bab1

Pra Perancangan Pabrik Biodiesel Proses Transesterifikasi Kapasitas 300000 Ton/Tahun

BAB I

STRATEGI PERANCANGAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Sebagai salah satu negara penghasil minyak bumi, saat ini Indonesia masih

mengimpor kebutuhan bahan baku minyak mentah dari luar negeri. Indonesia

mengimpor minyak senilai US$ 28,37 miliar pada tahun 2008. Nilai tersebut lebih besar

dari tahun sebelumnya, yang mencapai US$ 20,96 miliar (Badan Pusat Statistik 2010).

Konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia meliputi bidang transportasi, industri dan

pembangkit listrik. Saat ini jumlah pemakaian alat-alat dan kendaraan bermesin diesel

dari tahun ke tahun semakin meningkat. Sejalan dengan peningkatan tersebut maka

kebutuhan bahan bakar mesin diesel yaitu solar juga mengalami peningkatan. Masalah

lain yang muncul dari penggunaan bahan bakar diesel adalah pencemaran lingkungan.

Oleh karena itu, perlu dicari sumber energi alternatif pengganti bahan bakar solar yang

menghasilkan emisi pembakaran yang lebih ramah lingkungan serta tidak menambah

akumulasi gas CO2 di atmosfer, sehingga akan mengurangi efek pemanasan global.

Biodiesel merupakan salah satu sumber energi alternatif pengganti bahan bakar

mesin diesel yang bersifat renewable, biodegradeble serta mempunyai beberapa

keunggulan dari segi lingkungan apabila dibandingkan dengan petroleum diesel.

Sebagai bahan bakar alternatif, biodiesel dapat digunakan dalam bentuk murni atau

dicampur dengan minyak diesel pada perbandingan tertentu.

1.2. Kapasitas Rancangan

Jumlah kebutuhan akan biodiesel untuk kebutuhan di dalam maupun di luar

negeri sangatlah besar dan terus meningkat tiap tahunnya. Di Indonesia diperkirakan

pemakaian solar per tahun mencapai 44 juta kiloliter. Menurut data dari Direktorat

Jenderal Energi dan Sumber Daya Mineral menyebutkan untuk industri menggunakan

solar sebagai bahan bakar sekitar 6 juta kiloliter per tahun. Bila memakai 20 persen

biodiesel maka dibutuhkan biodiesel sebesar 1.200.000 kiloliter per tahun. Untuk

kebutuhan PLN menggunakan solar sekitar 12 juta kilo liter per tahun, bila memakai 20

persen biodiesel maka dibutuhkan biodiesel sebesar 2.400.000 kiloliter per tahun. Untuk

bidang transportasi membutuhkan solar sebesar 26 juta kiloliter per tahun, bila memakai

2 persen biodiesel maka dibutuhkan biodiesel sebesar 520.000 kiloliter per tahun. Total

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

1


kebutuhan biodiesel secara nasional mencapai 4.120.000 kiloliter per tahun atau setara

dengan 3.708.000 ton per tahun.(Ivan Aries, 2010)

Berikut adalah pertimbangan-pertimbangan dalam menentukan kapasitas pabrik,

yaitu :

1. Kebutuhan biodiesel dalam negeri.

Dengan menggunakan perbandingan antara solar dan biodiesel sebesar 80 :

20 maka kebutuhan biodiesel dalam negeri disajikan dalam tabel berikut :

Tabel 1. Kebutuhan biodiesel Indonesia

TahunKebutuhan Biodiesel

(kiloliter/tahun)

Kebutuhan Biodiesel

(ton/tahun)

2006 110.000 99.000

2007 200.000 180.000

2008 400.00 360.000

Sumber : Ivan Aries, 2010

Dari data kebutuhan biodiesel dalam negeri di atas, maka diperoleh

hubungan persamaan least square dengan persamaan :

y = 145.000x – 290.778.333,3

Bila diinginkan pendirian pabrik biodiesel pada tahun 2015, maka

diprediksikan kebutuhan biodiesel pada tahun 2015 mencapai 1.396.166,67

kiloliter per tahun atau 1.257.000 ton per tahun.

2. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku yang digunakan untuk rancangan pabrik biodiesel ini adalah

minyak biji jarak (Jathropa Curcas) dimana salah satu perkebunannya

berada di Propinsi Nusa Tenggara Timur dengan lahan yang tersedia sebesar

1.250.492 Ha. 1 Ha perkebunan tanaman jarak menghasilkan 8 ton biji

kering per tahun. Dengan 10 kg biji jarak dapat menghasilkan 3,5 liter

biodiesel. Jadi produksi biji jarak per tahun di NTT sebesar 10.003.936 ton

per tahun dengan menghasilkan biodiesel sebesar 3.151.239,84 ton per

tahun.(Ivan Aries, 2008)

3. Kapasitas pabrik yang sudah ada di Indonesia.

Berikut ini adalah pabrik biodiesel yang sudah beroperasi di Indonesia yang

memproduksi biodiesel dari bahan baku CPO (Crude Palm Oil) maupun

minyak biji jarak (Jathropa Curcas).

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro 2


Tabel 2. Kapasitas pabrik biodiesel di Indonesia

Nama Pabrik Kapasitas (ton/tahun)

Wilmar Group Kalimantan 900.000

Sinarmas Dumai 360.000

Bakrie Sumatra-Jawa 540.000

Indo Biofuel Energy 234.000

BPPT-Lemigas 4.905

Sweden Energy 315.000

Wilmar Group Dumai 891.000

Total 3.244.905

Sumber : Majari Magazine, 2009

Kebutuhan nasional akan biodiesel dalam bidang industri, pembangkit listrik

dan transportasi mencapai 4.120.000 kiloliter per tahun atau 3.708.000 ton

per tahun. Jumlah total biodiesel yang diproduksi oleh pabrik biodiesel di

Indonesia baru mencapai 3.244.905 ton per tahun, maka didapat kekurangan

biodiesel sebesar 463.095 ton per tahun (Majari Magazine, 2009).

Dari uraian di atas, kapasitas untuk pabrik biodiesel yang akan kami rancang

adalah pabrik biodiesel dengan kapasitas 300.000 ton per tahun. Dengan pra

perancangan pabrik biodiesel ini diharpakan dapat memenuhi kebutuhan

biodiesel di Indonesia.

1.3 Bahan Baku dan Produk

1.3.1. Bahan baku

1.3.1.1Minyak jarak

Pada praperancangan pabrik biodiesel kapasitas 300.000 ton per tahun

menggunakan bahan baku utama minyak biji jarak pagar (Jathropa Curcas) yang

berasal dari perkebunan tanaman jarak pagar di Nusa Tenggara Timur. Saat ini di Nusa

Tenggara Timur tersedia lahan seluas 2.177.456 Ha yang tersedia untuk perkebunan

tanaman jarak. Dari 1 Ha kebun biji jarak dapat menghasilkan 8 ton biji jarak kering.

Lahan yang sudah ditanami tanaman jarak baru sekitar 1.250.492 Ha dan menghasilkan

biji jarak sekitar 10.003.936 ton/tahun biji kering. Dengan adanya kebijakan

pengembangan tanaman jarak pagar oleh pemerintah di Nusa Tenggara Timur, jumlah



biji jarak kering yang dihasilkan masih dapat bertambah apabila lahan yang tersisa

ditanami tanaman jarak pagar (www.nttprov.go.id).

