pembuatan biodiesel dari minyak curah

8/17/2019 Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Curah

1/27

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK CURAH

I. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan mahasiswa mampu:

• Membuat biodiesel dari minyak curah

• Menganalisa kualitas produk ( biodiesel) yang dihasilkan dari

minyak curah

• Membedakan proses esterifikasi dan transesterifikasi pada

pembuatan biodiesel

II. Alat an Ba!an

2.1. lat yang digunakan:

• !elas kimia

• "rlenmeyer

• #orong pisah

• Spatula

• $ot plate

• %eraca analitik

• &ipet tetes

• &ipet ukur

•

'ola karet• !elas ukur

• Stirrer

• iscometer

• &iknometer

• lash point tester

2.2. 'ahan yang digunakan:

• Minyak curah

• Methanol

• %a*$

• +ndicator &&

•

uadest


2/27

• $cl

• -*$

III. Da"ar Teor#

'iodiesel adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumberdaya

hayati yang berupa minyak lemak nabati atau lemak hewani. Senyawa

utamanya adalah ester. "ster mempunyai rumus bangun sebagai berikut :

!ambar 1 umus bangun ester

'iodiesel dapat dibuat dari transesterifikasi asam lemak. sam lemak dari

minyak lemak nabati direaksikan dengan alkohol menghasilkan ester dan

produk samping berupa gliserin yang /uga bernilai ekonomis cukup tinggi.

'iodiesel telah banyak digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar.

'ahan baku biodiesel yang dikembangkan bergantung pada sumber daya alam

yang dimiliki suatu negara, minyak kanola di 0erman dan ustria, minyak

kedelei di merika Serikat, minyak sawit di Malaysia, dan minyak kelapa di

ilipina +ndonesia mempunyai banyak sekali tanaman penghasil minyak

lemak nabati, diantaranya adalah kelapa sawit, kelapa, /arak pagar, /arak,

nyamplung, dan lainlain. 'eberapa tanaman yang potensial untuk bahan baku

biodiesel dapat dilihat pada abel 1.

abel 1 'eberapa tanaman penghasil minyak di +ndonesia

Na$a lat#n Na$a

Inone"#a

Na$a la#n

%aera!&

Elaeis guineensis -elapa sawit Sawit, kelapa sawit


3/27

Ricinus communis 0arak (kastroli) -aliki, /arag

(3ampung)

Jatropha curcas 0arak pagar

Ceiba pentandra -apok andu (Sunda,

0awa)

Chalopyllum

inophyllum

%yamplung nyamplung

Ximena americana 'idaro 'idaro

(Sumber : Pusat Penelitian Energi ITB

gar dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar, biodiesel harus

mempunyai kemiripan sifat fisik dan kimia dengan minyak solar. Salah satu

sifat fisik yang penting adalah 4iskositas. Sebenarnya, minyak lemak nabati

sendiri dapat di/adikan bahan bakar, namun, 4iskositasnya terlalu tinggi

sehingga tidak memenuhi persyaratan untuk di/adikan bahan bakar mesin

diesel. &erbandingan sifat fisik dan kimia biodiesel dengan minyak solar

disa/ikan pada abel 2.


4/27

abel 2 perbandingan sifat fisik dan kimia biodiesel dan solar

S#'at '#"#( )

(#$#a

B#o#e"el Solar

-omposisi "ster

alkil

$idrokarbon

5ensitas,

g6ml

7,892 7,8;.


5/27

abel > perbandingan emisi pembakaran biodiesel dengan solar

Sen*a+a e$#"# B#o#e"el Solar

S*2, ppm 7 ;8

%*, ppm >; 9

%*2, ppm 1 1

#*, ppm 17 7

&artikulat,

mg6%m>

7,2<


6/27

"til ben@en,

mg6%m>

7,> 7,;>

(Sumber : Internasional Biodiesel! "##$

Selain itu, beberapa keunggulan biodiesel yang lain adalah :

B 3ebih aman dalam penyimpanan karena titik kilatnya lebih tinggi

B 'ahan bakunya terbaharukan

B ngka setana tinggi

Tr#,l#"er#a

Minyak atau lemak adalah substansi yang bersifat non soluble di air

(hidrofobik) terbuat dari satu mol gliserol dan tiga mol asam lemak. Minyak

atau lemak /uga biasa dikenal sebagai trigliserida (Sonntag! $%&%). Struktur

kimia trigliserida disa/ikan pada !ambar 2.

