BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi telah menjadi kebutuhan dasar (basic needs) dan memainkan peran

penting dalam perkembangan perekonomian nasional dan global. Kebutuhan energi

nasional tumbuh sekitar 7-8% per tahun, dipicu pertumbuhan ekonomi sekitar 4-6%

per tahun dan pertumbuhan penduduk 1,2% per tahun [KESDM, 2016]. Keberadaan

energi berbasiskan sumber daya fosil yang telah menipis dan semakin langka,

mengakibatkan harga menjadi cenderung menigkat ditambah pemanfaatan energi

yang semakin masif ditengah sumber daya yang terbatas, dapat memicu terjadinya

perang. Berdasarkan data yang dikeluarkan Kementerian Energi dan Sumber Daya

Mineral (KESDM) tahun 2016, baru 6% sumber energi di Indonesia dipenuhi dari

energi terbarukan dan 94% dari total penyediannya berasal dari energi fosil yang

membuat Indonesia memiliki ketergantungan tinggi terhadap energi yang berasal dari

import untuk memenuhi kebutuhan nasionalnya. Hal tersebut mendorong perlunya

dilakukan pengembangan sumber energi alternatif untuk menghasilkan sumber energi

baru dan terbarukan yang ketersediaannya banyak di alam sehingga dapat

mengurangi ketergantungan dan meningkatkan kedaulatan energi nasional. Salah satu

sumber energi alternatif yang sangat potensial dikembangkan di Indonesia adalah

biodiesel.

Biodiesel merupakan bahan bakar cair alternatif yang mempunyai sifat

menyerupai diesel. Biodiesel tersusun dari berbagai macam ester asam lemak yang

dapat diproduksi dari bahan mentah terbaharukan seperti minyak nabati, lemak hewan

maupun minyak limbah (waste oil). Keuntungan utama menggunakan biodiesel

adalah mudah terurai (biodegradable), dapat diaplikasikan langsung untuk mesin-

mesin diesel tanpa memodifikasi mesin yang ada, tidak mengandung sulfur serta

senyawa aromatik sehingga emisi pembakaran yang dihasilkan ramah lingkungan

[J.H. Van Gerpen, 2005].

Bahan baku biodiesel yang sedang dikembangkan adalah crude palm oil (CPO).

Indonesia merupakan negara penghasil CPO nomor satu di dunia (50% dari produksi

dunia) [Widiastuti, 2010] sehingga menjadikan Indonesia berpotensi sebagai

produsen biodiesel yang berbahan dasar CPO terbesar di dunia. Harga CPO saat ini

masih tergolong sangat mahal yang menyebabkan 60-70% biaya produksi biodiesel

berasal dari bahan baku [Helwani et al., 2009]. Salah satu bahan baku yang efisien

untuk dikembangkan adalah sawit off grade. Ketersediaan sawit off grade cukup

banyak, yaitu 7-10% dari sebuah pabrik CPO sehingga dapat mengurangi biaya

produksi biodiesel karena sawit off grade dijual dengan harga 30-40% lebih murah

dibandingkan sawit layak olah [Arifin, 2009]. Namun, pengolahan minyak dari sawit

off grade akan menghasilkan minyak yang berkadar asam lemak bebas tinggi (ALB)

>5% [Arifin, 2009] sehingga diperlukan diperlukan teknologi yang lebih efektif dan

efisien untuk mengolah sawit off grade menjadi biodiesel.

1.2 Rumusan Masalah

Pembuatan biodiesel dari minyak nabati berkadar ALB tinggi dilakukan melalui

dua tahap reaksi yaitu reaksi esterifikasi dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi

menggunakan katalis homogen. Reaksi esterifikasi dapat menurunkan kadar ALB

dari minyak sawit off grade hingga ≤ 1%. Penggunaan katalis homogen memberikan

dampak terhadap lingkungan karena menghasilkan limbah beracun dan berbahaya

[Kusuma et al., 2011]. Selain itu. Katalis homogen berada pada fasa yang sama

dengan reaktan dan produk sehingga menyebabkan sulitnya proses pemisahan katalis

dengan produk serta tidak bisa digunakan kembali setelah reaksi berlangsung. Katalis

homogen ini dapat digantikan dengan katalis heterogen yang lebih ramah lingkungan,

stabil pada suhu tinggi, pori yang besar dan murah [Chouhan dan Sarma, 2011].

Selain itu, katalis heterogen mudah diregenerasi dan dapat digunakan kembali

sehingga produksi biodiesel menjadi lebih efisien. Keuntungan penggunaan katalis

heterogen pada transesterifikasi adalah mengurangi air yang terbuang dan katalis

dapat digunakan kembali untuk proses selanjutnya (Sarma et al., 2011).

Salah satu katalis heterogen yang banyak digunakan adalah CaO. Keuntungan

menggunakan CaO antara lain kebasaan yang tinggi sehingga dapat menigkatkan

yield biodiesel, kelarutan yang rendah, penggunaan yang lebih mudah, memudahkan

proses pemisahan dengan produk biodiesel serta tidak membutuhkan air pencucian

yang berlebihan. Namun CaO mudah bereaksi dengan CO2 dan H2O pada kondisi

lingkungan serta laju reaksinya lebih lama dibandingkan dengan katalis homogen.

