Studi Pembuatan dan Karakterisasi Biodiesel Fuel Dari Minyak Kedelai

Melalui Metode Elektrokimia Menggunakan Elektroda Kerja Boron-Doped

Diamond

Hartomo Y. Andi, Tribidasari A. Ivandini, Widyastuti Samadi

Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia,

Kampus UI Depok, Jakarta-16464, Indonesia

E-mail: yusufandihrtmo@gmail.com

Abstrak

Penggunaan solar sebagai bahan bakar mesin diesel telah menimbulkan banyak masalah terhadap kesehatan

manusia dan lingkungan karena emisi pembakarannya menghasilkan senyawa-senyawa seperti NOx, SOx, dan

lain-lain sehingga dikembangkan penelitian untuk mendapatkan bahan bakar yang ramah lingkungan. Metode elektrokimia sederhana digunakan untuk mensintesis Biodiesel Fuel dari minyak kedelai. Metode elektrokimia

yang digunakan difasilitasi dengan elektroda kerja boron-doped diamond (BDD) dengan dua sel elektrokimia

dipisahkan oleh membran pemisah polimer Nafion. Temperatur reaksi diatur pada suhu ruang (25 C). Reaksi yang dilakukan adalah transesterifikasi trigliserida dengan metanol menghasilkan fatty acid methyl ester

(FAME) yang popular sebagai biodiesel. Karakterisasi awal minyak kedelai menunjukkan bahwa kandungan

asam lemak bebas, air dan bahan menguap dalam minyak 0,059% dengan angka asam sebesar 0,112

mengindikasikan bahwa kualitas minyak kedelai tergolong baik. Waktu reaksi elektrokimia berlangsung selama

0,5 jam dengan masing-masing garam elektrolit Na2SO4 1 M dan TBAP (tetra butil ammonium perklorat) 0,13

M. Konsentrasi Na2SO4 yang digunakan sebesar 1,5 M untuk 0,5 jam reaksi elektrokimia. Penggunaan TBAP

0,13 M sebagai garam elektrolit menghasilkan persen komposisi FAME tertinggi, yaitu 0,0569%.

Study of Synthesis and Characterization Biodiesel Fuel from Soybean Oil through

Electrochemical Method Using Boron-Doped Diamond Electrode

Abstract

Diesel usage as fuel for diesel engines has caused many problems for the human health and environment due to

exhaust gases such as NOx, SOx, etc, emitted from combustion. Therefore, studies are developed to obtain an

environmental friendly fuel. In this work, a simple electrochemical method to synthesize biodiesel fuel from

soybean oil was developed. The electrochemical method was applied using a boron-doped diamond film as the

working electrode with two-separated compartments of electrochemical cells. Nafion was used as the separating membrane. The reaction temperature was set at room temperature (25oC). Transesterification reaction

between triglyceride and methanol through an electrochemical method (Galvanostat technique) was expected to

produce fatty acid methyl ester (FAME), widely known as biodiesel. Initial characterization of soybean oil

showed that the content of free fatty acids, water, and volatile matters in the oil were 0.059% with the acid

number of 0.112, indicated that the quality of soybean oil was respectable. The electrolysis time of 0.5 h was

applied for both electrolytes Na2SO4 1 M and TBAP (tetrabutylammonium perchlorate) 0.13 M while the

maximum concentration of Na2SO4 is 1,5 M. The use of TBAP 0,13 M as an organic salt electrolyte produced

the highest FAME percent composition of 0,0569%.

Keywords: Biodiesel Fuel (FAME); Boron-doped diamond; Electrochemistry; Nafion; Transesterification.

