PENGARUH VARIABEL PROSES (KOMPOSISI ASAM LEMAK, SCALE UP DAN PENAMBAHAN PERSENTASE METANOL) TERHADAP KUALITAS BIODIESEL

Susila Arita, Elsa Fitri Rahmadani, Faulina Retty

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas SriwijayaJL. Raya Palembang-Prabumulih Km. 32 Inderalaya, OI, Sumatera SelatanEmail : susilaarita@yahoo.com

Abstrak Seiring dengan berjalannya waktu kebutuhan bahan bakar akan semakin meningkat, termasuk juga bahan bakar solar. Kebutuhan energy yang banyak tidak berbanding lurus dengan jumlah bahan bakar yang tersedia dibumi. Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternative yang dapat digunakan untuk menghemat penggunaan solar. Saat ini terus dilakukan penelitian pengembangan untuk mendapatan kualitas dan kuantitas terbaik pada pembuatan biodiesel. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh komposisi asam lemak, scale up dan penambahan persentase metanol terhadap kualitas produksi biodiesel. Bahan baku yang digunakan adalah minyak jagung, minyak jelantah dan CPO yang direaksikan dengan metanol menggunakan katalis basa natrium hidroksida (NaOH). Transesterifikasi berlangsung pada labu leher tiga dengan refluks kondensor, magnetic stirrer dan termometer pada temperature 55-65 oC selama satu jam. Variasi persentase methanol 30% dan 35% dari volume bahan baku yang digunakan. Variasi scale up dengan kapasitas produksi 50 ml dan 500 ml. Pada pengaruh komposisi asam lemak yield terbesar diperoleh dari bahan baku minyak jagung. Pada pengaruh penambahan persentase methanol yield terbesar diperoleh pada persentase methanol 35%. Pada scale up kapasitas produksi yield terbesar diperoleh pada kapasitas produksi 500 ml. Kata kunci : biodiesel, asam lemak, transesterifikasiAbstractBy time fuel requirements increased, as well as diesel fuel. Needs a lot of energy was not directly proportional to the amount of the available fuel on earth. Biodiesel was one of the alternative fuel that can be used to save the use diesel fuel. Currently ongoing research and development to get the best quality and quantity in the manufacture of biodiesel. The research was conducted to determine the effect of fatty acid composition, scale up and to increase the percentage of methanol for biodiesel production quality. The raw material used were corn oil, waste cooking oil, and CPO reacted with methanol using sodium hydroxide (NaOH) catalyst. The transeseterifiction takes place at three-neck flask with reflux condenser, magnetic stirrer and thermometer at temperature 55-65 oC for one hour . Variation in the percentage of methanol were 30 and 35% of the volume of raw materials used. Variations scale up the production capacity of 50 ml and 500 ml. On the effect of the fatty acid composition , the biggest yield was obtained from the raw material of corn oil. On the effect of the percentage of methanol added,the biggest yield was obtained at 35% methanol. On the scale up production capacity the biggest yield was obtained in the production capacity of 500ml

1. Pendahuluan Seiring dengan berjalannya waktu kebutuhan bahan bakar akan semakin meningkat, termasuk juga bahan bakar solar. khususnya pada bahan bakar solar dan bensin. Kebutuhan energy yang banyak tidak berbanding lurus dengan jumlah bahan bakar yang tersedia dibumi. Cadangan minyak bumi dunia pada akhir 2008 adalah 1.258.000 juta barel. Dengan produksi minyak bumi global 3.928.000 barel per hari dan konsumsi minyak bumi global 84.455.000 barel per hari, maka diperkirakan cadangan minyak bumi akan habis 42 tahun lagi ( Jonathan Ginting, 2013). Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternative yang dapat mensubtitusi bahan bakar solar. Biodiesel dihasilkan dengan mereaksikan trigliserida dengan alcohol yang akan menghasilkan produk samping berupa gliserol dengan bantuan katalis. Katalis pada pembuatan biodiesel dapat bersifat asam ataupun basa. Bahan baku pembuatan biodiesel dapat diperoleh dari hewan(hewani) , minyak nabati atau minyak bekas seperti minyak jelantah. Minyak JelantahMinyak jelantah merupakan minyak bekas pemakaian. Ditinjau kembali dari komposisi kimianya, minyak jelantah mengandung senyawa-senyawa yang bersifat karsinogenik yang terjadi selama proses penggorengan. Tabel 2.4. Komposisi senyawa minyak jelantahAsam lemakKomposisi (%berat)

