BIO DIESEL Oleh: Jamil Musanif

Biodiesel merupakan salah satu jenis biofuel (bahan bakar cair dari

pengolahan tumbuhan) di samping Bio-etanol. Biodiesel adalah senyawa alkil

ester yang diproduksi melalui proses alkoholisis (transesterifikasi) antara

trigliserida dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi

alkil ester dan gliserol; atau esterifikasi asam-asam lemak (bebas) dengan

metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi senyawa alkil ester

dan air.

Biodiesel mentah (kasar) yang dihasilkan proses transesterifikasi minyak

(atau esterifikasi asam-asam lemak) biasanya masih mengandung sisa-sisa

katalis, metanol, dan gliserol (atau air). Untuk memurnikannya, biodiesel mentah

(kasar) tersebut bisa dicuci dengan air, sehingga pengotor-pengotor tersebut

larut ke dalam dan terbawa oleh fase air pencuci yang selanjutnya dipisahkan.

Porsi pertama dari air yang dipakai mencuci disarankan mengandung sedikit

asam/basa untuk menetralkan sisa-sisa katalis. Biodiesel yang sudah dicuci

kemudian dikeringkan pada kondisi vakum untuk menghasilkan produk yang

jernih (pertanda bebas air) dan bertitik nyala ≥ 100 oC (pertanda bebas metanol).

Melalui kombinasi-kombinasi yang jitu dari kondisi-kondisi reaksi dan

metode penyingkiran air, dan barangkali juga dengan pelaksanaan reaksi secara

bertahap, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapat

dituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam.

Proses transesterifikasi dan esterifikasi dapat digabungkan untuk

mengolah bahan baku dengan kandungan asam lemak bebas sedang sampai

tinggi seperti CPO low grade, maupun PFAD.

Sebagai bahan baku biodiesel dapat digunakan antara lain minyak jarak,

minyak sawit, minyak kelapa dll.

Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20 serta

mengandung oksigen. Adanya oksigen pada biodiesel membedakannya dengan

petroleum diesel (solar) yang komponen utamanya hanya terdiri dari hidro

karbon. Jadi komposisi biodiesel dan petroleum diesel sangat berbeda. Biodiesel

terdiri dari metil ester asam lemak nabati, sedangkan petroleum diesel adalah

hidrokarbon.

Namun, biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang serupa dengan

petroleum diesel (solar) sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel

atau dicampur dengan petroleum diesel. Pencampuran 20 % biodiesel ke dalam

petroleum diesel menghasilkan produk bahan bakar tanpa mengubah sifat fisik

secara nyata. Produk ini di Amerika dikenal sebagai Diesel B-20 yang banyak

digunakan untuk bahan bakar bus.

Energi yang dihasilkan oleh biodiesel relatif tidak berbeda dengan

petroleum diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU), sehingga engine torque dan

tenaga kuda yang dihasilkan juga sama. Walaupun kandungan kalori biodiesel

serupa dengan petroleum diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen,

maka flash pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar. Biodiesel juga

tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada suhu kamar, maka biodiesel

lebih aman daripada petroleum diesel dalam penyimpanan dan penggunaannya.

Di samping itu, biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa bensen yang

karsinogenik, sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan

lebih mudah ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel.

Penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi emisi karbon monoksida,

hidrokarbon total, partikel, dan sulfur dioksida. Emisi nitrous oxide juga dapat

dikurangi dengan penambahan konverter katalitik. Kelebihan lain dari segi

lingkungan adalah tingkat toksisitasnya yang 10 kali lebih rendah dibandingkan

dengan garam dapur dan tingkat biodegradabilitinya sama dengan glukosa,

sehingga sangat cocok digunakan pada kegiatan di perairan untuk bahan bakar

kapal/motor. Biodiesel tidak menambah efek rumah kaca seperti halnya

petroleum diesel karena karbon yang dihasilkan masuk dalam siklus karbon.

Untuk penggunaan biodiesel pada dasarnya tidak perlu modifikasi pada

mesin diesel, bahkan biodiesel mempunyai efek pembersihan terhadap tangki

bahan bakar, injektor dan selang.

Proses Produksi Biodiesel dari Jarak Pagar

a. Pengepresan biji jarak pagar

Beberapa metoda yang dapat digunakan untuk mendapatkan minyak atau

lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak yaitu rendering,

teknik pengepresan mekanis (mechanical expression) dan menggunakan pelarut

(solvent extraction).

