PAPER BIODIESEL

Tugas Mata Kuliah Teknologi Energi Terbarukan

Eka Tamara Pebriani

21030112120007

o

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2015

Definisi Biodiesel dan Bahan Baku

Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak bumi di dunia sampai

beberapa kurun waku lalu namun saat ini menjadi negara pengimpor bahan bakar minyak

(BBM) untuk mencukupi kebutuhan bahan bakar minyak di sektor transportasi dan energi.

Kenaikan harga minyak mentah dunia akhir-akhir ini memberi dampak yang besar pada

perekonomian nasional, terutama dengan adanya kenaikan harga BBM. Kenaikan harga BBM

secara langsung berakibat pada naiknya biaya transportasi, biaya produksi industri dan

pembangkitan tenaga listrik. Dalam jangka panjang impor BBM ini akan makin mendominasi

penyediaan energi nasional apabila tidak ada kebijakan pemerintah untuk melaksanakan

penganekaragaman energi dengan memanfaatkan energi terbaharukan dan lain-lain.

Biodiesel merupakan 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 adalah

bahan bakar cair yang secara teknik dikenal sebagai mono alkyl ester yang terbuat dari lemak

atau minyak dan alkohol (Cleaner, 2003). Metil ester asam lemak memiliki rumus molekul

Cn-1H2(n-r)-1CO–OCH3 dengan nilai n yang umum adalah angka genap antara 8 sampai dengan

24 dan nilai r yang umum 0, 1, 2, atau 3. Beberapa metil ester asam lemak yang dikenal

adalah :

1. Metil stearat, C17H35COOCH3 [n = 18 ; r = 0]

2. Metil palmitat, C15H31COOCH3 [n = 16 ; r = 0]

3. Metil laurat, C11H23COOCH3 [n = 12 ; r = 0]

4. Metil oleat, C17H33COOCH3 [n = 18 ; r = 1]

5. Metil linoleat, C17H31COOCH3 [n = 18 ; r = 2]

6. Metil linolenat, C17H29COOCH3 [n = 18 ; r = 3]

Kelebihan metil ester asam lemak dibanding asam-asam lemak lainnya :

1. Ester dapat diproduksi pada suhu reaksi yang lebih rendah.

2. Gliserol yang dihasilkan dari metanolisis adalah bebas air.

3. Pemurnian metil ester lebih mudah dibanding dengan lemak lainnya karena titik

didihnya lebih rendah.

4. Metil ester dapat diproses dalam peralatan karbon steel dengan biaya lebih rendah

daripada asam lemak yang memerlukan peralatan stainless steel.

Metil ester asam lemak tak jenuh memiliki bilangan setana yang lebih kecil dibanding

metil ester asam lemak jenuh (r = 0). Meningkatnya jumlah ikatan rangkap suatu metil ester

asam lemak akan menyebabkan penurunan bilangan setana. Dengan demikian dapat

disimpulkan bahwa untuk komponen biodiesel lebih dikehendaki metil ester asam lemak

jenuh seperti yang terdapat dalam fraksi stearin minyak sawit.

Biodiesel bisa juga 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. Di Amerika

Serikat, biodiesel sebagian besar terbuat dari minyak kedelai, dan sebagian lainnya yaitu

canola oil, sunflower oil, minyak jelantah, dan bahkan lemak hewan. Biodiesel yang berasal

dari minyak kacang kedelai dikenal juga sebagai soy-methyl ester (Cleaner, 2003). Sementara

di Eropa, rapeseed oil atau lebih dikenal dengan minyak kanola merupakan bahan baku

utama dalam pembuatan biodiesel. Berikut kandungan asam lemak yang berasal dari bahan

baku minyak nabati (Bakar et al., 2002).

Karakteristik Biodiesel

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, biodiesel dapat dibuat menggunakan

minyak nabati termasuk diantaranya minyak kanola dan minyak kedelai. Berikut ini

merupakan tabel karakteristik utama biodiesel yang dibuat dari minyak kanola dan minyak

kedelai menggunakan proses katalis heterogen

(Hillion, Delfort, Pennec, Bournay, & Chodorge, 2003)

Standard Biodiesel

Parameter untuk biodiesel B100 (100%) diatur melalui standar biodiesel, ASTM D6751,

yang disahkan pada Desember 2001. Standar ini digunakan sebagai parameter penggunakan

biodiesel murni sebelum digunakan sebagai bahan bakar ataupun dalam tahap akan dilakukan

pencampuran dengan bahan bakar lain (petrodiesel)

Section: BIOFUELS

Specification for Biodiesel (B100)

Property ASTM Method

Limits Units

Calcium and Magnesium, combined EN 14538 5 max. ppm

Flash Point D93 93.0 Degrees C

Alcohol Control (one of the following must be met)

1. Methanol Content EN 14110 0.2 max % mass

2. Flash Point D93 130 min Degrees C

Water & Sediment D2709 0.050 max % vol

Kinematic Viscosity, 40°C D445 1.9 - 6.0 mm2/sec

Sulfated Ash D874 0.020 max % mass

Sulfur S15 Grade D5453 0.0015 max % mass (ppm)

