856 gr

Penentuan Bilangan Penyabunan (sampel minyak jarak)

M.HCl : 0,5 M

Volume HCl untuk titrasi biodiesel : 2,8 ml; 2,8 ml; 2,8 ml

Volume HCl untuk titrasi blanko : 8,8 ml; 8,8 ml; 8,8 ml

VI. PERHITUNGAN

A. Analisis Biodisel

1. Densitas ( 29°C )

ρaq = 0,995945 gr/ml

maq = (20,5450-10,2960) gr

= 10,249 gr

vpikno= mρ= 10,249 gr

0,995945 grml

=10,29 ml

Densitas Biodiesel (setelah reaksi)

Biodiesel I

Massa = (18,8977-10,2960)gr

= 8,6017 gr

ρ=mv

¿ 8,6017gr10,29 ml

¿0,83587

Dengan cara sama untuk massa berbeda diperoleh:

Massa Biodiesel Densitas (gr/ml)I 0,83587II 0,86568III 0,83342IV 0,83469

2. Viskositas (29°C)

µaq = 0,8180 cp

ρaq = 0,995945 gr/ml

taq = 4,61 detik

μaq

μbiodiesel=

ρaq x t aq

ρbio x t bio

Viskositas Biodiesel

Biodiesel I

μaq

μbiodiesel=

ρaq x t aq

ρ bio x t bio

0,8180 cpμbiodiesel

=0,995945 gr

mlx 4,61 detik

0,83587 grml

x 7,59 detik

μbiodiesel=¿1,12949 cp

Dengan cara yang sama diperoleh:

Biodiesel Densitas Biodiesel (gr/ml)

Waktu Alir Biodiesel (detik)

Viskositas Biodiesel (cp)

I 0,83587 7,59 1,12949

II 0,86568 11,7 1,80681

III 0,83342 7,98 1,18405

IV 0,83469 8,53 1,26809

B. Menentukan Bilangan Asam

Biodiesel I

Normalitas KOH = 0,1 N

BM KOH = 56,1 gr/mol

Bilangan Asam=56,1 xV x NM ( mg KOH

gr biodiesel )

Bilangan Asam=56,1 x0,167 x 0,12 ( mg KOH

gr biodiesel )

Bilangan Asam=0,468( mg KOHgr biodiesel )

Dengan cara yang sama diperoleh:

Biodiesel Berat Sampel Biodiesel (gr)

Volume KOH (ml)

Bilangan asam (mg KOH/gr biodiesel)

I 2 0,167 0,468

II 2 0,2 0,561

III 2 0,2 0,561

IV 2 0,2 0,561

C. Bilangan penyabunan

Biodiesel III (sampel minyak jarak)

Molaritas HCl ≈ Normalitas HCl

0,5 M ≈ 0,5 N

Bilangan Penyabunan=56,1 ( B−C ) NM ( mg KOH

gr biodiese l )Bilangan Penyabunan=56,1 (8,8−2,8 ) 0,1

2 ( mg KOHgr biodiesel )

Bilangan Penyabunan=16,83( mg KOHgr biodiesel )

D. Penentuan Bilangan Ester (Ae)

Bilangan Ester (Ae) = Bilangan Penyabunan – Bilangan Asam

Berhubung dalam percobaan yang diuji bilangan penyabunannya adalah sampel

biodiesel dengan minyak jarak (biodiesel III), maka

Bilangan Ester (Ae) = 16,83 – 0,561 = 16,269

Jadi hasil analisis biodiesel

Biodiesel ρ (gr/ml) µ (cp) Bil. Asam

Bil. Penyabunan

Bil. Ester

I 0,83587 1,12949 0,468 - -

II 0,86568 1,80681 0,561 - -

III 0,83342 1,18405 0,561 16,83 16,269

IV 0,83469 1,26809 0,561 - -

Neraca Massa Pembuatan Biodisel

Tidak bisa dihitung karena tidak dilakukan pengamatan dan pengolahan data

terhadap gliserol yang terbentuk.

Neraca Ekonomi Proses Pembuatan Biodisel

( misal, sampel yang diambil pada biodiesel III).

Minyak yang digunakan adalah minyak jarak.

