biodiesel dr tumbuhan alga

7/23/2019 Biodiesel Dr Tumbuhan Alga

http://slidepdf.com/reader/full/biodiesel-dr-tumbuhan-alga 1/9

BIODIESEL DARI TUMBUHAN ALGATitik Nurmawati

Balai Besar Teknologi Energi (B2TE) - BPPT Kawasan PUSPIPTEKSerpong 15314 Tangerang

Abst rak

Dewasa ini biodiesel dianggap sebagai salah satu sumber energi alternatif penggantienergi fosil yang lambat laun akan mengalami penurunan bahkan kelangkaan. Padaumumnya bahan baku dari biodiesel dihasilkan dari minyak biji-bijian seperti kelapasawit, jarak dll. Namun ternyata masih ada sumber lain sebagai bahan baku biodieselyang sangat potensial yaitu tumbuhan alga. Tumbuhan alga mengandung kadar minyaknabati yang cukup besar bahkan lebih besar daripada bahan nabati yang lainnya. Padatulisan ini akan menyampaikan bahwa potensi tumbuhan alga sebagai bahan bakaralternatif (biodiesel).

Kata kunci: alga, energi, biodiesel

Pendahuluan

Dari waktu ke waktu, bahan bakar fosil akan mengalami penurunan bahkan kelangkaan.Hal ini mendorong pemerintah mencari sumber energi lain, seperti batubara dan energialternatif yang lebih berkelanjutan sebagai pengganti energi fosil yang akan habis. Salahsatu sumber energi alternatif yaitu biomassa. Salah satu sumber biomassa yaitutumbuhan alga.

Algae, pada umumnya disebut lumut. Tumbuhan sering mengganggu akuarium dankolam renang. Walaupun dia sangat mengganggu, namun di balik itu masih banyakmendatangkan keuntungan. Banyak manfaat dari alga. Salah satunya sebagai sumber

energi. Algae mempunyai rendemen minyak yang cukup tinggi dan minyak ini dapatdimanfaatkan sebagai biofuel seperti biodiesel.

Dengan bantuan sinar matahari, alga mampu mengubah nutrisi dan karbon dioksida(CO2) dari air, menjadi energi. Proses penyerapan nutrisi, CO2, dan sinar mataharipada algae berlangsung sederhana, cepat, dan murah. Hal ini berbeda dengan prosesserupa pada tanaman tingkat tinggi.

Alga bisa hidup di air laut maupun tawar, budidaya algae bisa dilakukan dengan caraterbuka dan ekstensif di perairan laut yang dikelilingi karang (atol), danau, kolam, ataukanal. Budidaya algae juga bisa dilakukan secara tertutup dengan menaungi kolam,kanal, atau bak menggunakan plastik (greenhouse), dan mengatur suplai nutrisi. Cara

tertutup yang lebih efisien adalah dengan photobioreaktor. Sistem ini merupakanpengembangan tangki bioreaktor biasa yang diberi tambahan sumber sinar buatan.

Konsep memilih bahan baku biodiesel adalah bukan sebagai pengganti bahan bakuyang telah ada, tetapi untuk memenuhi kekurangan bahan baku pembuatan biodiesel.Berdasarkan realisasinya nanti dapat dibandingkan dan dibuat pilihan bahan apa yanglebih efektif untuk dikembangkan dalam skala besar sebagai bahan baku pembuatanbiodiesel. Dari sekian banyak potensi alam yang dimiliki oleh Indonesia, alga

1



(ganggang) dapat dicoba untuk dikembangkan sebagai salah satu alternatif bahan bakupembuatan biodiesel.

Teori

Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar untuk mesin diesel yang dihasilkan dari sumber dayahayati yang justru banyak terdapat di daerah tropis seperti Indonesia, termasuk juga dariCPO parit. Adapun proses pembuatannya yaitu:1. Bahan baku : CPO, methanol

bahan baku berbasis CPO yang berpeluang menjadi bahan baku BIODIESELadalah sebagai berikut :

− CPO, dengan kadar FFA (Free Fatty Acid) < 5 %

− CPO Off grade/minyak kotor, dengan kadar FFA 5 – 20 %

− CPO Parit, dengan kadar FFA 20 – 70 %

− Palm Fatty Acid Distillate (PFAD), dengan kadar FFA > 70 %2. Katalis : NaOH atau KOH

