12

Science Project OSN PERTAMINA 2012

KONVERSI MINYAK JELANTAH MENJADI BIODIESEL MENGGUNAKAN METODE ELEKTROLISIS

Nama Peserta Tim:M. Miqdam Musawwa(Ketua )Afifah Hidayatillah (Anggota)Ahmad Safarudin(Anggota)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS ISLAM INDONESIA2012LEMBAR PENGESAHAN

Judul Proposal: Konversi Minyak Jelantah Menjadi Biodiesel

Menggunakan Metode ElektrolisisNama Ketua Tim: M. Miqdam MusawwaJenis Kelamin: Laki-lakiProgram Studi: Ilmu KimiaFakultas: Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas: Universitas Islam IndonesiaAlamat Rumah: Ponpes UII Jl. Selokan Mataram, Dabag, Depok,

Sleman, Yogyakarta.Alamat Email: idam_jogja@yahoo.comTelepon Seluler/HP: 085641761731

Yogyakarta, 18 September 2012Menyetujui,Dosen pembimbing

Tatang Shabur J., M.Si.NIP.

Ketua Tim

M. Miqdam MusawwaNIM.

Mengetahui,Dekan

Yandi Syukri, M.Si., Apt.NIP

KONVERSI MINYAK JELANTAH MENJADI BIODIESEL MENGGUNAKAN METODE ELEKTROLISIS

M. Miqdam Musawwa, Afifah Hidayatillah, Ahmad SafarudinJurusan Ilmu Kimia, FMIPA, Universitas Islam Indonesia

ABSTRAK

Keterbatasan minyak bumi menuntut manusia untuk mencari sumber energi lain yang kersediannya selalu dapat diperbaharui, sehingga dapat bertahan lama mengiringi kegiatan manusia. Biodiesel yang merupakan produk turunan lemak dan minyak dapat digunakan sebagai energi alternative yang kesediannya akan selalu ada, mengingat bahan baku minyak nabati ataupun hewani di Indonesia selalu digunakan untuk mengolah makanan sehari hari. Minyak yang digunakan dalam pembuatan biodiesel ini adalah minyak jelantah yang diolah melalui proses transesterifikasi dengan metode elektrolisis. Proses pembuatan biodiesel dari minyak jelantah meliputi reduksi minyak tak jenuh dengan eter, kemudian elektrolisis minyak tak jenuh dengan dietil eter, Biodiesel yang dihasilkan.