Jarak pagar (Jatropha curcas) merupakan salah satu tanaman yang paling

prospektif untuk diproses menjadi Biodiesel karena selain relatif mudah ditanam,

toleransinya tinggi terhadap berbagai jenis tanah dan iklim, produksi minyak tinggi,

serta minyak yang dihasilkan tidak dapat dikonsumsi oleh manusia sehingga tidak

mengalami persaingan dengan minyak untuk pangan. Minyak jarak pagar berwujud

cairan bening berwarna kuning dan tidak menjadi keruh sekalipun disimpan dalam

jangka waktu lama.

Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas) termasuk tanaman semak dari keluarga

Euphorbiaceae yang tumbuh cepat dengan ketinggian mencapai 3 – 5 meter. Umumnya,

seluruh bagian dari tanaman ini mengandung racun sehingga hampir tidak memiliki

hama. Tanaman ini mulai berbuah pada umur 5 bulan, dan mencapai produktivitas

penuh pada umur 5 tahun. Buahnya berbentuk elips dengan panjang sekitar 1 inchi

(sekitar 2,5 cm) dan mengandung 2 – 3 biji. Usia Jatropha curcas apabila dirawat

dengan baik, dapat mencapai 50 tahun (Syahirah, 2008).

Biji jarak terdiri dari 75% kernel (daging biji) dan 25% kulit dengan komposisi

kimia seperti pada Tabel 3. Minyak jarak mempunyai kandungan asam lemak seperti

pada Tabel 4.

Tabel 3. Komposisi kimia biji jarak

Komponen Jumlah (%)

Minyak 54

Karbohidrat 13

Serat 12,5

Abu 2,5

Protein 18

Sumber : Ketaren, 1986

Tabel 4. Kandungan asam lemak minyak biji jarak

Asam lemak Jumlah (%)

Asam risinoleat 86

Asam oleat 8,5

Asam linoleat 3,5

Asam stearat 0,5 – 2,0


http://www.nttprov.go.id/


Asam dihidroksi stearat 1 - 2

Sumber : Sumber : Ketaren, 1986

Sifat Fisik dan Kimia Minyak Jarak

Minyak jarak mempunyai rasa asam dan dapat dibedakan dengan trigliserida

lainnya karena bobot jenis. Kekentalan (viskositas) dan bilangan asetil serta

kelarutannya dalam alkohol nilainya relatif tinggi. Minyak jarak larut dalam etil alcohol

95% pada suhu kamar serta pelarut organik yang polar, dan sedikit larut dalam golongan

hidrokarbon alifatis. Nilai kelarutan dalam petroleum eter relative rendah, dan dapat

dipakai untuk membedakannya dengan golongan trigliserida lainnya. Kandungan

tokoferol relatif kecil (0.05%), serta kandungan asam lemak essensial yang sangat

rendah menyebabkan minyak jarak tersebut berbeda dengan minyak nabati lainnya

(Ketaren, 1986). Sifat fisik dan kimia minyak jarak dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Sifat fisik dan kimia minyak jarak

Karakteristik Nilai

Viskositas (gardner-hold), 25 C u-v (6,3-8,8 st)

Bobot jenis 20/20 C 0,957 – 0,963

Bilangan asam 0,4 – 4,0

Bilangan penyabunan 176 – 181

Bilangan tak tersabun 0,7

Bilangan iod (wijs) 82 – 88

Warna (appaearance) Bening

Warna Gardner (max) Tidak lebih gelap dari 3’

Indeks bias 1,477 – 1,478

Kelarutan dalam alkohol (20 C) Jernih ( tidak keruh)

Bilangan asetil 145 – 154

Titik nyala (tag close up) 230 C

Titik nyala (cleveland oven cup) 285 C

Antoignition temperature 449

Titik api 322

Titik didih dec

Putaran optik, 200mm +7, 5 sD +9,0

Koefisien muai per C 0,00066



Pour point -33 C

Tegangab permukaan pada 20 C 39,9 dyne/cm

Sumber : Bailey (1950) di dalam ketaren (1986)

Sebagai alternatif bahan bakar minyak, maka minyak biji jarak sudah memenuhi

syarat ideal sebuah bahan bakar, yaitu nilai kalorinya 35,58 MJ/kg, bilangan asam 3,08

mg KOH/g, titik nyala 290oC, viskositas 50,80 cSt dan densitas 0,0181 g/cm3. Minyak

jarak Jatropha curcas L berwarna kuning bening, memiliki bilangan iodine tinggi yaitu

105,2 mg yang berarti kandungan minyak tak jenuhnya sangat tinggi, terutama terdiri

atas asam oleat dan linoleat yang mencapai 90% (Trubus, 2005).

