BAB I

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA2.1. Biodiesel

Biodiesel merupakan sumber energi alternatif pengganti solar yang terbuat dari minyak tumbuhan atau lemak hewan, tidak mengandung sulfur dan tidak beraroma. Biodiesel dihasilkan dengan mereaksikan minyak nabati dengan alkohol menggunakan zat basa sebagai katalis pada temperatur dan komposisi tertentu, sehingga akan dihasilkan dua zat yang disebut alkil ester ( umumnya metil atau etil ester ) dan gliserin. Proses reaksi di atas biasa disebut dengan proses transesterifikasi. Metil ester yang didapat perlu dimurnikan untuk mendapatkan biodiesel yang bersih. Dibandingkan dengan bahan bakar solar, biodiesel memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

1) Biodiesel diproduksi dari bahan pertanian, sehingga dapat diperbaharui.

2) Biodiesel memiliki nilai cetane yang tinggi, volatile rendah dan bebas sulfur.

3) Ramah lingkungan karena tidak ada emisi SOx4) Menurunkan keausan ruang piston karena sifat pelumsan bahan bakar yang bagus ( kemampuan untuk melumasi mesin dan system bahan bakar )

5) Aman dalam penyimpanan dan transportasi karena tidak mengandung racun

6) Meningkatkan nilai produk pertanian Indonesia

7) Memungkinkan diproduksi dalam skala kecil menengah

8) Menurunkan ketergantungan suplai minyak dari negara asing dan fluktuasi harga

9) Biodegradable atau jauh lebih mudah terurai oleh mikroorganisme dibandingkan minyak mineral. Pencemaran akibat tumpahnya biodiesel pada tanah dan air bisa teratasi dengan alami

Biodiesel merupakan bahan bakar ideal untuk industri transportasi karena dapat digunakan pada berbagai mesin diesel termasuk mesin-mesin pertanian. Jika 0,4 5 % biodiesel dicampur dengan bahan bakar diesel minyak bumi otomatis akan meningkatkan daya lumas bahan bakar Biodiesel mempunyai rasio keseimbangan energi yang baik. Rasio keseimbangan energi biodiesel minimum 1 sampai 2,5. Artinya, untuk setiap satu unit energi yang digunakan pada pupuk, pestisida, bahan bakar, permurnian, processing, dan transportasi, minimum terdapat 2,5 unit energi dalam biodiesel.

Biodiesel dapat dicampur dengan bahan bakar diesel minyak bumi dalam berbagai rasio. Campuran 20 % biodiesel dan 80 % bahan bakar diesel minyak bumi disebut dengan B20. Campuran B20 merupakan bahan bakar alternative yang terkenal di Amerika Serikat, terutama untuk bis atau truk. B20 mengurangi emisi, harganya relatif murah, dan tidak memerlukan modifikasi mesin.

Proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati disebut transesterifikasi (trans-ester-ifikasi). Transesterifikasi merupakan perubahan bentuk dari satu jenis ester menjadi bentuk ester yang lain. Suatu ester merupakan suatu rantai hidrokarbon yang akan terikat dengan molekul yang lain. Satu molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang terikat pada satu molekul gliserol. Sekitar 20 % molekul minyak nabati adalah gliserol. Semua tanaman yang mengandung minyak dapat digunakan untuk bahan baku biodiesel. Banyak negara telah menggunakan biodiesel untuk keperluan sehari-hari. Dan ironisnya, Indonesia yang notabene-nya sebagai Negara yang memiliki potensi bahan baku melimpah, belum mampu untuk merealisasikan langkah-langkah ini.

Dalam penelitian kami nanti rencananya akan menggunakan minyak kelapa sawit sebagai bahan baku utama pembuatan biodiesel dilihat dari hasil kenyataan bahwa tanaman tersebut mempunyai prospek yang cerah untuk dikembangkan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.Tabel 2.1. Spesifikasi Biodiesel sesuai SNI 04-7182-2006:

NoParameterSatuanNilai

1Massa jenis pada 40 0Ckg/m3850-890

2Viskositas kinematik pada 40 oCmm2/s(cst)2.3-60

3Angka setanaMin 51

4Titik nyala (mangkok tertutup)ocMin 100

5Titik kabutocMaks 18

6Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 50 0C)Maks no 3

7Residu karbonDalam contoh asliDalam 10% ampas distilasiMaks 0.05Maks 0.30

8Air dan sedimen% volMaks 0.5*

9Temperatur destilasi 90%oc Maks 360

10Abu tersulfatkan% massaMaks 0.02

11Belerang ppm-m (mg/kg)Maks 100

12Fosforppm-m (mg/kg)Maks 10

13Angka asammg-KOH/gMaks 0.8

14Gliserol bebas% massaMaks 0.02

15Gliserol total% massaMaks 0.24

16Kadar ester alkil% massaMaks 96.5

17Angka iodium% massa 9 g-I2/100 g)Maks 115

18Uji HelphenNegatif

2.2 Metil Ester

Metil ester atau alkyl ester adalah suatu senyawa yang dihasilkan dari reaksi transeterifikasi suatu trigliserida dengan metanol sehingga menghasilkan metil ester sebagai produk utama dan gliserol sebagai produk samping.

