BIODIESEL SEBAGAI SUMBER ENERGI

TERRBARUKAND

I

S

U

S

U

N

OLEH :

NAMA : YESIKHA SIAHAAN

NPM : 09100057

PRODI : PENDIDIKAN FISIKA

M.KUL : FISIKA LINGKUNGAN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HKBP NOMMENSEN

PEMATANGSIANTAR

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas

berkat,rahmat,dan kasihnya,penulis dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya dan

sesuai dengan yang diharapkan.

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah

Fisika Lingkungan dan juga agar pembaca dapat mengetahui informasi seputar sumber energi

terbarukan yaitu biodiesel yang digunakan dalam berbagai hal yang dapat membantu manusia

dalam melangsungkan kehidupannya.

Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam makalah ini,oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun yang dapat

bermanfaat bagi penyempurnaan makalah ini untuk kedepannya.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu

dalam proses penyusunan makalah ini dan berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi

para pembaca.

Pematangsiantar, Januari 2013

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah

Bahan bakar fosil merupakan salah satu sumber daya alam berupa energi di bumi ini,

yang penggunaanya banyak memiliki dampak bagi bumi ini, salah satu bahan bakar fosil yaitu

solar, keberadaannya mulai terancam sekarang ini karena konsumsinya yang cukup banyak di

bumi ini. Energi alternatif merupakan salah satu cara menghemat bahan bakar fosil, dimana

bahan bakar alternatif memiliki kriteria khusus yang dapat mengurangi dampak negatif.

Biodiesel salah satu bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan, tidak mempunyai

efek terhadap kesehatan yang dapat dipakai sebagai bahan bakar kendaraan bermotor dapat

menurunkan emisi bila dibandingkan dengan minyak diesel. Biodiesel terbuat dari minyak nabati

yang berasal dari sumber daya yang dapat diperbaharui. Beberapa bahan baku untuk pembuatan

biodiesel antara lain kelapa sawit, kedelai, bunga matahari, jarak pagar, tebu dan beberapa jenis

tumbuhan lainnya.

Penggunaan limbah biomassa untuk memproduksi energi juga mampu mengurangi

berbagai permasalahan manajemen polusi dan pembuangan, mengurangi penggunaan bahan

bakar fosil, serta mengurangi emisi gas rumah kaca. Uni Eropa telah mempublikasikan sebuah

laporan yang menyoroti potensi energi bio yang berasal dari limbah untuk memberikan

kontribusi bagi pengurangan pemanasan global. Laporan itu menyimpulkan bahwa di tahun 2020

nanti 19 juta ton minyak tersedia dari biomassa, 46% dari limbah bio: limbah padat perkotaan,

residu pertanian, limbah peternakan, dan aliran limbah terbiodegradasi yang lain.

BAB II

PEMBAHASAN

Pengertian Biodiesel

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,lebih

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

petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.

Biodiesel merupakan kandidat yang paling baik untuk menggantikan bahan bakar fosil

sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar

terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini dan dapat diangkut dan

dijual dengan menggunakan infrastruktur zaman sekarang.

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.

Sumber Bahan Baku Biodiesel

Terdapat berbagai macam minyak yang dapat diproduksi menjadi biodiesel, meliputi:

• Bahan baku minyak nabati murni; biji kanola dan minyak kedelai yang paling banyak

digunakan. Minyak kedelai paling banyak digunakan 90% sebagai stok bahan bakar di

Amerika.

• Minyak jelantah;

• Lemak hewan termasuk produk turunan seperti asam lemak Omega-3 dari minyak ikan.

• Algae juga dapat dipergunakan sabagai bahan baku biodiesel yang dapat dibiakkan

dengan menggunakan bahan limbah seperti air selokan tanpa menggantikan lahan untuk

tanaman pangan.

Lemak hewani sangat terbatas dalam persediaan dan tidak efisien meningkatkan kadar lemak

dalam tubuh hewan. Walaupun demikian, produksi biodiesel dengan lemak hewani tidak dapat

diacuhkan dan dapat dijadikan sebagai pengganti penggunaan petro-diesel dalam jumlah kecil.

Hingga sekarang, investasi senilai 5 juta dollar sedang dibuat pabrik di Amerika,direncanakan

akan memproduksi 11.4 juta liter biodiesel dari perkiraan 1 milyar kg lemak ayam setiap tahun

dari peternakan ayam lokal.

