BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jarak Pagar (Jatropha...

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jarak Pagar (Jatropha curcas)

Tanaman jarak pagar ini berasal dari Amerika Tengah, mulai banyak ditanam di

Indonesia semenjak masa penjajahan Jepang, bijinya digunakan untuk bahan

bakar bagi pesawat tempur Jepang (Nurcholis.M, 2007 ) Istilah tumbuhan ini

dikenal dengan berbagai nama di Indonesia sesuai dengan daerahnya antara lain :

jarak kosta, jarak budge (Sunda); jarak gundul, jarak pager (Jawa); kalekhe paghar

(Madura) ; jarak pager (Bali) ; lulu mau, paku kase, jarak pageh (Nusa Tenggara);

kuman nema (Alor); jarak kosta, jarak wolanda, bindalo, bintalo, tondo utomene

(Sulawesi); ai huwa kama, balacai, kadoto (Maluku)

Gambar 2.1. Pohon Jarak Pagar Tanaman (Jatropha curcas)

Jarak pagar berupa pohon kecil atau perdu, umurnya dapat mencapai 50

tahun, tinggi tanaman 1,5 – 5 meter. Jarak pagar tumbuh pada kondisi

lingkungannya sesuai, dengan curah hujan 300 –700 mm/tahun (Bramasto.Y,

2003), meskipun demikian, jarak pagar tahan hidup didaerah sangat kering

dengan curah hujan 48-200 mm/tahun. Jarak pagar dapat tumbuh pada daerah

Universitas Sumatera Utara

8

ketinggian 0 – 800 m diatas permukaan laut, dengan suhu rata-rata 20 oC – 35oC

PH tanah yang sesuai untuk tanaman ini adalah 5,0 – 6,2 ( Hamdi.A, 2005) Jarak

pagar dapat digunakan sebagai penahan erosi tanah oleh air dan deflasi pasir di

bukit pasir (wind barrier). Produksi biji sangat beragam, mulai dari 0,4

ton/ha/tahun sampai lebih dari 12,5 ton/ha/tahun. Faktor yang dapat

mempengaruhi produktivitas antara lain varietas, umur tanaman, pengairan, iklim

dan tanah.

Gambar 2.2. Buah/Biji Pohon Jarak Pagar Tanaman

Jarak pagar mudah dibudidayakan dan dapat tumbuh dengan cepat.

Kandungan minyak pada jarak pagar sebanyak 25 % – 35 % pada bijinya dan

50% – 60% pada dagingnya.

Tabel 2.1 Komposisi Kandungan Zat pada Biji Jarak Pagar Tanaman

Kandungan Zat Komposisi (dalam %)

air 20Protein 18Lemak 38karbohidrat 17serat 15,5abu 5,3

2.2 Bioenergi

Bioenergi adalah bahan bakar alternatif terbarukan yang prospektif untuk

dikembangkan, tidak hanya karena harga minyak bumi dunia melonjak naik

seperti sekarang ini, tetapi juga karena terbatasnya produksi minyak bumi

Indonesia saat ini, sehingga pengembangan bioenergi semakin mendesak untuk


9

segera dilaksanakan. Ketersediaan energi fosil yang diramalkan tidak akan

berlangsung lama lagi memerlukan solusi yang tepat, yakni dengan mencari

sumber energi alternatif. Sekarang ini tersedia beberapa jenis energi pengganti

minyak bumi yang ditawarkan, antara lain tenaga baterai (fuel cells), panas bumi

(geo-thermal), tenaga laut (ocean power), tenaga matahari (solar power), tenaga

angin (wind power), batu bara, nuklir, gas, fusi dan biofuel. Di antara jenis-jenis

energi alternatif tersebut, bioenergi dirasa cocok untuk mengatasi masalah energi

karena beberapa kelebihannya. Kelebihan bioenergi, selain bisa diperbaharui,

adalah bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek

rumah kaca, dan kontinuitas bahan bakunya terjamin. Bioenergi dapat diperoleh

dengan cara yang cukup sederhana, yaitu melalui budi daya tanaman penghasil

biofuel dan memelihara ternak.

Tabel 2.2 Potensi Energi Terbarukan di Indonesia

Jenis SumberEnergi

Potensi Kapasitas terpasang

Hidro 75,67 GW 4200 MWMikrohidro 712 MW 206 MWGeotermal 27 MW 807 MWBiomassa 49,81 GW 302,4MWSurya 4,8 kW/m2/hari 6 MWAngin 3-6 m/detik 0,6 MW

Sumber : Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2004

Bioenergi dapat diperoleh dengan cara yang cukup sederhana, yaitu melalui budi

daya tanaman penghasil biofuel dan memelihara ternak. Hal ini berbeda dengan

jenis energi alternatif lainnya, beberapa jenis energi alternatif seperti berikut :

Tenaga baterai yang terbilang mahal dan rumit

Batubara yang memiliki efek gigaton karbon berbahaya dan bersifat tidak

terbarukan

Gas yang memerlukan investasi besar

Panas bumi yang tidak sederhana dan tidak murah

Energi laut yang walaupun potensial di Indonesia sebagai negara maritim

tapi masih dalam tahap percobaan dan penelitian


10

Energi angin yang hanya cocok di daerah yang berangin kencang (kecepatan

minimum angin rata-rata 4 m/s)

Energi surya yang dibilang energi gratis tapi masih mahal

Energi fusi yang merupakan energi masa depan yang supermahal, dan

Energi nuklir yang masih kontroversial

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, bioenergi

bertransformasi menjadi bentuk yang lebih modern. Bioenergi yang kita kenal

sekarang mempunyai dua bentuk, yaitu tradisional dan modern. Bioenergi

tradisional yang sering kita temui yaitu kayu bakar, sedangkan bioenergi yang

lebih modern di antaranya bioetanol, biodiesel. Biofuel adalah bahan bakar dari

sumber hayati (renewable energy). Biofuel apabila diartikan untuk pengganti

BBM maka biofuel merupakan salah satu bentuk energi dari biomassa dalam cair.

2.3 Bioetanol

Salah satu fungsi alkohol adalah sebagai ocyane booster, artinya alkohol

mampu menaikkan nilai oktan dengan dampak positif terhadap efisiensi bahan

bakar dan menyelamatkan mesin. Fungsi lain ialah oxigenating agent, yakni

mengandung oksigen sehingga menyempurnakan pembakaran bahan bakar

dengan dampak meminimalkan pencemaran udara. Alkohol bahkan berfungsi

sebagai fuel extender, yaitu menghemat bahan bakar fosil. Penggunaan alkohol

sebagai bahan bakar mobil sebenarnya telah lama dikenal. Pada tahun 1880 an

Henry Ford membuat mobil qudricycle dan menyusul pada tahun 1908 muncul

mobil Ford dengan alkohol sebagai bahan bakarnya. Namun seperti halnya

biodiesel yang terbuat dari minyak kacang tanah (Arachis hipogaea) yang

diperagakan tahun 1898 oleh Rudolf Diesel, penggunaan biofuel kurang

ditanggapi pada dekade lalu karena petrofuel yang murah dan melimpah. Namun

kini, tampaknya kita harus meningkatkan fungsi fuel extender dari biofuel

termasuk penggunaan alkohol, karena kandungan petrofuel yang semakin

menyusut. Etanol sintesis (sering disebut metanol atau metil alkohol atau alkohol

kayu) terbuat dari etilen, salah satu derivat minyak bumi atau batu bara. Bahan ini

diperoleh dari proses sintesa kimia yang disebut hidrasi, sedangkan bioetanol


11

direkayasa dari biomassa (tanaman) melalui proses biologi (enzimatik dan

fermentasi). Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung

komponen pati atau selulosa, seperti singkong dan tetes tebu. Dalam dunia

industri, etanol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol,

campuran untuk minuman keras (seperti sake atau gin), serta bahan baku farmasi

dan kosmetika. Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga grade

sebagai berikut.