Sulfur S500 Grade D5453 0.05 max % mass (ppm)

Copper Strip Corrosion D130 No. 3 max

Cetane Number D613 47 min

Cloud Point D2500 Report to customer Degrees C

Carbon Residue 100% samplea D4530 0.050 max % mass

Acid Number D664 0.50 max mg KOH/gm

Free Glycerin D6584 0.020 max % mass

Total Glycerin D6584 0.240 max % mass

Phosphorus Content D 4951 0.001 max % mass

Distillation, T90 AET D 1160 360 max Degrees C

Sodium/Potassium, combined EN 14538 5 max ppm

Oxidation Stability EN 14112 3 min hours

Cold Soak Filterability Annex to D6751 360 max seconds

For use in temperatures below -12 C Annex to D6751 200 max seconds

Proses Pembuatan Biodiesel Skala Industri

Biodiesel secara umum dibuat dengan mengkombinasikan minyak nabati dengan

alkohol (umumnya methanol kadang etanol) dengan kehadiran katalis dalam suatu proses

yang disebut transesterifikasi (Cleaner, 2003). Proses transesterifikasi dari trigliserida

menjadi metil eter menggunakan methanol merupakan reaksi yang melibatkan katalis.

Metanol dibuat berlebih agar reaksi mencapai konversi tinggi

Katalis konvensional dalam proses transesterifikasi natural oil dipilih pada kelompok

senyawa basa seperti alkali atau alkali tanah hidroksida atau alkoksida. Selain katalis basa,

proses tranesterifikasi ini juga bisa menggunakan katalis asam seperti asam sulfonat, asam

sulfur, ataupun katalis logam basa seperti titanium alcoholates atau oxides of tin, magnesium,

atau zinc (Hillion et al., 2003).

Reaksi transesterifikasi berlangsung dalam tiga langkah reversibel:

1. Trigliserida bereaksi dengan alkohol membentuk digliserida dan ester asam lemak

2. Digliserida bereaksi dengan alkohol membentuk monogliserida dan ester asam lemak

3. Bereaksi monogliserida dengan alkohol untuk membentuk gliserin dan ester asam

lemak.

Sebagai contoh, jika minyak sawit, dengan setidaknya 9 kelompok asam lemak yang berbeda,

digunakan sebagai bahan baku bisa berpotensi menjadi 729 trigliserida yang berbeda, 81

digliserida yang berbeda, dan 9 monogliserida yang berbeda hadir. Berikut merupakan contoh

flowsheet dari industri biodiesel luar negeri (Demand et al., n.d.)

Biodiesel vs Diesel

1. Biodiesel memiliki flash point yang lebih rendah dari diesel sehingga membantu

mencegah kemungkinan kerusakan karena api/pembakaran.

2. Pembakaran pada biodiesel lebih bersih daripada diesel yang berarti emisi yang

dihasilkan seperti partikulat dan volatile matter (nitrogen, karbon monoksida, dan

jelaga) lebih rendah.

3. Bau yang ditimbulkan akibat pembakaran tidak terlalu menyengat dibandingkan

dengan pembakaran menggunakan diesel.

4. Tidak memerlukan peralatan tambahan dan khusus untuk operasi

5. Tidak memerlukan perubahan system transportasi dan penyimpanan untuk

mengontrol biodiesel (Idusuyi, Ajide, & Abu, 2012)

6. Biodiesel memiliki energy density yang lebih rendah dibandingkan bahan bakar diesel

(123.000 vs 140.000 BTU/gal; 34.000 vs 39.000 kJ/l).

7. Biodiesel memiliki kandungan oksigen lebih banyak 10-12%w dan jumlah cetane

yang lebih sedikit dibanding bahan bakar diesel (Cleaner, 2003).

Biodiesel application

1. Bahan Bakar Alat Transportasi

Pada saat ini sebagian besar biodiesel yang diproduksi digunakan sebagai pencampur

pada bahan bakar diesel. Produk campuran yang sudah umum dipasaran yakni B20

yang merupakan kombinasi dari 20% biodiesel dan 80% bahan bakar diesel. B100

atau produk 100% biodiesel (neat biodiesel) sebagian besar telah besar digunakan tapi

tidak direkomendasikan penggunaannya berkaitan dengan masalah-masalah yang

ditimbulkan seperti gangguan pada kondisi cuaca dingin, kecocokan peralatan, serta

biaya operasi.

2. Biodiesel sebagai bahan bakar off-road untuk alat berat

Bahan bakar off-road diesel tidak memenuhi standar low sulfur yang telah ditetapkan

(500ppm), dan level sulfur tertentu (2000-3000ppm). Bahan bakar diesel yang tinggi

sulfur ini digunakan pada alat-alat berat seperti bulldozers dan excavator. Dengan

mengganti bahan bakar diesel menjadi biodiesel pada alat berat ini akan menghasilkan

keuntungan yang lebih tinggi terutama dalam efeknya ke lingkungan.

