BAHAN AJAR SISWA - ttp-library.org materials X110/Students/5... · Katalis Zat yang mempercepat...

i

BAHAN AJAR SISWA

TEKNOLOGI PEMROSESAN BIODISEL

Disusun oleh: Nurhayati, S.Pd., M.Si

Didukungi oleh:

TEACHING BIOMASS TECHNOLOGIES AT MEDIUM TECHNICAL SCHOOLS

Dikembangkan oleh:

ETC Foundation the Netherlands

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Pusat Pengembangan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri/ TEDC Bandung Desember 2014

i

KATA PENGANTAR

Bahan ajar siswa ini dimaksudkan untuk memandu siswa dalam melaksanakan

tugas kegiatan belajar di sekolah. Dengan demikian diharapkan setiap siswa akan

berusaha untuk melatih diri memecahkan berbagai persoalan sesuai dengan tuntutan

kompetensi yang akan dipilih.

Di dalam buku bahan ajar siswa ini diberikan kegiatan belajar, tugas- tugas dan tes

formatif dimana seluruh kegiatan tersebut diharapkan dikerjakan/dilakukan secara

mandiri/kelompok oleh setiap siswa untuk melatih kemampuan dirinya dalam

memecahkan berbagai persoalan.

Dalam pelaksanaanya seluruh kegiatan dilakukan oleh setiap siswa dengan arahan

guru, dan pada akhir kegiatan pembelajaran seluruh materi dari bahan ajar siswa ini akan

diujikan secara mandiri untuk memenuhi tuntutan kompetensi siswa.

Materi pembelajaran atau bahan dari bahan ajar siswa dan tugas-tugas ini diambil

dari beberapa buku referensi yang dipilih dan juga buku referensi tersebut sebagai bahan

bacaan yang dianjurkan untuk memperkaya penguasaan kompetensi siswa.

Diharapkan setiap siswa setelah mempelajari dan melaksanakan semua petunjuk

dari bahan ajar siswa ini secara tuntas, akan mempunyai kompetensi sesuai dengan

tuntutan pekerjaan sebagai tenaga pelaksana pemeliharaan Teknik Energi Terbarukan.

Bandung, Maret 2014

Kepala PPPPTK BMTI,

Dr. Dedy H. Karwan, MM

NIP. 19560930 198103 1 003

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................................................................................ i

DAFTAR ISI ........................................................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL .................................................................................................................................................... iv

DAFTAR BAGAN .................................................................................................................................................. iv

GLOSARIUM ......................................................................................................................................................... v

BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................................................................1

A. Latar Belakang .........................................................................................................................................1

B. Deskripsi Modul .......................................................................................................................................2

C. Tujuan Pembelajaran ..............................................................................................................................2

D. Materi Pokok dan Sub Pokok ..................................................................................................................3

BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN .......................................................................................................................4

A. Materi Pokok 1 ........................................................................................................................................4

1. Judul : Pengolahan Bahan Baku Biodiesel ...........................................................................................4

2. Indikator Keberhasilan : ......................................................................................................................4

3. Uraian : ................................................................................................................................................4

4. Rangkuman ....................................................................................................................................... 40

5. Latihan Soal ...................................................................................................................................... 41

6. Evaluasi ............................................................................................................................................. 43

B. Materi pokok 2 ..................................................................................................................................... 44

1. Judul : Pembuatan Biodiesel ............................................................................................................ 44

2. Indikator Keberhasilan : ................................................................................................................... 44

3. Uraian : ............................................................................................................................................. 44

4. Rangkuman ....................................................................................................................................... 75

5. Latihan Soal ...................................................................................................................................... 76

6. Evaluasi ............................................................................................................................................. 77

BAB III PENUTUP ............................................................................................................................................... 78

KUNCI JAWABAN .............................................................................................................................................. 79

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................................................. 81

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Buah Jarak Pagar pada Berbagai Tingkat Kematangan .........................................................8