- Grade Industri dengan kadar alkohol 90 – 94%.

- Netral dengan kadar alkohol 96 – 99,5%, umumnya digunakan untuk

minuman keras atau bahan baku farmasi.

- Grade bahan bakar dengan kadar alkohol di atas 99,5%.

Bioetanol diperoleh dari hasil fermentasi bahan yang mengandung gula.

Tahap inti produksi bioetanol adalah fermentasi gula, baik yang berupa glukosa,

sukrosa, maupun fruktosa oleh ragi (yeast) terutama Saccharomyces sp atau

bakteri Zymomonas mobilis. Pada proses ini, gula akan dikonversi menjadi etanol

dan gas karbondioksida. Bahan baku bioetanol bisa diperoleh dari berbagai

tanaman yang menghasilkan gula (seperti jagung, singkong, dan sagu). Pada tahap

persiapan, bahan baku berupa padatan harus dikonversi terlebih dahulu menjadi

larutan gula sebelum akhirnya difermentasi untuk menghasilkan etanol, sedangkan

bahan-bahan yang sudah dalam bentuk larutan gula (seperti molase) dapat

langsung difermentasi, mengandung oksigen sehingga menyempurnakan

pembakaran bahan bakar.

2.4 Minyak Nabati

Bioetanol Pengertian ilmiah paling umum dari istilah ‘biodiesel’ mencakup

sembarang (dan semua) bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumber daya

hayati atau biomassa. Sekalipun demikian, menganut definisi yang pengertiannya

lebih sempit tetapi telah diterima luas di dalam industri, yaitu bahwa “biodiesel

adalah bahan bakar mesin/motor diesel yang terdiri atas ester alkil dari asam-asam

lemak” (Soerawidjaja.T.H, 2006). Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati


12

maupun lemak hewan, namun yang paling umum digunakan sebagai bahan baku

pembuatan biodiesel adalah minyak nabati.

Semua minyak nabati dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar

namun dengan proses-proses pengolahan tertentu. Tabel 2.3 menunjukkan

berbagai macam tanaman penghasil minyak nabati serta produktivitasnya.

Tabel 2.3 Tanaman Penghasil Minyak Nabati serta Produktivitasnya

Nama Indonesia Nama Inggris Nama Latin Kg/ha/tahun

Sawit Oil palm Elaeis guineensis 5000Kelapa Coconut Cocos nicifera 2260Alpokat Avocado Persea americana 2217K.Brazil Brazil nut Bertholletia excelsa 2010

K.Makadam Macadamia nut Macadamia ternif 1887Jarak Pagar Physic nut Jatropha curcas 1590

Jojoba Jojoba Simmondsia califor 1528K.Pekan Pecan nut Carya pecan 1505

Jarak Kaliki Castor Ricinus communis 1188Zaitun Olive Olea europea 1019Kanola Rapeseed Brassica napus 1000Opium Poppy Papaver

somniferum978

Sumber: Soerawidjaja .T.H, 2006

Semua Minyak nabati dan biodiesel tergolong ke dalam kelas besar

senyawa-senyawa organik yang sama, yaitu kelas ester asam-asam lemak. Akan

tetapi, minyak nabati adalah triester asam-asam lemak dengan gliserol, atau

trigliserida, sedangkan biodiesel adalah monoester asam-asam lemak dengan

metanol. Perbedaan wujud molekuler ini memiliki beberapa konsekuensi penting

dalam penilaian keduanya sebagai kandidat bahan bakar mesin diesel :

1. Minyak nabati (yaitu trigliserida) berberat molekul besar, jauh lebih besar

dari biodiesel (yaitu metal ester). Akibatnya, trigliserida relatif mudah

mengalami perengkahan (cracking) menjadi aneka molekul kecil, jika

terpanaskan tanpa kontak dengan udara (oksigen)

2. Minyak nabati memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari

minyak diesel/solar maupun biodiesel, sehingga pompa penginjeksi bahan

bakar di dalam mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan


13

(atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan ke dalam kamar

pembakaran

3. Molekul minyak nabati relatif lebih bercabang dibanding metil ester asam

lemak. Akibatnya, angka setana minyak nabati lebih rendah daripada angka

setana metal ester. Angka setana adalah tolok ukur kemudahan

menyala/terbakar dari suatu bahan bakar di dalam mesin diesel

Di luar perbedaan yang memiliki tiga konsekuensi penting di atas, minyak nabati

dan biodiesel sama-sama berkomponen penyusun utama (≥ 90 % berat) asam

lemak. Pada kenyataannya, proses transesterifikasi minyak nabati menjadi meti

ester asam-asam lemak, memang bertujuan memodifikasi minyak nabati menjadi

produk (yaitu biodiesel) yang berkekentalan mirip solar, berangka setana lebih

tinggi.

2.4.1 Komposisi Dalam Minyak Nabati

Komposisi yang terdapat dalam minyak nabati terdiri dari trigliserida-

trigliserida asam lemak (mempunyai kandungan terbanyak dalam minyak nabati,

mencapai sekitar 95%), asam lemak bebas (Free Fatty Acid atau biasa disingkat

dengan FFA), monogliserida dan digliserida, serta beberapa komponen-komponen

lain seperti phosphoglycerides, vitamin, mineral, atau sulfur. Bahan-bahan mentah

pembuatan biodiesel adalah (Mittelbach, 2004):

a. Trigliserida-trigliserida, yaitu komponen utama aneka lemak dan minyak

lemak.

b. Asam-asam lemak, yaitu produk samping industri pemulusan (refining)

lemak dan minyak-lemak.

2.4.2 Monogiliserida, Digliserida, Trigliserida dan Total Gliserol

Trigliserida adalah triester dari gliserol dengan asam-asam lemak, yaitu

asam-asam karboksilat beratom karbon 6 s/d 30. Trigliserida banyak dikandung

dalam minyak dan lemak, merupakan komponen terbesar penyusun minyak

nabati. Selain trigliserida, terdapat juga monogliserida dan digliserida. Struktur

molekul dari ketiga macam gliserida tersebut dapat dilihat pada gambar 2.3.


14

Gambar 2.3 . Struktur molekul monogliserida, digliserida dan trigliserida

Kandungan monogliserida, digliserida dan trigliserida yang diperbolehkan

0,80%, 0,20 % dan 0,20 % (mol/mol) dan total maksimum dari gliserol

adalah 0,25% (mol/mol). Total gliserol disini adalah jumlah total gliserol yang

terikat pada monogliserida, digliserida dan trigliserida (Frisda.R, 2005). Biodiesel

yang memiliki kandungan monogliserida, digliserida dan trigliserida lebih dari

baku mutu dapat menyebabkan pembentukan deposit pada injector nozzle, piston

dan katup pada mesin.

