1

Tugas II Industri Oleokimia

Nama : Clarissa

NPM : 1206238974

Kelompok : 5

Judul : Lembar Tugas Mandiri 2: Derivatif Asam Lemak dan Kegunaannya

sebagai Aditif CFPP pada Biodiesel

Outline

I. Cara Menganalisis CFPP pada Biodiesel

II. Pengaruh Penambahan Zat Aditif terhadap CFPP pada Biodiesel

Pendahuluan

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terbentuk dari campuran senyawa mono-alkyl ester

dari rantai panjang asam lemak. Biodiesel berasa dari minyak tumbuhan dan lemak hewan

sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui dan ramah

lingkungan. Kelebihan biodiesel itulah yang membuat biodiesel terus dikembangkan saat ini.

Namun diantara kelebihan yang dimiliki oleh biodiesel, biodiesel juga memiliki kekurangan

dibandingkan dengan bahan bakar diesel yang ada saat ini, yaitu nilai stabilitas oksidasi yang

rendah dan kadar CFPP yang masih tinggi. Di negara-negara 4 musim yang memiliki musim

dingin, jelas sudah bahwa hal ini dapat membawa dampak jika biodiesel digunakan sebagai bahan

bakar kendaraan karena dengan nilai CFPP yang tinggi, biodiesel yang digunakan akan berubah

fase menjadi bentuk pada menyerupai Kristal dan akan menyumbat aliran bahan bakar pada mesin

kendaraan. Oleh sebab itu, dilakukan usaha untuk menurunkan nilai CFPP dari biodiesel supaya

biodiesel dapat digunakan pada berbagai kondisi, baik pada musim panas maupun musim dingin,

dengan cara menambahkan aditif CFPP. Aditif yang sedang dikembangkan saat ini merupakan

derivative asam lemak seperti stearat, oleat, dan linoleat. Untuk mengetahui secara lebih mendalam

pengaruh dari penambahan zat aditif itu, harus dilakukan analisis nilai CFPP dari biodiesel

tersebut. Analisis yang dapat digunakan adalah Differential Scanning Calorimetry analisis. Selain

itu, untuk mengerti lebih jauh mengenai penambahan zat aditif yang baik untuk biodiesel, perlu

diketahui pula mekanisme dari kerja senyawa aditif tersebut di dalam biodiesel.

2

I. Cara Menganalisis CFPP pada Biodiesel

CFPP atau Cold Filter Plugging Point merupakan suhu terendah yang dinyatakan dalam

satuan derajat Celcius pada saat volume tertentu dari suatu bahan bakar diesel maupun

biodiesel masih dapat melalui suatu instrument filtrasi standar pada saat terjadi pendinginan.

Jika suhu udara di lingkungan sekitar sudah mendekati nilai CFPP pada bahan bakar yang

digunakan, akan terbentuk padatan atau kristal yang dapat menghambat laju alir dari bahan

bakar tersebut dan kristal yang ada tidak dapat melewati filter. Terdapat suatu cara analisis

untuk menentukan nilai CFPP pada biodiesel, yaitu Differential Scanning Calorimetry analisis

dan menggunakan instrument ASTM D6371 atau IP 309 CFPP.

Differential Scanning Calorimetry analisis merupakan metode yang dapat digunakan

untuk mengukur sifat termal dari polimer berdasarkan tingkat dimana polimer tersebut

menyerap energi panas dibanding dengan bahan referensinya. Metode ini memanfaatkan

perubahan energi yang terlibat dalam transisi fase molekul polimer tertentu, sehingga dapat

menganalisis titik leleh, entalpi dari pencairan, suhu kristalisasi, suhu transisi gelas, dam suhu

degradasi. Dalam analisis untuk menentukan CFPP dari biodiesel, diperlukan suhu kristalisasi

biodiesel yang digunakan sehingga DSC analisis dapat digunakan. Berikut adalah skema dari

alat DSC yang digunakan:

Gambar 1. Skema dari alat DSC

Sumber: www.intechopen.com

Prinsip kerja dari analisis ini adalah mengukur jumlah panas yang diserap maupun

dilepas selama transisi fase. Panas akan diserap jika dibutuhkan lebih banyak panas untuk

menaikan temperatur, seperti untuk mengubah zat berfase padat menjadi cair, sedangkan panas

akan dilepaskan jika proses yang terjadi tidak membutuhkan panas atau kalor untuk menjalani

3

prosesnya, seperti pengubahan zat berfase cair ke fase padat. Proses kristalisasi biodiesel

merupakan proses yang melepas panas atau yang biasa disebut dengan istilah eksotermik.