Kelebihan Biodiesel

• Pengurangan emisi CO sebesar 50 %, emisi CO2 sebesar 78,45 %

• Lebih sedikit mengandung hidrokarbon aromatik

• Tidak menghasilkan emisi sulfur

• Pengurangan emisi partikulat sebesar 65 %

• Pengapian lebih sempurna karena angka setana tinggi

• Menghasilkan emisi NOx lebih kecil dibanding minyak diesel

• Lebih aman dari bahaya kebakaran pada saat disimpan maupun pada saat didistribusikan

daripada solar

• Dapat dicampur dengan solar dalam berbagai komposisi

• Merupakan sumber daya yang dapat diperbaharui

Proses Pembuatan Biodiesel Dari Beberapa Bahan

1. Biodiesel dari tanaman jarak

Salah satu energi yang banyak terdapat di alam yaitu tumbuhan, dimanA tumbuhan

banyak terdapat di alam dan dapat terus diperbarui. Tanaman jarak penghasil biodiesel ini

berasal dari jenis tanaman jarak pagar yang dalam bahasa Inggris bernama ‘Physic Nut’ dengan

nama species Jatropha curcas, tanaman ini seringkali salah diidentifikasi dengan tanaman jarak

yang dalam bahasa Inggris disebut ‘Castor Bean’ dengan nama species Ricinus communis.

Kedua tanaman ini berasal dari kerabat klasifikasi tanaman (family) yang sama yaitu

‘Euphorbiaceae’. Tidak sedikit dari kerabat klasifikasi tanaman Euphorbiaceae ini dikenal

dengan nama lokal Indonesia sebagai tanaman jarak. Bahkan Jatropha sendiri sebagai sebuah

‘genus’ dalam klasifikasi tanaman memiliki 12 species, semuanya dikenal dalam nama lokal

sebagai ‘tanaman jarak’.

Pengembangan minyak dari tanaman jarak melalui pendekatan ilmiah di Indonesia,

dipelopori oleh Dr. Robert Manurung dari Institut Teknologi Bandung (ITB) sejak tahun 1997

dengan fokus ektraksi minyak dari tanaman jarak. Sejak tahun 2004 yang lalu, penelitian ini

mendapat dukungan dari Mitsubishi Research Institute (Miri) dan New Energy and Industrial

Technology Development Organization (NEDO) dari Jepang (Kompas, 12/5/2005).

Menghadapi krisis kelangkaan BBM dan kenaikan harga BBM di Indonesia, Pemerintah

mulai menggali sumber-sumber energi alternatif. Minyak jarak ini pun mulai mendapatkan

perhatian serius dari Pemerintah. Setelah dirintis oleh ITB kemudian diikuti oleh IPB, dan

selanjutnya diikuti oleh lembaga pemerintah pusat yaitu BPPT, dan oleh pemerintah daerah

seperti Pemprov. Nusa Tenggara Timur, Pemprov. Nusa Tenggara Barat, Pemkab. Purwakarta

dan Pemkab. Indramayu, serta oleh BUMN seperti PT. Pertamina, PT. PLN dan PT. Rajawali

Nusantara Indonesia (RNI), semua saling bekerja sama untuk pengembangan minyak jarak

sebagai bahan bakar minyak alternatif ini. Tidak ketinggalan Sekolah Menengah Kejuruan

bidang pertanian pun akan mengikuti pengembangan minyak jarak ini, untuk bahan bakar

minyak alternatif.

Proses pengolahan minyak jarak untuk menghasilkan biodiesel relatif mudah. Untuk

menghasilkan minyak dalam skala kecil (0,5-0,6 ton perawatan hari) cukup dengan mengepres

biji jarak yang sudah kering menggunakan mesin diesel satu silinder, sehingga menghasilkan

minyak jarak kasardan bungkil.

Tahap selanjutnya adalah menyaring menggunakan mesin penyaring sehingga dihasilkan

minyak jarak bersih. Kemudian dilakukan proses pemurnian terhadap minyak jarak yang sudah

bersih sampai menghasilkan minyak jarak murni yang siap dijual.

Biodiesel yang diperoleh dari tanaman jarak berupa minyak jarak yang diperoleh dari biji

jarak. Menurut Tatang H. Soerawidjaya (2005:1) biodiesel yang dihasilkan dari tanaman Jarak

Pagar merupakan minyak lemak semimulus (semi refined fatty oil), yang telah dibersihkan dari

fosfor dan asam-asam lemak. Dalam hal ini fosfor merupakan zat yang merugikan karena mesin

diesel dapat mengubah fosfor ini menjadi garam atau asam fosfat yang mengendap menjadi

kerak di dalam kamar pembakaran atau terbawa keluar sebagai pencemar udara oleh emisi gas

buang.