Ada 3 tahapan reaksi untuk menghasilkan biodiesel yaitu:Tahap 1

TG + 3 ROH ===== DG + R’COOR1 mol Trigliserida(TG) ditambah dengan 3 mol alkohol (methanol) menghasilkandigliserida(DG) dan metil ester (biodiesel), reaksi berlangsung secara bolak balik.Tahap 2

DG + ROH ===== MG + R’COORDigliserida yang dihasilkan dari reaksi (1) bereaksi dengan sisa alkohol membentukmonogliserida dan metil ester.Tahap 3

MG + ROH ===== GL + R’COORMonogliserida(MG) hasil dari reaksi (2) bereaksi dengan sisa alkohol (ROH) membentuk

gliserin (GL) dan metil ester(R’COOR).

Overall reaksinya :TG + 3 ROH 3 R’COOR + GL

Atau

CH2OCOR’ CH2OH R’COOR

CH2OCOR’’ + 3ROH CH2OH + R’’COOR

CH2OCOR’’’ CH2OH R’’’COOR

katalis

alkohol Oil or fat Glycerin Bio-diesel

Reaksi berlangsung pada temperatur paling tinggi 60oC, dalam waktu paling lama 30menit

2



Teknologi proses berdasarkan National Biodiesel Board:

Proses 1:

Catalist

methanol

Vegetable Oils,

Used cooking Oil

Animals Fat

Neutralizing

Acid

Catal

Transesterification

Neutralization Phase

Separation

Re-neutralization Metha

Purification

Crude

Biodiesel

biodieselMethan

ol

Recycled

Methano

Crude

l cer

Gambar 1. Proses 1 Pembuatan Biodiesel

1. Mixing alkohol (methanol) dengan katalis

Katalis sebelumnya harus dicampur dahulu dengan methanol dengan

menggunakan agitator atau mixer.

2. Reaksi (transesterifikasi)

campuran methanol + katalis direaksikan dengan CPO dalam reaktor dengan

sistem tertutup untuk menjaga keluarnya methanol. Reaksi berlangsung sekitar

temperatur 77oC, dengan waktu reaksi disarankan antara 1 sampai 8 jam, dan

beberapa sistem merekomendasikan bahwa reaksi berlangsung pada temperatur

kamar.

3. Neutralisasi

Yaitu penambahan asam pada hasil esterifikasi dengan tujuan untuk melarutkan

alkohol sisa sehingga dapat terbentuk lapisan-lapisan dengan tujuan untuk

mempermudah pemisahan antara biodiesel, glycerin dan methanol. Methanol

dengan penambahan asam akan terbentuk asam lemak.

4. Separasi

Dimaksudkan untuk memisahkan antara crude gliserin dan crude biodiesel . Sisa

alkohol yang terbawa dengan glycerin dipisahkan dengan cara re neutralisasi, sisa

alkohol yang terbawa dengan crude biodiesel dipisahkan dengan proses purification.

3



5. Recycle Methanol

Methanol yang didapat dari sisa methanol yang terbawa oleh glycerin dan biodiesel

setelah melalui proses tertentu.

Proses 2:

reaktor settler washing purificati

evaporatiMineral

acid

evaporatiVegetable

oil

alcoholAlcohol

recovery

settle Neutralizatio

n distilasi

biodie

catalyst

Glyce

rin

Fatty Acid

Gambar 2 Proses 2 Pembuatan Biodiesel

Alkohol, katalis dan vegetabel oil direaksikan dalam reaktor, lalu masuk ke settler

dimana crude biodiesel dan crude glycerin dipisahkan , crude glycerin terpisah dari

bottom settler. Crude glyserin yang masih mengandung alkohol dilakukan neutralisasi

pada neutralisasi distilasi dengan penambahan asam dimana alkohol bisa terlarut

didalamnya membentuk asam lemak (fatty acid), alkohol sisa + air menguap masuk ke

alkohol recovery. Asam lemak dan crude glicerin kemudian masuk ke settler dimana

pada alat ini asam lemak terpisahkan dari crude glycerin. Crude glycerin kemudian

masuk evaporator dengan tujuan untuk menguapkan sisa alkohol dan sisa air untuk

ditampung dalam alkohol recovery. Sedangkan crude biodiesel yang keluar dari settler

lalu dilakukan proses whasing yaitu proses penambahan air supaya alkohol yang tersisa

dalam crude biodiesel larut lalu kemudian dilakukan proses purification yang dilanjutkan

dengan proses evaporasi yaitu menguapkan sisa alkohol lalu sisa alkohol ditampung

dalam alkohol recovery untuk dimanfaatkan lagi.