Pendahuluan

Biodiesel merupakan sumber energi berupa bahan bakar yang dapat diperbarui karena

bahan baku utamanya bersifat biodegradable, atau dapat terdegradasi (terurai) dengan baik

dan bersifat ramah lingkungan. Senyawa utama biodiesel adalah senyawa ester. Biodiesel

dapat dibuat dari sumber daya hayati, misalnya minyak lemak nabati atau lemak hewani,

melalui reaksi transesterifikasi asam lemak. Penggunaan solar sebagai bahan bakar mesin

diesel menghasilkan gas buang dengan kandungan NOx, SOx, senyawaan hidrokarbon serta

partikulat-partikulat berbahaya lainnya. Emisi senyawa-senyawa tersebut dari mesin diesel

sangat berbahaya jika dibandingkan dengan emisi yang dikeluarkan mesin berbahan bakar

bensin karena kadar toksisitas partikulat dalam mesin diesel yang berbahan bakar solar

terbilang tinggi, yaitu sekitar 106,7 %. Selain itu, asap buangan dari mesin yang berbahan

bakar solar berwarna hitam pekat dan baunya tidak sedap sehingga dapat dipastikan bahwa

bahan bakar jenis ini sangat berbahaya bagi lingkungan serta kesehatan makhluk hidup

termasuk manusia.

Dibandingkan bahan bakar solar, biodiesel memiliki keunggulan, yaitu emisi

pembakarannya yang ramah lingkungan karena mudah diserap kembali oleh tumbuhan serta

tidak mengandung SOx, NOx, dan partikulat-partikulat berbahaya yang lain. Berbagai metode

diteliti untuk dapat menghasilkan biodiesel yang berkualitas baik. Kriteria biodiesel sebagai

bahan bakar pengganti solar harus memenuhi persyaratan, antara lain memiliki kemiripan

sifat fisik dan kimia dengan bahan bakar solar, misalnya viskositasnya harus sesuai sehingga

cocok digunakan untuk mesin diesel. Biodiesel yang paling popular adalah yang dikenal

dengan sebutan fatty acid methyl ester (FAME).

Pada penelitian ini sintesis biodiesel dilakukan melalui metode elektrokimia (teknik

galvanostat) menggunakan elektroda kerja boron-doped diamond (BDD), elektroda

pembanding Ag/AgCl dan elektroda penunjang berupa elektroda platina (Pt). Sebagai

pengganti katalis basa, digunakan OH- yang diharapkan dapat dihasilkan dari elektrolisis

(reduksi) air. Sebelumnya, sintesis biodiesel dengan metode elektrolisis telah dilaporkan

menggunakan elektroda kerja Pt (Guoqing et. al 2009). Diketahui bahwa penggunaan sel

elektrokimia dengan dua kompartemen terpisah dapat memberikan hasil reaksi yang lebih

baik (Ivandini et. al 2012). Maka, pada penelitian ini sel elektrokimia yang sama akan

digunakan untuk sintesis FAME dari bahan baku minyak kedelai dan metanol.

Tinjauan Teoritis

A. Elektrokimia

Elektrokimia merupakan ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari suatu reaksi

kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan

banyaknya elektron yang dimiliki. Reaksi elektrokimia terjadi di dalam suatu wadah yang

disebut sebagai sel elektrokimia.

Sel elektrokimia tersusun atas dua ruang atau bagian, yakni anoda dan katoda. Pada

anoda terjadi reaksi oksidasi dan pada katoda terjadi reaksi reduksi. Berbeda dengan sel

Galvani, pada sel Elektrolisis membutuhkan input berupa arus listrik. Pada sel Galvani, anoda

berfungsi sebagai elektroda dengan muatan negatif, sedangkan katoda merupakan elektroda

dengan muatan positif. Lain halnya untuk sel elektrolisis, yang mana anoda berperan sebagai

elektroda yang bermuatan positif dan katoda merupakan elektroda yang bermuatan negatif.

B. Boron-doped Diamond

Boron doped diamond (BDD) merupakan alternatif dari elektroda karbon tradisional

yang memiliki keunggulan dalam stabilitas kimia dan dimensional, arus latar yang rendah dan

jendela potensial yang sangat lebar bagi stabilitas air (Fujishima et al., 2005).

C. Biodiesel (FAME)

Biodiesel merupakan monoalkil ester dari asam-asam lemak rantai panjang yang

terkandung dalam minyak nabati atau lemak hewani yang digunakan sebagai bahan bakar

mesin diesel. Biodiesel sudah banyak digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar. Solar

berdampak buruk terhadap lingkungan dan memicu pencemaran lingkungan berupa polusi

udara yang sangat parah karena menghasilkan senyawa NOx, SOx, senyawa hidrokarbon

berbahaya serta berbagai macam radikal serta partikulat-partikulat lainnya. Biodiesel

mengandung rantai alkil pendek (metil atau etil) ester.

D. Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi sering disebut sebagai reaksi alkoholisis, yaitu reaksi antara

trigliserida (minyak lemak nabati) dengan suatu senyawa golongan alkohol yang akan

menghasilkan senyawa ester tertentu (dalam hal ini akan dihasilkan FAME) serta gliserol.

Metode Penelitian

A. Alat dan Bahan

Reaksi elektrolisis dilakukan dalam dua sel elektrokimia yang dihubungkan

dengan membran Nafion. Garam elektrolit yang digunakan adalah natrium sulfat dan

TBAP (tetrabutilamonium perklorat). Minyak yang digunakan adalah minyak kedelai.

Penggunaan metanol sebagai pemberi gugus metoksi dan penggunaan THF

(tetrahidrofuran) sebagai pelarut pendukung (co-solvent).

B. Instrumen

Dilakukan menggunakan kromatografi gas (GC) Shimadzu 2010 dengan

program temperatur tertentu disesuaikan dengan sampel FAME yang diinjeksikan.

C. Prosedur Penelitian

Karakterisasi awal terhadap minyak kedelai:

1. Penentuan massa jenis minyak kedelai

Piknometer 10 mL diisi sampel yang akan diujikan dan dikerjakan pada suhu

ruang. Kemudian, direndam selama 30 menit. Didapatkan berat air dengan

pengurangan (berat piknometer + sampel) – berat piknometer kosong. Berat jenis

minyak kedelai, yakni:

{(berat piknometer + minyak)-(berat piknometer kosong)}/berat air

2. Penentuan Kadar Air dan Bahan Mudah Menguap dalam Minyak Kedelai

Krus kaca dipanaskan dalam oven pada suhu (130 ± 1) selama kurang lebih 30

menit dan didinginkan dalam desikator selama 20 sampai 30 menit, kemudian krus

dan tutupnya ditimbang pada neraca Ohaus (hasil penimbangan merupakan W0).

Sebanyak 5 gram minyak kedelai dimasukkan ke dalam krus tersebut, ditutup dan

kemudian ditimbang beratnya (didapat berat W1). Krus dipanaskan dalam keadaan

terbuka di dalam oven pada suhu (130 ± 1) . Pemanasan dilakukan selama 30

menit. Setelah 30 menit, krus ditutup saat masih berada di dalam oven dan

memindahkannya segera ke dalam desikator secara hati-hati. Lalu, didiamkan

dalam desikator selama 20-30 menit sampai suhunya mencapai suhu ruang. Krus

beserta isinya kemudian ditimbang pada neraca Ohaus dan dicatat hasil

penimbangannya (didapat W2). Dirumuskan sebagai: {(W1-W2)/(W1-W0)}

100%.

3. Penentuan angka asam minyak kedelai

Dilakukan dengan metode titrasi standar. Sampel (minyak kedelai) dilarutkan

sebanyak 2,5 gram dalam 12,5 mL alkohol (metanol) secara kuantitatif dan

ditambahkan indikator fenolftalein (PP). Indikator PP dapat dibuat dengan

melarutkan 0,5 gram bubuk PP ke dalam 50 mL etanol. Jika telah larut, diencerkan

dengan akuabides sampai 100 mL. Proses titrasi dilakukan dengan larutan basa,

NaOH 0,1 N sampai dihasilkan warna merah muda yang tidak lagi hilang selama

30 detik. Hal yang sama dilakukan untuk larutan blanko, yakni metanol yang

dititrasi dengan NaOH 0,1 N. dirumuskan sebagai berikut: {(V NaOH sampel-

blanko) N NaOH BE NaOH}/ berat sampel.

4. Penentuan angka penyabunan minyak kedelai

Digunakan larutan KOH dalam alkohol. 25 mL larutan KOH 0,5 N dalam alkohol

ditambahkan ke dalam erlenmeyer yang berisi 2 gram sampel minyak kedelai lalu

dikocok sampai campuran homogen. Erlenmeyer (labu bulat) dihubungkan dengan

kondensor dan direfluks sampai campuran mendidih selama setengah jam dan

suhu dijaga sebesar 65 . Sampel minyak didinginkan sesaat sebelum titrasi, lalu

dilakukan titrasi dengan larutan HCl 0,5 N dan ditambahkan indikator fenolftalein

(PP). Dilakukan pula titrasi untuk larutan blanko (tanpa penambahan sampel

minyak kedelai). Dirumuskan sebagai berikut: {(Volum HCl blanko-sampel) N

HCl BE KOH} / massa sampel (gram).