Pada analisis menggunakan instrumen DSC, digunakan suatu fluks panas untuk

memanaskan sampel dan bahan referensi dimana kedua bahan tersebut harus dijaga pada suhu

yang sama atau dengan perbedaan seminim mungkin. Hal ini dapat dilakukan dengan cara

mengatur alat untuk memanaskan kedua buah bahan pada tingkat tertentu. Untuk menjaga

kedua suhu bahan tetap sama dibutuhkan perbedaan pemberian energi, sehingga hal inilah yang

dapat diukur. Alat tersebut terhubung dengan komputer, sehingga komputer akan menyajikan

hasil percobaan dalam bentuk grafik. Berikut ini adalah gambaran grafik hasil analisis standar

dari DSC untuk reaksi eksotermis maupun endotermis:

Gambar 2. Kurva Hasil Analisis DSC

Sumber: http://lipidlibrary.aocs.org/physics/dsc/index.htm

Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa kurva yang menjorok keatas merupakan reaksi

eksotermis, sedangkan yang menjorok kebawah adalah reaksi endotermis.

Temperatur kristalisasi pada grafik di gambar 2 dinotasikan dengan Tc. Sebelum titik

Tc tercapai, molekul-molekul dalam biodiesel akan tersusun dan terikat secara acak. Fase

transisi terjadi ketika molekul-molekul, yang sebelumnya terikat secara acak, mendapatkan

kebebasan yang cukup untuk berpindah ke posisi fase yang lebih stabil dalam keadaan Kristal.

Fase sebelumnya sebelum terjadi kristalisasi adalah pembentukan transisi kaca. Dari

grafik terlihat bahwa lompatan pada suhu pembentukan transisi kaca Tg lebih kecil

dibandingkan dengan lompatan pada suhu kristalisasi Tc, hal ini dapat terjadi karena struktur

Kristal lebih stabil dibandingkan dengan struktur transisi kaca dan molekul-molekul dapat

menjadi lebih stabil pada keadaan energi yang lebih rendah.

4

Dari analisis DSC yang dilakukan, dapat diketahui nilai dari temperatur kristalisasi

yang dapat digunakan sebagai penentuan nilai CFPP dari suatu jenis biodiesel melalui

serangkaian perhitungan tertentu sehingga dapat didapatkan nilai dari suhu kristalisasi.

Selain menggunakan DSC analisis, dapat juga digunakan alat otomatis yang langsung

dapat menghasilkan nilai CFPP secara lebih mudah, yaitu dengan menggunakan alat ASTM

D6371 atau IP 309 CFPP. Prosedur yang dilakukan cukup singkat dengan menyaring biodiesel

yang dianalisis menggunakan kertas filter yang kemudian ditaruh di dalam wadah sampel; lalu

dipasang intrumen seperti pipet, thermometer, unit filter, dan stopped holder; mengatur suhu

alar sebesar -34oC dan mendinginkan sampel sampai mencapai titik cloud point sekitar -5oC.

Langkah selanjutnya adalah menunggu suhu disaat bagian pipet tidak terisi oleh biodiesel pada

tanda 20 mL dalam waktu 60s, itu adalah estimasi nilai CFPP. Berikut adalah gambaran dari

alat yang digunakan dan estimasi dari nilai CFPP hasil percobaan yang dilakukan:

Gambar 3. Instrumen ASTM D6371

Sumber: dsy1988.com.cn

5

Gambar 4. Estimasi Nilai CFPP pada Instrumen ASTM D6371

Sumber: dsy1988.com.cn

II. Pengaruh Penambahan Zat Aditif terhadap CFPP pada Biodiesel

Terdapat banyak sekali senyawa aditif yang dapat ditambahkan ke dalam biodiesel

dengan tujuan untuk menurunkan nilai CFPP pada biodiesel tersebut. Beberapa contohnya

adalah senyawa metil stearate, metil oleat, dan metil linoleat. Senyawa-senyawa tersebut

memiliki sifat fisis dan sifat kimia yang berbeda-beda, serta nilai CFPP yang berbeda juga.