1. Biaya bahan saat praktikum

a. Minyak jarak = Rp 2000/L x 15.10-3 L = Rp 30

b. Ethanol 95%v = Rp 15.000/L x 50.10-3L = Rp 750

c. NaOH = Rp 404.000/500 gr x 0,1 gr = Rp 80,8

d. Total = Rp 30 + Rp 750 + Rp 80,8 = Rp 860,8

2. Hasil dari praktikum

Biodiesel = 40 ml

Gliserol = 19,96 ml permisalan (karena tidak dilakukan pengukuran

massa dan volume gliserol)

Discale up 30.000 x

A. Biaya tak tetap

Pengeluaran untuk biaya tak tetap dalam 1 tahun

Rp 860,8(40+19,96)ml

x 1000 ml1liter

x 30000 L1hari

x 365 hari1ta hun

=Rp 157 .201.000 .000/ tah un

Slope = 157.201.000 .000

30.000=5 . 240.026 ,684

B. Biaya tetap

Pengadaan alat proses = Rp 25.000.000

Biaya gedung = Rp 150.000.000

Pemeliharaan alat = Rp 250.000

Biaya listrik (pemanas selama reaksi) = Rp 2.000.000

Biaya analisis = Rp 150.000

Cicilan hutang = Rp 5.000.000

Gaji pegawai20%xRp 157.201.000.000 = Rp 31.440.160.107

Penyusutan Gedung = Rp 10.000.000

Total = Rp 31.632.560.107

Intercept = 31.632.560.107

Diperoleh persamaan:

y1 = 5.240.026,684 x + 31.632.560.107

dimana: y1 sebagai biaya pengeluaran (rupiah)

x sebagai banyak biodiesel dan gliserol yang terjual (L)

C. Pendapatan yang diperoleh dalam 1 tahun

Dari Penjualan Biodiesel dan Gliserol :

( Rp10.0 00liter

+ Rp 5000liter ) x (30.000 ) liter

1 harix 365 hari

1ta h un=Rp 164.250 .000 .00 0

Slope = 164.250.000 .000

30.000=5.475 .000

Diperoleh persamaan:

y2 = 5.475.000x

dimana: y2 sebagai biaya pemasukan (rupiah)

x sebagai banyak biodiesel dan gliserol yang terjual (L)

Biaya masuk = biaya keluar

5.475.000x = 5.240.026,684 x + 31.632.560.107

x = 134.621,9252

Jadi, biaya masuk akan sama dengan biaya keluar atau modal akan kembali pada

saat penjualan biodiesel dan gliserol mencapai 134.621,9252 liter dengan

nominal sebesar Rp 737.055.000.000.

Jika kapasitas produksi biodiesel dan gliserol per hari adalah 30.000 liter maka

modal kembali setelah 4,48 ≈ 5 hari penjualan.

Kurva BEP (terlampir)

VII. PEMBAHASAN

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 melalui proses trans atau esterifikasi.

Percobaan ini merupakan simulasi pembuatan biodiesel yang bertujuan untuk

mengetahui dan memahami proses pembuatan biodiesel, mengetahui dan memahami

variabel yang berpengaruh pada proses pembuatan biodiesel, mengetahui dan

memahami uji kualitas biodiesel, serta membuat neraca ekonomi skala industri.

Merajuk pada tujuan yang pertama, pembuatan biodiesel dilakukan dengan

cara mereaksikan minyak dengan etanol menggunakan katalis NaOH. Katalis basa

digunakan agar reaksi yang terjadi lebih cepat. Pembuatan biodiesel secara alkoholis

ini merupakan proses transesterifikasi dimana terjadi pemutusan tiga rantai gugus

ester dari setiap cabang trigliserida dan mengubahnya menjadi 3 molekul metil atau etil

ester (biodiesel) dan 1 molekul gliserol. Yang perlu diperhatikan disini adalah suhu

pemanasan. Pada suhu pemanasan awal digunakan suhu 400C (di bawah titik didih

etanol 78,40C) hanya untuk mempercepat pelarutan NaOH dan menguapkan oksida

bebas. Kemudian pada saat mereaksikan minyak dengan alcohol yang mengandung

katalis, dilakukan pada suhu tinggi 700C (mendekati titik didih etanol) agar

diperoleh konversi yang tinggi untuk waktu yang singkat. Jika menggunakan suhu

rendahpun boleh, namun membutuhkan waktu reaksi yang lebih lama untuk

menghasilkan konversi yang lebih tinggi. Berikut mekanisme reaksi transesterifikasi

dalam katalis basa.

