PRODUK BIOTEKNOLOGI :

PEMBUATAN BIODISEL DARI MINYAK BIJI BUNGA

MATAHARI (Helianthus annuus Linn.)

Artikel ini Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Bioteknologi

Dosen : Dr. Ir. Ekosari

Laila Rina Munajah

(08312241024)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2010

PEMBUATAN BIODISEL DARI MINYAK BIJI BUNGA

MATAHARI

Sumber energi minyak dan gas bumi tidak dapat diperbaharui kembali,

persediaanya yang semakin menipis dan pengembangan produksinya terbatas.

Sebelum krisis minyak bumi terjadi, harus ada bahan bakar alternatif yang dapat

dikembangkan dan dimanfaatkan. Menghadapi semakin langkanya minyak bumi

sedangkan kebutuhan bahan bakar diesel semakin meningkat seiring dengan

peningkatan penggunaan mesin diesel, maka perlu dicari sumber-sumber lain

diluar minyak dan gas bumi. Bahan bakar alternatif yang dimungkinkan adalah

berasal dari minyak nabati yang terdapat pada pada tumbuh-tumbuhan misalnya

kelapa, biji jarak, biji bunga matahari, kedelai, kacang tanah.

Di Indonesia, pemanfaatan minyak bumi dari tahun ke tahun semakin

meningkat. Pada tahun 2007 dan paling lambat tahun 2015 Indonesia diperkirakan

akan menjadi pengimpor penuh minyak bumi (PPE-ITB,2003). Pemerintah telah

membuat kebijakan energi nasional melalui Instruksi Presiden No. 10/2005

tentang penghematan energi, namun dalam prakteknya pemerintah belum bisa

melakukan penghematan yang berarti. Terbukti dari jumlah penggunaan bahan

bakar yang terus meningkat pada tiap tahunnya. Selain sifatnya yang tidak dapat

terbaharukan penggunaan bahan bakar fosil menyebabkan berbagai permasalahan

lingkungan, terutama di kota-kota besar yang penuh dengan polusi asap kendaraan

dan industri. Penggunaan BBM sebagai bahan bakar utama ikut memberi andil

dalam kerusakan lingkungan yang terjadi. Emisi gas buang hasil pembuangan

bahan bakar mengandung senyawa-senyawa yang membahayakan bagi kesehatan.

Proses alkoholisis minyak nabati sudah banyak dilakukan penelitian sejak tahun

1979, Noureddin dan Zhu pada tahun 1997 meneliti alkoholisis minyak kacang

kedelai dan methanol. Pada rasio reaktan methanol : minyak, 6 : 1, katalisator 2 %

dari berat minyak, variasi suhu yang dipelajari dari 30 sampai dengan 70oC.

Kusmiyati (1999) meneliti alkoholisis minyak kapuk dan methanol dengan katalis

zeolit aktif, hasil yang relatif baik diperoleh pada rasio reaktan metanol : minyak,

6 : 1, suhu 130oC, koversi mencapai � 64 % dalam waktu 60 menit.

Biji bunga matahari belum banyak dimanfaatkan, minyak biji bunga matahari

merupakan trigliserida yang tersusun atas asam lemak dan gliserol yang

mempunyai rantai karbon panjang, sedangkan asam lemak dapat di alkoholisis

dengan alkohol yang mempunyai berat molekul rendah (Groggins, 1985).