Berikut adalah struktur kimia dan beberapa sifat fisis maupun sifat kimia dari masing-masing

senyawa aditif yang telah disebutkan sebelumnya:

Tabel 1. Sifat Fisis dan Kimia Metil Stearat

Metil Stearat

Struktur

Molekul

Rumus Kimia C19H38O2

Berat Molekul 298.5

Titik Leleh 37-41oC

Titik Didih 215 oC

Densitas 0,84 gr/cm3

Temperatur

Penyimpanan

-20 oC

6

Tabel 2. Sifat Fisis dan Kimia Metil Oleat

Metil Oleat

Struktur

Molekul

Rumus Kimia C19H36O2

Berat Molekul 296,48

Titik Didih 351.448 oC

Densitas 0,9 gr/cm3

Tabel 3. Sifat Fisis dan Kimia Metil Linoleat

Metil Linoleat

Struktur

Molekul

Rumus Kimia C19H34O2

Berat Molekul 294,472

Titik Leleh -35oC

Titik Didih 373,3 oC

Densitas 0,9 gr/cm3

Setiap zat aditif memiliki sifat kimia dan fisis yang berbeda-beda. Di dalam biodiesel

pun, masing-masing senyawa akan memberikan pengaruh yang berbeda-beda. Menurut

penelitian yang dilakukan, metil oleat memiliki suhu kristalisasi -41,5 oC sehingaa akan

memberikan nilai CFPP yang baik jika dicampurkan pada biodiesel. Selain itu, kadar

pemberian zat aditif pada biodiesel juga akan mempengaruhi nilai CFPP dari campuran

7

tersebut, untuk penambahan metil stearate sebanyak 1% dan 5% dari volume total akan

memberikan nilai CFPP sebesar -3 oC, sedangkan untuk untuk penambahan metil stearate

sebanyak 1% dan 5% dari volume total akan memberikan nilai CFPP sebesar -4 oC, dimana

nilai CFPP dari biodiesel murni adalah sebesar -3 oC. oleh sebab itu, dapat disimpulkan, setiap

penambahan jenis aditif dengan kadar yang berbeda akan mempengaruhi nilai CFPP secara

berbeda pula. Selain senyawa-senyawa yang disebutkan diatas, berikut adalah beberapa daftar

zat aditif dengan nilai CFPP setiap senyawa:

Tabel 4. Nilai CFPP dari Beberapa Senyawa

Sumber:http://cdn.intechopen.com/pdfs/23666/InTechBiodiesel_quality_standards_and_properti

es.pdf

8

Kesimpulan

Pemanfaatan derivatif asam lemak sudah meluas. Salah satu pemanfaatannya adalah

sebagai zat aditif yang ditambahkan kepada biodiesel untuk menurunkan nilai CFFP. Jika nilai

CFPP dari suatu senyawa biodiesel tinggi, maka hal ini akan merugikan bila biodiesel dipakai di

mesin kendaran yang terletak pada negara yang memiliki 4 musim, terutama pada musim dingin.

Setelah penambahan zat aditif, nilai CFPP dari campuran akan berubah, dan untuk menganalisis

hal ini diperlukan analisis seperti analisis DSC dan analisis otomatis dengan menggunakan alat

ASTM D6371 atau IP 309 CFPP. DSC merupakan metode yang dapat digunakan untuk mengukur

sifat termal dari polimer berdasarkan tingkat dimana polimer tersebut menyerap energi panas

dibanding dengan bahan referensinya dengan memanfaatkan perubahan energi yang terlibat dalam

transisi fase molekul polimer tertentu, sehingga dapat menganalisis titik leleh, entalpi dari

pencairan, suhu kristalisasi, suhu transisi gelas, dam suhu degradasi. untuk alat ASTM D6371 atau

IP 309 CFPP, hanya perlu digunakan sesuai dengan prosedur percobaan yang biasanya dilakukan

sehingga akan mendapatkan nilai CFPP estimasi.

Daftar Pustaka:

Anonim.2012. Differential Scanning Calorimetry; First and Second Order Transition in

Poymers. http://www.colby.edu/chemistry/PChem/lab/DiffScanningCal.pdf (Diakses pada 11

Oktober 2014 pukul 19.48 WIB)

Istvan Barabas dan Ioan-Adrian Todorut.2011.Biodiesel Quality, Standards and Properties.

http://cdn.intechopen.com/pdfs/23666/InTech-

Biodiesel_quality_standards_and_properties.pdf (Diakses pada 11 Oktober 2014 pukul 16.54

WIB)

M. Fernanda Peyronel dan Alejandro G. Marangoni.2014. Section 4: Differential Scanning

Calorimetry. http://lipidlibrary.aocs.org/physics/dsc/index.htm#crystallization (Diakses pada

11 Oktober 2014 pukul 21.34 WIB)

Odeigah Edith, Rimfiel B. Janius, dan Robiah Yunus.2012. Factors Affenting Cold Flow

Behaviour of Biodiesel and Methods for Improvement-A Review.

http://www.pertanika.upm.edu.my/Pertanika%20PAPERS/JST%20Vol.%2020%20(1)%20Ja

n.%202012/06%20Pg%201-14.pdf (Diakses pada 11 Oktober 2014 pukul 21.39 WIB)