Merajuk pada tujuan yang kedua berdasarkan pada beberapa factor yang

berpengaruh, maka dalam percobaan ini dilakukan variasi pada jenis minyak yang

digunakan, konsentrasi atau banyaknya reaktan (minyak dan alcohol) yang

digunakan, serta banyaknya katalisator yang ditambahkan. Pada pembuatan

biodiesel I, dengan menggunakan komposisi minyak jelantah 10 ml, alcohol 50 ml,

dan NaOH 0,1 gram menghasilkan biodiesel sebanyak 40 ml dengan densitas

sebesar 0,83587 gr/ml dan viskositas sebesar 1,12949 cp. Pada pembuatan biodiesel

II, dengan menggunakan komposisi minyak kelapa 15 ml, alcohol 50 ml, dan NaOH

0,1 gram menghasilkan biodiesel sebanyak 27 ml dengan densitas sebesar 0,86568

gr/ml dan viskositas sebesar 1,80681 cp. Pada pembuatan biodiesel III, dengan

menggunakan komposisi minyak jarak 15 ml, alcohol 50 ml, dan NaOH 0,2 gram

menghasilkan biodiesel sebanyak 40 ml dengan densitas sebesar 0,83342 gr/ml dan

viskositas sebesar 1,18405 cp. Pada pembuatan biodiesel IV, dengan menggunakan

komposisi minyak kelapa 10 ml, alcohol 40 ml, dan NaOH 0,1 gram menghasilkan

biodiesel sebanyak 40 ml dengan densitas sebesar 0,83469 gr/ml dan viskositas

sebesar 1,26809 cp. Dalam hal ini, yang bisa diamati adalah pada pembuatan

biodiesel II dan IV karena menggunakan jenis minyak yang sama, yaitu minyak

kelapa dengan perbandingan katalis sama dan jumlah alcohol serta minyak yang

digunakan lebih banyak pada pembuatan biodiesel II maka banyaknya biodiesel

yang dihasilkan lebih kecil. Hal ini belum diketahui parameter yang berpengaruh

terhadap banyaknya biodiesel yang dihasilkan, apakah minyak atau alcohol sehingga

untuk pembuatan biodiesel II dibandingkan dengan biodiesel III dengan

menggunakan jumlah katalis yang berbeda. Dengan menggunakan asumsi densitas

minyak yang sama, maka dapat dilihat bahwa pada komposisi minyak dan alcohol

yang sama namun dengan jumlah katalis yang berbeda, maka dalampembuatan

biodiesel yang menggunakan katalis lebih banyak menghasilkan biodiesel yang

lebih banyak. Sehingga diantara beberapa factor yang berpengaruh, factor katalislah

yang dapat diamati pada percobaan yang telah dilakukan. Dengan menarik

kesimpulan bahwa semakin banyak katalis yang digunakan, maka biodiesel yang

dihasilkanpun semakin banyak. Hal ini dikarenakan banyaknya katalis yang

digunakan semakin mempercepat terjadinya reaksi sehingga makin cepat pula

biodiesel yang terbentuk.

Dalam memenuhi tujuan yang terakhir, maka dilakukan pengujian biodiesel

dengan melakukan analisis terhadap bilangan asam, bilangan penyabunan, dan

bilangan ester. Penentuan bilangan asam dimaksudkan untuk mengetahui bilangan

asam minyak nabati sebagai bahan baku biodiesel. Penentuan bilangan penyabunan

dimaksudkan untuk mengetahui jumlah alkali yang dibutuhkan untuk menyabunkan

sejumlah minyak. Sedangkan penentuan bilangan ester dimaksudkan untuk

mengetahui jumlah asam organic yang bersenyawa sebagai ester. Pada penentuan

bilangan asam, untuk pembuatan biodiesel I sampai IV berturut-turut diperoleh

0,468 mg KOH/gr biodiesel; 0,561 mg KOH/gr biodiesel; 0,561 mg KOH/gr biodiesel

dan 0,561 mg KOH/gr biodiesel. Jika dibandingkan dengan Tabel 3. Persyaratan

kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006, angka ini dikatakan dapat diterima

dikarenakan masih berada dibawah angka asam maksimum (0,8 mg KOH/gr biodiesel).