!ambar 2 umus bangun trigliserida

1, 2, dan > merupakan rantai hidrokarbon yang berupa asam lemak

dengan /umlah atom # lebih besar dari sepuluh. Senyawa inilah yang akan

dikon4ersi men/adi ester melalui reaksi transesterifikasi.

+ndonesia memiliki banyak sekali tumbuhan penghasil minyak lemak

nabati bahan baku produksi biodiesel. -ekayaan alam ini masih belum banyak

dikembangkan.


7/27

A"a$ Le$a( Beba"

Selain mengandug trigliserida, minyak lemak nabati /uga mengandung

asam lemak bebas ( 'ree 'atty acid ), fosfolipid, sterol, air, odorants, dan

pengotorpengotor lainnya. 5i antara kandungankandungan tersebut yang

perlu diperhatikan ialah asam lemak bebas.

sam lemak bebas merupakan pengotor yang tidak boleh ada dalam reaksi

transesterifikasi. sam lemak bebas bereaksi dengan basa (katalis reaksi

transesterifikasi) membentuk sabun dan air. Selain itu, reaksi transesterifikasi

menghasilkan produk samping berupa gliserin. Sabun sulit dipisahkan dari

gliserin, sehingga adanya asam lemak bebas dalam reaksi transesterifikasi

dapat menyebabkan kesulitan dalam pemisahan produk.

Al(o!ol

lkohol digunakan sebagai reaktan dalam reaksi esterifikasi maupun

transesterifikasi. lkohol yang sering digunakan adalah metanol, etanol,

propanol, dan isopropanol. 5alam skala industri, metanol lebih banyak

digunakan karena harganya lebih murah daripada alkohol yang lain.

lkohol diumpankan dalam reaksi esterifikasi maupun transesterifikasi

dalam /umlah berlebih untuk mendapatkan kon4ersi maksimum. &emakaian

alkohol yang berlebih tentu sa/a menambah biaya produksi pembuatan

biodiesel, oleh karena itu alkohol sisa di daur ulang.

Katal#"

Seperti reaksi kimia pada umumnya, pada reaksi esterifikasi dan

transesterifikasi ditambahkan katalis untuk mempercepat la/u reaksi dan

meningkatkan perolehan.

%#& Katal#" Rea("# E"ter#'#(a"#


8/27

eaksi esterifikasi ber/alan baik /ika dalam suasana asam. -atalis yang

sering digunakan untuk reaksi ini adalah asam mineral kuat, garam, gel silika,

dan resin penukar kation.

sam mineral yang banyak dipakai adalah asam klorida, asam sulfat, dan

asam fosfat. sam klorida banyak dipakai untuk skala laboratorium, namun

/arang dipakai untuk skala industri karena sangat korosif. sam fosfat /arang

digunakan sebagai katalis karena memberikan la/u reaksi yang relatif lambat.

sam sulfat paling banyak digunakan dalam industri karena memberikan

kon4ersi tinggi dan la/u reaksi yang relatif cepat.

Selain asam mineral, katalis yang sering dipakai adalah resin penukar

kation. -eunggulan katalis ini adalah fasanya yang padat sehingga

pemisahannya lebih mudah dan dapat dipakai berulang. Selain itu, ester yang

terbentuk tidak perlu dinetralkan. %amun, resin penukar kation merupakan

katalis yang mahal dibandingkan dengan asam mineral.

%##& Katal#" Rea("# Tran"e"ter#'#(a"#

-atalis yang sering digunakan untuk reaksi transesterifikasi yaitu alkali,

asam, atau en@im. &enggunaan en@im masih belum umum dibandingkan alkali

dan basa karena harganya mahal dan belum banyak penelitian yang membahas

kiner/a katalis ini.

lkali yang sering digunakan yaitu natrium metoksida (%a*#$>), natriumhidroksida (%a*$), kalium hidroksida (-*$), kalium metoksida, natrium

amida, natrium hidrida, kalium amida, dan kalium hidrida (Sprules and Price!