Reaksinya sebagai berikut :

RCOOCH2CH2OH RCOOCH + 3 CH3OH

3 RCOOCH2 + CHOH

RCOOCH2 CH2OH

trygliseridemethanol

metil ester

gliserol

dimana R adalah gugus alkil

Biodiesel berbeda dengan metil ester. Metil ester yang dimurnikan atau diproses lebih lanjut disebut dengan biodiesel, atau dengan kata lain metil ester yang dihasilkan perlu tahapan purifikasi lebih lanjut agar layak disebut biodiesel.

2.3 Minyak Kelapa sawit (Crude Palm Oil)Minyak kelapa sawit mentah atau Crude Palm Oil berasal dari minyak serabut dari buah kelapa sawit, sedangkan minyak inti sawit umumnya digunakan sebagai substitusi dari minyak kelapa, karena sifat dan susunannya mirip dengan minyak kelapa.Minyak inti sawit memiliki warna yang sedikit lebih gelap, rasa dan buahnya spesifik serta lebih bergemuk (greasy) dibandingkan dengan minyak dari buah kelapa.Sifat-sifat fisika dan kimia kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2. Sifat Fisika dan Kimia CPO

SifatNilai

Bobot jenis pada suhu kamar

Indeks bias pada 40oC

Bilangan Iod

Bilangan Penyabunan

Lengas dan Kotoran (%)

Bilangan tak Tersabun(5)

Titik Leleh(oC)0,900

1,4565 1,4505

48 56

196 205

0,4 0,5

0,2 0,5

30,5 37,5

Sumber : Keteren (1986) dan Boyke Loebis (1984, 1985)2.3.1 Komposisi Asam Lemak Nabati

Minyak nabati merupakan minyak lemak semi padat yang mempunyai komposisi tetap. Komposisi asam lemak beberapa minyak nabati dapat dilihat pada Tabel 2.3. berikut :

Tabel 2.3. Komposisi Asam Lemak Nabati

KomponenMinyak Kelapa sawit, (%w)Minyak Inti Sawit, (%w)Minyak Kelapa (%w)Minyak Kedelai(%w)

Laurat

Meristat

Palmitat

Stearat

Oleat

Linoleat

Asam lemak lain0,1

1,2

46,8

3,8

37,6

-

0,550,9

18,4

8,7

2,3

14,6

-

3,948,2

16,6

8,0

3,8

5,0

-

15,9-

0,1

10,5

3,2

22,3

8,3

1,1

Sumber : BPPI, 1999. Pertemuan Teknis Peneliti dan Penyuluh Perindustrian.

2.3.2 Asam lemak bebas

Minyak kelapa mempunyai komponen utama trigliserida yang merupakan turunan dari gliserol, dimana ketiga gugus OH-nya diganti dengan asam lemak.

Asam lemak yang terdapat pada trigliserida dibedakan atas asam lemak jenuh (saturated fatty acid) dan asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid).2.4 Proses pembentukan metil ester2.4.1 Proses EsterifikasiEsterifikasi adalah suatu proses yang bertujuan untuk membentuk ester. Ester mempunyai rumus umum RCOOR dimana R adalah gugus alkyl atau CnH2n+1.

Pembagian ester pada umumnya didasarkan pada dasar dan juga prosesnya. Reaksi pembuatan ester umumnya berasal dari reaksi antara asam terutama asam organik dan turunannya dengan alkohol. Reaksi ini terjadi secara ataupun pergeseran gugus yang telah ada sebelumnya, semakin panjang rantai yang mengalami reaksi esterifikasi. Maka konversi yang didapat semakin kecil.

Proses ini dikenal dengan proses trans-esterifikasi yaitu penggantian alkohol (methanol) dari suatu gugus ester (trigliserida) dengan ester lain atau mengubah asam asam lemak kedalam bentuk ester sehingga menghasilkan metil ester.

Metil ester merupakan salah satu bahan oleo kimia dasar, turunan dari minyak atau lemak selain asam lemak. Metil ester diproduksi melalui proses trans-esterifikasi yang menggunakan methanol atau biasa disebut methanolisis. Selain itu untuk mendapatkan produk produk akhir minyak minyak tersebut juga diperlukan teknologi proses kimia dan fisika antara lain proses rafinasi, fraksionasi, hidrogenasi, dan lain lain.