Untuk penentuan bilangan penyabunan hanya dilakukan pada pembuatan biodiesel III

dengan minyak jarak dan diperoleh 16,83 mg KOH/gr biodiesel sehingga bilangan

esternya adalah 16,269 mg KOH/gr biodiesel.

Oleh karena percobaan ini pada dasarnya hanyalah simulasi pembuatan

biodiesel yang notabene hanya untuk mengetahui proses pembuatan biodiesel, maka

dalam percobaan ini tidak dilakukan pencucian dan pemurnian terhadap biodiesel

sehingga biodiesel yang diperoleh dalam percobaan ini belum bisa dikatakan

biodiesel murni sehingga neraca massanyapun tidak bisa dibuat.

Selain telah dipenuhinya ketiga tujuan percobaan tersebut, dalam percobaan

ini dicoba untuk menghitung neraca ekonomi skala industry dengan mengacu pada

pembuatan biodiesel III skala laboratorium yang telah diujicobakan dalam

percobaan ini menggunakan sampel minyak jarak. Berdasarkan neraca ekonomi

yang telah dibuat, hasilnya divisualisasikan dalam bentuk kurva BEP (terlampir)

yang dapat memprediksikan modal akan kembali setelah ±5 hari penjualan mencapai

134.621,9252 liter (biodiesel+gliserol) dengan omzet sebesar Rp 737.055.000.000.

VIII. KESIMPULAN

1. Proses pembuatan biodiesel dengan katalis NaOH merupakan proses

transesterifikasi yang berlangsung secara alkoholis.

2. Variabel yang berpengaruh dalam percobaan ini adalah katalisator dalam

mempengaruhi cepatnya reaksi untuk menghasilkan biodiesel.

3. Pada uji kualitas biodiesel terkait penentuan bilangan asam dikatakan dapat

diterima, yaitu berada di bawah angka asam maksimum yang diizinkan.

4. Pada pembuatan neraca ekonomi, modal akan kembali setelah ±5 hari penjualan

mencapai 134.621,9252 liter (biodiesel+gliserol) dengan omzet sebesar Rp

737.055.000.000.

IX. DAFTAR PUSTAKA

Swantomo, Deni. 2006. Petunjuk Praktikum Proses Kimia.Yogyakarta:STTN-

BATAN

Schuchardt, Ulf; Shercheli, Ricardo & Rogerio Matheus Vargas.1998.

Transesterification of Vegetable Oils.Brazil: Instituto de Quimica, Universidade

Estadual de Campinas

Prakoso, Tirto.2003.Potensi Biodiesel Indonesia. Bandung: Laboratorium Termofluida

dan Sistem Utilitas, Departemen Teknik Kimia ITB

http://id.wikipedia.org/wiki/Biodiesel

http://www.scribd.com/doc/56702929/Jurnal-Pembuatan-Biodiesel

http://www.jurnalinsinyurmesin.com/index.php?

option=com_content&view=article&id=50

http://id.wikipedia.org/wiki/Etanol

http://www.alpensteel.com/article/53-101-energi-terbarukan--renewable-energy/

2843--minyak-jarak-sebagai-bahan-biodiesel-yang-banyak-digunakan-.html

http://www.merck-chemicals.com/indonesia/sodium-hydroxide-natrium-

hidroksida-/MDA_CHEM-106498/p_7cqb.s1L1oQAAAEWX.EfVhTl?

WFSimpleSearch_NameOrID=Natrium+Hidroksida&BackButtonText=searc

h+results

Yogyakarta, 24 Juni 2011

Asisten, Praktikan,

Deni Swantomo, M.Eng Dewi Ramandhanni Kusumawati