Gambar 2 Alat Bantu Panen Kelapa Sawit ...................................................................................................9

Gambar 3 Alat Pemecah Buah Jarak ............................................................................................................9

Gambar 4 Pengepresan Biji menggunakan Dongkrak Hidrolik .............................................................. 11

Gambar 5 Alat Press Berulir ........................................................................................................................ 12

Gambar 6 Desain Screw Press Single Stag .............................................................................................. 12

Gambar 7 Teknik Ekstraksi Minyak Menggunakan Pelarut (kiri) dan Teknik Pemisahan Minyak dari

Pelarut ......................................................................................................................................... 13

Gambar 8 Alat Penyaring Minyak Nabati (a) Tipe Putar (b) Tipe Horizontal ....................................... 14

Gambar 9 Pohon Jarak ................................................................................................................................. 14

Gambar 10 Buah dan Biji Jarak .................................................................................................................. 15

Gambar 11 Diagram Alir Ekstraksi Minyak dari Biji Jarak ....................................................................... 19

Gambar 12 Pohon Nyamplung .................................................................................................................... 23

Gambar 13 Biji Nyamplung .......................................................................................................................... 26

Gambar 14 Biji kelapa Sawit ........................................................................................................................ 31

Gambar 15 Alat Dodos ................................................................................................................................. 33

Gambar 16 Alat Egrek .................................................................................................................................. 33

Gambar 17 Pengamatan Buah Kelapa Sawit ........................................................................................... 36

Gambar 18 Alat Sterilizer ............................................................................................................................. 38

Gambar 19 Alat Threser ............................................................................................................................... 38

Gambar 20 Alat Vibrator Screen ................................................................................................................. 39

Gambar 21 Crude Oil Tank .......................................................................................................................... 39

Gambar 22 Reaksi Hidrolisis Trigliserida ................................................................................................... 44

Gambar 23 Reaksi Transesterifikasi .......................................................................................................... 47

Gambar 24 Neraca Analitik .......................................................................................................................... 52

Gambar 25 Buret ........................................................................................................................................... 52

Gambar 26 Gelas Erlenmeyer ..................................................................................................................... 53

Gambar 27 Gelas Kimia ............................................................................................................................... 53

Gambar 28 Gelas Ukur ................................................................................................................................. 53

Gambar 29 Pipet Tetes ................................................................................................................................. 54

Gambar 30 Labu leher Tiga ......................................................................................................................... 63

Gambar 31 Kondensor Spiral ...................................................................................................................... 64

Gambar 32 Hot Plate .................................................................................................................................... 64

Gambar 33 Corong Pisah ............................................................................................................................. 65

Gambar 34(a) Rangkaian Alat Transesterifikasi (b) Pemisahan Gliserol ............................................. 68

Gambar 35 Pencucian Biodiesel ................................................................................................................. 69

Gambar 36 Pengeringan Biodiesel Metode Vakum ................................................................................. 69

Gambar 37 Industri Biodiesel di Riau ......................................................................................................... 73

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok ...............................................................................................3

Tabel 2 Produksi Jarak Pagar pada Berbagai Kondisi Lahan ................................................................ 17

Tabel 3 kandungan Minyak Jarak Pagar ................................................................................................... 18

Tabel 4 kandungan Asam Lemak Pada Minyak Jarak ............................................................................ 20

Tabel 5 Komposisi Minyak Nyamplung ...................................................................................................... 27

DAFTAR BAGAN

Bagan 1 Manfaat Buah Jarak ...................................................................................................................... 15

Bagan 2 Pembuatan Biodiesel dari Minyak Nabati .................................................................................. 48

Bagan 3 Pembuatan Biodiesel Skala Lab ................................................................................................. 62

Bagan 4 Proses Penggandaan Skala Proses Produksi Biodiesel ......................................................... 70

Bagan 5 Diagram Alir Produksi Biodiesel Skala Pilot Plant .................................................................... 71

Bagan 6 Biodiesel Skala Industri ................................................................................................................ 73

v

GLOSARIUM

Istilah Keterangan

Biodiesel Produk yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi

minyak nabati atau hewani dengan metanol dan

katalisator NaOH atau KOH.

