Laporan PenelitianBab II Tinjauan PustakaTeknik Kimia Ubaya

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Metode pembuatan biodiesel yang umum adalah reaksi transesterifikasi. Reaksi transesterifikasi terjadi antara trigliserida dan alkohol untuk membentuk ester dan alkohol. Untuk mempercepat reaksi tersebut, dibutuhkan peran katalis sebab apabila reaksi berlangsung tanpa adanya katalis maka reaksi akan berlangsung lama dan membutuhkan tekanan yang tinggi. Katalis yang digunakan dalam pembuatan biodiesel dapat berupa katalis basa, asam, maupun enzim. Katalis asam maupun basa yang digunakan dapat berupa katalis homogen maupun heterogen. Pada review ini, dibahas mengenai katalis padat yang dapat menjadi solusi dari permasalahan yang timbul pada katalis homogen. Penggunaan katalis homogen pada pembuatan biodiesel memiliki kerugian berupa biaya yang relatif lebih besar dalam proses separasinya. Pada proses pembuatan biodiesel dengan katalis homogen akan dihasilkan banyak limbah yang tidak ramah lingkungan. Selain itu, katalis homogen yang sudah digunakan tidak dapat diregenerasi atau tidak dapat digunakan kembali. Dengan dikembangkannya katalis padat, yang memiliki fase berbeda dengan reaktan dan produknya, maka pemisahannya dari produk menjadi lebih mudah sehingga proses pembuatan biodiesel akan lebih ekonomis. Katalis padat dapat diregenerasi dan tidak memerlukan treatment khusus untuk pemisahannya. Akan tetapi, selain sisi ekonomis yang diharapkan lebih murah, juga dibutuhkan kinerja katalis yang efektif. Oleh karena itu, perlu diketahui faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja katalis. Berdasarkan penelitian sebelumnya, Zabeti, dkk menyatakan dalam review-nya bahwa pada pembuatan biodiesel efektifitas dari katalis padat dipengaruhi oleh luas permukaan, ukuran pori, volume pori, maupun konsentrasi sisi aktif pada permukaan katalis. Namun, dari beberapa faktor tersebut, konsentrasi sisi aktif merupakan faktor yang paling penting dalam penggunaan katalis padat. Semakin tingginya konsentrasi sisi aktif pada katalis, maka konversi reaksi juga akan semakin tinggi. Hal ini tampak dari data konversi dari ZrO2/SO42- dengan konsentrasi sisi aktif sebesar 94 mol/g memiliki konversi sebesar 57% yang relatif lebih tinggi bila dibandingkan dengan penggunaan katalis ZrO2/WO32- dengan konsentrasi sisi aktif sebesar 54 mol/g yang memiliki konversi sebesar 10%. Apabila menggunakan TiO2 serbuk pada silika maka konversi menjadi 88% setelah 5,5 jam reaksi pada suhu 225oC dengan katalis 2,5% (b/b) dan rasio metanol:minyak sebesar 0,45. Selain karakteristik dari katalis, konversi dari reaksi sintesis biodiesel ini juga dipengaruhi oleh jenis minyak yang digunakan maupun kondisi operasinya. Pada review yang ditulis oleh Chouhan dan Sarma dibahas beragam katalis heterogen basa maupun asam, serta biokatalis dalam pembuatan biodiesel. Beberapa yang termasuk dalam katalis heterogen basa antara lain katalis basa dari material sisa, golongan unsur Boron, transisi logam oksida dan turunannya, logam alkali oksida dan turunanya, logam oksida campuran dan turunanya, serta katalis basa golongan karbon. Dari beragam jenis katalis tersebut, sekam padi sebagai katalis biodiesel termasuk dalam katalis dari material sisa. Namun, pada review ini, terdapat beberapa contoh lain yang tergolong dalam katalis ini yaitu cangkang telur, tulang, dan cangkang binatang lunak sebagai sumber alami Kalsium. Bahan-bahan tersebut dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan katalis yang mengurangi limbah sekaligus menghasilkan katalis dengan efektifitas biaya yang baik.Secara umum, dalam proses transesterifikasi pembentukan biodiesel, katalis heterogen basa akan bergabung dan membentuk suatu ikatan dengan alkohol. Selanjutnya, asam lemak akan berikatan dengan alkohol tersebut sehingga terbentuk ester dan gliserol. Lain halnya dengan mekanisme katalis heterogen asam, katalis akan bergabung dan membentuk ikatan dengan asam lemak dulu sebelum berikatan dengan akohol untuk membentuk ester. Melalui penambahan katalis heterogen dalam proses pembuatan biodiesel, yield dari FAME dapat mencapai kisaran di atas 90% yang dapat disajikan dalam tabel berikut sesuai dengan jenis katalis dan parameter lainnya :