Kata Kunci: miyak jelantah, biodiesel, transesterifikasi, elektrolisis

PENDAHULUAN

Kebutuhan minyak bumi sebagai sumber energi dewasa ini semakin meningkat. Hal tersebut tidak bisa dihindari mengingat kebutuhan manusia yang semakin meningkat dan juga beragam. Peningkatan tersebut tidak diimbangi oleh ketersediaan sumber energi yang sudah ada. Sebaliknya, justru terjadi penurunan sumber energi. Diperkirakan minyak bumi akan habis dalam waktu yang relatif singkat. Oleh karena itu, berbagai upaya telah dilakukan untuk menciptakan sumber energi baru. Upaya tersebut dilakukan tidak hanya untuk menutupi kemungkinan habisnya energi yang bersumber dari minyak bumi, tetapi juga untuk menciptakan sumber energi baru yang lebih unggul. Menurut hasil kajian Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (2005), cadangan minyak bumi saat ini diperkirakan sebesar 9 milyar barrel dengan tingkat produksi rata-rata 0,5 milyar barrel per tahun, maka jika tidak ada eksplorasi baru, cadangan minyak Indonesia hanya cukup untuk sekitar 18 tahun. Akibat yang paling dirasakan oleh masyarakat dari kondisi ini adalah melambungnya harga BBM yang mempengaruhi kenaikan harga komoditas lainnya (ESDM, 2005).Salah satu upaya yang dikembangkan saat ini adalah pembuatan biodiesel. Biodiesel sebagai bahan bakar alternatif mempunyai beberapa keunggulan sifat dibandingkan bahan bakar fosil, seperti sifatnya yang ramah lingkungan, non toxic, renewable dan biodegradable. Bila dibandingkan dengan bahan bakar fosil, biodiesel mempunyai hasil pembakaran yang lebih baik. Selain itu, bahan baku yang mudah diperoleh di lingkungan sekitar menjadi poin penting dikembangkannya sumber energi alternatif ini. Biodiesel dapat diperoleh melalui reaksi transesterifikasi bahan baku minyak atau lemak yang mengandung trigliserida dengan alkohol. Secara kimiawi, biodiesel merupakan campuran metil ester dengan asam lemak rantai panjang yang dihasilkan dari sumber hayati seperti minyak nabati dan lemak hewani atau dari minyak goring bekas pakai (Leung. D.Y.C, 2010). Minyak nabati merupakan sumber bahan baku yang menjajikan bagi proses produksi biodiesel karena bersifat terbarukan, dapat diproduksi dalam skala besar dan ramah lingkungan (Patil, 2009). Minyak nabati terdiri dari minyak pangan dan minyak non-pangan (Leung. D.Y.C, 2010). Hingga saat ini lebih dari 95% bahan baku proses produksi biodiesel berasal dari minyak pangan karena umumnya dapat diproduksi di berbagai daerah dan karakteristik biodiesel yang dihasilkan dari minyak ini lebih sesuai untuk digunakan sebagai bahan bakar alternative selain bahan bakar diesel turunan minyak bumi (Gui M.M, 2008).Salah satu bahan baku minyak pangan yang melimpah di negara kita adalah minyak jelantah. Minyak jelantah di Indonesia akan selalu ada keberadaannya karena konsumsi rutin masyarakat Indonesia akan minyak goreng. Pasalnya, hampir semua masakan dan jenis masakan di negara kita ini memerlukan minyak goreng dalam proses pembuatannya. Kebutuhan akan minyak goreng akan terus meningkat setiap tahun. Pada tahun 2012 lalu konsumsi minyak goreng di Indonesia berada pada angka 3,4 juta ton dan tahun 2012 ini diperkirakan mencapai 4,54,8 juta ton (http://kemendag.go.id/, 2012). Banyaknya konsumsi akan minyak goreng tersebut juga akan meningkatkan ketersediaan minyak jelantah sebagai limbah dari penggunaan minyak goreng. Selama ini, konsumsi bahan bakar diesel memberikan kontribusi terhadap pembentukan gas rumah kaca dan sumber emisi NOx, SOx, CO, serta VOC (Volatile Organic Compound). Kontribusi polutan tersebut tidak hanya memberikan dampak negatif terhadap lingkungan tetapi juga memberikan dampak buruk bagi kesehatan masyarakat (Chhetri, 2008). Konversi minyak jelantah menjadi biodiesel ini merupakan langkah cerdas, yang memberikan tiga keuntungan sekaligus, yaitu, nilainya yang ekonomis, menjadi solusi penanganan limbah minyak goreng dan menghasilkan produk biodiesel yang ramah lingkungan.Terdapat beberapa faktor yang berpengaruh selama berlangsungnya reaksi transesterifikasi yang berpotensi mengurangi kualitas produk biodiesel, diantaranya adalah pengaruh air dan asam lemak bebas, pengaruh perbandingan molar minyak dengan alkohol, jenis alkohol, jenis katalis dan temperatur. Berbagai proses pembuatan biodiesel telah banyak dikembangkan, slah satunya dengan menggunakan berbagai campuran dan katalis asam, biasanya logam alkali, untuk menyederhanakan produksi biodiesel, sehingga dibutuhkan proses pencucian dalam pemurnian biodiesel. Sedangkan transesterifikasi minyak non catalytic menggunakan metanol harus dilakukan dalam suhu dan tekanan tinggi Produksi biodiesel pada suhu dan tekanan tinggi tersebut memerlukan energi dan biaya yang besar dalam proses pembuatannya. Pada penelitian ini, proses produksi biodiesel dilakukan dengan metode elektrolisis, selain dapat mengurangi ion hidronium (air) pada minyak, proses elektrolisis ini juga tidak membutuhkan suhu tinggi. Transfer elektron pada proses ini secara tidak langsung telah mengkatalis proses transesterifikasi minyak. Elektrolisis dilakukan dengan menggunakan elektroda aktif untuk pelapisan logam, yakni aluminium. Elektroda lain yang digunakan adalah karbon, yang kami ambil dari baterai bekas. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui karakteristik solven dan elektroda yang dapat mempercepat reaksi transesterifikasi dalam proses elektrolisis minyak jelantah. Dengan demikian produk biodiesel yang dihasilkan akan memiliki viskositas yang lebih rendah serta tidak memakan energi dan biaya banyak. Sehingga proses pembuatan biodiesel dengan metode elektrolisis dapat dikatakan lebih optimal.

KAJIAN PUSTAKABiodieselBiodiesel adalah bahan bakar alternatif yang bersifat renewable dan biodegradable serta mempunyai beberapa keunggulan dari segi lingkungan apabila dibandingkan dengan petroleum diesel. Biodiesel dapat dibuat dari berbagai macam sumber seperti minyak nabati, lemak hewani dan sisa dari minyak atau lemak (minyak sisa penggrengan).