Kinetika reaksi esterifikasi :

Reaksi esterifikasi menurut Groggins (1958) ditunjukkan pada reaksi di bawah ini :

K1

Trigliserida + 3 alkohol

3 ester + gliserol

K2

reaksi kesetimbangan ini berjalan lambat (Groggin, 1958). Karena itu kecepatan reaksi ke kiri dapat diabaikan, maka reaksinya menjadi :

.(3)

bila alkohol yang diberikan berlebih, maka konsentrasi alkohol dapat dianggap konstan, sehingga reaksi persamaan (3) menjadi :

2.4.2 Proses Alkoholisis

Alkoholisis trigliserida dengan alkohol fraksi ringan seperti metanol merupakan reaksi seimbang dan kalor reaksinya seimbang dan kalor reaksinya kecil. Untuk menggeser reaksi ke kanan biasanya menggunakan alkohol berlebihan. Dalam penelitian ini, methanol diberikan berlebihan dibanding gliserida maka reaksi yang terjadi bisa dianggap reaksi searah.(Hui, 1996)

Reaksinya sebagai berikut :

RCOOCH2CH2OH RCOOCH + 3 CH3OH

3 RCOOCH2 + CHOH

RCOOCH2 CH2OH

trygliseridemethanol

metil ester

gliserol

dimana R adalah gugus alkyl

Trigliserida terdapat dalam minyak, setelah dialkoholisis akan diperoleh gliserol dan ester. Untuk mempercepat reaksi dapat digunakan katalisator berupa asam, basa, atau penukar ion. (Swern,1964)

Proses alkoholisis dapat dijalankan secara batch maupun sinambung, dimana pada proses batch menggunakan labu leher tiga atau autoclave. Selain itu dalam autoclave proses dapat berjalan pada suhu tinggi dalam fase cair, sehingga akan bisa berlangsung lebih cepat.

Proses sinambung dilaksanakan dalam reaktor kolom tegak dengan alat pencampur yang berupa pengaduk atau gas inert. Proses ini lebih sulit dikarenakan perlu bahan baku yang lebih banyak dan waktu yang lebih panjang.

Untuk meningkatkan produk terdapat beberapa faktor yang sangat mempengaruhi antara lain :

1) Waktu reaksi, makin panjang waktu reaksi, maka kesempatan zat zat bereakasi makin banyak, sehingga konversi semakin besar. Jika keseimbangan reaksi telah tercapai bertambahnya waktu reaksi tidak akan memperbesar hasil.

2) Konsentrasi, kecepatan reaksi sebanding dengan konsentrasi reaktan (Groggin, 1958). Makin tinggi konsentrasi reaktan, makin banyak kesempatan molekul untuk saling bertumbukan sehingga semaki tinggi pula kecepatan reaksinya.

3) Katalisator, katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi reaksi, namun tidak mempengaruhi letak keseimbangan.

4) Suhu, semakin tinggi suhu, kecepatan reaksi makin meningkat. Pada proses alkoholisis pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi dipengaruhi oleh katalisator yang dipakai.

5) Pengadukan, agar reaksi berjalan denagn baik diperlukan pencampuran sebaik-baiknya dengan cara pengadukan. Pencampuran yang baik dapat menurunkan tahanan perpindahan massa. Untuk reaksi heterogen dengan berkurangnya tahanan perpindahan massa makin banyak molekul molekul reaktan yang dapat mencapai fase reaksi, sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya reaksi.

6) Perbandingan pereaksi. Reaksi alkoholisis pada umumnya memerlukan alkohol yang berlebihan agar reaksi berjalan sempurna.

2.5 Karakteristik Bahan Bakar Minyak

Karakteristik bahan bakar minyak yang akan dipakai pada suatu penggunaan tertentu untuk mesin atau peralatan lainnya perlu diketahui terlebih dahulu, agar hasil

pembakaran dapat tercapai secara optimal.

Secara umum, karakteristik bahan baker minyak khususnya minyak solar yang perlu diketahui adalah sebagai berikut :

a) Berat Jenis (Specific Gravity)

Berat jenis adalah suatu angka yang menyatakan perbandingan berat bahan bakar minyak pada temperatur tertentu terhadap air pada volume dan temperatur yang sama. Bahan bakar minyak umumnya mempunyai specific gravity antara 0,74 0,96 ; dengan kata lain bahan baker minyak lebih ringan dari pada air.b) Viskositas

Viskositas adalah suatu angka yang menyatakan besarnya hambatan dari suatu bahan cair untuk mengalir, atau ukuran besarnya tahanan geser dari bahan cair. Makin tinggi viskositas minyak, akan makin kental dan makin sulit mengalir, begitu juga sebaliknya. Viskositas bahan bakar minyak sangat penting artinya, terutama bagi mesin mesin diesel maupun ketel uap, karena viskositas minyak sangat bekaitan dengan supplay konsumsi bahan bakar kedalam ruang bakar dan juga sangat berpengaruh terhadap kesempurnaan proses pengkabutan bahan bakar malalui injektor.