Transesterifikasi Reaksi antara trigliserida dan alkohol menghasilkan

gliserol bebas dan ester alkil asam lemak

Esterifikasi Reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat

dengan alkohol

Katalis Zat yang mempercepat reaksi

Asam Lemak Bebas Asam lemak yang berada sebagai asam bebas tidak

terikat sebagai trigliserida

Angka Asam Banyaknya miligram KOH yang dibutuhkan untuk

menetralkan asam-asam bebas di dalam satu (1) gram

contoh biodiesel.

Angka Penyabunan Banyaknya miligram KOH yang dibutuhkan untuk

menyabunkan satu (1) gram contoh biodiesel

1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Cadangan energi fosil kita semakin hari semakin berkurang sedangkan kebutuhannya

terus meningkat. Perkiraan ekstrem menyebutkan, minyak bumi di Indonesia dengan

tingkat konsumsi seperti saat ini akan habis dalam waktu 10-15 tahun lagi. Setiap hari

jutaan barel minyak mentah bernilai jutaan dolar dieksploitasi tanpa memikirkan bahwa

minyak tersebut merupakan hasil evolusi alam yang berlangsung selama ribuan,

bahkan jutaan tahun yang tidak dapat terulang lagi pada masa mendatang .

Sehubungan dengan hal tersebut maka perlu dilakukan upaya untuk pencarian sumber

energi alternatif yang terbarukan sebagai pengganti minyak bumi. Penelitian tentang

alternatif penggunaan bahan bakar fosil sudah lama dilakukan yaitu dengan mencari

bahan baku atau sumber daya alam yang dapat diperbaharui, salah satunya adalah

minyak nabati. Indonesia merupakan salah satu negara yang kaya akan sumber

minyak nabati di dunia, namun sebagian besar tanaman penghasil minyak tersebut

belum dieksplorasi secara maksimal. Hal ini menunjukkan bahwa Indonesia

merupakan negara yang berpotensi menjadi negara penghasil sumber bahan baku

biodiesel.

Biodiesel adalah salah satu energi alternatif terbarukan untuk bahan bakar mesin

diesel yang terbuat dari minyak nabati atau lemak hewani.Biodiesel mempunyai sifat

kimia dan fisik yang serupa dengan minyak solar sehingga dapat digunakan langsung

untuk mesin diesel atau dicampur dengan minyak solar. Biodiesel sebagai bahan

bakar alternatif memiliki beberapa kelebihan dibanding bahan bakar diesel petroleum

Kelebihan tersebut antara lain

(1) merupakan bahan bakar yang tidak beracun dan dapat dibiodegradasi,

(2) mempunyai bilangan setana yang tinggi,

(3) mengurangi emisi karbon monoksida, hidrokarbon dan NOx, dan

2

(4) terdapat dalam fasa cair.

Dengan keunggulan-keunggulan di atas, biodiesel dapat menjadi bahan bakar minyak

yang dapat dikomersialisasikan dan memiliki nilai tambah lebih tinggi daripada solar.

Kajian biodiesel dari sisi investasi dan pengembangan kebijakannya sangat diperlukan

dalam upaya lebih menyemarakkan pengembangan biodiesel sebagai energi

terbarukan yang sudah mulai tumbuh saat ini. Sehingga diharapkan nanti

pengembangan biodiesel dapat dilakukan oleh semua kelompok masyarakat dari skala

besar sampai skala menengah/kecil.

