PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK NABATI

NURUL LAILI ARIFIN

STTN-BATAN YOGYAKARTA

I. ABSTRAK

Telah dilakukan praktikum pembuatan biodiesel dengan skala lab, untuk mengetahui dan memahami

proses pembuatan biodiesel serta untuk mengetahui variable yang berpengaruh pada proses tersebut.

Proses pembuatan biodiesel berdasarkan reaksi kimia yang disebut reaksi transesterifikasi. Proses ini

pada dasarnya adalah mereaksikan minyak nabati dengan etanol yang dibantu dengan katalisator soda

api (NaOH). Variabel yang divariasi ialah jenis minyak nabati dan waktu pemanasan. Minyak nabati

yang digunakan adalah minyak kelapa sawit dan minyak jelantah. Pada pemanasan selama 5 menit,

kedua jenis minyak tersebut mengahasilkan biodiesel dengan volume yang sama (11,4mL) namun

dengan kualitas yang berbeda. Jika waktu reaksi ditambah menjadi 10 menit, dihasilkan volume

biodiesel yang lebih sedikit (5mL). Hal ini dikarenakan reaksi telah mencapai setimbang pada waktu

reaksi 5 menit. Selain itu, telah dilakukan pula pengujian kualitas biodiesel melalui analisis kualitatif

dan kuantitatif. Untuk analisis kuantitatif , dapat dilakukan dengan pengujian secara asidimetri.

Dimana, parameter yang dianalisis ialah bilangan asam, bilangan ester, bilangan penyabunan,

viskositas dan densitas,. Berdasarkan hasil analisis serta pembandingan terhadap biodiesel standar,

biodiesel yang dihasilkan, kurang memenuhi kriteria dalam segi densitasnya. Sehingga, diperlukan

proses lebih lanjut lagi agar memenuhi kriteria. Sedangkan, berdasarkan uji kualitatif, biodiesel dari

minyak kelapa sawit lebih berwarna kuning muda daripada biodiesel dari minyak jelantah.

II. PENDAHULUAN/TEORI

Penggunaan BBM cenderung meningkat akibat pertumbuhan penduduk dan industri,

sementara cadangan minyak yang semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui, sangat potensial

menimbulkan krisis energi pada masa yang akan datang. Oleh karena itu, untuk mengatasi persoalan

tersebut dan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar minyak (BBM) perlu diadakan diversifikasi

energi dengan cara mencari energi alternatif yang dapat diperbaharui (renewable). Salah satunya

adalah energi alternatif yang berasal dari minyak tanaman / tumbuhan

Biodiesel merupakan salah satu solusi dari berbagai masalah tersebut. Biodiesel merupakan

bahan bakar alternatif pengganti minyak diesel yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau lemak

hewan. Biodiesel memiliki keunggulan yaitu:

Biodiesel mudah digunakan, bersifat biodegradable dan tergolong senyawa aromatik. 1 |

Biodiesel mempunyai nilai flash point (titik nyala) yang lebih tinggi dari petroleum diesel

sehingga lebih aman jika disimpan dan digunakan.

Biodiesel dapat sebagai pengganti 100% minyak solar, maupun sebagai campuran minyak

solar tanpa modifikasi mesin.

Biodiesel mempunyai kadar belerang yang jauh lebih kecil (sangat ramah lingkungan karena

kadar belerang kurang dari 15 ppm). Penurunan kadar belerang dapat menurunkan emisi gas

buang kendaraan berupa gas SOx dan SPM (Solid Particulate Matters) yang mengotori udara.

Viskositas biodiesel lebih tinggi dibandingkan viskositas solar, sehingga biodiesel

mempunyai daya pelumasan yang lebih baik daripada solar. Oleh karena mampu melumasi

mesin dan sistem bahan bakar, maka dapat menurunkan keausan piston. Sehingga, mesin

yang menggunakan bahan bakar biodiesel menjadi lebih awet.

Biodiesel sudah mengandung oksigen dalam senyawanya, sehingga pembakaran di dalam

mesin nyaris sempurna dan hanya membutuhkan nisbah udara/bahan bakar rendah. Dengan

demikian emisi senyawa karbon non-CO2 dalam gas buang kendaraan sangat kecil dan

penggunaan bahan bakar lebih efisien

(Suirta, 2009)

Persyaratan mutu biodiesel di Indonesia sudah dibakukan dalam SNI-04-7182-2006, yang telah

disahkan dan diterbitkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN) tanggal 22 Februari 2006

(Soerawidjaja,2006). Tabel.1 menyajikan persyaratan kualitas biodiesel yang diinginkan.

Tabel 1 Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006.

