Biodiesel dari minyak kelapa sawit..

BIODIESEL

Membuat bahan bakar mesin diesel dari minyak mabati sangatlah mudah, cepat, murah

biayanya, efektif dan ramah lingkungan. Bahan bakar yang komponen utamanya berbasis

minyak tumbuh-tumbuhan ini dinamakan biodiesel. Produk ini hanya digunakan pada mesin-

mesin bakar jenis diesel, untuk mesin bakar yang menggunakan pengapian busi dengan bahan

bakar bensin tidak dapat menggunakan minyak nabati sebagai bahan bakarnya.

Cara membuat biodiesel yang memenuhi persyaratan standart ASTM untuk menggantikan

minyak diesel (Solar BBM) sehingga tidak ada hambatan dan kerusakan mesin dan tanpa

merubah atau menambah system pada mesin. Suatu bahan bakar mesin diesel tidak boleh terlalu

kental supaya pompa ( bospom ) dan nozel bisa bekerja dengan baik sehingga mesin tidak macet

dan tersendat karena suplay bahan bakar dari pompa tidak lancar, dan tidak terjadi pemborosan

serta berasap tebal bila hasil pemompaan dalam bentuk spray kabut dari nozel tidak baik

sehingga pembakaran tidak sempurna , putaran mesin tidak stabil (bergetar) dan tenaga tidak

optimal, juga suatu bahan bakar mesin diesel tidak boleh terlalu encer karena factor pelumasan

pada pompa ( bospom ) dan pada silinder menjadi kurang baik serta bila terlalu encer juga akan

menyebabkan flash point terlalu rendah sehingga mesin akan bergetar dan panas karena bahan

bakar menyala sebelum saatnya.

Bahan bakar diesel dari tanaman atau disebut dengan BIODIESEL sangat mudah dibuat, bahkan

bisa dilaksanakan dalam skala industri rumah tangga, minyak nabati secara langsung bisa

dijadikan bahan bakar diesel, tapi karena tidak memenuhi standart ASTM maka hanya dalam

keadaan darurat saja bisa dipakai, diusahakan jangan memakai bahan yang tidak memenuhi

standart untuk keselamatan dan keawetan mesin.

Diskripsi Bila Ditinjau Dari Sifat Kimia

Biodiesel berbentuk cairan berwarna kuning cerah sampai kuning kecoklatan. Biodiesel

tidak dapat campur dengan air, mempunyai titik didih tinggi dan mepunyai tekanan uap yang

rendah. Biodiesel terdiri dari senyawa campuran methyl ester dari rantai panjang asam-asam

lemak dari minyak tumbuh-tumbuhan yang memiliki flash point 150 °C (300 °F), density 0.88

g/cm³, dibawah density air. Biodiesel tidak memiliki senyawa toksik dan tidak mengandung

sulfur. 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. Namun, dia

lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar

diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.Dia merupakan kandidat yang

paling dekat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama

dunia, karena ia merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di

mesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang

ini.Penggunaan dan produksi biodiesel meningkat dengan cepat, terutama di Eropa, Amerika

Serikat, dan Asia, meskipun dalam pasar masih sebagian kecil saja dari penjualan bahan bakar.

Pertumbuhan SPBU membuat semakin banyaknya penyediaan biodiesel kepada konsumen dan

juga pertumbuhan kendaraan yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar.Biodiesel

merupakan suatu nama dari Alkyl Ester atau rantai panjang asam lemak yang berasal dari

minyak nabati maupun lemak hewan. Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar pada mesin

yang menggunakan diesel sebagai bahan bakarnya tanpa memerlukan modifikasi mesin.

Biodiesel tidak mengandung petroleum diesel atau solar.

            Biodiesel adalah senyawa mono alkil ester yang diproduksi melalui reaksi tranesterifikasi

antara trigliserida (minyak nabati, seperti minyak sawit, minyak jarak dll) dengan metanol

menjadi metil ester dan gliserol dengan bantuan katalis basa. 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 secara nyata dapat mengurangi pencemaran, mengurangi hidrokarbon yang

tidak terbakar,karbonmonoksida, sulfat, polisiklikaromatik hidrokarbon, dan hujan asam.