3. Biodiesel sebagai bahan bakar pemanas

Environtment impact

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh US Environmental Protection Agency

(NREL/TP 2001) menyebutkan bahwa B20 pada dasarnya lebih ekonomis ditinjau dari segi

biaya, emisi, cuaca, kompabilitas bahan, dan masalah solubilitas. Para peneliti sepakat bahwa

campuran biodiesel 20% merupakan campuran terbaik untuk penggunaan secara umum.

Campuran yang lebih tinggi biasanya menimbulkan masalah dengan emisi nitrogen oksida.

Berikut contoh perbandingan B20 (20% blend) dan B100 (100%) (Idusuyi et al., 2012).

Safety concern

Secara umum, penggunaan biodiesel tidak menimbulan masalah yang serius.

Bagaimanapun, saat biodiesel pertama kali digunakan, biodiesel dapat membentuk endapan

pada dinding tangki dan pipa yang berasal dari bahan bakar diesel yang digunakan

sebelumnya yang menyebabkan penyumbatan pada saringan bahan bakar. Sebagai akibatnya,

pemilik kendaraan harus mengganti saringan bahan bakar pada saat penggantian pertama

penggunaan biodiesel (States, It, & Oil, 2010).

Biodiesel dapat berubah menjadi gel pada suhu dibawah 320C (0

0F) dan harus

dicampurkan dengan bahan bakar diesel, kerosin, atau zat aditif khusus lainnya pada cuaca

dingin untuk mencegah kemungkinan berubah bentuk menjadi gel. Oleh karena itu,

penggunakan biodiesel sebagai bahan bakar lebih baik menggunakan B20 untuk mencegah

kemungkinan ”gelling”. Hal ini telah dibuktikan oleh Dr. Tyson, permasalahan “gelling”

pada biodiesel telah dialaminya saat menggunakan B35 beberapa tahun yang lalu. Dia

mengatakan bahwa penggunaan B20 dan beberapa campuran biodiesel yang lebih rendah

(B10 atau B5) lebih aman untuk digunakan.

Benefit Biodiesel

Ada beberapa keuntungan dalam penggunaan biodiesel khususnya sebagai campuran

pada bahan bakar dalam mesin biodiesel yaitu dapat mengurangi kebutuhan bahan bakar

diesel. Selain itu biodiesel dapat mereduksi emisi Green House Gas (GHG). Dalam

penggunaannya di kendaraan, biodiesel dapat mereduksi emisi karbon monoksida, particulate

matter, sulfur, begitu juga emisi hidrokarbon dan gas racun.

Berdasarkan analisa EPA menggunakan data yang ada menunjukkan bahwa dampak

emisi nitrogen oksida (NOx) pada biodiesel tergantung pada beban mesin dan dengan

demikian dilakukan uji siklus. Secara rata-rata, emisi NOx meningkat sekitar 20% untuk

campuran B20. Sejumlah program tes juga baru-baru ini telah dilaksanakan untuk memeriksa

efek B20 yang dipadukan pada sejumlah peralatan modern (seperti particulate filter, dan

penyimpanan NOx dan reduction devices), dan sampai saat ini belum terlihat pengaruh nyata

biodiesel dalam menurunkan atau mengganggu kinerja perangkat.

DAFTAR PUSTAKA

Bakar, B., Biodiesel, A., Pengenalan, B. I., Haryanto, B., Teknik, F., Teknik, J., … Oil, C. P.

(2002). Fractination Refining Factory )., 1–13.

Cleaner, A. (2003, January). Biodiesel. BuildingGreen Inc.

Demand, B., Demand, B., Process, B. P., Process, B. P., Components, C., & Components, C.

(n.d.). BIODIESEL IN CHEMCAD The Challenge – Biodiesel Production, 1–7.

Hillion, G., Delfort, B., Pennec, D., Bournay, L., & Chodorge, J. (2003). Biodiesel

production by a continuous process using a heterogeneous catalyst. American Chemical

Society (ACS) - Division of Fuel Chemistry, 48(1), 636–638.

Idusuyi, N., Ajide, O. O., & Abu, R. (2012). Biodiesel as an Alternative Energy Resource in

Southwest Nigeria. International Journal of Science and Technology, 2(5), 323–327.

Retrieved from http://ejournalofsciences.org/archive/vol2no5/vol2no5_14.pdf

National Renewable Energy Laboratory, Biodiesel Handling and Use Guide, Fourth Edition,

NREL/TP-540-43672, January 2009.

http://www.nrel.gov/vehiclesandfuels/pdfs/43672.pdf

States, U., It, H., & Oil, V. (2010). Biodiesel is a renewable fuel produced from agricultural

resources such as vegetable oils. In the United States, most biodiesel is made from

soybean oil; however canola oil, sunflower oil, recycled cooking oils, and animal fats

are also used., (February).