Asam miristat0 - 0,1

Asam palmitat14,1 - 15,3

Asam palmioleat0 - 1,3

Asam stearat3,7 - 9.8

Asam oleat34,3 - 45,8

asam linoleat29,0 - 44,2

Asam linolenat0 - 0,3

Asam arakhidrat0 - 0,3

asam behenat0 - 0,2

(Sumber: Gubitz et al, 1999)Minyak JagungMinyak jagung merupakan trigliserida yang disususn oleh gliserol dan asam-asam lemak. Presentase trigliserida sekitar 98.6% sedangkan sisanya abu, zat warna atau lilin yang merupakan bahan non minyak. Tabel 2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak JagungAsam LemakJumlah (%)

Miristat0,1

Palmitat8,1

Stearat4,9

Oleat30,1

Linoleat56,8

Sumber : Ketaren(1986)Minyak Kelapa SawitTabel 2.3. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa SawitAsam LemakJumlah (%)

Asam Kaprilat -

Asam Kaproat -

Asam Miristat1,1 - 2,5

Asam Palmitat40 - 46

Asam Stearat3,6 - 4,7

Asam oleat30 - 45

Asam Laurat -

Asam Linoleat7 - 11

(Sumber: http://library.usu.ac.idMinyak kelapa sawit banyak mengandung gliserida-gliserida dan sebagian kecil komponen non gliserida. Untuk tujuan merubah minyak ke bentuk yang dapat digunakan, beberapa dari non gliserida harus dikurangi ataupun dihilangkan. (Rahmi Hidayati, 2012)KatalisKatalis yang sering digunakan untuk reaksi transesterifikasi yaitu alkali, asam, atau enzim. Alkali yang sering digunakan yaitu natrium metoksida (NaOCH3), natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), kalium metoksida, natrium amida, natrium hidrida, kalium amida, dan kalium hidrida (Sprules and Price, 1950).MetanolAlkohol yang paling umum digunakan untuk transesterifikasi adalah metanol, karena harganya lebih murah dan daya reaksinya lebih tinggi dibandingkan dengan alkohol rantai panjang, sehingga methanol ini mampu memproduksi biodiesel yang lebih stabil. (Erliza, dkk, 2007).BiodieselBiodiesel diperuntukan sebagai pengganti minyak solar fosil yang tak terbarukan (unrenewable). Selain mampu mereduksi efek rumah kaca, penggunaan biodiesel juga akan meningkatkan kualitas udara local dengan mereduksi emisi gas berbahaya. GliserinGliserin atau dengan nama lain propana-1,2,3,-triol biasanya didapatkan dari proses saponifikasi minyak pada pembuatan sabun atau pemisahan secara langsung dari lemak pada pemroduksian asam lemak. Reaksi TransesetrifikasiReaksi Alkoholisis dari ester atau reaksi tranesterifikasi merupkan reaksi antara ester dengan alcohol yang menghasilkan ester baru dan alcohol baru. Reaksi Transesterifikasi dapat berlangsung 2 arah dengan salah satu reaktan dibuat berlebih agar diperoleh hasil yang optimal. Hasil metil ester yang optimal dapat meningkat karena methanol yang belebih. (Fassenden and fassenden, 1986 pada Latif Sahubawa, 2011).2. Metodelogi PenelitianPembuatan Biodiesel 1. Minyak jelantah ditimbang dengan volume 500 ml dan 50 ml kemudian dimasukkan ke labu leher tiga dan dipanaskan pada temperatur 55-600C sambil dilakukan pengadukan.2. Larutan katalis dibuat dengan melarutkan NaOH kedalam Metanol kemudian dipanaskan sampai suhu 40oC sampai larut seluruhnya.3. Setelah Minyak yang dipanaskan mencapai suhu 60 oC, masukkan larutan katalis secara perlahan-lahan. 4. Biarkan reaksi terjadi selama 1 jam dan suhu dijaga pada range 55-65 oC.5. Setelah 1 jam reaksi masukkan ke dalam corong pemisah dan tunggu selama 30 menit sehingga terbentuk dua lapisan. 6. Lapisan antara metil ester dan gliserol dipisahkan.3. Hasil dan pembahasan1. Pengaruh komposisi asam lemak terhadap yield.