Sifat - sifat yang terdapat di biodiesel yaitu :

1.   Dapat Diperbarui (Renewable)

2.  Mudah terurai oleh bakteri (Biodegradable)

3.  Ramah Lingkungan

4.  Menurunkan emisi (CO, CO2, SO2)

5.  Menghilangkan asap hitam

6.  Sifat pelumasan lebih bagus

7.  Digunakan oleh mesin diesel

Manfaat dari biodiesel yaitu :

Keuntungan biodesel terhadap mesin adalah

1.      Untuk menambah peluasan mesin

2.      Menambah ketahanan mesin

3.      Mengurangi frekuensi pergaantian mesin

Keuntungan lain dari biodesel adalah sifat emisi yang rendah dan mengandung oksigen sekitar

10-11%

Bahan baku  yang digunakan untuk pengolahan biodiesel yaitu

1.      Refined Bleached Deodorized Palm Oil (RPO). Merupakan minyak hasil kelapa sawit yang telah

mengalami proses pemurnian di Revinery. Minyak kelapa sawit tersusun atas lemak dan minyak

alam yang terdiri atas trigleserida, digleserida, dan monogleserida, asam lemak bebas, moisture,

pengotor, dan komponen-komponen minor bukan minyak/lemak yang secara umum disusun oleh

senyawa yang tidak dapat tersabunkan.

Asam-asam lemak penyusun minyak/lemak terdiri atas

a.        Asam Lemak Jenuh (Saturated Fatty Acid / SFA)

Tidak mengandung ikatan rangkap, dan secara umum penyusun lemak berasal dari sumber

hewani.

b.         Asam Lemak tak Jenuh (Unsaturated Fatty Acid / UFA)

       Mengandung ikatan rangkap, secara umum penyusun lemak berasal dari sumber nabati dan

terdiri atas;

         Mono - Unsaturated Fatty Acid / MUFA

         Poly - Unsaturated Fatty Acid / PUFA

Tabel Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit

No Asam Lemak Rumus Persen KomposisiBerat

MolekulTitik Didih

1 Asan Laurat ( 12 : 0 ) 0,0 – 0,4 200,32 180˚C

2 Asam Miristat ( 14 : 0 ) 0,6 – 1,7 228,38 250˚C

3 Asam Palmitat (16 : 0 ) 41,1 – 47,0 256,43 271˚C

4 Asam Stearat ( 18 : 0 ) 3,7 – 5,6 284,49 232˚C

5 Asam Oleat (18 : 1 ) 38,2 – 43,6 282,47 260˚C

6 Asam Linoleat ( 18 : 2 ) 6,6 – 11,9 280,45 176˚C

7 Asam Linoleat ( 18 : 3 ) 0,0 – 0,6 278,44 180˚C

Dari tabel diatas asam lemak yang paling dominan adalah asam palmitat dan asam oleat. Selain

asam lemak yang disebut dalam tabel, minyak kelapa sawit juga memiliki kandungan minor

dalam jumlah sedikit. Antara lain adalah karoten, vitamin E, sterol, fosfolipid, glikolipid, terpen,

dan hidrokarbon alifatik.

2.      Methanol (CH3OH) merupakan senyawa alkohol yang digunakan sebagai pereaksi yang akan

memberikan gugus alkil kepada rantai trigliserida dalam reaksi biodiesel.

3.      Sodium Methylate (NaOCH3) digunakan sebagai katalis (zat yang digunakan untuk

mempercepat reaksi),merupakan katakis basa karena mengandung alkalinity 30%.

4.      Phosporic Acid (H3PO4) digunakan sebagai zat yang akan mengurangi kadar sabun dalam

biodiesel,mengikat getah - getah (gum) dalam biodiesel,bersifat asam dengan kadar (>85%)

5.      Hydrocloric Acid (HCl) digunakan dalam proses Reacrification I, berfungsi untuk memisahkan

Fatty matter di dalam Heavy Phase (Glycerine - water - methanol) dengan kadar (>30%).

6.  Caustic soda ( NaOH ) ini digunakan untuk penetral pembentukan glyserin

DESKRIPSI PROSES

Transesterification Section

            Transesterifikasi adalah proses mengeluarkan gliserin dari minyak dan mereaksikan asam

lemak bebasnya dengan alkohol (misalnya metanol) menjadi alkohol ester (Fatty Acid Methyl

Ester/FAME), atau yang biasa disebut biodiesel.