2.4.3 Asam Lemak Bebas

Struktur asam lemak bebas (FFA) adalah asam lemak yang terpisahkan dari

trigliserida, digliserida, monogliserida, dan gliserin bebas. Hal ini dapat

disebabkan oleh pemanasan dan terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis.

Oksidasi juga dapat meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.

Dalam proses konversi trigliserida menjadi alkil esternya melalui reaksi

transesterifikasi dengan katalis basa, asam lemak bebas harus dipisahkan atau

dikonversi menjadi alkil ester terlebih dahulu karena asam lemak bebas akan

mengkonsumsi katalis.

Gambar 2.4 Struktur umum molekul asam lemak bebas

Dengan R menyatakan gugus alkil dalam gugus kimia.


15

Kandungan asam lemak bebas dalam biodiesel akan mengakibatkan terbentuknya

suasana asam yang dapat mengakibatkan korosi pada peralatan injeksi bahan

bakar, membuat filter tersumbat dan terjadi sedimentasi pada injektor. Pemisahan

atau konversi asam lemak bebas ini dinamakan tahap pre esterifikasi.

2.5 Minyak Jarak Pagar

Penggunaan minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kedelai, minyak

bunga matahari, minyak kacang tanah, dan minyak zaitun sebagai bahan bakar

alternatif bagi mesin diesel telah dimulai sejak 9 dekade yang lalu. Seiring

dengan berkurangnya cadangan minyak mentah secara drastis, penggunaan

minyak nabati sebagai bahan bakar diesel sekali lagi diajukan di banyak negara.

Sebagai contoh, minyak kedelai di USA, minyak lobak dan minyak bunga

matahari di Eropa, minyak kelapa sawit di Asia Tenggara (khususnya Malaysia

dan Indonesia) dan minyak kelapa di Filipina dipertimbangkan sebagai bahan

pengganti minyak diesel. Unsur pokok dari minyak nabati adalah trigliserida.

Minyak nabati terdiri dari 90-98% trigliserida dan sejumlah kecil monogliserida

dan digliserida. Trigliserida adalah ester dari tiga asam lemak dan satu gliserol. Ini

mengandung sejumlah besar oksigen pada strukturnya. Asam lemak berbeda-beda

dalam hal panjang rantai karbonnya, dan dalam jumlah ikatan gandanya. Pada

asam lemak pada umumnya ditemukan asam stearat, asam palmitat, asam oleat,

asam limoleat, dan asam linolenat.

Minyak jarak murni sebenarnya bisa langsung digunakan pada mesin

diesel, baik sebagai campuran maupun pengganti solar, tetapi perlu dilakukan

modifikasi mesin. Umumnya biodiesel yang diperoleh jika digunakan pada mesin

biasanya dicampur dengan solar dengan perbandingan tertentu.

B50 artinya 50 % Biodiesel dan 50 % solar

B5 artinya 5 % Biodiesel dan 95 % solar.

Minyak jarak yang akan diproses menjadi biodiesel mempunyai

persyaratan kualitas tertentu. Spesifikasi minyak jarak untuk pembuatan

biodiesel dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut.


16

Tabel 2.4 Spesifikasi Minyak Jarak Pagar untuk Biodiesel

Parameter Spesifikasi

Asam lemak bebas < 2,0 % beratKandungan air <1000 ppmP(fosfor) <20 ppm beratS(sulfur) <50 ppmBilangan iodium < 120 mgI2/100gAngka penyabunan >190 mg KOH/gSpesific gravity 0,840 – 0,920Asam miristat 0,38 %Asam palmitat 16,0 % maksimalAsam palmitoleat 1 – 3,5 %Asam stearat 6 – 7,0 %Asam oleat 42 – 43,5 %Asam linoleat 33 – 34,4 %Asam linolenat >0,80 %Asam arakhidat 0,20 %Asam gadoleat 0,12 %

(Lele.S, 2005)

Struktur kimia dari minyak jarak pagar terdiri dari trigliserida dengan rantai

asam lemak yang lurus (tidak bercabang), dengan atau tanpa rantai karbon tak

jenuh, mirip dengan CPO. Struktur kimia dari minyak jarak pagar sangat berbeda

dengan minyak jarak kepyar (Ricinnus communis Linn), yang mempunyai cabang

hidroksil, hal ini dapat dilihat pada gambar 2.5 dan 2.6

Gambar 2.5 Struktur kimia minyak jarak pagar

Gambar 2.6 Struktur kimia minyak jarak pagar kepyar

Viskositas kinematik minyak nabati bervariasi pada kisaran 30 sampai 40

cSt pada suhu 38oC. Viskositas yang tinggi pada minyak ini sesuai dengan massa


17

molekul dan struktur kimianya yang besar. Minyak nabati mempunyai berat

molekuler yang tinggi yaitu berkisar pada 600 sampai 900, yang merupakan tiga

kali lebih besar dari minyak diesel. Titik nyala minyak nabati juga tinggi (diatas

200oC). Nilai kalor dari minyak tersebut berkisar 39 sampai 40 MJ/kg, ini lebih

rendah dibanding minyak diesel (sekitar 45 MJ/kg).

Tabel 2.5 Komposisi Bahan Kimia dari Biji, kulit dan Buah Jarak Pagar

Asam Lemak Biji Kulit Buah

Protein Kasar 22,2 - 27,2 4,3 - 4,5 56,4 - 63,8Lemak 56,8 - 58,4 0,5 - 1,4 1,0 - 1,5Abu 3,6 - 3,8 2,8 - 6,1 9,6 - 10,4Serat detergen netral 3,5 - 3,8 83,9 - 89,4 8,1 - 9,1Serat detergen asam 2,4 - 3,0 74,6 - 78,3 5,7 - 7,0Lignin detergen asam 0,0 - 0,2 45,1 - 47,5 0,1 - 0,4Jumlah energy (MJ kg-1) 30,5 - 31,1 19,3 - 19,5 18,0 - 18,3

(Lusiana.W, 2007)

Adanya ikatan kimia oksigen pada minyak nabati menurunkan nilai kalornya

sebanyak 10%. Angka setana minyak nabati berkisar pada 32 sampai 40. Bilangan

jodium berkisar dari 0 200, bergantung dari derajat ketidakjenuhannya. Makin

tinggi bilangan jodium, makin tinggi pula derajat ketidakjenuhannya. Titik didih

dan titik tuang minyak nabati lebih tinggi daripada minyak diesel.

Keuntungan minyak jarak pagar sebagai biodiesel antara lain tidak termasuk

kategori minyak makan (edible oil) sehingga pemanfaatannya tidak menggangu

penyediaan kebutuhan minyak makan dan dapat dikembangkan di daerah kering

dan lahan marginal. Disamping itu terdapat manfaat lain yang dapat

dikembangkan yaitu sebagai bahan untuk pembuatan sabun, obat-obatan, bahan

kimia dan bungkil/ampasnya untuk pupuk organik karena mengandung zat

Nitrogen (N) dan bahan-bahan organik lainnya.