2 |

Jarak Jatrova KeringPRES KONTINYU

Ampas Bungkil

EKSTRAKSI SOLVEN

Ampas Bungkil EVAPORASI

Solven Minyak Jarak

Minyak Jarak

Minyak Jarak Jatrova

(90 – 100%)

Langkah awal pembuatan biodiesel adalah pembuatan minyak nabati. Untuk biodiesel dari biji

jarak minyak dapat diperoleh seperti pada diagram alir di bawah ini :

Gambar 1. Bagan proses pembuatan minyak jarak

3 |

Proses pembuatan biodiesel merupakan reaksi alkoholisis yang merupakan reaksi setimbang dengan

kalor reaksi kecil. Metil ester dari minyak jarak pagar dapat dihasilkan melalui transesterifikasi

trigliserida dari minayk jarak sehingga menghasilkan biodiesel (metil ester). Transesterifikasi adalah

penggantian gugus alkohol dari suatu ester dengan alkohol, jadi mirip reaksi hidrolisis, tetapi bukan air

untuk menghidrolisis tetapi alkohol sehingga dinamakan alkoholisis. Transesterifikasi merupakan

suatu reaksi kesetimbangan untuk menggeser reaksi ke kanan biasanya digunakan alkohol raksi pendek

dengan berlebih atau mengambil salah satu produk campuran, metanol sering digunakan karena lebih

murah, boleh jadi dengan alkohol lain seperti etanol. Reaksi kimia proses transesterifikasi tri glyceride

menjadi methyl ester dengan alkohol sebagai senyawa pengesterifikasi, adalah sebagai berikut:

Pada intinya, tahapan reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu menginginkan agar

didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi reaksi yang

mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut

(Freedman, 1984):

a. Pengaruh air dan asam lemak bebas

Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka asam yang lebih kecil dari

1. Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5%

(<0.5%). Selain itu, semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air. Karena air akan

bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar

dari kontak dengan udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida.

b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah

Secara umum ditunjukkan bahwa semakin banyak jumlah alkohol yang digunakan, maka

konversi yang diperoleh juga akan semakin bertambah. Pada rasio molar 6:1, setelah 1 jam

konversi yang dihasilkan adalah 98-99%, sedangkan pada 3:1 adalah 74-89%. Nilai

perbandingan yang terbaik adalah 6:1 karena dapat memberikan konversi yang maksimum.

c. Pengaruh jenis alkohol

Pada rasio 6:1, metanol akan memberikan perolehan ester yang tertinggi dibandingkan

dengaan menggunakan etanol atau butanol.

d. Pengaruh jenis katalis

4 |

Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi transesterifikasi bila dibandingkan

dengan katalis asam. Katalis basa yang paling populer untuk reaksi transesterifikasi adalah

natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), natrium metoksida (NaOCH3), dan

kalium metoksida (KOCH3). Katalis sejati bagi reaksi sebenarnya adalah ion metilat

(metoksida). Reaksitransesterifikasi akan menghasilkan konversi yang maksimum dengan

jumlah katalis 0,5-1,5%-b minyak nabati. Jumlah katalis yang efektif untuk reaksi adalah

0,5%-b minyak nabati untuk natrium metoksida dan 1%-b minyak nabati untuk natrium

hidroksida.

e. Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati

Perolehan metil ester akan lebih tinggi jika menggunakan minyak nabati refined. Namun

apabila produk metil ester akan digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel, cukup

digunakan bahan baku berupa minyak yang telah dihilangkan getahnya dan disaring.

f. Pengaruh temperatur

Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperatur 30 - 65° C (titik didih metanol

sekitar 65° C). Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh akan semakin tinggi untuk

waktu yang lebih singkat. Hal ini ditunjukan pada Gambar 2.7. Untuk waktu 6 menit, pada

temperatur 60oC konversi telah mencapai 94% sedangkan pada 45oC yaitu 87% dan pada

32oC yaitu 64%. Temperatur yang rendah akan menghasilkan konversi yang lebih tinggi

namun dengan waktu reaksi yang lebih lama.

Gambar 2. Pengaruh temperatur terhadap waktu pencapaian konversi

5 |

Mixer

AlkaliMeOH

MeOH

Separator

MetilEster

MeO

H recovery tow

er

Kolom Esterifikasi

H2O

Analisis Biodiesel

Prinsip analisis biodiesel dapat dilakukan dengan pengujian secara asidimetri. Pengujian secara

asidimetri dilakukan untuk menentukan bilangan asam, bilangan penyabunan, bilangan ester, asam

lemak bebas, jumlah asam lemak total dan asam lemak yang terikat sebagai ester.

Bilangan asam adalah ukuran jumlah asam lemak bebas, dihitung berdasarkan berat molekul

dari asam lemak atau campuran asam lemak. Bilangan asam dinyatakan sebagai jumlah miligram KOH

yang digunakan untuk menetralkan asam lemak bebas yang terdapat dalam 1 gram minyak atau lemak.

Bilangan asam =56 ,1 V NM ( mg KOH

gram biodiesel )Dengan : V : volume KOH yang dibutuhkan pada titrasi (ml)

N : normalitas KOH

M : berat sampel biodiesel (gram)

56,1 : berat molekul KOH

Bilangan penyabunan adalah jumlah alkali yang dibutuhkan untuk menyabunkan sejumlah

contoh minyak. Bilangan penyabunan dinyatakan dengan jumlah miligram KOH yang dibutuhkan

untuk menyabunkan 1 gram minyak atau lemak.