Gambar 1. Pengaruh komposisi asam lemak terhadap yield biodiesel.Pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa nilai yield rata-rata yang paling tinggi dari ketiga bahan baku adalah biodiesel dengan bahan baku minyak jagung Berdasarkan analisa kami maka asam lemak yang paling baik untuk dijadikan biodiesel adalah asam lemak yang memiliki ikatan rangkap paling banyak. Minyak jagung memiliki ikatan rangkap yang paling banyak dan memiliki range persentase yield rata-rata yang paling tinggi. Minyak jelantah juga memiliki ikatan rangkap yang lebih banyak dibandingkan minyak kelapa sawit, tetapi nilai yield yang didapatkan lebih kecil dibandingkan dengan yield minyak kelapa sawit. Hal ini dapat disebabakan karena minyak jelantah memiliki %FFA yang lebih tinggi dibandingkan %FFA pada minyak kelapa sawit. Selain itu dapat juga disebabkan karena kandungan air yang terdapat didalam minyak sehingga yield yang didapatkan menurun. 2. Pengaruh Komposisi Asam lemak terhadap angka asam

Gambar 2. Pengaruh Komposisi Asam lemak terhadap angka asamBilangan asam menunjukan kandungan asam lemak bebas dan mineral-mineral asam yang terkandung didalam biodiesel (Tazora, 2011 pada Sabihanaz Musadhaz, 2012). Menurut SNI maupun ASTM bilangan asam maksimal adalah 0.8 mgKOH/g sampel, dikarenakan semakin lama waktu penyimpanan biodiesel, mka biodiesel tersebut akan kontak langsung dengan udara dan uap air sehingga bilangan asam akan meningkat. Meningkatnya bilangan asam akan mengakibatkan korosi pada mesin diesel. Pada produk yang dihasilkan diketahui bilangan asam semua sampel memenuhi standar SNI dan ASTM dengan range nilai antara 0.2 mg NaOH/g hingga 0.4 mgNaOH/g. 3. Pengaruh komposisi asam lemak terhadap viskositas biodiesel

Gambar 3. Pengaruh Komposisi Asam lemak terhadap viskositas Menurut Mittelbach dan Remschmidt (2006 pada sabihanaz musadhaz, 2011) semakin tinggi tingkat kejenuhan minyak pembentuk biodiesel dan semakin panjang rantai karbonnya, maka akan semakin tinggi viskositas biodiesel tersebut. Dari ketiga bahan baku yang digunakan kandungan asam lemak jenuh yang paling banyak secara berurutan adalah minyak kelapa sawit, minyak jelantah dan minyak jagung.Pada gambar 3 dapat dilihat bahwa untuk kapasitas produksi 500 ml. viskositas yang paling tinggi adalah minyak kelapa sawit dengan viskositas 3.54 cst dan 3.28 cst. Hal ini disebabkan karena minyak kelapa sawit memiliki kejenuhan yang tinggi akibat sedikitnya ikatan rangkap yang dimiliki. Untuk minyak jelantah viskositas lebih rendah dibandingkan minyak kelapa sawit dengan nilai 3.14 cst dan 3.05 cst. Hal ini disebabkan karena ikatan rangkap yang dimiliki minyak jelantah lebih banyak dibandingkan minyak kelapa sawit sehingga minyak jelantah lebih tidak jenuh dibandingkan minyak kelapa sawit. Sedangkan minyak jagung minyak yang paling banyak memiliki ikatan rangkap memilki viskositas yang paling rendah dari ketiga bahan baku yang digunakan, dengan nilai viskositas 3.2 cst dan 2.76 cst. Sedangkan untuk kapasitas produksi 50 ml hasil yang didapatkan untuk ketiga sampel dengan nilai yang fluktuatif. Hal ini dapat disebabkan karena proses pemurnian yang kurang sempurna. 4. Pengaruh komposisi asam lemak terhadap densitas biodiesel

Gambar 4. Pengaruh komposisi asam lemak terhadap densitas biodieselMenurut Mittelbach dan Remschmidt (2006 pada sabihanaz musadhaz, 2011) semakin pendek rantai karbon, semakin banyak jumlah ikatan rangkap yang dimiliki ester asam lemak maka akan semakin tinggi densitas yang dihasilkan. Pada gambar 4.4dapat dilihat bahwa densitas minyak jagung paling tinggi jika dibandingkan dengan yang lain. Hal ini disebabkan karena minyak jagung mempunyai banyak ikatan rangkap sehingga minyak jagung bersifat tidak jenuh. Densitas minyak jelantah lebih rendah dibandingkan minyak jagung hal ini disebabkan karena minyak jelantah memiliki lebih sedikit ikatan rangkap. Sedangkan untuk minyak kelapa sawit rata-rata memiliki densitas yang paling rendah.5. Pengaruh penambahan persentase methanol terhadap yield biodiesel