2. Biodiesel dari Dedak Padi

Indonesia sebagai penghasil gabah terbesar ketiga di dunia memproduksi dedak dalam

jumlah besar sebanyak 3,5 juta ton per tahun (Dirjen Bina Produksi Tanaman 2005). Dengan

suplai bahan baku yang melimpah maka produksi biodiesel dari minyak dedak amatlah

menjanjikan. Bergantung pada varietas beras dan derajat penggilingannya, dedak padi

mengandung 16%-32% berat minyak (Putrawan 2006). Sekitar 60%-70% minyak dedak padi

tidak dapat digunakan sebagai bahan makanan (non-edible oil) dikarenakan kestabilan dan

perbedaan cara penyimpanan dedak padi (Goffman, dkk. 2003).

Minyak dedak padi merupakan salah satu jenis minyak berkandungan gizi tinggi karena

adanya kandungan asam lemak, komponen-komponen aktif biologis, dan komponen-komponen

antioksi seperti: oryzanol, tocopherol, tocotrienol, phytosterol, polyphenol dan squalene

(Goffman, dkk. 2003; Özgul dan Türkay 1993). Tetapi dengan waktu penyimpanan yang cukup,

kandungan asam lemak bebas dapat meningkat lebih dari 60%. Peningkatan asam lemak bebas

secara cepat terjadi karena adanya enzim lipase yang aktif dalam dedak padi setelah proses

penggilingan padi (Lakkakula, dkk. 2003). Asam lemak bebas tersebut dapat dikonversi menjadi

biodiesel (methyl ester) dengan esterifikasi menggunakan alkohol. Oleh karena itu, dapat

dipastikan bahwa dedak merupakan bahan baku pembuatan biodiesel yang potensial.

Dedak merupakan produk samping penggilingan gabah menjadi beras (Cale, dkk. 1999;

Goffman, dkk. 2003; Ma F, dkk. 1998). Dedak mengandung 17%-23% lemak yang dapat

dimanfaatkan sebagai minyak pangan. Di dalam dedak juga terdapat beberapa mineral antara lain

: kalsium (0.13%), phosphorus (2.39%), potassium (0.14%), sodium (0.24%), magnesium

(0.14%) dan silika (4.07%). Selain itu terdapat pula besi (224 p.p.m.), aluminium, tembaga,

mangan, timah dan klorida (SBP Board of Consultants and Engineers 1998).

Sokhlet untuk proses ekstraksi

Rangkaian alat untuk proses esterifikasi

LANGKAH EKSTRAKSI

1. Masukkan dedak ke dalam labu leher tiga, tambahkan n-heksan, dipanaskan sampai suhu

60-65° C, lakukan selama ± 6 Jam.

2. Saring hasil ekstraksi (pemisahan n-hexane dari hasil ekstraksi).

3. Distilasi hasil ekstraksi dan analisa minyak dedak yang didapat.

4. Analisa bilangan asam dan asam lemak bebas sesuai prosedur SNI 01-3555-1998 yaitu

dengan cara sbb:

a. Ambil 3 ml sampel ke dalam erlenmeyer 250 ml.

b. Tambahkan 9 ml etanol 96% netral.

c. Panaskan sampai 45 0C

d. Tambahkan 2-3 tetes indikator pp dan titrasi dengan larutan standart NaOH 0,1 N

hingga warna merah muda tetap selama 15 detik.

e. Lakukan penetapan duplo. - Hitung Bilangan Asam dan Asam Lemak Bebas.

LANGKAH ESTERIFIKASI IN SITU

1. Memasukkan dedak, metanol, dan katalis H2SO4 ke dalam labu leher tiga, kemudian

diaduk dan dipanaskan sampai suhu reaksi yang ditentukan.

2. Pertahankan suhu reaksi.

3. Sampel diambil tiap selang waktu 15 menit selama waktu reaksi untuk analisa kadar

FFA.

4. Setelah waktu operasi tertentu, reaksi dihentikan, saring campuran, ambil filtratnya

5. Campuran metanol dan metil ester kemudian dipisahkan dengan distilasi.

6. Distilat kemudian dilarutkan dalam hexane dengan perbandingan volume 1:3

7. Larutan yang terpisah menjadi dua fase didekantasi untuk diambil lapisan atasnya.

8. Campuran hexane dan metil ester didistilasi

9. Analisa densitas, GC/GC MS , dan nilai kalor

BAGAN PROSES UNTUK MEMPEROLEH BIODIESEL DARI DEDAK PADI

3. Biodiesel Dari Ampas Kopi

Para petani menghasilkan lebih dari 16 milyar pon kopi diseluruh dunia tiap tahun.