5. Penentuan viskositas kinematik minyak kedelai

Sampel minyak kedelai dimasukkan ke dalam viskometer Oswald secara hati-hati.

Viskometer berisi sampel minyak kedelai direndam dalam gelas kimia berukuran

1000 mL dan dipanaskan di atas hotplate pada suhu 45 selama 30 menit.

Dengan menggunakan bulp, sampel minyak kedelai disedot sampai berada di atas

tanda batas pertama. Waktu alir diukur dari batas pertama sampai batas kedua pada

tabung viskometer (pengukuran waktu alir dilakukan sebanyak lima kali).

Dirumuskan sebagai berikut: V = c t, dengan c adalah konstanta viskometer dan

t adalah waktu alir.

6. Penentuan bilangan iodida minyak kedelai

Sebanyak 0,25 gram sampel minyak kedelai dimasukkan ke erlenmeyer

kemudian dilarutkan dengan 5 mL kloroform. Ditambahkan larutan Wijs sebanyak

5 mL dan didiamkan di tempat gelap selama 30 menit. Kemudian ditambahkan 5

mL larutan KI 10% dan dititrasi dengan larutan natrium tiosulfat 0,1 N sampai

warna larutan berubah menjadi kuning pucat.

Ditambahkan 0,5 mL larutan kanji (larutan kanji dibuat dengan melarutkan pati

atau amilum sebanyak 0.5 gram ke dalam 50 mL akuabides yang telah dipanaskan

pada suhu 50 ), kemudian titrasi dilanjutkan sampai warna coklat hilang dan

kembali menjadi kuning bening. Perlakuan sama untuk blanko tanpa penambahan

minyak kedelai ke dalam erlenmeyer. Rumus penentuan bilangan iodida:{(B-S)

N 126,9} / massa sampel minyak kedelai, satuan: mg/100 g sampel. Nilai B dan

S merupakan total volum natrium tiosulfat untuk menitrasi blanko dan sampel

serta N adalah normalitas larutan natrium tiosulfat.

7. Penentuan indeks setana minyak kedelai

Ditentukan berdasarkan nilai angka penyabunan dan bilangan iodida minyak

kedelai, dirumuskan: 46,3 + (5459/x) – 0,225y, dengan x merupakan nilai angka

penyabunan dan y adalah bilangan iodida minyak kedelai.

Reaksi elektrokimia pembuatan biodiesel (FAME):

Gambar 1. Skema sel elektrokimia

Sel terdiri dari katoda (kiri) dan anoda (kanan), di katoda terdiri dari campuran

antara minyak kedelai (10 mL) ditimbang sesuai dengan berat molekul, metanol 10

mL, THF 10 mL serta garam elektrolit natrium sulfat atau TBAP. Sedangkan di

bagian anoda terdiri dari larutan natrium sulfat 1 M dalam akuabides. (konsentrasi

THF, metanol, dan garam elektrolit divariasikan, juga untuk waktu reaksi

elektrokimia).

Variasi dilakukan terhadap waktu reaksi elektrolisis, konsentrasi garam elektrolit

(natrium sulfat dan TBAP), variasi konsentrasi metanol serta THF. Mayoritas, reaksi

elektrolisis dilakukan dengan menggunakan garam elektrolit Na2SO4. Waktu

divariasikan mulai dari 0,5; 1 dan 1,5 jam. Konsentrasi garam elektrolit natrium sulfat

divariasikan dari 0,5; 1 dan 1,5 M sedangkan untuk TBAP, 0,1 dan 0,4 M. Setelah

didapatkan waktu dan konsentrasi garam elektrolit terbaik, nilai tersebut digunakan

untuk variasi konsentrasi metanol dan THF. Setiap sampel FAME hasil reaksi

elektrolisis kemudian dipisahkan di dalam corong pisah dan ditambahkan natrium

sulfat anhidrat untuk menarik sisa-sisa air.