$%#). %atium hidroksida dan natrium metoksida merupakan katalis yang

paling banyak digunakan. %atrium metoksida lebih efektif dibandingkan

natrium hidroksida ( )redman et* al*! $%+,- .artman! $%/ ) tetapi harganya

lebih mahal dan beracun. Cntuk perbandingan molar alkohol dan asam lemak

9:1, perolehan ester untuk %a*$ 1D dan %a*#$> 7,


9/27

direaksikan selama 97 menit %amun, pada perbandingan molar alkohol dan

asam lemak >:1, katalis natrium metoksida menun/ukkan hasil yang lebih baik

( )redman et* al*! $%+,).

-alium hidroksida (-*$) mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan

dengan katalis lainnya. &ada akhir proses, -*$ yang tersisa dapat dinetralkan

dengan asam fosfat men/adi pupuk (- >&*) sehingga proses produksi

biodiesel dengan katalis -*$ tidak menghasilkan limbah cair yang berbahaya

bagi lingkungan. Selain itu, -*$ dapat dibuat dari abu pembakaran limbah

padat pembuatan minyak nabati.

sam yang dapat digunakan diantaranya asam sulfat ($2S*), asam fosfat,

asam klorida, dan asam organik. -atalis asam yang paling banyak banyak

dipakai adalah asam sulfat.

&ada kondisi operasi yang sama, katalis alkali /auh lebih cepat daripada

katalis asam ( )redman et* al*! $%+,). lkali dapat memberikan perolehan yang

tinggi untuk waktu reaksi sekitar 1 /am sedangkan asam baru memberikan

perolehan ester yang tinggi setelah bereaksi selama >8 /am. &ada alkali

perolehan ester akan memuaskan untuk perbandingan molar alkohol dan asam

lemak 9:1 sedangkan pada asam baru memberikan perolehan ester yang

memuaskan untuk perbandingan molar alkohol dan asam lemak >7:1. etapi,

katalis alkali tidak mengi@inkan adanya kandungan asam lemak bebas dalam

/umlah besar pada reaktan karena akan ter/adi reaksi penyabunan. *leh karena

itu, untuk minyak nabati yang banyak mengandung asam lemak bebas dan air

maka penggunaan katalis asam patut dipertimbangkan.

Rea("# Pe$buatan B#o#e"el

"ster dapat dibuat dari minyak lemak nabati dengan reaksi esterifikasi atau

transesterifikasi atau gabungan keduanya.

%#& Rea("# E"ter#'#(a"#


10/27

eaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak bebas dengan alkohol

membentuk ester dan air. eaksi yang ter/adi merupakan reaksi endoterm,

sehingga memerlukan pasokan kalor dari luar. emperatur untuk pemanasan

tidak terlalu tinggi yaitu


11/27

digliserida alkohol monogliserida ester

monogliserida alkohol gliserin ester

Secara keseluruhan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut :

rigliserida > (alkohol) gliserin > (ester)

rigliserida bereaksi dengan alkohol membentuk ester dan gliserin. -edua

produk reaksi ini membentuk dua fasa yang mudah dipisahkan. asa gliserin

terletak dibawah dan fasa ester alkil diatas. "ster dapat dimurnikan lebih lan/ut

untuk memperoleh biodiesel yang sesuai dengan standard yang telah

ditetapkan, sedangkan gliserin dimurnikan sebagai produk samping


12/27

pembuatan biodiesel. !liserin merupakan senyawaan penting dalam industri.

!liserin banyak digunakan sebagai pelarut, bahan kosmetik, sabun cair, dan

lainlain.

Pen,otor

&engotor yang ada dalam biodiesel diantaranya gliserin, air, dan alkohol sisa.

&emisahan pengotor dilakukan untuk mendapatkan biodiesel yang memenuhi

kriteria untuk di/adikan bahan bakar.

%#& -l#"er#n

!liserin dan ester membentuk dua fasa yang tidak saling larut. !liserin yang

berada di lapisan bawah karena densitasnya lebih besar dari ester. &emisahan

gliserin dari ester dapat dilakukan dengan cara dekantasi.