Pengembangan energi terbarukan membutuhkan pengetahuan dan teknologi tentang

alternatif dan aplikasinya. Ketersediaan teknisi terampil yang memadai, yang mampu

merencanakan, menginstal dan memelihara energi terbarukan merupakan suatu

keharusan. Untuk itu integrasi Teknologi Energi Terbarukan (TET) di sekolah teknik

menengah kejuruan (SMK) secepatnya harus dilaksanakan, salah satunya adalah

pengembangan tentang biodiesel.

Mengingat kehadiran energi terbarukan dalam hal ini biodiesel di masa depan sangat

diperlukan, maka harus di susun bahan ajar/ modul tentang biodiesel untuk siswa SMK

yang memudahkan pemahaman mereka tentang proses pembuatan biodiesel dari

bahan mentah sampai menjadi biodiesel baik secara teori maupun praktek.

B. Deskripsi Modul

Maksud penulisan modul ini sebagai penuntun bagi siswa SMK untuk memberikan

wawasan dalam melaksanakan pembelajaran biodiesel tentang pembuatan dan

pengujian mutu biodiesel.

C. Tujuan Pembelajaran

Tujuan pembelajaran diuraikan secara singkat di bawah ini :

1. Menguasai pengolahan bahan baku biodiesel

2. Menguasai pembuatan biodiesel

3

D. Materi Pokok dan Sub Pokok

Materi pokok dan sub materi pokok yang terkandung di modul ini diuraikan pada tabel

di bawah ini :

Tabel 1 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok

No. Materi Pokok Sub Materi Pokok

1. Pengolahan bahan baku

biodiesel

a) Tahap-tahap pengolahan bahan baku

biodiesel secara umum

b) Cara mengolah biji jarak menjadi minyak

nabati

c) Cara mengolah biji nyamplung menjadi minyak

nabati

d) Cara mengolah buah kelapa sawit menjadi

minyak nabati

2. Pembuatan biodiesel

a) Penentuan angka asam

b) Penentuan angka penyabunan

c) Proses esterifikasi

d) Proses transesterifikasi

e) Proses pencucian biodiesel

f) Proses pengeringan biodiesel

4

BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN

A. Materi Pokok 1

1. Judul : Pengolahan Bahan Baku Biodiesel

2. Indikator Keberhasilan :

a) Memahami tahap-tahap pengolahan bahan baku biodiesel secara umum

b) Memahami cara mengolah biji jarak menjadi minyak nabati

c) Memahami cara mengolah biji nyamplung menjadi minyak nabati

d) Memahami cara mengolah buah kelapa sawit menjadi minyak nabati

3. Uraian :

a) Tahap-tahap Pengolahan bahan baku biodiesel menjadi minyak nabati

Liputan6.com, Jakarta : Wakil Menteri Perdagangan (Wamendag) Bayu

Krisnamurthi menyarankan kalangan industri untuk menggunakan bahan

bakar minyak biofuel atau biodiesel dari minyak sawit mentah (crude palm

oil/CPO) sebagai solusi dari kelangkaan solar yang saat ini terjadi.

Pemakaian CPO olahan tersebut juga akan membantu petani dan

menopang volume penjualan komoditas tersebut menyusul kian

melorotnya harga dan permintaan di pasar dunia. "Saya ingin mengajak

industri, pakailah CPO atau PPO (processed palm oil)," kata dia, Jumat

(26/4/2013).

Sumber : http://www.Bisnis.liputan6.com

http://2.bp.blogspot.com/-_LhKJce1mUA/UZOBt3I0lKI/AAAAAAAABTc/VQrIfDGLDjI/s1600/Bio_solar.jpg

http://www.bisnis.liputan6.com/

5

(1) Memilih bahan baku

Energi memegang peranan penting dalam kemajuan suatu bangsa.

Penguasaan energi akan mendorong perkembangan industri dan kegiatan

di berbagai sektor. Indonesia mempunyai potensi sebagai penghasil energi

terbesar. Memang, persediaan batubara, minyak dan gas bumi berbahan

fosil yang kita miliki sudah mulai menipis. Namun demikian, kekayaan

hayati Indonesia yang begitu luar biasa akan membuka peluang Indonesia

menjadi penghasil energi terbesar di dunia.