Diaduk dengan magnetic stirrer

Hasil Penelitian dan Pembahasan

1. Hasil karakterisasi awal minyak kedelai:

Tabel 1. Hasil percobaan penentuan sifat fisika-kimia minyak kedelai

A. Berat jenis minyak kedelai

Berat jenis menunjukkan satuan massa per volum suatu sampel yang digunakan. Berat

jenis merupakan perbandingan berat dari suatu volum sampel (senyawa) pada suhu

tertentu (dalam hal ini 25 ) dengan berat air pada volum dan suhu yang sama. Hasil

penelitian menunjukkan nilai massa jenis minyak kedelai adalah 0,9181 g/mL dengan

nilai literatur berkisar antara 0,916 sampai 0,922. Berat jenis dipengaruhi oleh tingkat

kejenuhan komponen asam lemak. Berat jenis akan turun dengan semakin kecil berat

komponen molekul asam lemaknya.

B. Kadar air dan bahan mudah menguap

Penentuan kadar air dan bahan menguap dalam minyak kedelai bertujuan untuk

mengetahui kualitas minyak kedelai yang dipakai. Berdasarkan standar mutu minyak

kedelai, persen kadar air dan bahan menguap maksimum sebesar 0,2 %. Persen kadar air

dan bahan menguap minyak kedelai sebesar 0,059%. Hasil menunjukkan bahwa, minyak

kedelai yang digunakan untuk produksi FAME tergolong minyak yang kualitasnya baik

dikarenakan persen kadar air dan bahan menguap yang tidak terlalu besar.

C. Angka asam minyak kedelai

Bilangan asam merupakan ukuran jumlah asam lemak bebas yang terdapat dalam

suatu lemak atau minyak dan dinyatakan dalam satuan jumlah mg/g sampel minyak.

Bilangan asam berpengaruh terhadap kualitas minyak yang digunakan di mana semakin

besar nilai bilangan asam suatu minyak atau lemak, menandakan bahwa kualitas minyak

tersebut rendah karena menandakan semakin banyak asam lemak bebas yang terkandung

di dalam minyak tersebut.

Hasil penelitian menunjukkan, angka asam minyak kedelai sebesar 0,112 mg/g sampel

minyak kedelai. Jika dibandingkan dengan minyak sawit curah dan minyak jelantah,

angka asam minyak kedelai paling kecil yang menandakan bahwa minyak kedelai ini

kualitas atau mutunya paling baik.

D. Angka penyabunan minyak kedelai

Bilangan penyabunan merupakan jumlah milligram KOH yang dibutuhkan untuk

menyabunkan satu gram minyak atau lemak. Dalam larutan alkali panas, trigliserida akan

mengalami hidrolisis sempurna menghasilkan gliserol dan garam alkali dari asam

lemaknya. Garam ini umumnya dikenal sebagai sabun, oleh sebab itu prosesnya disebut

penyabunan atau saponifikasi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai bilangan penyabunan minyak kedelai

sebesar 196,38 mg KOH / gram sampel minyak kedelai. Bilangan penyabunan yang

besarnya lebih rendah dari 100 mengindikasikan bahwa asam lemak penyusun

trigliserida adalah asam lemak dari rantai panjang. Angka penyabunan yang rendah

mengindikasikan bahwa minyak memiliki berat molekul yang besar.

E. Penentuan viskositas kinematik minyak kedelai

Viskositas merupakan istilah lain dari kekentalan. Viskositas dipengaruhi oleh faktor

gesekan antara senyawa atau sampel dengan sisi ruang viskometer yang dialirinya. Dari

hasil penelitian didapat viskositas kinematik minyak kedelai sebesar 0,5768 mm2/s.

Sedangkan, untuk air didapat sebesar 0,032 mm2/s. Disimpulkan bahwa sudah dapat

dipastikan minyak kedelai jauh lebih viskos (kental) jika dibandingkan dengan air

(akuades). Dalam hal ini, seberapa banyak volum minyak kedelai yang dimasukkan ke

dalam viskometer Oswald juga memengaruhi waktu alir minyak.