Minyak jarak pagar (jatropha) mempunyai ikatan rangkap sehingga

viskositasnya rendah (encer), sedangkan minyak jarak ricinus (Ricinus communis), tidak

memiliki ikatan rangkap dan mempunyai gugus OH sehingga minyaknya lebih kental.

Pada suhu 25oC viskositas minyak jarak ricinus mencapai 600-800 cP dan pada suhu

100oC mencapai 15-20 cP, sehingga minyak jarak ricinus sesuai untuk digunakan

sebagai pelumas (Trubus, 2005). Minyak jarak ricinus mengandung asam risinoleat

yang sangat tinggi yaitu 89,5%, juga ngandung asam lemak linoleat 4,2%, asam oleat

3,0%, asam stearat 1,0%. Asam risinoleat mempunyai nilai saponifikasi 186, nilai wijs

iodine 89 dan titik leleh 5,5oC (Trubus, 2005).

1.3.1.2. Methanol

Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah

senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Metanol merupakan bentuk alkohol

paling sederhana. Pada keadaan atmosfer, metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah

menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau

lebih ringan daripada etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku,

pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri.

Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil

proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari,

uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari

menjadi karbon dioksida dan air.

Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida

dan air adalah sebagai berikut:



2 CH3OH + 3 O2 2 CO2 + 4 H2O

Api dari metanol biasanya tidak berwarna. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati bila

berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tak terlihat.

Karena sifatnya yang beracun, metanol sering digunakan sebagai bahan additif bagi

pembuatan alkohol untuk penggunaan industri. Penambahan racun ini akan

menghindarkan industri dari pajak yang dapat dikenakan karena etanol merupakan

bahan utama untuk minuman keras (minuman beralkohol). Metanol kadang juga disebut

sebagai wood alcohol karena ia dahulu merupakan produk samping dari distilasi kayu.

Saat ini metanol dihasilkan melului proses multi tahap. Secara singkat, gas alam dan

uap air dibakar dalam tungku untuk membentuk gas hidrogen dan karbon monoksida,

kemudian, gas hidrogen dan karbon monoksida ini bereaksi dalam tekanan tinggi

dengan bantuan katalis untuk menghasilkan metanol. Tahap pembentukannya adalah

endotermik dan tahap sintesisnya adalah eksotermik.

Tabel 6. Sifat - Sifat Metanol

Massa molar 32,04 g/mol

Wujud Cairan tidak berwarna

Specific grafity 0,7918

Titik leleh –97 °C, -142.9 °F (176 K)

Titik didih 64.7 °C, 148.4 °F (337.8 K)

Kelarutan dalam air Sangat larut

Keasaman (pKa) 15,5

Densitas 0,7918 gr/ml

Sumber : id.wikipedia.org/methanol

1.3.2. Produk

Biodiesel adalah bahan bakar yang berupa ester mono alkil atau methyl ester yang

diturunkan dari rantai panjang yang diturunkan dari minyak nabati atau lemak hewani.

Ester mono alkil merupakan produk reaksi alkohol rantai lurus seperti metanol dan

etanol, dengan asam lemak atau minyak (trigliserida) membentuk gliserol dan ester dari

asam lemak rantai panjang.