Energi hijau merupakan cadangan energi terbarukan yang berasal dari

tumbuhan dan hewan yang tidak akan pernah habis.Kelapa sawit, jarak

pagar, nyamplung, kapok, kedelai, bunga matahari, karet merupakan

tanaman penghasil biji yang dapat diolah menjadi energi terbarukan yaitu

biodiesel.

Biodiesel dibuat dari minyak yang diekstrak dari biji-bijian tersebut di atas

dengan metode transesterifikasi. Penggunaan biodiesel baik untuk

kendaraan bermotor dan industri akan mengurangi ketergantungan kita

terhadap solar.

Biodiesel, atau sering dikenal dengan nama FAME atau fatty acid methyl

ester (metil ester asam lemak) merupakan produk yang dihasilkan dari

reaksi transesterifikasi minyak nabati atau hewani dengan metanol dan

katalisator NaOH atau KOH. Hasil samping dari proses transesterifikasi

adalah gliserol yang dapat diolah lebih lanjut menjadi produk yang

mempunyai nilai ekonomi tinggi.

Bila dibandingkan dengan bahan bakar solar, biodiesel bersifat lebih

ramah lingkungan, dapat diperbaharui (renewable), dapat terurai

(biodegradable), memiliki sifat pelumasan yang baik terhadap piston

6

mesin, mampu mengeliminasi efek rumah kaca dan kontinuitas

ketersediaan bahan baku terjamin.

Biodiesel bersifat ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas

buang yang jauh lebih baik dibandingkan solar, yaitu bebas sulfur,

bilangan asap rendah, angka setana (cetane number) lebih tinggi dari 60

sehingga efisiensi pembakaran lebih baik, terbakar lebih sempurna dan

tidak menghasilkan racun.

Bahan baku nabati yang paling siap digunakan saat ini adalah minyak

kelapa sawit karena perkebunan dan tata niaganya sudah tertata dengan

baik. Namun, karena minyak kelapa sawit banyak dimanfaatkan sebagai

bahan pangan sehingga banyak pihak yang mengkhawatirkan terjadi

penyerapan yang lebih besar untuk biodiesel.

Minyak jarak pagar (Jatropha curcas) dan nyamplung (Calophyllum

inophyllum) merupakan alternatif yang cukup menjanjikan sebagai bahan

baku biodiesel. Selain karena bersifat minyak non pangan, kandungan

minyak dalam kedua bahan tersebut bisa mencapai 50-65%.

Semua minyak yang berasal dari tanaman bisa dijadikan FAME atau

biodiesel. Di mancanegara bahan yang digunakan bisa berasal dari

tanaman berikut ini :

Kedelai (Glycine max) sehingga disebut SME (soy bean methyl ester)

Kanola atau rapeseed (Brassica rape) yang disebut RME (rapeseed

methyl ester)

Kelapa (Cocos nucifera) yang disebut CME (coco methyl ester)

Bunga matahari (Helianthus annus), neem atau mimba (azadirahta

Indica), malapari atau karanja (Pongamia pinnata).

7

Saat ini, Pertamina Biosolar menggunakan FAME, tepatnya POME (palm

oil methyl ester) berasal dari minyak sawit (CPO; crude palm oil). Minyak

nabati harus dikonversi ke metil ester jika akan digunakan sebagai bahan

bakar, khususnya mesin dengan putaran tinggi (mobil) karena kekentalan

(viskositas) minyak nabati sangat tinggi. Viskositas CPO sebesar 24,3;

viskositas minyak jarak sebesar 49,15; sedangkan minyak solar atau

diesel sebesar 1,6 – 5,8.