Ampas kopi dari produksi espresso, cappucino, dan kopi jawa seringkali berakhir di tempat

sampah atau digunakan sebagai pupuk. Namun, ilmuwan memperkirakan bahwa sebenarnya

ampas kopi memiliki potensial untuk menambah 340 juta galon biosolar kepada pasokan bahan

bakar dunia.

Untuk memvalidasi ini, para ilmuwan ini mengumpulkan ampas kopi dari sebuah ritel

penyedia kopi cepat saji dan mengekstrak minyaknya. Mereka kemudian menggunakan proses

mudah nan murah untuk merubah 100 persen minyaknya menjadi biosolar.

Hasil dari bahan bakar berbasis kopi ini − yang memiliki bau kopi − memiliki

keuntungan besar dalam hal kestabilan dibandingkan biosolar tradisional karena kandungan

antioxidan tinggi di dalam kopi ungkap para peneliti. Limbah padat yang tersisa dari konversi ini

dapat dirubah menjadi etanol atau digunakan sebagai kompos. Para peneliti memperkirakan

bahwa proses ini dapat menghasilkan keuntungan lebih dari $8 juta dollar di Amerika saja.

Mereka berencana untuk mengembangkan sebuah pabrik skala kecil untuk menghasilkan dan

menguji bahan bakar eksperimen dalam rentang waktu hingga beberapa bulan ke depan.

4. Biodiesel Dari Alga

Alga, khususnya mikroalga uniseluler berwarna hijau sebenarnya telah lama diketahui

sebagai sumber bahan baku yang potensial bagi produksi bahan bakar nabati. Mikroalga

berpotensi untuk menghasilkan biomasa dan minyak dalam  jumlah signifikan dan dapat

dikonversi menjadi biodisel. Mikroalga telah diperkirakan mempunyai produkstivitas biomasa

yang lebih tinggi daripada tanaman dalam hal penggunaan lahan yang diperlukan untuk

budidaya, diprediksi memerlukan biaya yang lebih rendah dengan hasil yang sama, dan

mempunyai potensi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dengan menggantikan bahan bakar

fosil. Seperti bahan baku yang berasal dari tanaman, mikroalga dapat digunakan secara langsung

atau diproses menjadi bahan bakar cair dan gas dengan menggunakan proses konversi biokimia

dan termokimia. Alga kering dapat menghasilkan energi melalui pembakaran langsung, akan

tetapi cara ini dirasa kurang tepat untuk diterapkan pada biomasa alga.

Metode yang dapat digunakan untuk melakukan konversi mikroalga menjadi bahan bakar

minyak atau gas adalah konversi termokimia yang meliputi gasifikasi, pirolisis, hidrogenasi dan

liquefaksi. Metode yang lain adalah metode biokimia termasuk fermentasi dan penguraian

anaerobik biomassa untuk menghasilkan bioethanol atau biogas. Di samping itu, gas hidrogen

juga dapat dihasilkan dari alga dengan menggunakan fotolisis. Dan hal yang paling utama adalah

pemisahan dan isolasi lemak triasilgliserol dari mikroalga yang dipanen dapat diubah menjadi

biodisel dengan metode transesterifikasi. Proses produksi biodisel dari mikroalga telah menarik

banyak ilmuan untuk menelitinya. Penelitian yang merupakan bagian dari Program Spesies

Akuatik oleh Departemen Energi Amerika Serikat menganalisa secara meluas tentang

kemampuan mikroalga untuk menghasilkan minyak dan menyimpulkan bahwa potensi

produktivitas minyak dari mikroalga mungkin lebih besar dari tumbuhan penghasil minyak

seperti kedelai. Serangkaian  penelitian telah difokuskan pada strain mikroalga yang mempunyai

kemampuan untuk menghasilan lemak dalam jumlah yang banyak dan mengidentifikasi kondisi

budidaya yang akan dapat mendukung mikroalga untuk bisa berproduksi secara optimal. Banyak

penelitian berfokus pada kondisi budidaya yang dapat menyebabkan tingginya akumulasi lemak

netral pada sel mikroalga (terutama triasil gliserol), misalnya menggunakan pembatasan nutrien

seperti pembatasan nitrogen (N) atau fosfor (F). Namun, kelemahan terbesar dari penelitian jenis

ini adalah rendahnya produktivitas sel untuk menghasilkan biomasa sehingga secara total,

produksi lemak menjadi rendah. Kondisi budidaya yang berfokus pada peningkatan produktivitas

biomassa dirasa lebih efektif untuk meningkatkan produkstivitas lemak total. Lebih lanjut,

dengan jumlah biomassa alga yang besar dirasa akan lebih layak secara ekonomis untuk

memproduksi energi jika dibandingkan dengan jenis bahan bakar nabati yang lain.