Semakin banyak zat yang dimasukkan ke dalam viskometer akan semakin sulit zat

tersebut untuk turun sampai ke batas bawah viskometer, apalagi untuk minyak kedelai.

Jadi, mudahnya, dimasukkan sebanyak kira-kira 1 mL supaya minyak maupun sampel

jenis lainnya tidak tertahan.

F. Bilangan iodida minyak kedelai

Bilangan iodida merupakan bilangan yang menunjukkan jumlah ikatan rangkap yang

terdapat dalam minyak. Bilangan iodida dinyatakan sebagai jumlah gram iod yang dapat

diikat oleh 100 gram minyak. Ikatan rangkap yang terdapat dalam minyak akan bereaksi

dengan iod membentuk suatu ikatan tunggal atau jenuh.

Hasil titrasi menunjukkan perubahan warna coklat ke kuning untuk titrasi pertama,

dari kuning ke coklat setelah penambahan kanji dan dari coklat ke bening untuk titrasi

kedua dengan Na2S2O3. Didapatkan nilai bilangan iodida untuk minyak kedelai sebesar

177,66 mg / 100 gram sampel minyak kedelai.

Penurunan bilangan iod terjadi apabila kandungan asam lemak bebas (berikatan

rangkap atau tidak) pada minyak berkurang, hal ini terjadi pada minyak yang sudah

dimurnikan, dan begitu pula kebalikannya, ketika minyak mengandung ikatan rangkap

yang banyak, maka menimbulkan bilangan iod yang tinggi.

G. Indeks setana minyak kedelai

Berkaitan dengan bilangan penyabunan dan bilangan iodida minyak kedelai yang telah

didapat. Bahan bakar dengan indeks (bilangan) setana yang tinggi akan mudah

berdetonasi (mengalami ledakan) pada motor diesel. Bilangan setana bahan bakar ringan

untuk motor diesel putaran tinggi berkisar di antara 40 sampai 60. Bilangan setana bukan

untuk menyatakan kualitas dari bahan bakar mesin diesel, tetapi ditentukan untuk

menyatakan kualitas dari penyalaan bahan bakar diesel atau ukuran untuk menyatakan

keterlambatan pengapian dari bahan bakar itu sendiri. Dari hasil penelitian, diperoleh

nilai indeks setana minyak kedelai sebesar 34,125. Lebih baiknya jika dilakukan juga

pengukuran indeks setana untuk biodiesel yang terbentuk dari minyak kedelai ini.

2. Sintesis biodiesel dengan metode elektrokimia

A. Standar FAME

Terdiri dari metil miristat, metil palmitat, cis-9-oleic acid methyl ester, linolelaidic acid

methyl ester, metil linoleat, metil arakidat, dan metil behenat.

Gambar 2. Kromatogram standar FAME

B. Mekanisme reaksi elektrokimia dan transesterifikasi minyak kedelai menjadi

biodiesel

1 2 3-6

7

Keterangan:

Metil miristat (1)

Metil palmitat (2)

Cis-9-oleic acid methyl ester (3)

Linolelaidic acid methyl ester (4)

Metil linoleat (5)

Metil arakidat (6)

Metil behenat (7)

1

2

*

*

Gambar 3. Mekanisme reaksi pembentukan biodiesel (FAME)

Reaksi 1 merupakan proses pemecahan molekul air menjadi ion OH-. Air akan

direduksi selama proses reaksi elektrokimia berlangsung pada pemberian arus sebesar -

3

4

5

6

3 mA. Ion OH- yang terbentuk digunakan sebagai katalis basa dalam reaksi

transesterifikasi dan oleh sebab itu tidak dilakukan penambahan senyawa basa kuat ke

dalam reaksi karena melalui reaksi elektrokimia (reduksi air) ini katalis yang berperan

dalam reaksi adalah dari hasil reduksi air tersebut.

Ion OH- tersebut akan bereaksi lebih lanjut dengan metanol yang ditambahkan

sebagai pelarut. Gugus H+ pada metanol akan ditarik atau dilewatkan baik oleh katalis

OH- dan membran Nafion. Pada reaksi 2, ion metoksi yang bermuatan negatif akan

menyerang atom C pada trigliserida yang sifatnya lebih elektropositif dikarenakan

terikat sebagai gugus karbonil. Maka, ikatan karbonil terpecah menjadi –O-. Bentuk

tersebut tidak stabil sehingga terjadi penataan ulang seperti pada reaksi 3. Dengan

begitu, terbentuklah senyawaan FAME dengan hasil sampingan gliserol.