Pengepresan mekanis merupakan suatu cara pemisahan minyak dari

bahan yang berupa biji-bijian dan paling sesuai untuk memisahkan minyak dari

bahan yang tinggi kadar minyaknya yaitu sekitar 30-70 persen. Sebagaimana

kita ketahui bersama, minyak jarak pagar terkandung dalam bahan yang

R1 C

O

OCH2

R2 C

O

OCH

R3 C

O

OCH2

+ 3 CH3OH

HOCH2

HOCH

HOCH2

3 R C

O

OCH3 +

trigliserida metanol gliserin metil ester

Gambar 2. Reaksi transesterifikasi

katalis

berbentuk biji dengan kandungan minyak sekitar 35 - 45 persen. Berdasarkan

hal tersebut maka metoda ekstraksi yang paling sesuai untuk biji jarak yaitu

teknik pengepresan mekanis.

Dua cara yang umum digunakan pada pengepresan mekanis biji jarak

yaitu pengepresan hidrolik (hydraulic pressing) dan pengepresan berulir (expeller

pressing). Pengepresan hidrolik adalah pengepresan dengan menggunakan

tekanan. Tekanan yang dapat digunakan sekitar 140,6 kg/cm. Besarnya tekanan

yang digunakan akan mempengaruhi sedikit-banyaknya minyak jarak yang

dihasilkan. Untuk teknik pengepresan hidrolik, sebelum dilakukan pengepresan,

biji jarak perlu mendapat perlakuan pendahuluan berupa pemasakan.

Pemasakan biji jarak bertujuan untuk menggumpalkan protein. Penggumpalan

protein diperlukan demi efisiensi ekstraksi. Dengan pengepresan hidrolik dapat

dihasilkan rendemen minyak sampai dengan 30 persen.

Teknik pengepresan biji jarak dengan menggunakan ulir (screw)

merupakan teknologi yang lebih maju dan banyak digunakan di industri

pengolahan minyak jarak saat ini. Dengan cara ini biji jarak dipress

menggunakan pengepresan berulir (screw) yang berjalan secara kontinyu.

Teknik ekstraksi ini tidak memerlukan perlakuan pendahuluan bagi biji jarak yang

akan diekstraksi. Biji jarak kering yang akan diekstraksi dapat langsung

dimasukkan ke dalam screw press. Tipe alat pengepres berulir yang digunakan

dapat berupa pengepres berulir tunggal (single screw press) atau pengepres

berulir ganda (twin screw press). Rendemen minyak jarak yang dihasilkan

dengan teknik pengepres berulir tunggal (single screw press) sekitar 25 - 35

persen, sedangkan dengan teknik pengepres berulir ganda (twin screw press)

dihasilkan rendemen minyak sekitar 40 - 45 persen. Pada Gambar 1 di bawah

ini disajikan diagram alir proses pengepresan biji jarak menggunakan metode

pengepresan berulir dan ekstraksi solvent.

Gambar 1. Diagram alir ekstraksi minyak dari biji jarak dengan kombinasi metode twin screw press dan solvent extraction

b. Pengolahan minyak jarak

Metil ester (biodiesel) dari minyak jarak pagar dapat dihasilkan melalui

proses transesterifikasi trigliserida dari minyak jarak. Transesterifikasi adalah

penggantian gugus alkohol dari suatu ester dengan alkohol lain dalam suatu

proses yang menyerupai hidrolisis. Namun berbeda dengan hidrolisis, pada

proses transesterifikasi yang digunakan bukanlah air melainkan alkohol.

Umumnya katalis yang digunakan adalah sodium metilat, NaOH atau KOH.

Metanol lebih umum digunakan karena harganya lebih murah, walaupun tidak

menutup kemungkinan untuk menggunakan jenis alkohol lainnya seperti etanol.

Transesterifikasi merupakan suatu reaksi kesetimbangan. Untuk mendorong

reaksi agar bergerak ke kanan agar dihasilkan metil ester (biodiesel) maka perlu

Biji jarak kering

Pengepresesan berulir (sistem kontinyu)

Minyak jarak (30 - 35%)

Ampas/bungkil

Minyak jarak (8 - 10%)

Solvent Extraction (pelarut heksan/heptana) Ampas/bungkil

Destilasi Solvent

digunakan alkohol dalam jumlah berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan

harus dipisahkan. Pada Gambar 2 disajikan reaksi transesterifikasi trigliserida

dengan metanol untuk menghasilkan metil ester (biodiesel).

Faktor utama yang mempengaruhi rendemen ester yang dihasilkan pada

reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol, jenis

katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air, dan

kandungan asam lemak bebas pada bahan baku (yang dapat menghambat

reaksi yang diharapkan). Faktor lain yang mempengaruhi kandungan ester pada

biodiesel diantaranya yaitu kandungan gliserol pada bahan baku minyak, jenis

alkohol yang digunakan pada reaksi transesterifikasi, jumlah katalis sisa dan

kandungan sabun.

Contact : Subdit Pengelolaan Lingkungan Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian Ditjen Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian Telp. 021-78842572

e-mail : subdit_pl@yahoo.co.id