Salah satu kelebihan dari mikroalga sebagai bahan baku bahan bakar nabati adalah bahwa

mikroalga dapat ditumbuhkan secara efektif dengan input air bersih yang sedikit dan tidak

memerlukan banyak lahan seperti tanaman penghasil bahan bakar nabati yang lain, sehingga

dapat menghemat penggunaan air bersih. Sebagai contoh, mikroalga dapat dibudidaya dekat

dengan laut untuk dapat memanfaatkan garam dan air payau. Oleh karena itu muncul

ketertarikan terhadap budidaya mikroalga di perairan asin. Namun, medium potensial lain yang

dapat digunakan adalah limbah cair. Telah diakui bahwa dalam beberapa tahun terakhir ini

mikroalga dapat digunakan sebagai sarana pengolahan limbah cair yang murah dan ramah

lingkungan jika dibandingkan dengan metode pengolahan limbah yang biasa digunakan. Masalah

utama yang dihadapi dalam pemanfaatan limbah cair adalah konsentrasi nutrien yang sangat

tinggi, khususnya konsentrasi total N dan total P, serta logam beracun, yang memerlukan

pengolahan menggunakan bahan kimia dengan harga yang mahal untuk menghilangkannya

selama pengolahan berlangsung. Konsentrasi total P dan N berkisar antara 10-100 mg/l dalam

limbah cair perkotaan dan lebih dari 1000 mg/l pada limbah pertanian.

Kemampuan mikroalga untuk tumbuh dan mengakumulasi kandungan nutrisi dan logam

yang tinggi pada lingkungan secara efektif, menjadikan mikroalga sebagai sarana yang efektif

untuk digunakan pada pengolahan limbah cair secara efisien dan berkelanjutan. Namun, telah

lama juga diketahui bahwa mikroalga yang ditumbuhkan pada limbah cair dapat digunakan

sebagai penghasil energi. Banyak penelitian yang menyatakan bahwa produsi bahan bakar nabati

dari mikroalga , khususnya biodisel sangat layak secara ekonomi dan lingkungan.

BAGAN PROSES UNTUK MEMPEROLEH BIODIESEL DARI ALGA

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN

          Bahan bakar fosil merupakan energi yang tidak dapat diperbarui dan keberadaanya mulai

berkurang sekarang ini, dan salah satunya adalah solar, bahan bakar jenis ini memiliki banyak

dampak bagi lingkungan kita dan menyebabkan krisis energi bila digunakan berlebihan.

Salah satu cara mengatasi masalah  ini dengan menggunakan energi alternatif yang dapat

dimanfaatkan sebagai energi pengganti bahan bakar fosil ini. Di indonesia banyak energi

alternatif yang tersedia, dan salah satu yang tersedia adalah tumbuhan yang bermacam-macam.

Beberapa tumbuhan yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif pengganti

solar diantaranya tanaman jarak pagar, alga, atau menggunakan ampas kopi maupun dedak padi

yang dapat diolah menjadi biodiesel dengan  proses proses yang relative mudah. Manfaat dari

energi alternatif ini cukup banyak, mulai dari ramah lingkungan, tidak merusak dan dapat

menjaga kelestarian alam, dan bermanfaat di bidang ekonomi.

SARAN

Penggunaan sumber energi terbarukan sangatlah menguntungkan dan juga bermanfaat

bila dibandingkan dengan sumber-sumber energi konvensional ( seperti bahan bakar fosil ), akan

tetapi sampai saat ini peluang penggunaan sumber daya tersebut belum dimanfaatkan secara

maksimal oleh karena adanya hambatan-hambatan tertentu. Akan lebih baik apabila untuk

kedepannya dari pihak pemerintah dapat menetapkan kebijakan-kebijakan yang memberikan

peluang bagi pemanfaatan sumber energi terbarukan agar dapat dikembangkan dan bagi seluruh

kalangan masyarakat juga hendaknya menyadari bahwa sumber energi terbarukan dapat

memberikan dampak yang lebih baik baik bagi diri mereka sendiri dan juga bagi lingkungan.

REFERENSI

http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/12/03/rekayasa-e-coli-untuk-pembuatan-biodiesel/

http://bandengjuwana.blog.uns.ac.id/2010/05/27/proses-pembuatan-biodiesel/

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

http://mic.sgmjournals.org/content/152/9/2529.full

www.oocities.org/markal_bppt/publish/biofbbm/biraha.pdf