C. Efek waktu reaksi elektrolisis

Gambar 4. Grafik variasi waktu reaksi elektrolisis dengan garam elektrolit Na2SO4 dan TBAP

Dari grafik tersebut, disimpulkan bahwa hasil persen total FAME maksimum

untuk variasi waktu reaksi elektrokimia minyak kedelai dengan garam elektrolit

natrium sulfat 1 M adalah selama 0,5 jam. Penurunan yield FAME dikarenakan jenis

minyak yang digunakan untuk reaksi elektrokimia sudah cukup murni dari pengotor,

juga karena kandungan air di dalam minyak kedelai yang tergolong sangat sedikit

yang menyebabkan reaksi reduksi air kurang berjalan maksimal.

Selain itu, Proses pemisahan campuran reaksi menjadi suatu bagian yang

penting agar FAME dapat dipisahkan dengan baik. Kandungan air dalam campuran

yang berasal baik dari minyak maupun dengan penambahan sejumlah tertentu air

memengaruhi besarnya persen komposisi FAME yang dihasilkan.

Saat digunakan TBAP, juga didapat persen b/b FAME maksimum saat

dilakukan elektrolisis selama 0,5 jam. Terlihat bahwa ketika digunakan TBAP sebagai

garam elektrolit, total persen FAME lebih tinggi jika dibandingkan dengan saat

digunakan Na2SO4 1 M. Hal ini disebabkan oleh kelarutan TBAP yang lebih tinggi di

dalam campuran reaksi sehingga kontaknya dengan permukaan BDD menjadi lebih

sering terjadi.

D. Variasi konsentrasi garam elektrolit

Variasi konsentrasi dilakukan untuk garam elektrolit natrium sulfat dan TBAP.

Natrium sulfat dimulai dari 0,5; 1 dan 1,5 M. Sedangkan untuk TBAP, divariasikan

yakni 0,1 dan 0,4 M.

Gambar 5. Grafik variasi garam elektrolit natrium sulfat

Dari grafik tersebut, terlihat bahwa persen b/b tertinggi adalah saat digunakan

konsentrasi Na2SO4 sebanyak 1,5 M. Menurut hipotesis, hasil ini sesuai, karena

semakin banyak konsentrasi natrium sulfat yang digunakan, kontaknya dengan

permukaan BDD akan semakin tinggi seiring dengan pengadukan dengan

menggunakan magnetic stirrer.

Hal ini juga tergantung dari kelarutan garam elektrolit dalam campuran reaksi.

Semakin garam elektrolit larut, maka semakin banyak kontak dengan permukaan

elektroda BDD sehingga arus terdistribusikan dengan baik sampai di permukaan BDD

tersebut. Jadi, total persen (b/b) FAME yang dihasilkan akan mengalami peningkatan.

Di samping itu, Terjadinya penurunan total persen (b/b) FAME pada saat digunakan

Na2SO4 1 M disebabkan karena reaksi reduksi air untuk membentuk ion OH- yang

digunakan sebagai katalis dalam reaksi transesterifikasi trigliserida tidak maksimal

disebabkan kandungan air dalam campuran sedikit.

Saat penggunaan TBAP, konsentrasi saat dihasilkan persen b/b FAME

tertinggi yaitu 0,1 M TBAP. Seharusnya, penggunaan konsentrasi TBAP yang

semakin tinggi akan semakin meningkatkan persen b/b FAME. Terjadi penurunan

komposisi FAME disebabkan karena reaksi reduksi air yang berjalan kurang

sempurna.

E. Variasi konsentrasi metanol dan THF

Gambar 6. Grafik pengaruh variasi konsentrasi metanol dan THF terhadap persen b/b FAME

Dari grafik, menunjukkan bahwa terjadi penurunan persen total FAME yang

signifikan ketika konsentrasi metanol dinaikkan menjadi 22 M dan persen total FAME

mengalami kenaikan kembali pada saat konsentrasi metanol diubah menjadi 24 M.