Minyak JelantahMinyak goreng bekas atau minyak jelantah merupakan minyak yang telah rusak dengan frekuensi penggorengan 8 sampai 12. Indikator paling mudah untuk mengetahui minyak jelantah adalah warnanya coklat tua sampai hitam. Minyak jelantah ini memiliki nilai peroksida yang tinggi (Trubus, 2005).Minyak goreng yang mengalami pemanasan pada suhu yang tinggi dan digunakan untuk penggorengan secara terus-menerus menyebabkan kerusakan minyak, yaitu terbentuknya senyawa peroksida yang dapat menyebabkan rusak sel tubuh. Berdasarkan hasil analisis, frekuensi penggorengan yang semakin tinggi, dapat meningkatkan nilai peroksida. Minyak jelantah yang memiliki nilai peroksida yang tinggi dapat menjadi sumber radikal bebas yang bersifat karsinogen pada tubuh.Dalam penggunaannya, minyak goreng mengalami perubahan kimia akibat oksidasi dan hidrolisis, sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada minyak goreng tersebut. Melalui proses-proses tersebut beberapa trigliserida akan terurai menjadi senyawa-senyawa lain, salah satunya Free Fatty Acid (FFA) atau asam lemak bebas (Ketaren, 1996). Kandungan asam lemak bebas inilah yang kemudian akan diesterifikasi dengan metanol menghasilkan biodiesel. Sedangkan kandungan trigliseridanya ditransesterifikasi dengan metanol, yang juga menghasilkan biodiesel dan gliserol. Dengan kedua proses tersebut maka minyak jelantah dapat bernilai tinggi. (http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/j-kim-vol3-no1-suirta.pdf" http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/j-kim-vol3-no1-suirta.pdf)

Minyak jelantah tidak baik jika digunakan kembali untuk memasak karena banyak mengandung asam lemak bebas dan radikal yang dapat membahayakan kesehatan. Sementara itu, minyak jelantah dari industri pangan dan rumah tangga cukup banyak tersedia di Indonesia. (http://pse.ugm.ac.id/?p=338) Minyak jelantah yang sudah tidak layak kita konsumsi tersebut dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku biodiesel.

Transesterifikasi MinyakTransesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari trigliserida (minyak nabati) menjadi alkil ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Dalam reaksi ini alkohol yang seringkali digunakan adalah metanol karena nilainya ekonomis. Hasil dari reaksi tersebut adalah biodiesel dan gliserol. Secara umum reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Reaksi transesterifikasi minyak

Proses transesterifikasi trigliserida menjadi asam lemak metil ester (FAME) dengan metanol berlangsung seimbang dan merupakan suatu proses katalisis [Bournay, 2005]. Kelebihan metanol diperlukan untuk meningkatkan konversi minyak menjadi biodiesel.Pada umumnya katalis basa lebih sering digunakan dibandingkan katalis asam, hal ini dikarenakan penggunaan katalis basa menyebabkan reaksi berjalan secara irreversible sehingga memberikan kelimpahan produk yang besar dengan waktu reaksi yang sebentar (30-60 menit). Katalis basa yang biasa digunakan untuk reaksi transesterifikasi adalah NaOH atau KOH [P.R. Muniyappa, 1996:19]. Sedangkan penggunaan katalis asam membutuhkan waktu reaksi yang cenderung lama agar reaksi berlangsung sempurna karena reaksi berlangsung secara reversible. Namun laju proses transesterifikasi pada katalis tersebut masih tergolong rendah. Berbagai katalis padat, CaO, logam alkali dan alkali tanah seperti Al2O3, SO42-/ZrO2 ditambahkan dalam reaksi sehingga dibutuhkan proses pencucian dalam pemurnian biodiesel (8,13). Sedangkan transesterifikasi minyak non catalytic menggunakan metanol harus dilakukan dalam suhu tinggi (350oC), tekanan 20-40 MPa dengan perbandingan molar metanol:minyak adalah 42-52:1(15-18).

ElektrolisisElektrolisis yaitu peristiwa penguraian atas suatu larutan elektrolit yang telah dilaliri oleh aurs listrik searah. Sedangkan sel di mana terjadinya reaksi tersebut disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis terdiri dari larutan yang dapat menghantarkan listrik yang disebut elektrolit, dan dua buah elektroda yang berfungsi sebagai katoda dan anoda.Dalam reaksi elektrolisis terjadi reaksi oksidasi dan reduksi yang ditandai dengan transfer elektron. Transfer elektron ini menyebabkan terjadinya perubahan energi listrik yang menyebabkan terjadinya reaksi kimia. Modifikasi eletrolisis minyak jelantah dapat meliputi penambahan solven yang bersifat elektrolit, dapat berupa asam, basa, atau garam, dan dengan modifikasi elektroda yang digunakan. Elektrolisis minyak jelantah ini menggunakan garam NaCl sebagai elektrolit serta menggunakan karbon aktif sebagai elektroda. Pemanfaatan karbon aktif pada kedua elektroda ini juga merupakan pemanfaatan barang bekas dari baterai dan sisa aluminium hasil produksi.

METODE PENELITIAN

Pada reaksi transesterifikasi terkatalisis, seringkali digunakan jenis katalis homogen seperti KOH dan NaOH. Jenis katalis tersebut digunakan untuk menghasilkan ion hidroksida supaya bereaksi dengan alkohol membentuk senyawa alkoksi yang kemudian bereaksi dengan minyak jelantah menghasilkan produk asam lemak metil ester (biodiesel). Pada penelitian ini elektrolisis digunakan sebagai pengganti katalis dalam menghasilkan ion hidroksida.