Minyak jarak pagar mempunyai warna kuning terang dan mempunyai

bilangan jodium yang tinggi (sekitar 105,2 mg iod/g), yang menunjukkan

tingginya hidrokarbon tak jenuh. Hal ini dapat dibuktikan dari hasil uji komposisi

asam lemak minyak jarak pagar. Jenis asam lemak minyak jarak pagar mirip

dengan jenis minyak lainnya, namun kandungan asam oleat dan linoleatnya


18

berkisar 90%. Struktur dan komposisi kimianya menyebabkan minyak jarak pagar

lebih disukai sebagai pengganti CPO pada aplikasi non pangan. Perbandingan

kemampuan produksi minyak jarak pagar dengan minyak nabati lain, dapat di

lihat pada Tabel 2.6

Tabel 2.6 Perbandingan Kandungan Minyak Beberapa Tanaman

Nama Tanaman Kandungan minyak per hektarSetaraUSgallon /acre

Inggris Indonesia Kilogram LiterCorn Jagung 145 172 18Oats Gandum 183 217 23Cotton Kapas 273 325 35Hemp Ganja 305 363 39Soybean Kedelai 375 446 48Coffe Kopi 386 459 49Linseed(flax) Rami 402 178 51Pumpkin Seed Biji labu 449 534 57Coriander Ketumbar 450 536 57Sesame Wijen 585 696 74Cocoa Coklat 863 1026 110Peanuts Kacang tanah 890 1059 113Rapeseed Lobak 1000 1190 127Olives Zaitun 1019 1212 129Castor beans Jarak Kepyar 1188 1413 151Pecans nuts Kemiri 1505 1791 191Jatropha Jarak Pagar 1590 1892 202Avocado Avokad 2217 2638 281Coconut Kalapa 2260 2689 278Palm oil Kelapa sawit 5000 8950 635

(http//www.libertyvegetableoil.com/products.html)

2.6 Bahan Bakar Diesel

Biodiesel bahan bakar tersusun atas ratusan rantai hidrokarbon yang berbeda

yaitu pada rentang 12 sampai 18 rantai karbon, didapat pada fraksi distilasi pada suhu

antara 250oC - 370oC. Hidrokarbon yang terdapat dalam minyak diesel meliputi

parafin, naftalena, olefin, dan aromatik (mengandung 24% aromatik berupa benzena,

toluena, xilena, dan lain-lain), dimana temperatur penyalaannya akan menjadi lebih

tinggi dengan adanya hidrokarbon volatil yang lebih banyak. Tabel berikut

menunjukkan standar sifat-sifat biodiesel yang sesuai dengan standar ASTM


19

Tabel 2.7 Standar ASTM Untuk Bahan Bakar Biodiesel

Parameter TesMetode Analisa ASTM

Nilai Satuan

Gravitasi Spesifik D1298 0,86 - 0,90 g/cm3 (150C)Gross Heating Value D2382 17.65 min Btu/lbCloud Point D2500 Report to

customerF

Pour Point D97 28 max FFlash Point D93 100 min 0CViskositas Kinematik 400C D445 1,9 – 6,0 cstAir dan endapan D2709 0,05 max % volCopper strip corrosion D130 No. 3 b max Deg. Of

CorrosionSulfur D2622 0,05 max % massResidu carbon D4530 0,05 max % massCetane number D613 40 minAbu sulfat D482 0,02 max % massNeutralization/Acid number D664 0,80 max mg/gMetanol GC 0,20 max % massGliserol bebas GC 0,02 max % massGliserol total GC 0,24 max % massEster minyak GC 97,50 min % mass

(Kep.Dirjend Migas No.004/P/DM/1979)

Sifat-sifat bahan bakar diesel yang penting antara lain meliputi :

1. Viskositas (kekentalan)

Viskositas yang tepat suatu bahan bakar diperlukan untuk operasi yang tepat

pula dari suatu mesin. Pelumasan, gesekan di antara bagian-bagian yang

bergerak, serta keausan mesin bergantung pada sifat ini. Sifat ini penting

bagi aliran minyak ketika melewati pipa saluran dan penyuntik alat

pemercik. Viskositas yang terlalu rendah akan menimbulkan kebocoran pada

pipa injeksi, menyulitkan penyebaran bahan bakar, sehingga minyak tidak

akan segera terbakar, menghasilkan asap yang kotor karena kelambatan

aliran dan akan sulit mengalami atomisasi (Purwono.S.dkk, 2003). Proses

atomisasi yang efektif dari suatu bahan bakar di dalam silinder memerlukan

tingkat viskositas yang lebih rendah untuk menghindari tekanan pompa yang

berlebihan.


20

Viskositas suatu fluida merupakan ukuran ketahanan suatu fluida terhadap

deformasi atau perubahan bentuk. Tegangan geser dinyatakan dengan

dy

duμτ (2.1)

Tegangan geser dinyatakan dengan satuan N m-2 (Pa) dan gradien kecepatan

dy

dudalam (m/s) /m, karena itu satuan SI untuk viskositas dinamik adalah

N s m-2 atau Pa s

Sedangkan viskositas kinematik ( ) menyatakan perbandingan antara

viskositas dinamik (absolute) dengan densitas (rapat massa) fluida.

ρ

μ (2.2)

= viskositas kinematik (m2/s) satuan yang umum di pakai centi Stokes

= viskositas dinamik ( Pa.s) ,satuan yang umum dipakai Poise

ρ = rapat massa (kg m-3)

Viskositas kinematik dapat diukur dengan Viscometer Oswald. Persamaan

untuk menentukan viskositas kinematik dengan Viscometer Oswald:

k.t (2.3)

dengan,

= viskositas kinematik

k = konstanta viscometer Oswald

t = waktu mengalir fluida didalam pipa viskometer (detik)

2. Kerapatan (Densitas)

Kerapatan(densitas) adalah jumlah atau kwantitas suatu zat pada suatu unit

volume

Densitas dapat dinyatakan dalam tiga bentuk :

a. Mass density () satuan dalam SI adalah (kg.m-3 )

Massa jenis menunjukkan perbandingan massa persatuan volume,

karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan

oleh mesin diesel persatuan volume bahan bakar.


21

Kerapatan suatu fluida ( ρ ) dapat dirumuskan dengan :

V

mρ (2.4)

dengan

ρ = densitas ( rapat massa ) satuan kg.m-3

m = massa zat ( kg)

V = volume zat ( m3)

b. Berat spesifik (specific weight)

= g (2.5)

Dalam SI satuannya adalah N/m3 dimana g = gravitasi bumi (m s-2)

c. Spesifik gravity (sg) merupakan perbandingan antara density dengan

berat spesifik suatu zat terhadap density atau berat spesifik suatu

standard zat (umumnya terhadap air). Jadi spesifik gravity tidak

mempunyai satuan.

3 Titik tuang ( Pour Point)

Titik tuang adalah temperatur yang paling rendah di mana bahan bakar

masih dapat mengalir. Titik tuang menunjukkan kemampuan bahan bakar

untuk masih dapat mengalir pada temperatur tertentu. Hal ini sangat penting,

khususnya pada daerah dengan temperatur yang rendah, sehingga bahan

bakar tidak akan menggumpal dengan mudah. Titik tuang yang terlalu tinggi

akan menghambat penyalaan bahan bakar (Hardjono.A , 2000). Titik tuang

digunakan sebagai syarat kualitas kontrol atau sebagai penunjuk penanganan

suhu (temperature) rendah bagi penyimpanan bahan bakar dalam skala besar

pada tangki-tangki dan pipa saluran kilang dan pangkalan minyak.