Karakteristik Methyl Ester

Titik Leleh (ºC) : 4-35

Bilangan Ester (mgKOH/gr) : 133,98-191,0

Viskositas (cP) : 5,99-1956



Densitas : 0,8509-0,8785

(Andi Maulana Saputra, 2008)

Sifat Fisik Biodiesel standar Jerman Din 51606

Densitas pada suhu 15ºC (g/ml) : 0,875-0,890

Flash Point (ºC) : 110

Moisture (ppm) : 300

Bilangan asam (mgKOH/g) : 0,5

Total gliserol (%) : 0,25

Gliserol Bebas (%) : 0,02

Kandungan Fosfor (%) : 10

Kandungan methanol (%) : 0,3

(Andi Maulana Saputra, 2008)

Pada umumnya biodiesel atau metil ester diproduksi melalui reaksi

transesterifikasi atau alkoholisis. Reaksi transesterifikasi adalah reaksi penempatan

suatu alkohol dalam ester dengan gugus alkohol lainnya.alkoholisis. Reaksi

transesterifikasi adalah reaksi penempatan suatu alkohol dalam ester dengan gugus

alkohol lainnya. Secara umum reaksi transesterifikasi dapat ditulis sebagai berikut :

1.4. Lokasi Pabrik

Lokasi pabrik merupakan aspek penting yang menentukan kesuksesan suatu

industri. Beberapa faktor perlu dipertimbangakan dalam memilih lokasi pabrik,

sehingga diperoleh keuntungan jangka panjang dan mempermudah dalam mengambil

perkiraan akan adanya kemungkinan perluasan pabrik di masa yang akan datang.

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan antara lain [1] ketersedian bahan baku

di lokasi [2] pemasaran produk [3] persediaan air, tenaga listrik, dan bahan bakar [4]

fasilitas transportasi [5] tenaga kerja [6] pengolahan limbah, serta peraturan nasional

dan daerah, situasi sosial setempat, karakteristik tanah, dan kemungkinan ekspor.

Berdasarkan faktor-faktor tersebut, dipilihlah lokasi pendirian pabrik biodiesel

dari minyak biji jarak ini di Provinsi Nusa Tenggara Timur. Berikut ini adalah

penjelasan dari faktor-faktor pertimbangan pemilihan tempat di atas, yaitu :

1. Ketersediaan Bahan Baku

Provinsi Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi, Papua

merupakan daerah penghasil utama biji jarak dari tanaman jarak sebagai



bahan baku utama pembuatan biodiesel. Selain itu masih banyak lahan

kosong di Propinsi Nusa Tenggara Timur yang akan ditanami tanaman jarak,

penanaman ini didukung oleh program pemerintah pusat tentang penanaman

tanaman jarak (www.ditjenbun.deptan.co.id).

Letak propinsi Nusa Tenggara Timur yang strategis terhadap daerah

sumber penghasil biji jarak yang lain seperti NTB, Sulawesi dan Papua

memungkinkan pendirian pabrik biodiesel dengan bahan baku minyak biji

jarak di propinsi ini.

2. Pemasaran Produk

Propinsi Nusa Tenggara Timur memiliki fasilitas pelabuhan untuk

memasarkan produk biodiesel ke wilayah Indonesia bagian timur seperti

Maluku dan Papua, Wilayah Indonesia bagian tengah seperti Sulawesi,

Kalimantan, Bali dan sebagian Jawa.

3. Ketersediaan Air dan Listrik

Air dan listrik merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam industri.

Daerah Nusa Tenggara Timur yang kering menyebabkan kebutuhan air

diperoleh dari air laut maupun PDAM setempat sedangkan kebutuhan listrik

diperoleh dari PLN dan juga menggunakan generator listrik.