            Agar reaksi ini dapat bereaksi maksimal maka kita gunakan methanol berlebih dan katalis

cair yaitu sodium methylate. Pencampuran reaksi ini terjadi antara suhu 60-65 0C, secara actual

kita mereaksikannya pada suhu 62 0C. untuk menjaga suhu ini agar tetap stabil maka fluida

dimasukkan terlebih dulu ke exchanger dan untuk menghasilkan reaksi yang homogen maka kita

gunakan mixer kemudian fluida kita pompa ke reactor (coulum). Methanol dan sodium methylat

kita dosing sebelum mixer, inilah yang dinamakan dosing stage-1. Dalam reaktor akan terbentuk

phasa ringan (ligh phase)  dan phasa berat (heavy phase) dimana pemisahannya terjadi secara

gravitasi. Phasa berat yang terbentuk akan dialirkan ke tangki heavy phase sementara phasa

ringannya akan dimasukkan ke separator-1 dengan putaran 4500 rpm sehingga heavy phase yang

masih terikat (mengemulsi) di ligh phase dapat dipisahkan. Ligh phase yang dihasilkan dari

separator dialirkan ke coulum 3 dan 4 sementara heavy phasenya dimasukkan ke tangki heavy

phase. Namun sebelum masuk ke coulum 3 dan 4 kita dosing lagi methanol dan sodium

methylate (dosing stage-2) yang bertujuan untuk mereaksikan minyak (RPO) yang belum

bereaksi. Dalam hal ini suhu reaksi juga sangat penting untuk diperhatikan. Dalam coulum 3 dan

4 ini pemisahan ligh phase dan heavy phase juga terjadi secara gravitasi. Ligh phase  yang

dihasilkan dari coulum-4 kemudian dimasukkan ke seperator-2 dimana fungsinya sama pada

separator-1 yaitu memisahkan kembali phasa berat yang ada dari biodiesel.

  

Bagan Alir Proses Transesterifikasi

Washing & Drying Section

            Biodiesel yang dihasilkan dari separator-2 dialirkan ke mixer lalu ke seperator 3 dan 4.

Dalam tahap ini akan kita lakukan washing untuk pemurnian PME. Untuk pemurnian PME ini

kita gunakan dosing phosporic acid dengan menjaga PH air pencuci adalah 2. Pemurnian crude

metil ester dilakukan dengan dua tahap pencucian, yang disebut dengan methode counter

current.Maksud dari aliran counter current disini adalah air pencuci separator final (sep # 4) yang

merupakan heavy phase digunakan kembali untuk air pencuci separator # 3,namun disini harus di

jaga PH separator final 3 - 4. Tujuan ditambahkan air pencuci adalah untuk menghentikan reaksi

dan mengikat gum-gum maupun methanol yang terkandung dalam biodiesel. setelah itu phase

ringan yang berasal dari separator 4 dialirakan ke tangki PME (PME intermedite tank). Dari

tangki ini kita pompakan ke vacum dryer dengan temperaturnya berkisar antara 135 oC-137 oC.

Untuk mendapatkan temperatur tersebut maka kita masukkan terlebih dahulu ke heat exchanger

yang bertujuan untuk memudahkan vacum menarik uap air dalam biodiesel itu sendiri.

            Selain itu vacum juga berfungsi untuk menguragi kadar methanol dan soap dalam metil

ester. Setelah dari PME dryer minyak biodiesel dipompakan ke economizer lalu didinginkan

dalam exchanger cooler dan kemudian di timbun ke tangki biodiesel (PME Storage Tank)

Rectyfication Section

            Pada proses ini heavy phase yang berasal dari fase berat keluaran separator berupa

glyserin-metahanol-air dialirkan ke reaktor mixer tetapi sebelumnya ditambahkan HCl supaya

terjadi netralisasi dari sodium methylate  didalam campuran dan menjaganya dalam kondisi asam

(PH 3-4),di dalam reaktor mixer dijamin terjadinya reaksi yang Sempurna, kemudian campuran

ini dialirkan ke split box (fatty acid separator) yang terdiri dari beberapa ruang sebagai tempat

untuk pemisahan fatty acid. Fatty acid yang berada pada lapisan atas dialirkan ke kolom fatty

matter dengan tekanan vacum dimana hasil fatty matter dialirkan ketangki penampungan akhir

TK90151-90152. Dari split box setelah terpisah dari fatty acid, glyserin metahnol dan air

dialirkan kekolom distilasi yang sebelumnya di injeksikan dengan caustic soda (sodium

hydroxide) untuk menjaga kondisi netral PH 6-7, pada kolom distilation ini suhu top dijaga 65 C

dan bottom 107 C dimana uap metahnol yang keluar dari top kolom di kondensasi ketangki

methanol sementara dan sebagaian ada yang dijadikan refluks dan di alirkan ketangki raw

material untuk digunakan kembali pada tahap transesterification section, produk bottom berupa

glyserin dan air  recovery dipompa ketangki crude glyserin sementara.