4 Titik Kabut (Cloud Point)

Titik kabut adalah temperature saat bahan bakar mulai tampak berkeruh

bagaikan kabut ( berawan = cloudy). Hal ini terjadi karena munculnya

Kristal-kristal (padatan) didalam bahan bakar. Meski bahan bakar masih

dapat mengalir pada suhu ini, keberadaan Kristal dalam bahan bakar dapat

mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa dan

injektor. Titik kabut dipengaruhi oleh bahan baku biodiesel.


22

5 Titik Nyala (Flash Point)

Titik nyala adalah temperatur bahan bakar terendah, di mana campurannya

dengan udara masih dapat menyala. Jika penyalaan terjadi dengan kontinu,

maka temperaturnya disebut ‘titik api’. Sifat ini menunjukkan adanya materi

materi yang volatil dan mudah terbakar. Titik nyala secara tidak langsung

terkait dengan kerja mesin. Namun ini sangat berkaitan dengan keamanan,

khususnya pada penanganan dan penyimpanan (ASTM, 1958). Titik nyala

yang tinggi akan memudahkan penyimpanan bahan bakar, karena minyak

tidak akan mudah terbakar pada temperatur ruang. Namun titik nyala yang

rendah akan berbahaya dalam hal penyimpanannya karena resiko penyalaan,

dan ini akan menimbulkan terjadinya denotasi sebelum bahan bakar

memasuki ruang perapian (Hardjono.A, 2000). Titik nyala digunakan untuk

menaksir keseluruhan materi yang mempunyai resiko mudah terbakar.

6 Bilangan Jodium

Bilangan Jodium menunjukkan tingkat ketidakjenuhan atau banyak ikatan

rangkap asam lemak penyusun biodiesel. Kandungan senyawa asam lemak

tak jenuh meningkatkan performansi biodiesel pada temperature rendah

karena senyawa ini memiliki titik leleh ( melting point) yang lebih rendah

(Knote.G, 1997), sehingga berkorelasi terhadap cloud point dan pour point

yang rendah. Namun disisi lain banyak senyawa lemak tak jenuh di dalam

biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen

diatmosfer .Biodiesel dengan kandungan bilangan jodium yang tinggi akan

mengakibatkan tendensi polimerisasi dan pembentukan deposit pada

injector noozle dan cincin piston pada saat mulai pembakaran (Panjaitan. F,

2008). Nilai maksimum harga bilangan jodium yang diperbolehkan untuk

biodiesel yaitu 115 (g I2/100g) berdasarkan standard biodiesel Indonesia.

7 Conradson Carbon Residue

Residu karbon berhubungan dengan jumlah deposit karbon pada ruang

pembakaran. Residu karbon yang tinggi menyebabkan silinder mengalami

kerusakan dengan cepat, membuat endapan kokas dan bahan elastis pada

piston dan silinder. Ini akan menyebabkan lekatnya ring piston dan sistem


23

valve (Maleev.L, 1954). Deposit karbon akan menghambat saluran bahan

bakar. Ini juga akan menghambat pengoperasian mesin, dan semua bagian

pada pipa injeksi bahan bakar akan rusak dengan cepat. Jadi, semakin

rendah residu karbon, efisiensi mesin juga akan semakin baik (Azis.I, 2005).

8 Nilai Kalor

Nilai kalor adalah ukuran energi yang tersedia di dalam suatu bahan bakar,

dan menentukan tingkat konsumsi bahan bakar tiap satuan waktu. Semakin

tinggi nilai kalor, maka semakin ekonomis bahan bakar tersebut

(Setyawardhani.A.S, 2003). Namun sampai saat ini belum ada standar

khusus untuk menentukan nilai kalor yang harus dimiliki oleh bahan bakar

diesel.

Tabel 2.8 Masalah Kinerja dan Kemungkinan Penyebabnya

Masalah Kinerja Mesin Kemungkinan Penyebab Berhubungan dengan Bahan Bakar

Pembakaran yang buruk,asap Angka setana yang kurangKontaminasi airTitik tuang yang tidak tepatLebih banyak kontaminasi bahan bakar

Keausan silinder Terlalu cairnya bahan bakarKandungan sulfur yang tinggiKontaminasi silikon

Penyumbatan mulut pipa penyuntik

Kontaminasi logam yang dapat larutPengotor yang berlebihan Pembentukan kembali getah pengotor

Buruknya Pompa Penyuntik Tingginya kandungan sulfur dan hetero atomPengotor berlebihanViskositas rendah

Penyumbatan Saringan Kontaminasi airPengotor bahan bakarTitik tuang yang tidak tepat

Deposit Mesin yang Berlebihan Terlalu banyak pengotorAngka setana rendahKandungan sulfur/hetero atom yang lebih tinggi

(Srivasta.A ,1998)


24

9 Kadar Air

Kadar air dalam minyak merupakan salah satu tolak ukur mutu minyak.

Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutunya makin baik, hal ini

dapat memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat

menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas. Kandungan air dalam

bahan bakar dapat juga menyebabkan turunnya panas pembakaran, berbusa

dan bersifat korosif jika bereaksi dengan sulfur karena membentuk asam.

Tabel 2.9 Sifat-sifat Fisis Minyak Diesel dan pengaruhnya pada Mesin

SifatBahan Bakar

Pengaruhnya Pada Mesin

Angka setana Ukuran kualitas penyalaan mesin dieselAngka setana yang tinggi menunjukkan pendeknya kelambatan penyalaan dan kemungkinan menimbulkan ketukan Alkana dengan berat molekul yang lebih tinggi mempunyai angka setana yang tinggi pulaMempengaruhi emisi partikel dan gas

Spesifik Gravitasi

Diperlukan pada pengukuran index setana

Pengotor (air/endapan )

Menyebabkan korosi pada peralatanMenyebabkan masalah pada kinerja mesin

Korosi kepingan tembaga

Ukuran untuk menilai tingkat korosi pada peralatanMengindikasi adanya komponen sulfur

Zat partikulat Mengindikasi kemungkinan adanya emisi zat-zat partikulatMengandung terutama partikel karbonPartikel arang (partikel karbon yang terbentuk dari proses fase gas) menyerap dan membawa materi-materi karsinogenik kelingkungan sebagai bahan buangan dan dapat menyebabkan penyakit pada manusia. Partikel arang yang berlebihan memungkinkan penyumbatan pada katup knalpot

Abu Dihasilkan dari minyak, komponen logam yang larut air ataupadatan asing, seperti kotoran dan karat

Sulfur Diatur untuk memperkecil kemungkinan terjadinya korosipada mesinMenyebabkan masalah lingkungan dari hasil pembakaranproduknyaBersifat korosif dan menyebabkan masalah fisik terhadapbagian-bagian mesin

(Srivasta. A,1998)


25

10 Bilangan Cetana

Bilangan cetana menunjukkan seberapa cepat bahan bakar diesel yang dapat

di injeksikan keruang bahan bakar agar terbakar sempurna secara spontan.