c) Titik Tuang

Titik tuang adalah suatu angka yang menyatakan suhu terendah dari bahan bakar minyak sehingga minyak tersebut masih dapat mengalir karena gaya gravitasi. Titik tuang ini diperlukan sehubungan dengan adanya persyaratan praktis dari prosedur penimbunan dan pemakaian dari bahan bakar minyak. Hal ini dikarenakan bahan baker minyak seringkali sulit untuk dipompa apabila suhunya telah dibawah titik tuangnya.d) Titik nyala

Titik nyala adalah suatu angka yang menyatakan suhu terendah dari bahan bakar minyak dimana akan timbul penyalaan api sesaat, apabila pada permukaan minyak tersebut didekatkan pada nyala api. Titik nyala diperlukan sehubungan dengan pertimbangan pertimbangan mengenai keamanan dari penimbunan minyak dan pengangkutan bahan baker minyak terhadap bahaya kebakaran.

Peningkatan keuntungan terhadap energi, dalam hal ini bahan bakar minyak diesel disebabkan keuntungan dalam pemakaian yaitu ;

1) Pemakainan bahan bakar mesin diesel 10 25 % lebih kecil dari pada bahan bakar motor bensin, selain harganya lebih rendah juga mengurangi biaya operasi.

2) Umur mesin diesel lebih tahan lama 2,5 kali dari motor bensin, jika motor bensin umurnya efektifnya 6 tahun, maka kendaraan dengan mesin diesel dapat mencapai 15 tahun atau lebih dengan perawatan dan cara pemakaian yang sama.

3) Top overhaul mesin diesel biasa dilakukan setiap 3,5 tahun; sedangkan motor bensin dilakukan setiap 2 tahun.

4) Minyak pelumas yang dipakai oleh motor bensin rata rata 3 kali lebih sering diganti dibandingkan dengan mesin diesel

5) Gas buangan dari mesin diesel lebih bersih dibandingkan dengan motor bensin, karena kadar hidrokarbon yang tidak terbakar dan karbon monoksida lebih sedikit.

Walaupun mempunyai beberapa kelebihan, namun mesin diesel juga mempunyai kekurangan antara alin :

1) Untuk torsi yang sama, mesin diesel lebih mahal 5 kali lipat dibandingkan dengan motor bensin, sedangkan untuk horsepower yang sama harganya akan tujuh kali lebih besar dari harga motor bensin.

2) Ongkos overhaul pada mesin diesel lebih tinggi, karena memerlukan suku cadang yang diperkirakan empat kali lenih mahal dibandingkan dengan motor bensin dengan motor bensin dengan HP yang sama serta bunyinya lebih tidak disukai.

BAB III

METODOLOGI3.1 Alat dan Bahan

Alat :

Bahan :

Erlemeyer 250 ml

Minyak Jelantah

Labu distilasi

NaOH pellet

Gelas ukur

NaOH 0,1 M

Termometer

Aquadest

Alat titrasi

indikator PP

Beker Gelas

Magnetic stirrer

Spatula

Corong Pemisah

3.2 Prosedur Percobaan

1) Timbang minyak jelantah sebanyak 100 gram, lalu panaskan di atas hot plate yang dilengkapi kondensor sampai 70 C, jaga suhu agar stabil.

2) Reaksikan katalis NaOH pellet 1 gram ke dalam 58,32 gram metanol dengan menggunakan magnetic stirrer dan panaskan.

3) Campurkan katalis tersebut ke dalam minyak yang dipanaskan. Panaskan sampai 30 menit dan suhu tetap 70 C. (Proses transesterifikasi)

4) Setelah 30 menit, minyak dimasukkan ke dalam corong pemisah. Diamkan semalaman. Akan terbentuk dua fasa.

5) Pisahkan metil ester yang terbentuk dengan gliserol yang berwarna lebih gelap dengan pencucian sebanyak 3 kali.

6) Untuk uji % FFA, 5 gram minyak jelantah di campurkan dengan atanol sebanyak 50 ml dan 3 tetes indikator PP. Titrasi dengan menggunakan larutan NaOH 0,5 MLAPORAN SEMENTARAPRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA IIMETIL ESTER

Asisten: Oleh:

Kelompok I( Shift Kamis )

FEBRIAN AQUARISKA 03121003057GITA THEODORA S031210030M. I. TEVIN LUMBAN TOBING 03121003076TESSA REBECCA03121003078JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDERALAYA

2011

_1203438650.unknown

_1203438791.unknown

_1203438859.unknown

_1203438948.unknown

_1203438763.unknown

_1162688852.unknown