4. Fasilitas Transportasi

Pengiriman bahan baku dan distribusi produk dilakukan melalui jalur

darat menggunakan kapal ferry untuk pemasaran daerah NTB, Bali dan jalur

laut untuk pemasaran daerah Sulawei, Papua, Kalimantan dan Jawa. Daerah

di Provinsi Nusa Tenggara Timur memiliki fasilitas transportasi darat dan

laut yang baik dan mudah dicapai sehingga proses transportasi dapat

ditangani dengan baik.

5. Ketersediaan Tenaga Kerja

Pendirian pabrik biodiesel di Propinsi Nusa Tenggara Timur dapat

membuka lapangan pekerjaan bagi penduduk Nusa Tenggara Timur, Lokasi

pabrik berdekatan dengan pemukiman penduduk setempat sehingga

mempermudah perekrutan tenaga kerja. Selain itu memungkinkan juga

mendatangkan pekerja dari daerah Sulawesi, NTB, Bali dan juga pulau Jawa

yang memimiliki penduduk yang padat.

6. Pembuangan Limbah


http://www.ditjenbun.deptan.co.id/


Propinsi Nusa Tenggara Timur memiliki wilayah laut yang luas,

memungkinkan limbah yang sudah diolah dan lolos dari analisa mengenai

dampak terhadap lingkungan (Amdal) sehingga tidak membahayakan

lingkungan dapat dibuang ke laut.

1.5. Pemilihan Proses

1.5.1. Macam – macam proses pembuatan Biodiesel

Sampai saat ini telah dikenal berbagai macam proses pembuatan Biodiesel,

diantaranya:

Ada empat macam metode yang sudah dikembangkan dalam memproduksi

biodiesel, yaitu:

1. Penggunaan langsung (direct use) dan pencampuran (blending)

2. Mikroemulsi

3. Pyrolisis (thermal cracking)

4. Alkoholisis

1.1.1.1. Penggunaan Langsung (Direct Use) dan Pencampuran (Blending)

Pada dasarnya minyak nabati dapat digunakan langsung sebagai bahan

bakar mesin diesel dengan campuran minyak nabati terhadap solar 1:5 hingga

1:10 [Khan, 2002].

1.1.1.2. Mikroemulsi

Mikroemulsi di definisikan sebagai suatu koloid yang terdispersi secara

stabil dari fluida yang struktur mikronya secara optis isotropik memiliki ukuran

antara 1-150 nm [Khan, 2002]. Mikroemulsi terbentuk secara spontan dari 2

cairan yang tidak saling larut dan satu atau lebih komponennya lebih bersifat

ionik/nonionik dari yang lain. Metode mikroemulsi dilakukan dengan

mencampur minyak kedelai, metanol, 2-oktanol dan cetane improver dengan

perbandingan 52,7 : 13,3 : 33,3 : 1 [Ma dkk, 1999].

1.1.1.3. Pyrolisis (thermal cracking)

Pyrolisis didefinisikan sebagai konversi dari satu senyawa ke senyawa

lain akibat pemanasan pada 4500C-8500C atau pemanasan disertai dengan

penggunaan katalis [Khan 2002]. Proses tersebut berlangsung dengan

pemanasan tanpa adanya udara dan oksigen, sehingga terjadi pemutusan ikatan



rantai dan dihasilkan molekul-molekul yang lebih kecil. Dengan demikian

senyawa yang dihasilkan dari pyrolisis sangat bervariasi.

1.1.1.4. Alkoholisis

Alkoholisis adalah reaksi antara minyak dan lemak dengan alkohol untuk

menghasilkan ester. Alkohol yang digunakan yaitu metanol dan etanol karena

pada umumnya alkohol dengan atom C lebih sedikit memiliki kereaktifan yang

lebih tinggi daripada alkohol dengan atom C lebih banyak [Othmer, 1980].

Reaksi ini merupakan reaksi reversible yang berjalan lambat [Groggins, 1958],

sehingga untuk waktu reaksi yang relatif pendek yaitu reaksi ke kiri (arah

reaktan) dapat diabaikan [Pasae, 2006]. Reaksi akan bergeser ke kanan (produk)

dengan penggunaan alkohol berlebih (excess) dari kesetimbangan stoikiometri

[Pasae, 2006].