Bilangan cetana di pengaruhi oleh struktur hidrokarbon dari penyusun

biodiesel.

11 Warna

Warna dari suatu bahan bakar tidak secara langsung terkait dengan kerja

mesin diesel. Namun jika warnanya terlalu terang, terdapat kemungkinan

untuk menambahkannya dengan beberapa warna lain, sehingga standar

warna dapat terpenuhi. Penggunaan zat warna yang mengandung material

korosif akan mempengaruhi performance mesin.

2.7 Biodiesel

Biodiesel diperkenalkan di Afrika Selatan sebelum Perang Dunia II untuk

bahan bakar kenderaan berat. Biodiesel merupakan bahan bakar diesel pengganti

yang diproduksi dari sumber yang bias diperbaharui, seperti minyak tumbuhan ,

lemak hewan, dan daur ulang minyak goreng. Secara kimia, biodiesel

didefenisikan sebagai monoalkil ester pada asam lemak rantai panjang.

Biodiesel diproduksi melalui reaksi dari minyak sayur atau lemak hewan dengan

alkohol untuk menghasilkan gliserol dan biodiesel ( secara kimia disebut metil

atau etil ester)

Biodiesel merupakan bahan bakar transportasi yang bisa dibiodegradasi,

sehingga tidak menghasilkan karbondioksida ke atmosfer, serta emisi partikulat

yang rendah. Bahan bakar alternatif ini tidak menggunakan modifikasi mesin

tertentu untuk penggunaannya, dan menghasilkan energi yang sama .

2.7.1 Sifat-Sifat Biodiesel

Biodiesel dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif pengganti

bahan bakar minyak bumi yang cepat atau lambat pasti akan habis persediaannya.

Sudah selayaknya biodiesel memiliki sifat yang lebih baik atau sekurang


26

kurangnya sama dengan bahan bakar minyak bumi. Sifat-sifat biodiesel tersebut

berdasarkan ASTM D-6751 antara lain:

1. Densitas pada suhu 40oC = 0,85 – 0,89 gr/cm3

2. Viskositas pada suhu 40 oC = 2,3 – 6,0 cST

3. Angka setana minimal 48

4. Titik nyala minimal 100 oC ( 212oF)

5. Kandungan debu 0,02 % massa total

6. Memiliki sifat yang identik dengan bahan bakar diesel sehingga dalam

penggunaannya dapat dicampur dengan solar dalam berbagai takaran.

7. Emisi yang dihasilkan dari proses pembakarannya rendah

2.7.2 Keuntungan–Keuntungan dari Biodiesel

Biodiesel sebagai bahan alternatif memiliki beberapa keuntungan, antara

lain:

1. Biodiesel merupakan satu-satunya bahan bakar alternatif yang dapat

digunakan dalam berbagai kondisi tanpa harus memodifikasi mesin diesel.

2. Biodiesel mempunyai sifat ramah lingkungan karena dapat berasal dari

tumbuhan sehingga dapat dibuat terus-menerus.

3. Penghilangan emisi sulfur dioksida ( Biodiesel tidak mengandung sulfur )

sehingga hujan asam tidak akan terjadi. Sulfur yang dihasilkan dari

pembakaran minyak yang berasal dari fosil, akan bereaksi dengan air hujan

akan menghasilkan asam.

4. Penggunaan biodiesel mengurangi emisi secara teratur. Hasil riset

mengindi-kasikan bahwa bahan partikulat ( secara spesifik karbon atau

fraksi yang tidak terlarut), hidrokarbon, dan karbon monoksida berkurang.

5. Biodiesel dapat digunakan tanpa atau dengan campuran solar dalam

berbagai takaran.

6. Biodiesel memberikan penurunan yang signifikan pada tingkat kekotoran

serta karbon monoksida.

7. Biodiesel dapat mengurangi tingkat CO2 di atmosfer, dimana kadar CO2

yang tinggi akan menaikkan temperatur bumi.


27

8. Biodiesel dapat mengawetkan mesin diesel karena memiliki sifat melumasi

yang lebih besar dari pada solar.

9. Biodiesel aman untuk digunakan dan dan diangkut karena memiliki

tingkat biodegradasi sama dengan gula dan mengandung racun 10 kali

lebih kecil dibandingkan dengan garam dapur.

10. Biodiesel aman digunakan dan disimpan karena memiliki titik nyala yang

tinggi ( > 100 oC).

11. Industri biodiesel juga berdampak baik terhadap faktor ekonomi.

Keuntungan ekonomi dari industri biodiesel adalah jumlah lapangan

pekerjaan yang bertambah, penambahan pajak pengoperasian pabrik dan

pajak pendapatan, dan penanaman modal pada pabrik dan peralatannya.

Selain itu, dengan adanya industri biodiesel dapat meningkatkan

pendapatan dasar para pekerja.

2.7.3 Emisi Biodiesel

Penggunaan biodiesel untuk mesin diesel pada umumnya dapat

mengurangi jumlah hidrokarbon yang tidak terbakar,karbonmonoksida , dan

bahan-bahan partikulat. Penggunaan biodiesel meningkatkan fraksi padatan

karbon dari bahan partikulat (oksigen dalam biodiesel memungkinkan

pembakaran sempurna menjadi CO2), menggantikan sulfat ( sehingga tidak ada

sulfur dalam bahan bakar). Oleh karena itu, biodiesel bekerja baik dengan

teknologi baru seperti katalis ( yang mengurangi fraksi yang dapat larut pada

partikulat biodiesel tapi tidak fraksi padatan karbon)

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang mempunyai evaluasi yang

lengkap tentang emisi yang dihasilkan dan pengaruhnya terhadap kesehatan.

Sebuah lembaga di Amerika Serikat, U.S.Environmental Protection Agency

(EPA) mencatat penurunan potensi pencemaran udara pada penggunaan biodiesel

dibandingkan dengan petrodiesel.

Perbandingan emisi yang dikeluarkan biodiesel dengan petroleum diesel

tertera dalam tabel berikut ini:


28

Tabel 2.10 Perbandingan Emisi Biodiesel dengan Petroleum Diesel

No Type emisi B100 B20

1 Hidrokarbon tak terbakar Turun hingga 93 % Turun hingga 30 %

2 Karbonmonoksida Turun hingga 50 % Turun hingga 20 %

3 Massa partikulat Turun hingga 30 % Turun hingga 22 %

4 Senyawa NOx Turun hingga 13 % Turun hingga 2 %

5 Senyawa SOx Turun hingga 100 % Turun hingga 20 %

6 nPAH Turun hingga 90 % Turun hingga 50 %

Sumber : U.S. Environmental Protection Agency (EPA)

Keterangan :

B20 : Campuran 20 % Biodiesel dan 80 % Petrodiesel

Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif atau aditif dapat mereduksi

polutan yang dikeluarkan oleh petroleum diesel.

Riset yang dimulai oleh Southwest Research Institute pada mesin Cummnis

N14 mengindikasikan bahwa buangan biodiesel memiliki pengaruh bahaya yang

kecil pada kesehatan manusia dibandingkan dengan petrodiesel. Emisi biodiesel

memiliki semua tingkat hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) dan bahan

campuran nitrit PAH yang lebih kecil dibandingkan dengan buangan petroleum

diesel. PAH dan bahan campuran nPAH telah diidentifikasi sebagai bahan

penyebab kanker yang potensial.