Bilangan penyabunan =40 ( B−C ) N

M ( mg NaOHgram biodiesel )

Dengan : B : volume HCl 0,5 pada titrasi blangko (ml)

C : volume HCl 0,5 pada titrasi contoh (ml)

Bilangan ester adalah jumlah asam organik yang bersenyawa sebagai ester, dan mempunyai

hubungan dengan bilangan asam dan bilangan penyabunan.

Bilangan ester (Ae) = [ Bilangan penyabunan (As) – Bilangan asam (Aa) ]

Diagram alir proses pembuatan biodiesel dalam industri adalah sebagai berikut :

6 |

III. ALAT DAN BAHAN

Peralatan yang digunakan adalah:

1. Kompor pemanas

2. Termometer

3. Magnetic Stirer

4. Piknometer

5. Viskosimeter Ostwald

6. Ball pipet

7. Sendok sungu

8. Neraca analitik

9. Buret + statif

10. Labu leher tiga

11. Kolom pendingin untuk proses refluk

12. Alat-alat gelas lainnya ; kaca arloji ,gelas beker, gelas ukur, pipet tetes, corong,

erlenmeyer, labu pemisah, pipet gondok.

Bahan yang digunakan adalah:

1. Minyak jelantah dan minyak kelapa sawit

7 |

2. Ethanol (CH3COOH) kemurnian 96%. Jauhkan bahan ini dari api karena sifatnya yang

mudah terbakar. Bahan ini mudah menguap, dan berbahaya apabila terhirup.

3. NaOH. Bahan ini berupa kristal putih. Larutannya apabila mengenai kulit dapat

menyebabkan iritasi. Apabila akan digunakan dikeringkan dulu, misalnya menggunakan

oven, oleh karena sifatnyamudah menyerap air.

4. Dietil eter kemurnian 96%. Jauhkan dari api karena sifatnya yang mudah terbakar. Bahan

ini mudah menguap, sehingga wadahnya harus ditutup rapat-rapat.

5. aquades atau air bebas ion.

6. HCl

7. KOH

8. Larutan Phenolphthalein (PP). Merupakan larutan tidak berwarna yang dapat berubah

warnanya menjadi merah muda pada pH tertentu. Larutan PP dibuat untuk segera

digunakan, apabila disimpan dalam bentuk larutan tidak boleh lebih dari 1 tahun. Untuk

menghindari kerusakan, penyimpanan sedapat mungkin menghindari cahaya, dimasukkan

di dalam botol berwarna gelap/hitam.

9. Kertas para film

IV. LANGKAH KERJA

Esterifikasi Minyak

1. NaOH dilarutkan dengan etanol, diaduk dan dipanaskan sampai suhu 400C

2. Setelah NaOH larut semua, secara cepat ditambahkan minyak jarak 10 mL ke dalam

reaktor dan dipanaskan hingga suhu 700C serta diaduk selama 5 menit

3. Larutan hasil didinginkan sampai suhu kamar dan dibiarkan hingga terbentuk dua lapisaan,

yaitu lapisan atas adalah biodiesel, sedangkan lapisan bawah berupa sisa pereaksi dan

gliserol

4. Percobaan diulangi dengan variasi waktu pemanasan dan jenis minyak nabati

Analisis Biodiesel

Penentuan Bilangan Asam

1. Biodiesel ditimbang sebanyak 2 gram dan dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan

ditambahkan 10 mL campuran pelarut (50% dietil eter dan 50% etanol 95%v) yang telah

dinetralkan dengan indicator PP dan NaOH 0,1 N alkoholik. Larutan diaduk dengan kuat

dan dititrasi dengan NaOH sampai kembali berwarna merah jambu dengan intensitas

warna yang sama seperti pada campuran pelarut yang telah dinetralkan di atas. Warna

merah jambu harus dapat bertahan minimal 15 detik.

8 |

2. Penentuan bilangan asam dihitung dari volume titran.

Penentuan Bilangan Penyabunan

1. Sampel Boidiesel ditimbang sebanyak 2 gram dan dimasukkan ke dalam labu leher tiga.

Kemudian, ditambahkan 25 mL NaOH alkoholis , dipanaskan di bawah pendingin balik,

dan dititrasi dengan HCl 0,5N.

2. Volume titran dicatat sebagai volume contoh

3. NaOH alkoholis 25 mL dipanaskan di bawah pending balik, didinginkan dan ditambahkan

1 mL indikator PP. Kemudian, dititrasi dengan HCl 0,5 N

4. Volume titran dicatat sebagai volume blanko

Penentuan Densitas Dan Viskositas

Diukur densitas dan viskositas biodiesel dengan menggunakan alat viskosimeter Ostwald dan

piknometer, dan hasil pengujian dibandingkan dengan standar biodiesel yang diizinkan.

9 |