Penggunaan katalis pada alkoholisis berfungsi untuk meningkatkan

kecepatan reaksi dan yield yang dihasilkan [Ma dkk, 1999]. Reaksi alkoholisis

asam lemak dan trigliserida dengan metanol disebut dengan reaksi Metanolisis

yang akan menghasilkan produk metil ester atau biodiesel. Reaksi metanolisis

juga digunakan untuk memproduksi sejumlah oleokimia turunan lemak seperti

alkohol-asam lemak, isopropyl ester, polyester sukrosa, dan lain-lain.

1. Esterifikasi Asam Lemak

Biodiesel dapat disintesis dengan proses esterifikasi antara bahan baku

metanol dan asam lemak dalam bentuk Free Fatty Acid (FFA) atau asam lemak

bebas. Pada reaksi esterifikasi ini dibutuhkan katalis asam seperti asam sufat

pekat. Dalam esterifikasi asam lemak, alkohol bertindak sebagai reagen

nukleofilik.

Reaksi ini dimulai dengan mencampur biodiesel yang mengandung FFA

dengan metanol dan katalis asam sulfat 98% kemudian dipanaskan sampai suhu

reaksi sehingga dihasilkan biodiesel dan air. Temperatur reaksi dan tekanan

dibuat konstan 700C pada tekanan 1-50 atm. Konversi reaksi esterifikasi hingga

99% [Gerpen dkk, 1999]. Reaksinya adalah sebagai berikut :



2. Transesterifikasi Trigliserida

Proses transesterifikasi mengkonversi asam-asam lemak dari trigliserida

menjadi metil ester/biodiesel dengan bantuan monovalen alkohol yaitu metanol.

Penggunaan katalis pada proses transesterifikasi dapat menggunakan

katalis heterogen dan katalis homogen.

1) Katalis Heterogen

Katalis heterogen yang digunakan pada transesterifikasi adalah

CaCO3, CaO dan Ca(OH)2. CaO merupakan katalis yang efektif untuk

transesterifikasi pada suhu 2000C-2200C waktu reaksi 1-4 jam [Khan,

2002]. Sedangkan katalis CaCO3 akan terdegradasi akibat suhu operasi yang

tinggi (>2200C). Penggunaan katalis heterogen pada transesterifikasi masih

bermasalah, masalah yang timbul yaitu aktivitas katalis menurun setelah

beberapa jam operasi, reaksi tidak sempurna dan kesulitan dalam pemisahan

dengan produk.

2) Katalis Homogen

Proses transesterifikasi dapat dilakukan dengan bantuan katalis

homogen, dimana katalis berupa asam atau basa yang larut dalam alkohol.

Kemudian larutan ini ditambahkan ke dalam minyak atau lemak, biasanya

tanpa pelarut tambahan.

a) Transesterifikasi Katalis Homogen Basa.

Transesterifikasi berkatalis basa umum digunakan pada proses

produksi biodiesel secara komersial. Metode ini dapat mencapai

konversi 99,5% [Tanaka dkk, 1989] dengan waktu reaksi 16-32 menit

pada suhu 50oC dan tekanan atmosfer bila digunakan katalis NaOH (0,2

% dari berat minyak). Kandungan asam lemak bebas dalam minyak

diusahakan serendah mungkin (<0,5% w/w). Kandungan moisture

minyak <0,06% w/w dan tidak mengandung asam lemak bebas. Akan

terjadi penurunan yield biodiesel jika reaktan yang digunakan tidak



memenuhi kedua persyaratan tersebut di atas. Adanya sedikit

kandungan asam lemak bebas dan moisture dalam reaktan akan

menyebabkan terbentuknya sabun, menurunkan yield dan mempersulit

pemisahan biodiesel dan gliserol. Kandungan asam lemak bebas dalam

minyak juga akan mengkonsumsi katalis sehingga menurunkan efisiensi

katalis [Ma dkk, 1999]. Transesterifikasi berkatalis basa akan efisien

jika bahan baku minyak memiliki kemurnian tinggi sehingga proses ini

tidak sesuai untuk minyak atau lemak berkandungan asam lemak bebas

tinggi [Boocock, 2003].