Permasalahan yang timbul adalah bagaimana memperoleh yield yang baik dari

alkoholisis minyak biji bunga matahari dengan methanol dengan katalis Natrium

Hidroksida (NaOH) untuk menghasilkan metil ester sebagai bahan bakar

alternatif. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi waktu

reaksi, suhu terhadap produk biodisel. Teori Dasar Sumber energi alternatif yang

mulai dikembangkan adalah sumber energi dari minyak nabati. Biji bunga

matahari mengandung 45-50 % lipid, sehingga dapat dijadikan sebagai sumber

energi biodiesel. Metil ester yang dihasilkan dapat diharapkan sebagai bahan

bakar alternatif untuk menggantikan minyak bumi sebagai bahan bakar. Hasil

pembakaran dari metil ester adalah asap yang bersih tidak menghasilkan emisi

sulfur dioksida. Walaupun menghasilkan panas yang relatif rendah tidak

memerlukan penyesuaian yang khusus dan tidak menghilangkan efisiensi. Bruwer

(1980) mempelajari penggunaan minyak bunga matahari sebagai sumber energi

yang dapat diperbaharui, ketika mengoperasikan traktor dengan 100 % minyak

biji bunga matahari sebagai pengganti bahan bakar diesel. Bunga matahari

mempunyai viskositas 14 % lebih tinggi dibandingan bahan bakar diesel pada

37oC. Mesin/motor dapat menggunakan minyak biji bunga matahari karena sama

dengan mesin diesel, tetapi oksidasi minyak bunga matahari yang menyebabkan

menempelnya getah berat atau deposit lilin pada peralatan test. Alkoholisis adalah

reaksi suatu asam karboksilat dengan alkohol untuk membentuk suatu ester,

dimana reaksinya biasanya lambat namun dapat dipercepat dengan bantuan suatu

katalis yang biasa dipergunakan adalah suatu asam anorganik seperti HCl dan

H2SO4. Pada reaksi ester dengan alcohol terjadi pertukaran gugus alkyl dari ester.

Reksi ini memungkinkan terjadinya perubahan ester berat menjadi ringan. Minyak

nabati bila di alkoholisis dengan alkohol berantai pendek akan menghasilkan

gliserol dan ester yang mempunyai rantai yang lebih pendek.

A Karboksilat Alkohol Ester Cara lainnya adalah dengan melewatkan HCl

kedalam campuran reaksi tersebut dan direfluks. Cara ini dikenal dengan nama

metode Fischer-Speier. Hasil dari ester ini dapat bertambah dengan cara

menggunakan salah satu pereaksi secara berlebih. Pertambahan hasil juga

dipengaruhi oleh dehidrasi yang artinya menarik air yang terbentuk sebagai hasil

samping reaksi. Air dapat dipisahkan dengan cara menambahkan pelarut yang

bersifat non polar seperti misalnya benzen dan kloroform sehingga ester yang

terbentuk akan segera terikat pada pelarut yang digunakan. Asam anorganik yang

digunakan sebagai katalis akan menyebabkan asam karboksilat mengalami

konyugasi sehingga asam konyugat dari asam karboksilat tersebutlah yang akan

berperan sebagai substrat. Asam karboksilat akan beresonasi hybrid

Metil ester adalah bahan kimia dasar turunan dari minyak dan lemak.

Metil ester diproduksi dengan proses alkoholisis yaitu dengan mereaksikan

minyak atau lemak dengan methanol atau biasa disebut dengan metanolisis.

Proses metanolisis minyak atau lemak akan menghasilkan metil ester dan gliserol

melalui pemecahan trigliserida (Farris, 1979). Metil ester adalah cairan berwarna

yang mudah larut dalam alkohol tetapi tidak larut dalam air. Metil ester biasanya

digunakan sebagai pembasah, campuran pelumas dan pelindung. Gliserol adalah

cairan yang tidak berbau, tidak berwarna, hidroskopis, larut dalam air dan alkohol,

tetapi tidak larut dalam eter, benzene, dan kloroform. Pada umumnya alkohol

dengan atom karbon rendah lebih reaktif daripada alkohol dengan atom karbon

tinggi (Kirk dan Othmer, 1978). Alkohol yang biasa digunakan dalam alkoholisis

adalah methanol dan etanol. Methanol lebih sering digunakan karena harganya

murah dan korosifitas terhadap alat lebih rendah. (widodo, 1993). Reaksi

alkoholisis adalah reaksi yang berjalan lambat dan tidak disertai dengan

perubahan energi yang besar (panas reaksi kecil). Untuk mempercepat reaksi

sering digunakan katalisator Untuk menggeser reaksi ke kanan biasanya

menggunakan alkohol berlebihan atau mengambil salah satu produk dari

campuran (Groggin, 1985). Trigliserida methanol NaOH metil ester gliserol

Beberapa faktor yang mempengaruhi reaksi alkoholisis antara lain waktu reaksi,

suhu, katalisator, kecepatan pengadukan, konsentrasi.