Tabel II.1. Perbandingan macam-macam katalis dan yield yang dihasilkanKatalisSuhu, oCRasio Alkohol : MinyakCatalysts Loading wt.%Siklus ke-% yield FAME

CaO---198

Ca(C3H7O3)2/CaCO3---595

Nano-MgO----99

SrO---1094

Karbon Aktif---394

CaO dari cangkang telur659:1101797-98

Katalis padat dari sisa ikan (Labeo Rohita)---697,73

Alkali Metal Na2PEG (300) dimethyl carbonate6030:1--99

*) - : tidak dilaporkan Sintesis bioiesel dari minyak jelantah telah dilakukan terlebih dahulu oleh Siswani, dkk. Pada penelitian ini, biodiesel dibuat dari minyak jelantah melalui pemanasan pada suhu 30oC dilanjutkan dengan penambahan Sodium Metoksida yang dibuat dengan cara menambahkan 100 mL metanol dan 2,5 gram NaOH ke dalam 500 mL minyak jelantah, dilanjutkan dengan tahap untuk pemurniannya. Namun, sebelumnya diperlukan tahap persiapan seperti despicing, netralisasi, dan bleaching. Reaksi yang terjadi dalam proses pembuatan biodiesel ini adalah transesterifikasi. Hasil transesterifikasi menunjukkan penurunan kadar asam lemak bebas sebesar 0,5%. Jika dilakukan variasi waktu pada reaksi transesterifikasi, hasil yang diperoleh tidak terlalu berpengaruh pada densitas, titik tuang, titik nyala, dan kalor pembakaran tetapi mempengaruhi nilai viskositas biodiesel yang dihasilkan. Berdasarkan analisa FTIR yang dilakukan oleh Siswani,dkk ini, minyak jelantah memiliki kemiripan spektrum dengan biodiesel. Dengan demikian, telah terjadi reaksi transesterifikasi pada minyak jelantah yang menghasilkan ester yang merupakan senyawa dalam biodiesel. Berikut data analisis FTIR pada penelitian ini :Tabel II.2. Hasil analisis FTIR biodiesel pada variasi waktu (Siswani,dkk, 2012)Nama zatBilangan Gelombang (cm-1)Karakteristik gugus

Minyak jelantah1747,06

1163,43 dan 1239,15

2924,30 dan 2853,76

3005,63Serapan tajam yang merupakan gugus karbonil C=OSerapan lemah yang merupakan gugus esterSerapan kuat yang merupakan gugus alkil, metil, dan metilenSerapan sedang yang merupakan C-H alifatik

Biodiesel (waktu reaksi60 menit)1744,03

1243,60

1167,87

2924,36 dan 2853,39

3002,66Serapan tajam yang merupakan gugus karbonil C=OSerapan lemah yang merupakan C-O esterSerapan lemah yang merupakan ester asam lemakSerapan kuat yang merupakan gugus alkil, metil dan metilenSerapan sedang yang merupakan C-H alifatik

Biodiesel (waktu reaksi 120 menit)1745,48

1245,67

1169,98 dan 1198,34

2926,18 dan 2853,87

3005,46Serapan tajam yang merupakan gugus karbonil C=OSerapan lemah yang merupakan C-O esterSerapan lemah yang merupakan ester asam lemakSerapan kuat yang merupakan gugus alkil, metil dan metilenSerapan sedang yang merupakan C-H alifatik

Dengan dilakukan variasi suhu dan waktu pada proses transesterifikasi, maka dapat diketahui kondisi transesterifikasi yang tepat untuk menghasilkan biodiesel dengan kualitas yang optimal. Dari keseluruhan hasil yang diperoleh dalam penelitian ini, Siswani,dkk menyimpulkan bahwa variasi suhu dan waktu tidak berpengaruh secara signifikan terhadap karakteristik biodiesel, seperti massa jenis, viskositas, titik nyala, titik tuang, dan kalor pembakaran.Dari beberapa penelitian yang telah dibahas sebelumnya, terdapat beberapa parameter atau variabel-variabel yang digunakan.Tabel II.3. Tabel perbandingan variabel pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnyaJudul penelitian terdahuluVariasi variabelVariabel yang diukur sebagai hasil

Activity of Solid Catalysts for Biodiesel Production Bahan baku Kondisi operasi(suhu, tekanan, waktu, rasio bahan dan katalis) Sisi aktif katalis Konversi Yield

Modern Heterogeneous Catalysts for Biodiesel Production Bahan baku Katalis Rasio alkohol : minyak Kondisi operasi (suhu dan waktu) Catalysts Loading wt.% Yield Jumlah siklus

Sintesis Dan Karakterisasi Biodiesel Dari Minyak Jelantah Pada Berbagai Waktu Dan Suhu Suhu Waktu

massa jenis viskositas titik tuang titik nyala kalor pembakaran

Pemanfaatan Abu Sekam Padi sebagai Katalis dalamPembuatan BiodieselII-2