2.8 Proses Pembuatan Biodiesel

2.8.1 Esterifikasi

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester.

Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang

cocok adalah zat berkarakter asam kuat dan, karena ini, asam sulfat, asam sulfonat

organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa

terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja.T, 2006). Untuk mendorong agar

reaksi bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah

(misalnya paling tinggi 120°C), reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah

yang sangat berlebih (biasanya lebih besar dari 10 kali nisbah stoikiometrik) dan


29

air produk ikatan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak.

Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan metode

penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapat

dituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi esterifikasi dapat dilihat

pada Gambar 2.7.

RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O

Gambar 2.7 Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester

Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak berkadar asam

lemak bebas tinggi (berangka asam ≥ 5 mg-KOH/g). Pada tahap ini, asam lemak

bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi biasa diikuti

dengan tahap transesterfikasi. Namun sebelum produk esterifikasi diumpankan ke

tahap transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang dikandungnya

harus disingkirkan terlebih dahulu.

2.8.2 Transesterifikasi

Transesterifikasi adalah tahap konversi dari trigliserida menjadi alkil ester,

melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol.

Di antara alkohol-alkohol monohidrik yang menjadi kandidat sumber/pemasok

gugus alkil, metanol adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah

dan reaktifitasnya paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis). Sebagian

besar dunia ini, biodiesel praktis identik dengan ester metil asam-asam lemak

(Fatty Acids Metil Ester, FAME). Reaksi transesterifikasi trigliserida menjadi

metil ester dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida menjadi Metil Ester


30

Transesterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya

katalis, konversi yang dihasilkan maksimum namun reaksi berjalan dengan lambat

(Mittlebatch.M, 2004). Katalis yang biasa digunakan pada reaksi transesterifikasi

adalah katalis basa, karena katalis ini dapat mempercepat reaksi.

Gambar 2.9 Tiga Tahapan Reaksi Transesterifikasi

Gambar 2.9 diatas menunjukkan reaksi transesterifikasi sebenarnya berlangsung

dalam 3 tahap yaitu sebagai berikut:

1. Tahap pertama yaitu konversi trigliserida menjadi digliserida

2. Tahap kedua yaitu konvesri digliserida menjadi monogliserida

3. Tahap ketiga yaitu konversi monogliserida menjadi gliserol yang

menghasilkan satu molekul metal ester dari setiap gliserida

Produk yang diinginkan dari reaksi transesterifikasi adalah ester metil asam-asam

lemak.


31

Faktor–faktor yang berpengaruh pada proses transesterifikasi diantaranya sebagai

berikut:

1. Suhu awal minyak (sebelum proses transesterifikasi)

Menurut Lele.S (2005), peningkatan suhu awal minyak, berpengaruh terhadap

peningkatan konversi pembentukan biodiesel. Namun jika pemanasan pada

minyak yang melebihi 60oC, akan menyebabkan hilangnya metanol karena

penguapan metanol.

2. Suhu reaksi

Laju reaksi sangat dipengaruhi oleh suhu reaksi. Secara umum, reaksi akan

mendekati titik didih methanol pada tekanan atmosfer. Yield ester terbentuk

pada suhu antara 60oC 80oC, dengan perbandingan molar alkohol dengan

minyak sebesar 6 : 1. Kecepatan reaksi secara kuat dipengaruhi oleh

temperatur reaksi. Pada umumnya reaksi ini dapat dijalankan pada suhu

mendekati titik didih metanol (60 oC 70 oC) pada tekanan atmosfer.

Kecepatan reaksi akan meningkat sejalan dengan kenaikan temperatur.

Semakin tinggi temperatur, berarti semakin banyak energi yang dapat

digunakan oleh reaktan untuk mencapai energi aktivasi. Ini akan

menyebabkan tumbukan terjadi lebih sering diantara molekul-molekul

reaktan untuk kemudian melakukan reaksi (Rahayu, 2003), sehingga

kecepatan reaksi meningkat. Setyawardhani (2003) menggunakan temperatur

reaksi 60oC pada reaksi transesterifikasi untuk menghindari menguapnya

methanol yang bertitik didih 65oC. Darnoko dan Cheryan (2000) juga

menggunakan suhu 60oC untuk reaksi. Arhenius mengatakan bahwa

hubungan antara konstanta kecepatan reaksi dengan temperatur mengikuti

persamaan:

K = A exp ( -E/RT) (2.6)

K = Konstanta kecepatan reaksi

R = Konstanta gas

A = Faktor frekuensi

T =Temperatur absolut

E = Energi aktivasi


32

3. Rasio alkohol terhadap minyak.

Variable lain yang berpengaruh besar terhadap yield pada biodiesel adalah

perbandingan molar alkohol terhadap minyak (Lele.S, 2005). Umumnya

dalam proses industri digunakan perbandingan molar 6 : 1 untuk

menghasilkan yield biodiesel sampai lebih besar terhadap minyak akan

berpengaruh pada pemisahan gliserol. Ini menunjukkan bahwa rasio yang

lebih rendah akan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk

menghasilkan biodiesel dengan yield yang tinggi. Dengan perbandingan

molar yang lebih besar akan meningkatkan konversi tetapi akan

mempersulit proses pemisahan gliserol yang terbentuk dari hasil samping

reaksi.

4. Katalis

Katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan menurunkan energi

aktivasi reaksi namun tidak menggeser letak kesetimbangan. Tanpa katalis,

reaksi transesterifikasi baru dapat berjalan pada suhu sekitar 250oC.

Penambahan katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi dan menurunkan

kondisi operasi. Katalis yang dapat digunakan adalah katalis asam, basa,

ataupun penukar ion. Dengan katalis basa reaksi dapat berjalan pada suhu

kamar, sedangkan katalis asam pada umumnya memerlukan suhu reaksi

diatas 100oC (Kirk dan Othmer,1992). Katalis yang digunakan dapat berupa

katalis homogen maupun heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang

mempunyai fase yang sama dengan reaktan dan produk, sedangkan katalis

heterogen adalah katalis yang fasenya berbeda dengan reaktan dan produk.

Katalis homogen yang banyak digunakan adalah alkoksida logam seperti

KOH dan NaOH dalam alkohol. Selain itu, dapat pula digunakan katalis asam

cair, misalnya asam sulfat, asam klorida, dan asam sulfonat (Kirk.R.E dan

Othmer.D.F, 1992). Penggunaan katalis homogen mempunyai kelemahan,

yaitu: bersifat korosif, sulit dipisahkan dari produk, dan katalis tidak dapat

digunakan kembali (Nijhuis.T.A et al., 2002). Saat ini banyak industri

menggunakan katalis heterogen yang mempunyai banyak keuntungan dan

sifatnya yang ramah lingkungan, yaitu tidak bersifat korosif, mudah


33

dipisahkan dari produk dengan cara filtrasi, serta dapat digunakan

berulangkali dalam jangka waktu yang lama (Yadav.G.D, 2002). Selain itu

katalis heterogen meningkatkan kemurnian hasil karena reaksi samping dapat

dieliminasi (Altiokka.M.R, 2003). Contoh-contoh dari katalis heterogen

adalah zeolit, oksida logam, dan resin ion exchange. Katalis basa seperti

KOH dan NaOH lebih efisien dibanding dengan katalis asam pada reaksi

transesterifikasi. Konsentrasi katalis basa divariasikan antara 0,51% dari

massa minyak untuk menghasilkan 9499% konversi minyak nabati menjadi

ester. Lebih lanjut, peningkatan konsentrasi katalis tidak meningkatkan

konversi dan sebaliknya menambah biaya karena perlunya pemisahan katalis

dari produk. Penambahan katalis yang berlebihan menyulitkan dalam

proses pemisahan pada akhir reaksi transesterifikasi untuk memisahkan

produk biodiesel dari katalisnya.