1. Waktu

Makin lama reaksi, makin besar yield yang kan dihasilkan, ini

disebabkan kesempatan zat-zat pereaksi untuk saling bertumbukan makin luas.

Tetapi apabila yield sudah tidak berubah maka penambahan waktu reaksi tidak

menguntungkan. Menurut Bailey (1945), konversi minyak nabati menjadi ester

dapat mencapai 98% dalam waktu 60 menit. Selanjutnya Groggin (1958)

mengatakan bahwa kalau waktu reaksi tidak terlalu lama, reaksi ke kiri

dianggap sangat kecil sehingga diabaikan.

2. Suhu

Semakin tinggi suhu (sampai batas tertentu), makin cepat jalanya

reaksi. Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi dipengaruhi oleh katalisator

yang digunakan. Dengan katalisator basa reaksi terjadi pada suhu kamar,

dengan katalisator asam suhu mendekati 100oC dan tanpa katalisator mencapai

suhu 250oC (Kirk & Othmer, 1980).

3. Katalisator

Menurut Groggins (1958), pada reaksi alkoholisis minyak nabati,

penambahan katalis sebesar 2 sampai 4 % dari berat atau volume dari minyak

nabati. Dari hasil penelitian pemanfaatan minyak goreng bekas sebagai bahan

baku metil ester dengan proses alkoholisis dengan metanol dan digunakan

katalisator asam posfat, didapat bahwa pada perlakukan katalis 4 % terhadap

minyak dan perbandingan pereaksi metanol : minyak, 6 : 1 diperoleh hasil

kandungan metil ester yang tinggi, tetapi pada perlakuan katalis 2 % terhadap

minyak dan pada perbandingan pereaksi yang sama, metil ester yang dihasilkan

hanya selisih 0,3 % dibandingkan dengan perlakukan katalis 4 %.

4. Pengadukan

Suatu reaksi akan berjalan dengan baik, apabila terjadi pencampuran

dengan baik yaitu dengan cara pengadukan yang bertujuan untuk menaikan

frekuensi proses tumbukan sehingga frekuensi tumbukan yang semakin besar

menyebabkan kesempatan terjadi reaksi makin besar pula. Bambang (1991)

meneliti alkoholisis minyak biji jarak, Faroug (1995) meneliti alkoholisis

minyak biji nyamplung, keduanya menggunakan autoclaf, pencampuran

dilaksanakan dengan kecepatan 50-150 rpm, kondisi yang relatif baik pada

kecepatan pengadukan 100 rpm. Berdasarkan beberapa hasil penelitian, setiap

kenaikan kecepatan pengadukan 10 rpm, rata-rata kenaikan konversi hanya

sekitar 0,1-1,2 %.

5. Rasio Reaktan

Reakasi alkoholisis pada umumnya menggunakan alkohol yang

berlebihan agar reaksi berjalan sempurna, karena menyebabkan reaksi bergeser

ke kanan (Widodo, 1993). Selain itu pemakaian alkohol yang berlebih akan

memperbesar frekuensi tumbukan, sehingga reaksi yang terjadi lebih baik,

(Kirk & Othmer, 1980). Menurut Groggin (1958), menggunakan alkohol

berlebih atau mengambil salah satu hasil reaksi akan bergeser keseimbangan ke

kanan, dengan demikian di dapat hasil produk yang banyak diperoleh dari

proses alkoholisis. Yield yang relatif baik pada penelitian studi kinetika reaksi

alkoholisasi katalitik minyak biji karet : kajian pengaruh suhu, dan rasio

reaktan terhadap yield reaksi diperoleh rasio reaktan metanol : minyak, 6 : 1

pada suhu 120oC (Melani, 2003).