Pemilihan bahan baku yang tepat sangat penting dalam pengolahan

biodiesel, mulai dari jenis bahan baku yang digunakan hingga waktu yang

terbaik untuk memanen bahan baku. Di Indonesia banyak terdapat

tanaman penghasil minyak oleh karena itu perlu dipilih bahan baku yang

mudah didapatkan dan banyak terdapat di lingkungan sekitar. Pemilihan

lokasi prosesing yang dekat dengan lokasi bahan baku karena bahan baku

yang telah dipanen diharapkan segara dapat di proses lebih lanjut. Waktu

yang lama antara pemanenan dengan ekstraksi minyak, dapat

mengakibatkan penurunan kualitas minyak yang dihasilkan.

Kandungan minyak tertinggi pada tanaman paling banyak terdapat pada

bagian kernel, kecuali pada kelapa sawit dan kelapa. Rendemen minyak

tertinggi pada kedua tanaman tersebut terdapat pada bagian buah. Waktu

panen juga berpengaruh terhadap kualitas minyak yang dihasilkan. Buah

yang dipanen hendaknya dipilih buah yang telah matang secara fisiologis.

Walaupun kadangkala buah yang lewat matang rendemen minyaknya

lebih tinggi, namun kandungan asam lemak bebasnya (ALB) lebih tinggi.

Minyak yang memiliki kadar ALB tinggi dapat meningkatkan biaya

produksi, lama proses dan menurunkan rendemen biodiesel. Oleh karena

itu bahan yang dipilih sebaiknya telah matang secara fisiologis.

8

Gambar 1 Buah Jarak Pagar pada Berbagai Tingkat Kematangan

Perbedaan karakteristik antar tanaman penghasil biodiesel menjadikan

alat yang digunakan untuk panen berbeda-beda. Bahkan pada beberapa

tanaman, pemanenan dapat dilakukan tanpa membutuhkan peralatan

khusus. Salah satunya adalah tanaman jarak pagar, tanaman ini dalam

satu dompolan (Gambar 1) dapat berkumpul buah yang masih muda,

matang dan kelewat matang. Sehingga disarankan pemanenannya

dilakukan dengan tangan dan dipilih yang berwarna kuning.

Selain itu, agar kualitas minyaknya bagus. Contoh beberapa peralatan

bantu panen dapat dilihat pada gambar di bawah ini. “Egrek” digunakan

sebagai alat pemanen sawit dan memotong pelepah sedangkan kapak

buah memindahkan TBS (tandan buah segar) yang jatuh di lantai ke dalam

lori. Kedua alat ini kurang cocok jika digunakan untuk kegiatan panen

tanaman yang lain.

9

Gambar 2 Alat Bantu Panen Kelapa Sawit

Egrek (Kiri) dan Kapak Buah (Kanan)

(2) Pemecahan buah

Pemecahan buah dapat dilakukan secara manual maupun mekanis. Cara

manual dilakukan dengan menggilas buah yang dihamparkan dilantai

dengan menggunaan kaki. Secara mekanis dapat dilakukan dengan

menggunakan alat pemecah buah jarak.

Gambar 3 Alat Pemecah Buah Jarak

Prinsip kerja alat ini adalah pengupasan kulit buat akibat gesekan buah-

buah dalam ruang di antara silinder yang berputar pada kecepatan tertentu

dengan konkaf. Mesin ini dilengkapi dengan separator sehingga biji-biji

jarak pagar hasil pengupasan relatif sudah bersih dari kulit buah, gagang,

atau kotoran lainnya. Namun jika buah yang di proses terlalu matang

10

(berwarna coklat/hitam), biji dapat bercampur dengan kulit buah bagian

dalam (cangkang).

(3) Pengeringan Bahan Baku

Proses pengeringan bahan baku (biji) diperlukan untuk mengurangi air

yang terdapat pada bahan. Masih banyaknya air pada biji dapat

menghambat proses ekstraksi minyak, oleh karena itu perlu dikurangi

hingga mencapai 5-7%. Proses pengeringan dapat dilakukan

menggunakan panas matahari atau buatan. Pengeringan buatan dapat

menggunakan alat pengering (dryer).