Adanya penurunan persen yield FAME dikarenakan pada konsentrasi metanol 20 M

senyawa FAME yang didapat lebih murni dibandingkan saat konsentrasi metanol 22 M

dikarenakan kandungan air dengan lapisan organiknya sudah terpisahkan dengan baik.

Faktor lain, Na2SO4 anhidrat yang ditambahkan pada saat digunakan variasi

konsentrasi metanol 20 M sudah menyerap sisa-sisa air dengan lebih sempurna

dibandingkan dengan saat konsentrasi metanol 22 M. Selain itu, pada konsentrasi 22 M

metanol terjadi penurunan yield FAME sebab reaksi elektrokimia pembentukan ion

OH- masih belum sempurna sehingga perubahan metanol menjadi ion CH3O

- yang

dikatalisis oleh ion OH- terhambat.

Pada variasi konsentrasi THF, diperoleh bahwa pada konsentrasi THF sebesar

12,26 M, persen total b/b FAME yang dihasilkan paling besar dan sesuai dengan

hipotesis bahwa semakin besar konsentrasi THF yang digunakan, transfer massa dan

kehomogenan campuran akan semakin tinggi sehingga komposisi total FAME akan

semakin besar.

Kesimpulan

Berdasarkan data karakterisasi awal, menunjukkan bahwa minyak kedelai yang digunakan

kualitasnya baik, asam lemak penyusunnya dari golongan rantai pendek. Penggunaan TBAP

sebagai garam elektrolit menghasilkan yield FAME paling tinggi, yakni sebesar 0,059%

dikarenakan kelarutan TBAP yang tinggi di dalam campuran sehingga kontaknya dengan

permukaan elektroda BDD semakin sering dan yield FAME yang dihasilkan menjadi lebih

tinggi.

Saran

Karakterisasi terhadap sampel FAME yang didapat , yaitu dengan penentuan berat jenis,

kadar air dan bahan menguap, angka asam, angka penyabunan, bilangan iodida, bilangan

setana serta viskositas kinematik.

Variasi terhadap arus reaksi elektrokimia dengan waktu, konsentrasi garam elektrolit,

konsentrasi metanol dan konsentrasi THF maksimum.

Referensi

Guan, G., & Kusakabe, K. (2009). Synthesis of biodiesel fuel using an electrolysis method.

Chemical Engineering Journal, 153, 159–163.

S. Shibano, T. A. Ivandini, C. Terashima, K. Nakata, Y. Einaga. (2014). Synthesis of

Biodiesel using a Two-Compartments Electrochemical Cell, Chem. Lett., 43, 1292-1293.

Allen, J. Bard, Larry R. Faulkner. 2001. Electrochemical Methods Fundamentals and

Applications. New York: John Wiley & sons

Endriana, D. 2007. Sintesis Biodiesel (Metil Ester) dari Minyak Biji Bintaro (Cerbera

odollam Gaertn.) Hasil Ekstraksi. FMIPA Universitas Indonesia, Depok: Jawa Barat.

Fillipis, P.D et al. 1995. Transesterification Processes for Vegetable Oils: a Simple Control

Method of Methyl Ester Content, JAOCS. Vol. 72 (11), 1399-1404

Fujishima, A., Einaga, Y., Rao, T. N., Tryk, D., eds. 2005. Diamond Electrochemistry BKC-

Elsevier, Tokyo

Maharani, M.H., Zuliyana. 2010. Pembuatan Metil Ester (Biodiesel) dari Minyak Dedak dan

Metanol dengan Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi. Universitas Diponegoro.

Semarang, Jawa Tengah.

Nasikin, M., Arbianti, Rita., Azis, Abdul. 2002. Paditif Peningkat Angka Setana Bahan Solar

yang Disintesis dari Minyak Kelapa. Jurusan Teknik Gas dan Petrokimia, Fakultas Teknik

Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat.

Srivastava, A. & Prasad, R. Triglycerides-based Diesel Fuels, Renewable and Sustainable

Energy. Reviews 2000. 4, 111-133

Underwood A.L. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi kelima, Alih Bahasa: Aloysius

Hadyana Pudjaatmaka Ph.D. Penerbit Erlangga. Jakarta