!liserin merupakan produk samping proses pembuatan biodiesel yang

bernilai ekonomis tinggi yang dapat di/ual dalam keadaan mentah (crude

glycerin) atau gliserin yang telah dimurnikan. &emurnian gliserin akan lebih

sulit /ika terbentuk sabun hasil reaksi asam lemak bebas dengan basa.

%##& A#r

Salah satu produk samping reaksi esterifikasi adalah air. ir harus dihilangkan

sebelum reaksi transesterifikasi. &emisahan air ini dapat dilakukan dengan

penguapan atau menggunakan absorber. &emisahan air dengan penguapan

lebih banyak dilakukan dalam industri biodiesel karena lebih murah.

ir men/adi sulit dipisahkan /ika terdapat sabun hasil reaksi asam lemak

bebas dengan basa. ir akan berikatan dengan sabun dan gliserin sehingga

pemisahannya men/adi sulit.

RuteRute Pro"e" Pe$buatan B#o#e"el

&embuatan biodiesel dengan bahan baku minyak berasam lemak bebas tinggi

akan menimbulkan banyak rute karena diperlukan satu reaksi atau lebih dan


13/27

pemisahannya. berikut ini gambaran singkat mengenai ruterute pembuatan

biodiesel.

%#& Rute I %tran"e"ter#'#(a"# / e"ter#'#(a"# &

&ada rute ini, pembuatan ester alkil dari minyak nabati dilakukan dengan dua

reaksi, transesterifikasi dan esterifikasi.

sam lemak bebas dalam minyak lemak nabati direaksikan dengan basa

membentuk sabun. Semua asam lemak bebas dikon4ersi men/adi sabun,

sehingga minyak nabati yang masuk reaktor transesterifikasi bebas asam

lemak bebas. eaksi transesterifikasi dapat dilakukan satu tahap atau dua

tahap, pada reaksi dua tahap dilakukan pemisahan gliserin di tengahtengah

reaksi, hal ini dilakukan agar kesetimbangan reaksi bergeser ke kanan,

sehingga kon4ersi yang diperoleh lebih tinggi.

$asil yang diperoleh dari keluaran reaktor transesterifikasi adalah ester,

gliserin, sabun, dan pengotor. "ster dipisahkan dari produk dan sabun diubah

kembali men/adi asam lemak bebas dengan pengasaman. sam lemak dapat

diubah men/adi ester alkil dengan reaksi esterifikasi.

sam lemak bebas bereaksi dengan alkohol men/adi ester dan air. &ada reaksi

ini digunakan katalis asam, dapat berupa katalis homogen (cair) atau

heterogen (padat). -atalis padat dapat memudahkan dalam proses pemisahan

produk karena dapat disaring untuk kemudian dipakai kembali. Selain

menghasilkan ester, reaksi esterifikasi /uga menghasilkan produk samping

berupa air.

"ster hasil reaksi esterifikasi masih bercampur dengan pengotorpengotor

sehingga harus dimurnikan. &engotor paling banyak adalah gliserin. !liserin

mempunyai massa /enis yang lebih besar daripada ester sehingga fasa gliserin

berada di bawah, pemisahannya dapat dilakukan dengan dekantasi. !liserin

dapat dimurnikan lebih lan/ut dan men/adi produk samping yang bernilai


14/27

ekonomi cukup tinggi. 'iodiesel hasil reaksi esterifikasi dicampurkan kembali

dengan biodiesel hasil reaksi transesterifikasi.

'iodiesel yang dihasilkan masih berupa produk mentah sehingga perlu

dimurnikan. &emurniannya dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan

pencucian menggunakan air atau pemurnian dengan penukar ion (penukar

anion untuk mengikat asam dan penukar kation untuk mengikat basa yang

tersisa dari reaksi transesterifikasi). &encucian dilakukan untuk

menghilangkan garam, alkohol, dan pengotor yang larut dalam air.

ute ini tidak sesuai untuk memproduksi biodiesel dari minyak lemak

nabati yang mengandung asam lemak bebas tinggi karena memerlukan bahan

baku berupa asam dan basa relatif lebih banyak.