Glyserin - Water Evaporation Section

            Pada section ini crude gliserin diproses didalam evaporator dimana evaporator yang

digunakan disini adalah triple efek untuk menghilangkan kadar air yang ada didalam crude

gliserin sehingga dapat dihasilkan crude gliserin sebesar 80%. Hal ini juga sangat dipengaruhi

oleh suhu maka dalam proses ini disetting suhu maksimum 145 0C ini pun tergantung flow dari

crude gliserin tersebut.multi effect evaporator yang terdiri dari beberapa pemisahan bagian yang

dilengkapi dengan sistem cairan sirkulasi digunakan untuk mengkonsentrasikan glycerin-

air,dimana hasil produk gliserin ini disimpan ditangki penyimpanan sementara sebelum adanya

pengapalanterhadap konsumen.

PEMBUATAN BIODIESEL BERDASARKAN SKALA PRODUKSI

a. skala rumah tangga:

    Peralan untuk membuat biodiesel sangat murah dan sangat sederhana seperti:

1. 3 buah drum bekas oli

2. 1 buah elektro motor 1/2 pk baru/bekas

3. 2 poli besi besar dan kecil 20 : 1 atau gear box 20:1

4. 1 batang pengaduk dari besi yang diameternya sama dengan diameter poros elektro motor.

5. 1 meter kain penyaring dan beberapa potong kapas.

6. Pipet tetes

7. Plastik atau gelas ukur

8. Spoon.

9. Plastik/Karet penutup

b. Skala laboratorium:

1. 3 buah labu erlenmeyyer 500 ml

2. Magnetic Stirer

3. Kertas saring Watman ukuran diameter 20 cm secukupnya

4. Pipet tetes

5. Gelas ukur 10 ml dan 50 ml

6. Kantong plastik dan karet untuk penutup

7. Corong

Pembuatan

Minyak nabati supaya tidak pekat pada temperature rendah akan kita esterifikasi menggunakan

senyawa methoksi , senyawa methoksi kita buat dari methanol (spiritus) ditambah dengan NaOH

atau KOH padat , setelah menjadi senyawa methoksi kita campur dengan minyak nabati yang

telah kita siapkan didalam drum untuk menyempurnakan reaksi esterifikasi campuran tersebut

diaduk menggunakan pengaduk elektro motor yang telah kita persiapkan dan diaduk selama 4

jam. Setelah selesai pengadukan disaring dengan kain dan kapas untuk memisahkan kotoran

partikel. Untuk supaya tepat dalam penggunaan senyawa methoksi dalam membuat biodiesel dari

berbagai minyak maka perlu diketahui angka asam dari masing-masing bahan baku. Kebutuhan

senyawa methoksi masing-masing minyak berbeda, terutama minyak bekas.

Perhatian!

•  Senyawa methoksi sangat berbahaya bila kena kulit atau mata.

• Methanol adalah bahan beracun , pada pemakaian yang lama akan diserap oleh kulit dan

pernafasan, jangan sampai kena mata, Untuk menghindari percikan direkomendasikan pada

pengadukan untuk menutup drum dengan lembaran karet atau plastic.

• Kostik soda juga sangat berbahaya, bisa membakar kulit, dan korosif terhadap logam dan ada

ledakan bila disiram air.

•  Direkomendasikan untuk membuat biodiesel di ruang terbuka atau baik ventilasinya.

Kebutuhan kostik soda untuk membuat biodiesel:

1. Larutkan 1 gram NaOH dalam 1000 ml air ( Larutan Soda )

2. Larutkan I ml . minyak nabati/ minyak bekas dalam 10 ml. isopropyl alcohol ( larutan minyak).

3. Dengan menggunakan pipet tetes mata yang telah dikalibrasi volume (ml) pertetesnya ,   teteskan

larutan soda kedalam larutan minyak pada wadah gelas sambil diaduk dan hitung tetesan soda

yang telah masuk dalam larutan minyak sampai pH larutan menjadi pH 8-9.

4. Volume tetesan Soda untuk mencapai pH 8-9 dicatat dalam mililiter (ml.) ditambah 3.5 gram

soda untuk katalisasi minyak bekas.