6. Konsentrasi

Kecepatan reaksi sebanding dengan besarnya konsentrasi reaktan

(Groggins, 1958). Bila konsentrasi zat pereaksi diperbesar, maka kecepatan

reaksi akan meningkat. Jumlah molekul yang betumbukan akan bertambah,

apabila zat pereaksi yang digunakan semakin murni, sehingga mempercepat

terjadinya reaksi. Minyak yang dipakai semakin bersih dan kering serta alkohol

dengan kadar yang tinggi (Bailey, 1945) Karakteristik bahan bakar diesel yang

diperlu diketahui antara lain :

a. Spesific Gravity

Berat jenis merupakan suatu angka yang menyatakan perbandingan

berat dari bahan bakar minyak pada tempoeratur tertentu terhadap air pada

volume dan temperatur yang sama. Penggunaan specific gravity untuk

mengukur berat atau massa minyak bila volumenya telah diketahui. Bahan

bakar minyak pada umumnya mempunyai specific gravity antara 0,74 dan

0,96. dengan kata lain bahan bakar minyak lebih ringan dari pada air.

Diamerika Serikat, specific gravity umumnya dinyatakan dengan satuan

yang lain yaitu derajat API (American Petroleum Institute). Air pada suhu

60oF mempunyai API gravity sebesar 10o API dan bahan bakar

mempunyai API Gravity lebih besar dari 10o API.

b. Viskositas (Viscosity)

Viskositas adalah suatu angka yang menyatakan besarnya hambatan

suatu bahan cair untuk mengalir atau ukuran besarnya tahanan geser dari

bahan cair. Makin tinggi viskositas akan semakin kental atau lebih sulit

mengalir. Kekentalan yang tinggi akan menyebabkan bahan bakar tidak

akan terbakar dalam waktu singkat. Sebaliknya semakin encer atau

viskositas yang kecil akan semakin mudah mengalir, tetapi jika viskosiatas

terlalu kecil dapat mengakibatkan kebocoran pada pompa injeksi bahan

bakar sehingga mesin harus menggunakan pelumas dengan viskositas

tinggi untuk melumasi bagian-bagian bergerak pada sistem bahan bakar

dan membantu perapat (seal) bagian-bagian yang bergerak untuk

mencegah kebocoran.

c. Nilai kalori (Calorific Value)

Nilai kalori adalah suatu angka yang menyatakan jumlah

panas/kalori yang dihasilkan dari proses pembakaran sejumlah tertentu

bahan bakar dengan oksigen/udara. Nilai kalori bahan bakar minyak

umumnya antara 18.300-19.800 Btu/lb atau 10.160-11.000 Kcal/kg. nilai

kalori berbandinmg terbalik terhadap berat jenis. Pada berat yang sama,

semakin berat jenis sutau minyak akan semakin rendah nilai kalorinya.

Sebaliknya, semakin rendah berat jenis suatu minyak akan semakin besar

nilai kalorinya. Nilai kalori diperlukan karena dapat digunakan untuk

menghitung jumlah konsumsi bahan bakar minyak yang dibutuhkan untuk

suatu mesin dalam suatu periode. Nilai kalori umumnya dinyatakan dalam

Kcal/kg atau Btu/lb.

d. Titik Nyala (Flash Point)

Titik nyala adalah suatu angka yang menyatakan suhu terendah dari

bahan bakar minyak dimana akan timbul pernyalaan api sesaat, apabila

pada permukaan minyak tersebut didekatkan pada nyala api. Kegunaan

titik nyala sangat penting yaitu berhubungan dengan keamanan dari

penimbunan minyak dan pengangkutan bahan bakar minyak terhadap

bahaya kebakaran. Titik nyala sangat berpengaruh yang besar dalam

persyaratan pemakaian bahan bakar minyak untuk mesin diesel atau ketel

uap Bahan dan Metode Penelitian Penelitian pembuatan biodiesel dari biji

bunga matahari menggunakan proses dua tahap. Bahan utama penelitian

adalah minyak biji bunga matahari, alkohol ( Methanol), katalis( NaOH),

asam phosphat. Proses alkoholisis minyak biji bunga matahari dijalankan

secara batch dalam labu leher tiga, yang dilengkapi pemanas, pendingin

balik, termometer dan pengaduk. Proses alkoholisis minyak biji bunga

matahari ada dua tahap. Tahap pertama adalah reaksi antara minyak biji

bunga matahari dan ¾ bagian metoksid (campuran metanol dan NaOH)