5. Pengadukan dan intensitas Pencampuran

Pada reaksi transesterifikasi, reaktan-reaktan awalnya membentuk system

cairan dua fasa. Reaksi dikendalikan oleh difusi diantara fase-fase yang

berlangsung lambat. Seiring dengan terbentuknya metil ester, ia bertindak

sebagai pelarut tunggal yang dipakai bersama oleh reaktan-reaktan dan sistem

dengan fase tunggal pun terbentuk. Dampak pengadukan ini sangat signifikan

selama reaksi. Sebagaimana sistem tunggal terbentuk, maka pengadukan

menjadi tidak lagi mempunyai pengaruh yang signifikan. Pengadukan

dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan campuran reaksi yang

bagus.Setelah penambahan metanol dan katalis pada minyak 5–10 menit

pengadukan akan meningkatkan konversi. Pengadukan yang tepat akan

mengurangi hambatan antara massa. Untuk reaksi heterogen, ini akan

menyebabkan lebih banyak reaktan mencapai tahap reaksi. Sofiyah (1995)

menggunakan pengadukan 1425 rpm (rotation per minutes), Setyawardhani

(2003) 500 rpm, Purwono (2003) 1500 rpm, Rahayu dkk, (2003) 200250

rpm, Kusmiyati (1999) 1000 rpm, serta Azis (2003) 800 rpm.


34

6. Kemurnian reaktan

Impuritis yang terdapat pada minyak akan berpengaruh pada level konversi.

Pada kondisi yang sama, konversi 67 % 84 % dalam membentuk ester

dengan menggunakan minyak tanaman sedangkan dengan menggunakan

minyak yang telah dimurnikan sebesar 94 % 97 % .

7. Kandungan Asam Lemak bebas.

Jumlah kandungan asam lemak bebas hanya berpengaruh pada

transesterifikasi dan memakai katalis basa akan menimbulkan reaksi samping

yaitu penyabunan. Asam lemak bebas lebih reaktif bereaksi dengan katalis

basa menghasilkan sabun disbanding trigliserida dan reaksi berlangsung

secara nonreversible (Yucel dan Tukay, 2003). Reaksi asam lemak bebas

dengan katalis basa menghasilkan reaksi saponifikasi, hal ini menimbulkan

masalah baru pada tahap pemurnian biodiesel.

8. Waktu reaksi

Lamanya reaksi sangat mempengaruhi jumlah konversi trigliserida ke ester

metil, semakin lama reaksi berlangsung, maka metil ester yang dihasilkan

semakin banyak. Hal ini bisa terjadi karena semakin banyak kesempatan

suatu katalis untuk bereaksi dengan minyak.

2.9 Kromatografi Gas

Dasar pemisahan secara kromatografi gas adalah penyebaran cuplikan diantara

dua fase. Salah satu fase adalah fase diam yang permukaan nisbinya luas, dan fase

yang lain ialah gas yang melewati fase diam. Kromatografi gas adalah suatu cara

untuk memisahkan senyawa atsiri dengan meneluskan arus gas melalui fase diam.

Bila fase diam berupa zat padat, disebut Kromatografi Zat Padat (KGP). Ini

didasarkan pada sifat penjerapan kemasan kolom untuk memisahkan cuplikan,

terutama cuplikan gas. Bila fase diam berupa zat cair, cara tadi disebut Kromatografi

Gas Cair (KGC). Fase cair disaputkan berupa lapisan tipis pada zat padat yang

lembam dan pemisahan didasarkan pada partisi cuplikan yang masuk ke dan keluar

dari lapisan zat cair ini. Banyaknya macam fase cair yang dapat digunakan sampai

suhu 400OC mengakibatkan KGC merupakan bentuk kromatografi gas yang paling

serba guna dan selektif. KGC digunakan untuk menganalisis gas, zat cair, dan zat


35

padat. Pelarut akan menahan komponen secara selektif berdasarkan koefisien

distribusinya sehingga terbentuk sejumlah pita yang berlainan pada gas pembawa.

Pita komponen ini meninggalkan kolom bersama aliran gas pembawa dan dicatat

sebagai fungsi waktu oleh detektor.

2.10 Persyaratan Kualitas Biodiesel.

Kualitas biodiesel yang dihasilkan suatu reaksi transesterifikasi, harus sesuai

dengan persyaratan yang sudah dibuat. Dibawah ini adalah persyaratan kualitas

biodiesel Indonesia.

Tabel 2.11 Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006.

Parameter dan Satuannya Batas Nilai Metode UjiMetode Setara

Massa jenis pada 40 oC, kg/m

3850 – 890 ASTM D 1298 ISO 3675

Viskositas kinematik pada 40oC,

mm2/s (cSt)

2,3 – 6,0 ASTM D 445 ISO 3104

Angka Setana min. 51 ASTM D 613 ISO 5165

Titik Nyala (mangkok tertutup), oC min. 100 ASTM D 93 ISO 2710

Titik Kabut (Cloud Point)Titik Tuang (Puor Point)

oCoC

max. 18max 18

ASTM D 2500ASTMD 97

Korosi bilah tembaga (3 jam,50oC) maks. no. 3 ASTM D 130 ISO 2160

Residu karbon, %berat, - dalam contoh asli - dalam 10 % ampas distilasi

maks. 0,05maks 0,03

ASTM D 4530 ISO 10370

Air dan sedimen, % vol. maks. 0,05 ASTM D 2709 -

Temperatur distilasi 90 %, oC maks. 360 ASTM D 1160 -

Abu tersulfatkan, % berat maks. 0,02 ASTM D 874 ISO 3987

Belerang, ppmb (mg/kg) maks. 100 ASTM D 5453 EN ISO 20884

Fosfor, ppmb (mg/kg) maks. 10 AOCS Ca 12-55 FBI-A05-03

Angka asam, mgKOH/g maks. 0,8 AOCS Cd 3-63 FBI-A01-03

Gliserol bebas, %berat maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03

Gliserol total, %berat maks. 0,24 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03

Kadar ester alkil, % berat min. 96,5 dihitung*)

FBI-A03-03Angka iodium, g-I

2/(100 g) maks. 115 AOCS Cd 1-25 FBI-A04-03

Uji Halphen negatif AOCS Cb 1-25 FBI-A06-03Sumber: Soerawidjaja.T, 2006

*) berdasarkan angka penyabunan, angka asam, serta kadar gliserol total dan

gliserol bebas; rumus perhitungan dicantumkan dalam FBI-A03-03.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jarak Pagar (Jatropha...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jarak Pagar (Jatropha...