%##& Rute II %e"ter#'#(a"# / tran"e"ter#'#(a"#&

Seperti pada rute +, ute ini /uga menggunakan dua reaksi, yaitu esterifikasi

dan transesterifikasi, namun pada rute ini reaksi esterifikasi dilakukan sebelum

reaksi tranesterifikasi. $al ini dilakukan untuk menghilangkan asam lemak

bebas sekaligus menambah perolehan biodiesel. eaksi esterifikasi dapat

dilakukan dengan katalis homogen maupun heterogen. "sterifikasi dengan

katalis homogen menghasilkan produk yang bersifat asam sehingga sebelum

reaksi transesterifikasi, kelebihan asam ini harus dinetralkan terlebih dahulu.

&enetralan dapat dilakukan dengan penambahan basa atau menggunakan resin

penukar anion. &enetralan menggunakan basa menghasilkan garam yang dapat

men/adi pengotor, hal ini tidak ter/adi pada penetralan menggunakan penukar

ion.

eaksi esterifikasi menghasilkan produk samping berupa air. ir harus

dipisahkan sebelum reaksi transesterifikasi. &emisahan ini dapat dilakukan

dengan penguapan atau menggunakan absorber.

Cmpan masuk reaktor transesterifikasi berupa trigliserida, ester, dan pengotor.

rigliserida direaksikan dengan metanol menghasilkan ester dan gliserin.


15/27

eaksi transesterifikasi dapat dilakukan dua tahap untuk mendapatkan

kon4ersi tinggi. &ada reaksi dua tahap, pemisahan gliserin dilakukan diantara

kedua reaksi. &emisahan gliserin ini berguna untuk menggeser kesetimbangan

ke kanan sehingga kon4ersinnya men/adi lebih tinggi.

eaksi transesterifikasi menghasilkan produk samping berupa gliserin. "ster

dan gliserin tidak saling larut sehingga dapat dipisahkan dengan dekantasi.

asa ester dimurnikan lebih lan/ut untuk mendapatkan biodiesel yang sesuai

dengan standard mutu yang disyaratkan. asa ester masih mengandung

pengotorpengotor, seperti : sisa katalis, garam, metanol, dan pengotor

lainnya. &emurnian fasa ester alkil dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pencucian dengan air atau menggunakan penukar ion.

%###& Rute III %e"ter#'#(a"# en,an $etanol "u0er(r#t#(&

Metanol superkritik adalah metanol yang berada pada kondisi diatas

temperatur dan tekanan kritiknya, yaitu >7 M&a. "sterifikasi

dengan metanol superkritik mempunyai beberapa keunggulan yaitu waktu

yang diperlukan untuk mencapai kon4ersi yang diinginkan /auh lebih kecil

daripada dengan cara kon4ensional dan proses pemisahan produknya lebih

mudah karena tidak menggunakan katalis, sehingga tidak ada pengotor berupa

katalis sisa. %amun, esterifikasi ini /uga mampunyai kelemahan yaitu kondisi

operasi harus pada temperatur dan tekanan tinggi.

I1. Lan,(a! Kerja

.1. es (sam 3emak 'ebas)

1. pabila asam lemak bebas lebih besar dari


16/27

>. Setelah berubah warna men/adi merah muda, lalu mencatat 4olume

%a*$.

. %ilai dapat dihitung dengan rumus

D F25,6

gr

mol ×V ×N

m

5imana, F olume %a*$

% F -onsentrasi %a*$

M F massa sampel

.2. &embuatan 'iodiesel

1. Menimbang massa bimoli ;,;= gr).

2. Membuat -*$ dengan massa ,>; gr dan menambahkan 27 ml

methanol.>. Membuat 4ariasi methanol =D, 11,D dan 1. kan terbentuk 2 lapisan yaitu gliserol dan biodiesel dimana

biodiesel berada dibagian atas sedangkan gliserol berada dibawah.

. Mengeluarkan gliserol dari biodiesel


17/27

>. 3alu memutar alat 187G dan men/alankan stopwatch tepat saat

bola bergerak dari titik awal.

. Mengulang langkah 1> untuk sampel 2,> dan .