selama satu jam pada suhu 600C diikuti proses pengadukan. Kemudian

didinginkan selama 12 – 24 jam dan pisahkan Glyserine dari larutan

(Biodiesel yang belum sempurna). Tahap kedua adalah menambahkan ¼

bagian metoksid ke dalam reaktor yang berisi larutan biodiesel yang belum

sempurna (hasil reaksi tahap satu). Proses tahap kedua berlangsung selama

satu jam pada suhu 600C dan diikuti dengan pengadukan. Kemudian

didinginkan selama 12 jam untuk mengendapkan Glyserine. Pisahkan

Glyserine dari larutan / Biodiesel. Senyawa biodiesel dengan warna coklat

terang dibagian atas dan gliserol berwarna coklat tua berada di bagian

bawahnya. Biodiesel dipisahkan kemudian dicuci atau dibilas dengan air

panas. Biodiesel yang telah dicuci dipanaskan pada suhu 1100C selama 10

menit. Analisis karakteristik produk (Biodiesel) meliputi, viskositas,

densitas, flash point, dan pH. Kemudian membandingankan sifat fisika

biodiesel dengan minyak solar.

Di ambil dari makalah hasil Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia –

SNTKI 2009 ISBN 978-979-98300-1-2 Bandung, 19-20 Oktober 2009

Komentar :

Saya sangat setuju sekali dengan pembuatan biji bunga matahari sebagai

energi biodiesel. Kebutuhan energi dunia hingga detik ini cenderung

didominasi oleh bahan bakar fosil. Makin maraknya penggunaan mesin

industri dan transportasi penunjang perekonomian dunia yang

menggunakan minyak bumi sebagai bahan bakar penggeraknya, menjadi

faktor pendorong konsumsi bahan bakar fosil yang makin tinggi. Jika kita

tinjau keadaan Indonesia hingga kini masyarakat Indonesia hampir

semuanya menggunakan bahan bakar fosil, Padahal minyak bumi, gas alam

dan batu bara adalah sumber energi yang tidak dapat diperbaharui, yang

jika dieksploitasi terus menerus lama kelamaaan akan habis. Aktivitas

produksi dan konsumsi energi masyarakat dunia yang terus meningkat

dipicu dengan modernisasi, pembangunan di segala bidang serta eksploitasi

sumber daya alam yang terus menerus dipastikan akan mempengaruhi

kelanjutan pembangunan pada masa yang akan datang, sehingga suatu saat

dunia terancam mengalami krisis energi jika tidak dimaksimalkan

pemanfaatan sumber energi alternatif baru.

Saat ini di seluruh belahan dunia sedang digalakkan pencarian sumber

energi lain atau sumber energi alternatif yang lebih ramah lingkungan dan

juga dapat diperbaharui. akibat terlalu banyaknya emisi pembakaran bahan

bakar fosil yang mencemari atmosfer. Antara lain dengan menggunakan

biji bunga matahari sebagai biomassa pengganti bahan bakar fosil. Dengan

pembuatan ini diharapkan masyarakat Indonesia beralih dari yang asalnya

menggunakan bahan bakar fosil berupa minyak bumi, bensin, solar dan lain

sebagainya beralih menggunakan bahan bakar nabati berupa biji bunga

matahari.

Budidaya penanaman bunga matahari yang dapat dijadikan sebagai energi

biodiesel yang ramah lingkungan, tidak menghambur-hamburkan uang Negara

untuk mengimpor BBM dari luar negeri. Dengan pengalihan sumber bahan

bakar fosil ke bahan bakar nabati diharapkan keadaan ekonomi di Indonesia

bangkit dari keterpurukan dan bebas dari hutang.