4



Alga Alga adalah salah satu organisme yang dapat tumbuh dimana-mana. Alga biasanyaditemukan pada tempat-tempat yang lembab atau benda-benda yang sering terkena airdan banyak hidup pada lingkungan berair. Alga dapat hidup hampir di semua tempatyang memiliki cukup sinar matahari, air dan karbon-dioksida. Alga dapat berkembang

pada air laut dan air tawar, bahkan pada daerah yang basah dan lembab sepertipegunungan dan derah salju. Alga adalah tumbuhan yang paling efektif prosesfotosintesisnya walaupun sinar matahari terhalang oleh permukaan air .

Alga mempunyai bentuk yang bermacam-macam, ada yang menyerupai benang danada yang berbentuk tumbuhan tinggi. Ciri utamanya adalah tidak mempunyai alatberupa akar, batang, dan daun sesungguhnya seperti yang dimiliki oleh tumbuhan besarlainya.

Alga mempunyai ukuran yang bervariasi, dari yang panjangnya satu mikrometer sampairaksasa laut yang tingginya lebih dari 50 meter. Alga sejenis rumput laut (seaweed)tingginya dapat mencapai 70 meter. Alga dalam bentuk mikro biasa disebut dengan

phytoplankton yang merupakan sumber rantai makanan dilaut

Sistem klasifikasi algae ada bermacam-macam. Seiring dengan majunya ilmupengetahuan terutama dalam penelitian fisiologi, biokimia, dan penggunaan mikros- kopelektron, maka klasifikasi algae ke dalam divisinya, kini didasarkan pada:

• pigmentasi,

• hasil fotosintesis,

• flagelasi,

• sifat fisik dan kimia dinding sel,

• ada atau tidak adanya inti sejati.

Atas dasar di atas alga dibagi menjadi 9 Phylum yaitu Cyanobacteria, Glaucophyta,Euglenophyta, Cryptophyta, Haptophyta, Dinophyta, Ochrophyta (salah satu jenisnyaadalah Alga coklat), Rhodophyta (Alga hijau), dan Chlorophyta (Alga merah). Menurutukuranya alga dibedakan menjadi dua jenis yaitu macroalgae, yang berukuran besar dan microalgae, yang berukuran mikrometer (Graham dan Wilcox, 2000). Macroalgadibagi menjadi 3 jenis, yaitu (1) Alga coklat, yang dapat mencapai ukuran paling besar,biasa disebut dengan seaweed (rumput laut), (2) Alga hijau, dan (3) Alga merah.

Microalgae (Alga mikro) merupakan jenis ganggang yang paling banyak dikembangkanuntuk keperluan riset dan teknologi. Hal ini karena microalgae mempunyai beberapakeuntungan, yaitu pertumbuhanya lebih cepat dan kandungan fatty acid lebih besar.

Di Indonesia jenis alga yang sudah dikenal dan dibudidayakan adalah rumput laut(seaweed). Rumput laut berbentuk koloni dan berkembang pada perairan yang dangkal,pesut jernih, berpasir, dan berlumpur. Rumput laut biasanya menempel pada karangmati, potongan kerang, dan substrat yang keras lainya, baik yang terbentuk secaraalami atau buatan (artificial) .

5



Komposisi Alga

Ada 3 komponen zat utama yang terkandung dalam alga, yaitu (1) Karbohidrat, (2)protein, dan (3) Triacyglycerols. Karbohidrat dapat difermentasikan menjadi alkohol,protein dapat diolah menjadi produk makanan dan kecantikan, dan Triacyglycerolsdapat diubah fatty acid. Kombinasi dari pemanfaatan 3 komponen diatas dapat

menghasilkan makanan ternak. Komposisi kimia dari bermacam-macam alga dapatdilihat di tabel di bawah ini:

Table 1 Komposis i Kimia Alga Ditunjukkan dalam Zat Kering (%)