Selain itu jika katalis CaO digunakan pada proses transesterifikasi, gugus oksigen

yang ada pada permukaan CaO akan membentuk ikatan hidrogen dengan gliserin

sehingga viskositasnya meningkat dan terbentuk suspensi antara CaO dan gliserin

sehingga pemisahan katalis dari produk samping tersebut akan menjadi sulit. Untuk

mengatasi masalah tersebut, CaO harus diimpregnasi dengan penyokongnya (Liu et

al., 2006). Penggunaan katalis heterogen telah diteliti oleh beberapa peneliti

sebelumnya untuk menyelesaikan masalah yang ditimbulkan dari penggunaan katalis

homogen pada proses pembuatan biodiesel.

Liu et al. (2010) telah membuat biodiesel dari minyak jarak pagar

menggunakan katalis CaO (diperoleh dari CaCl2) dan katalis Fe3O4 ukuran

nanomagnetik (diperoleh dari FeSO4.7H2O dan Fe2(SO4)3.7H2O) sebagai support bagi

katalis CaO. Kondisi optimum pada reaksi transesterifikasi pada proporsi katalis

CaO:Fe3O4 7:1, rasio molar metanol:minyak 15:1, penambahan katalis 2%-b minyak

dan suhu reaksi 70°C selama 80 menit dengan yield biodiesel sebesar 95%.

Peneliti lain, Rahman (2015) telah membuat biodiesel dari minyak sawit off

grade menggunakan katalis limbah serbuk besi yang diimpregnasi dengan CaO

(diperoleh dari Ca(NO3)2.4H2O). Kondisi optimum pada reaksi transesterifikasi pada

proporsi katalis CaO:serbuk besi 1:0,56, rasio molar metanol:minyak 10:1,

penambahan katalis 1%-b minyak dan suhu reaksi 70°C selama 120 menit dengan

yield biodiesel sebesar 52,34%. Serbuk besi dapat digunakan sebagai support bagi

katalis CaO sehingga proses pemisahan katalis dari produk biodiesel dapat dilakukan

dengan lebih mudah, efektif dan efisien menggunakan magnet karena sifat logam

pada katalis.

Dari penelitian yang telah dilakukan diatas, yield biodiesel Rahman (2015) jauh

lebih kecil daripada yield biodiesel liu et al. (2010). Hal ini disebabkan jumlah

katalis CaO yang diimpregnasikan dengan limbah serbuk besi kecil. Menurut Liu et

al., (2010) jumlah CaO yang diembankan memiliki pengaruh terhadap yield yang

dihasilkan, jika terlalu sedikit maka sisi aktif dari katalis semakin sedikit sehingga

yield yang dihasilkan kecil. Untuk itu, perlu penelitian lebih lanjut tentang proporsi

dari jumlah CaO dari Ca(NO3)2 yang diembankan pada limbah serbuk besi ini agar

didapatkan katalis yang dapat menghasilkan yield yang besar.

Pada penelitian ini proses pembuatan biodiesel menggunakan bahan baku sawit

off grade melalui proses dua tahap yaitu esterifikasi dengan katalis H2SO4 dan

transesterifikasi menggunakan katalis heterogen CaO dari Ca(NO3)2.4H2O dengan

serbuk besi sebagai support. Variabel berupa rasio mol metanol:minyak, konsentrasi

katalis (proporsi CaO:serbuk besi) dan temperatur reaksi. Diharapkan dengan

menggunakan proporsi katalis yang tepat akan meningkatkan yield biodiesel.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Menghasilkan biodiesel dari bahan baku sawit off grade dengan teknologi

proses yang efektif dan efisien.

2. Menentukan pengaruh proporsi katalis heterogen CaO dari Ca(NO3)2.4H2O

yang diimpregnasi ke dalam serbuk besi pada reaksi transesterifikasi terhadap

yield biodiesel.

3. Mengetahui parameter proses yang optimum untuk menghasilkan biodiesel.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Memberikan informasi yang berguna bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi mengenai proses pembuatan biodiesel menggunakan katalis

heterogen pada reaksi transesterifikasi.

2. Memberikan nilai tambah kepada bahan baku berupa sawit off-grade dan

limbah serbuk besi sebagai support katalis untuk pembuatan biodiesel.

3. Memberikan informasi mengenai parameter proses yang berpengaruh terhadap

yield biodiesel pada tahap transesterifikasi minyak sawit off-grade

menggunakan katalis heterogen.

1.5 Sistematika (Outline) Usulan Penelitian

Usulan penelitian ini terdiri dari tiga bab yaitu :

1. Pendahuluan, berisi tentang deskripsi topik dan latar belakang penelitian,

identifikasi masalah, tujuan serta manfaat dilakukannya penelitian pemanfaatan

sawit off grade sebagai bahan baku pembuatan biodiesel dengan menggunakan

katalis CaO dari Ca(NO3)2 yang diimpregnasi ke dalam serbuk besi.

2. Tinjauan pustaka, landasan teori dalam melakukan penelitian pemanfaatan

sawit off grade sebagai bahan baku pembuatan biodiesel dengan menggunakan

katalis CaO dari Ca(NO3)2 yang diimpregnasi ke dalam serbuk besi.

3. Metodologi penelitian, menyajikan secara lengkap setiap langkah yang

dilakukan dalam penelitian pemanfaatan serbuk besi sebagai katalis tambahan

pada tahap transesterifikasi pembuatan biodiesel dari sawit off grade.