Proses transesterifikasi dengan katalis alkali, seperti natrium

atau kalium hidroksida memberikan keuntungan tambahan, yaitu

prosesnya dapat dioperasikan pada kondisi temperatur rendah. Reaksi

ini merupakan reaksi setimbang dengan kalor reaksi kecil. Penggeseran

reaksi ke kanan biasanya dilakukan dengan mengunakan alkohol

berlebih atau mengambil salah satu produk dari campuran.

b) Transesterifikasi Katalis Homogen Asam.

Reaksi transesterifikasi dengan katalis asam berjalan lebih

lambat namun metode ini lebih sesuai untuk minyak atau lemak yang

memiliki kandungan asam lemak bebas relatif tinggi. Metode

transesterifikasi katalis asam misalnya menggunakan H2SO4 (1% dari

berat minyak) berlangsung pada suhu kamar dengan lebih dari 300

menit reaksi dengan konversi 50% kecuali jika dilakukan pada suhu dan

tekanan tinggi [Gerpen dkk, 2004]. Reaksi ini tidak menghasilkan

sabun karena tidak ada material alkali yang terlibat dalam reaksi.

c) Transesterifikasi Katalis Homogen Lipase.

Kekurangan kedua metode di atas (transesterifikasi katalis basa

dan katalis asam) adalah diperolehnya larutan katalis yang homogen

dengan lapisan gliserol setelah reaksi berlangsung sehingga katalis tidak

dapat digunakan kembali. Selain itu, buangannya bersifat tidak ramah

lingkungan akibat penggunaan bahan kimia. Kekurangan ini diatasi

dengan penggunaan biokatalis sebagai pengganti katalis kimia. Reaksi

berlangsung pada suhu 350C-450C dengan 3 tahap reaksi yang



berlangsung selama 4-40 jam atau lebih dengan rasio trigliserida :

metanol 1:1 akan didapat konversi 99,7% [Gerpen dkk, 2004].

Transesterifikasi dengan katalis lipase memerlukan bahan baku

berkemurnian tinggi sehingga diperlukan proses pretreatment bahan

baku (degumming dan dewaxes untuk minyak mentah dedak padi) dan

penggunaan jenis katalis lipase yang tahan terhadap alkohol.

Penggunaan katalis lipase secara komersial terbatas pada negara

tertentu seperti Jepang yang telah mengembangkan teknologi biokatalis

dan terbatas pada produksi bahan kimia tertentu dari asam lemak

[Gerpen dkk, 2004].

Seleksi proses pembuatan biodesel dari minyak jarak berdasarkan

kandungan bahan baku yang terdapat dalam minyak. Kandungan terbesar dari

minyak jarak (% berat) adalah trigliserida yaitu 97,3%, sedangkan sisanya asam

lemak bebas dan gum, adanya sedikit kandungan asam lemak bebas dan

moisture dalam reaktan akan menyebabkan terbentuknya sabun, menurunkan

yield dan mempersulit pemisahan biodiesel dan gliserol. Oleh karena itu asam

lemak bebas terlebih dahulu di konversi menjadi biodiesel dengan proses

esterifikasi kemudian trigliserida di konversi menjadi biodiesel dengan proses

transesterifikasi.

Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik biodiesel ada dua

yaitu : esterifikasi asam lemak bebas dengan katalis asam kuat H2SO4 dan

transesterifikasi trigliserida dengan katalis basa kuat NaOH.


bab1

Documents

Transcript of bab1