Komposisi Kimia Protein Karbohidrat Lemak Nucleic Acid

Scenedesmus obliquus 50-56 10-17 12-14 3-6

Scenedesmus quadricauda 47 - 1.9 -

Scenedesmus dimorphus 8-18 21-52 16-40 -

Chlamydomonas rheinhardii 48 17 21 -

Chlorella vulgaris 51-58 12-17 14-22 4-5

Chlorella pyrenoidosa 57 26 2 -

Spirogyra sp. 6-20 33-64 11-21 -

Dunaliella bioculata 49 4 8 -

Dunaliella salina 57 32 6 -

Euglena gracilis 39-61 14-18 14-20 -

Prymnesium parvum 28-45 25-33 22-38 1-2

Tetraselmis maculata 52 15 3 -

Porphyridium cruentum 28-39 40-57 9-14 -

Spirulina platensis 46-63 8-14 4–9 2-5

Spirulina maxima 60-71 13-16 6-7 3-4.5

Synechoccus sp. 63 15 11 5

Anabaena cylindrica 43-56 25-30 4-7 -

Sumber: Becker, (1994)

6



Pembuatan Biodiesel dari Alga

Salah satu propertis utama yang terdapat didalam alga adalah fatty acid (asam minyaknabati) yang terdiri dari senyawa triacyglycerol, yang besarnya tergantung pada masing-masing jenis alga (Cohen, 1999). Briggs (2004) mengatakan bahwa kandunganvegetable oil (minyak nabati) dari beberapa jenis alga dapat mencapai lebih dari 50 %.Fatty acid atau minyak nabati inilah yang selanjutnya akan diproses menjadi biodiesel(Zuhdi dkk, 2003; Zuhdi, 2002).

Pembuatan biodisel tidak hanya memerlukan bahan baku saja, tetapi juga memerlukanalkohol (methanol atau ethanol), yang jumlahnya sekitar 10 % dari campuran (Briggs,2004). Alkohol berguna untuk menurunkan viskositas minyak nabati dengan prosesesterifikasi, sehingga biodiesel mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan minyak diesel(Rahman, 1995). Alkohol dapat diperoleh dengan cara fermentasi karbohidrat yangterkandung dalam alga. Karbohidrat merupakan produk sisa dari alga setelah diambilminyak nabatinya (Sheehan, 1998).

Dalam artikelnya Briggs (2004) mengatakan bahwa sebelum diproses menjadi biodieselalga harus diekstraksi terlebih dahulu menjadi minyak nabati. Menurut Sheehan dkk(1998) ada beberapa tahapan untuk mendapatkan biodiesel dari alga , yaitu :

1. Pengeringan.

2. Ekstraksi Alga menjadi minyak nabati.

3. Esterifikasi minyak nabati menjadi Methyl ester.

Untuk membuat alga menjadi biodiesel maka alga harus dijadikan minyak terlebihdahulu. Minyak inilah yang selanjutnya diproses menjadi biodiesel (Sheehan dkk, 1998).

Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengubah alga menjadi minyak nabati,salah satunya adalah dengan pengepresan. Ini merupakan cara yang paling mudah ,tetapi efisiensinya rendah yaitu sekitar 70 % (Laarhoven dkk, 2005).

Menurut Laarhoven dkk (2005), efisiensi tersebut dapat ditingkatkan dengan caramenambahkan Cyclohexane pada campuran sisa. Cyclohexane akan menyerap minyakyang ada pada campuran. Kemudian minyak tersebut dipisahkan dari Cyclohexane dengan cara penyulingan. Dengan proses ini didapatkan 99 % minyak nabati yangterkandung dalam alga.

Biodiesel dari alga didapatkan dengan cara melakukan proses esterifikasi atautranesterifikasi, yaitu proses katalisasi minyak atau asam minyak dengan methanol atauethanol. Katalis yang digunakan bisa berupa asam maupun basa. Dari proses inidihasilkan methil ester (Zuhdi, 2002 dan Solistia, 2004), yang selanjutnya disebutdengan biodiesel.

Sedangkan Laarhoven dkk (Maurick College) melakukan proses esterifikasi denganmencampur minyak nabati (yang terdiri dari senyawa triacyglycerol) dengan katalisator

7



sodium ethanolat. Sodium ethanolat didapatkan dengan mencampur ethanol dengansodium.

Triacyglycerol + ethanol Gliserol + Methyl ester

C2H5ONa

Proses yang harus dilakukan sebelum membuat alga menjadi biodiesel adalah ekstraksialga menjadi minyak nabati. Minyak inilah yang selanjutnya diproses menjadi biodieseldengan cara esterifikasi (Sheehan dkk, 1998).

Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengubah alga menjadi minyak nabati,yaitu Could press, Hexane Solvent oil Extraction, dan Supercritical Fluid Extraction

(BioDieselNow Forums, 2005). Could press mempunyai efisiensi sekitar 70%(Laarhoven dkk, 2005). Hexane Solvent oil Extraction efisiensinya mencapai 92 %,sedangkan Supercritical Fluid Extraction efisiensinya dapat mencapai 100 %. Keduaperalatan terakhir ini investasinya sangat mahal.

Dari ketiga cara diatas pengepresan merupakan cara yang paling mudah dan murah.Estraksi alga dengan could press sangat cocok dipakai untuk produksi dalam skalakecil. Proses pengepresan mempunyai efisiensi rendah karena untuk mendapatkanminyak, alga yang sudah dikeringkan dipress sehingga hancur. Cairan minyak nabatibersih yang dihasilkan sekitar 70% dari jumlah minyak yang terkandung dalam alga.Sedangkan sisanya masih bercampur dengan sisa ekstraksi yang berupa karbohidrat.

Laarhoven dkk (2005) menggunakan Cyclohexane untuk menyerap minyak yang masihbercampur dengan karbohidrat. Kemudian minyak dipisahkan dari Cyclohexane dengancara distilasi (penyulingan). Dengan proses ini, hasil akhir proses ekstraksi dapatmencapai 99 %.

Setelah alga diolah menjadi menjadi minyak nabati, maka proses selanjutnya adalahesterifikasi. Untuk merubah minyak nabati menjadi biodiesel dapat dipakai perbandingancampuran yang digunakan Zuhdi (2003), yaitu minyak nabati 87 %, Alkohol 12%, dankatalis 1%. Campuran ini kemudian dimasukkan kedalam reaktor untuk dipanaskansampai suhu 150 derajat Fahrenheit selama 1 sampai 8 jam. Proses esterifikasi ini akanmenghasilkan methyl ester 86 %, alkohol 4 %, fertilizer 1% (pupuk), dan gliserin 9 %.Berdasarkan penjelasan diatas dapat dihitung secara kasar, berapa besar biodiesel

yang didapatkan dari proses esterifikasi. Perhitungan dilakukan dengan tiga tahap, yaitu(1) Minyak nabati yang dihasilkan dari proses pengepresan (2) Setelah dilakukan prosespenyulingan, dan (3) Metthyl ester (biodiesel) yang dihasilkan.

8



Tabel 2. Biodiesel yang d iperoleh dari 10 kg alga kering

Kandungan Fattyacid dlm alga

(kg)

Hasil Pengepresan

(kg)

Hasil Penyulingan

(kg)

Methyl ester

(kg)

45% 3.15 4.455 4.4

50% 3.5 4.95 4.89

55% 3.85 5.445 5.38

60% 4.2 5.94 5.87

Kesimpu lan dan Saran

Tumbuhan alga merupakan tumbuhan yang potensial. Selain sebagai sumber makanan,obat-obatan, dapat juga dimanfaatkan sebagai sumber energi. Salah satunya sebagaipengganti solar. Tumbuhan alga sangat potensial sebagai sumber biofuel karena

mempunyai kandungan minyak yang cukup tinggi diantara komoditas yang lainnya.Teknologi proses pembuatan biodiesel dari bahan baku alga mempunyai kesamaandengan teknologi proses pembuatan biodiesel dari bahan baku lainnya. Perlu dilakukanpenelitian lebih lanjut tentang pembuatan biodiesel dengan bahan baku alga.

Daftar Pustaka1. Biodiesel from Algae http://www.castoroil.in/reference/plant_oils/uses/ fuel/sources/

algae/ biodiesel_algae.html 2. Algae fuel, http://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuel 3. Algal Chemical Composition, www.oilgae.com/algae/comp/comp.html, 26/12/20064. Cultivation of Algae Strains for Biodiesel, www.oilgae.com /algae/

oil/biod/cult/cult.html, 26/12/20065. Large-scale Biodiesel Production from Algae, oilgae.com /algae

/oil/biod/large_scale/large_scale.html, 26/12/20066. Oil from Algae!, http://www.oilgae.com/, 26/12/2006

9

http://www.castoroil.in/reference/plant_oils/uses/%20fuel/sources/%20algae/%20biodiesel_algae.html


http://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuel


http://www.oilgae.com/

http://www.oilgae.com/




biodiesel dr tumbuhan alga

Documents