.. Menimbang sampel biodiesel 1 dan gelas kimia pada suhu 18G#

. Mengulang langkah 1> untuk sampel 2,> dan .

.9. &engu/ian lash &oint

1. Menghububgkan selang gas dan alat flash point meter.

2. Mengangkat be/ana pada alat flash point>. Mengisi bahan baku pada be/ana

. Meletakka kembali be/ana pada flash point dan menutup be/ana

tersebut dengan memutar knop pada tutup be/ana.

*$ ( Metanol) F 27 ml

*$ )


18/27

%o. D Metanol olume Metanol ( ml)

1. = >=,711

2. 11,< <

>. 1>


19/27

-*$ H #$>*$ I #$>*- H $2*

m 7,78= 7,78=

b 7,78= 7,78= 7,78= 7,78=

s 7,78= 7,78=

mol -*$ F

5gr

56,11 gr

mol F 7,78=

gram #$>*- F 7,78=× >2F 2,88

J Fm

V

Fm

V F2,848

0,792 F >,;, ;= F >=,711 gr

2. 11,< D

7,11< × >;, ;= F < gr

>. 1>D

7,1> × >;, ;= F


20/27

F ( massa biodiesel H massa "rlenmeyer) K ( massa

erlenmeyer)

F11;,


21/27

ρ biodiesel Fmassabiodiesel

volumebiodiesel

F43,05gr50ml

F 7,891gr

ml

Spgr F ρ biodiesel

ρaquadest

F

0,861 gr

ml

1,0096 gr

ml

F 7,8. sampel > (1>D)

Massa biodiesel

F ( massa biodiesel H massa "rlenmeyer) K ( massa

erlenmeyer)

F1>,


22/27

Spgr F ρ biodiesel

ρaquadest

F

0,772 grml

1,0096 gr

ml

F 7,;9<

. sampel (1


23/27

F 7,9

Mencari ρ

auadest

J Fm

V F50,48 gr

50ml F 1,77=9gr

ml

massa air F (1;8,91128,1>) gr F 29gr

ml

ρ bola F 8,72gr

ml

- F 7,71>>9

5itanya : μ L

0awab:

μ F - ( ρ bola biodiesel )

× t7

F 7,71>>9 (8,72grml 7,>29

grml )

× 1=,;< sekon

F 7,71>>9 × ;,


24/27

Sampel 2

5ik: t7 F 21,2< sekon

ρ biodiesel F 7,891gr

ml

ρ bola F 8,72gr

ml

- F 7,71>>9

5itanya : μ L

0awab:

μ F - ( ρ bola biodiesel ) × t7

F 7,71>>9 (8,72gr

ml 7,891gr

ml )× 21,2< sekon

F 7,71>>9 × ;,12gr

ml .sekon

Sampel >

5ik: t7 F 1;,2< sekon

ρ biodiesel F 7,;;2gr

ml

ρ bola F 8,72gr

ml


25/27

- F 7,71>>9

5itanya : μ

L

0awab:


F 7,71>>9 (8,72gr

ml 7,;;2gr

ml )× 1;,2< sekon

F 7,71>>9 × ;,28gr

ml × 1;,2< sekon

F 1,9;7>gr

ml .sekon

Sampel

5ik: t7 F 19 sekon

ρ biodiesel F 7,=8gr

ml

ρ bola F 8,72gr

ml

- F 7,71>>9

5itanya : μ

L

0awab:



26/27

F 7,71>>9 (8,72gr

ml 7,=8gr

ml )× 19 sekon

F 7,71>>9 × ;,872grml

× 19 sekon

F 1,


27/27

1III. Ke"#$0ulan

5ari praktikum yang telah dilakukan maka dapat disimpulan

bahwa 4ariasi penggunaan methanol sangat berpengaruh terhadap nilai

parameter pengu/ian standar. &emisahan dengan menggunakan metode

elektrolisis lebih baik dibandingkan dengan metode kon4ensional seperti

menggunakan corong pisah.

I2. Da'tar Pu"ta(a

3aboratorium eknologi 'iomassa, -asie. 271

pembuatan biodiesel dari minyak curah

Documents