5. Contoh untuk menghitung kebutuhan soda dalam membuat Biodiesel secara batch, (terutama

biodiesel dari minyak bekas ).

• 1 ml minyak ditetrasi dengan larutan Soda 1gr NaOH/ liter air.

• Membutuhkan X ml.larutan soda untuk mencapai pH 8-9. Sama dengan X gram / 1000 ml untuk

menetralkan FFA

• Dengan X gram ditambah 3.5 gram NaOH = (X + 3.5 ) gr perliter minyak

C. Skala Industri Kecil

Produksi Biodiesel pada skala industri kecil ( < 10.000 ton/tahun ) yang paling cocok adalah

menggunakann proses batch dan dilanjutkan dengan proses penyulingan untuk mengambil sisa

alkohol, dan proses pemisahan glyserin.

1.Tahap awal biodiesel dibuat pada tangki pencampur dengan mereaksikan minyak nabati

dengan senyawa methoksi untuk membentuk senyawa transesterifikasi.

2. Dalam tangki kedua berikut ini hasil reaksi yang membentuk campuran biodiesel, alkohol, sisa

katalis dan glyserin dinetralkan dengan asam mineral H2SO4. Kemudian dipanaskan saambil

diputar pengaduknya untuk mendestilasi sisa alkohol, uap destilat di lewatkan pendingin untuk

mendapatkan alkohol yang bisa digunakan lagi pada produk berikutnya.

3.Tahap berikutnya adalah pemisahan biodiesel dari glyserin dan garam ( sabun ) dengan cara

mendiamkan 3 jam supaya glyserin dan garam mengendap dan diambil lewat kran yang tersedia

dibagian bawah tangki ( tangki harus berbentuk krucut dibagian bawahnya ).

4. Biodisel yang telah murni dipindah ke tangker penyimpan dan glyserin dimurnikan dari

campuran garam dengan cara mencuci sehingga didapat glyserin 80-90%, larutan garam dalam

air.

Bahan-bahan yang diperlukan:

      • 5150 kg minyak tumbuh-tumbuhan

      • 510 kg alkohol

      • 31 kg NaOH

      • 30 kg H2SO4

Utiliti yang diperlukan:

      • 100 m3 air pendingin

      • 1750 kg steam pada tekanan 400 kPa

      • 16 m3 gas N2

      • 250 kWh listrik

Kontrol mutu biodiesel:

      1. Uji terhadap sisa methanol bebas harus negatip.

      2. Uji terhadap sisa methoksi harus negatip.

      3. Uji terhadap sisa soda harus negatip

      4. Uji terhadap minyak yang tidak teresterifikasi .

      5. Kadar air harus negatip

      6. dan uji sesuai standart ASTM untuk bahan bakar diesel harus terpenuhi

Untuk formula biodiesel yang dicoba :di LPPT-UGM

      • 2.0 liter Minyak bekas

      • 0.3 liter methanol

      • 11.1 gram soda

Uji Kelayakan Ekonomi

Secara sederhana untuk bisa dilakukan dengan skala industri rumah tangga ( Harga pada saat

percobaan ini dibuat September 2006)

Bila menggunakan :

      1. Minyak randu

            • 200 liter minyak randu @ Rp.3.000.-                        Rp. 600.000.-

            • 30 liter methanol @ Rp 5.700.-                                 Rp. 171.000.-

            • 1.11 kg soda                                                             Rp       21.000.-

                                                                                                 Rp.792.000.-

            230 liter  biodiesel dari minyak randu dengan harga Rp 3.440.-/liter

      2. Minyak sawit

            • 200 lt. m.Sawit @ Rp. 3.800.-                                  Rp.760.000.-

            • 30 lt methanol @ Rp5.700,-                                      Rp 171.000.-

            • 1 kg soda                                                                    Rp. 19.000.-

                                                                                                 Rp950.000.-

            230 liter biodiesel dari minyak sawit dengan harga Rp 4.131,- /liter

Apabila kita mengintensifkan penanaman kelapa sawit hingga 20% / tahun dari kapasitas

produksi CPO sekarang maka pada masa 10 tahun kita jadi eksportir biodiesel dengan harga

minyak diesel di Singapore saat ini sekitar Rp.6.500.-/lt. Perhitungan ekonomi diatas sangat

sederhana untuk home industry dan bila diproduksi secara pabrik akan bayak mendapatkan

effisiensi sehingga profit lebih bagus.