(4) Ekstraksi Minyak Nabati

Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari

bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Ada beberapa

metode ekstraksi, yaitu dengan metoda pemanasan, rnetoda penekanan

pengepresan hidrolik (hidrolic press), metoda pengepresan berulir (screw

press) dan metoda pelarutan.

(a) Metode Pengepresan Hidrolik (hydraulic pressing)

Pengepresan hidrolik adalah pengepresan dengan menggunakan

tekanan.Tekanan yang dapat digunakan sekitar 140,6 kg/cm. Besarnya

tekanan yang digunakan akan mempengaruhi jumlah minyak yang

dihasilkan. Metode pengepresan merupakan metode yang sederhana

untuk mendapatkan minyak dari bahan. Menurut Bailey (1959), metode

pengepresan merupakan metode terbaik untuk biji-bijian yang

mengandung minyak sebesar 30-70 %. Keuntungan dari proses ini adalah

ekonomis, mudah dioperasikan dan dirawat, dapat dijalankan dengan

tangan atau listrik, dan operator hanya membutuhkan pelatihan minimum.

(b) Metode Pengepresan Berulir

Metode pengepresan berulir merupakan metode ekstraksi yang lebih maju

dan telah diterapkan di industri pengolahan minyak. Cara ekstraksi ini

11

paling sesuai untuk memisahkan minyak dari bahan yang kadar minyaknya

di atas 10%. Prinsip operasinya adalah bahan rnendapat tekanan dari ulir

yang berputar dan dengan sendirinya terdorong keluar. Minyak keluar

melalui celah diantara ulir dan penutup yang dapat berupa pipa atau

lempengan besi berongga yang mempunyai celah dengan ukuran tertentu

sedangkan ampasnya keluar dari tempat yang lain. Tipe alat pengepres

berulir yang digunakan dapat berupa pengepres berulir tunggal (single

screw press) atau pengepres berulir ganda (twin screw press). Pada

pengepresan jarak pagar, dengan teknik pengepres berulir tunggal (single

screw press) dihasilkan rendemen sekitar 28-34 persen, sedangkan

dengan teknik pengepres berulir ganda (twin screw press) dihasilkan

rendemen minyak sekitar 40-45 persen.

Pengepresan dengan pengepresan berulir memiliki beberapa kelebihan,

yaitu :

Kapasitas produksi menjadi lebih besar karena proses pengepresan

dapat dilakukan secara kontinyu.

Menghemat waktu proses produksi karena tidak diperlukan perlakuan

pendahuluan, yaitu pengecilan ukuran dan pemasakan/pemanasan.

Rendemen yang dihasilkan lebih tinggi

Gambar 4 Pengepresan Biji menggunakan Dongkrak Hidrolik

12

Gambar 5 Alat Press Berulir

(a) Double Stage Screw Expeller (b) Single Stage Screw Expeller

Gambar 6 Desain Screw Press Single Stag

a) Metode pelarutan dengan pelarut

Prinsip, minyak yang bersifat non polar dilarutkan atau dibilas

menggunakan pelarut yang bersifat non polar sehingga minyak akan

13

ikut keluar bersama dengan pelarut. Kemudian pelarut dan minyak

dipisahkan berdasarkan titik didih larutan.

Gambar 7 Teknik Ekstraksi Minyak Menggunakan Pelarut (kiri) dan Teknik

Pemisahan Minyak dari Pelarut

Keuntungan dari teknik ekstraksi minyak nabati menggunakan pelarut

mampu menghasilkan minyak yang lebih banyak dibandingkan dengan

metode yang lain. Namun biaya operasionalnya mahal dan

membutuhkan ketelitian yang tinggi.

(5) Penjernihan Minyak Nabati

Proses penjernihan minyak nabati dapat dilakukan dengan pengendapan,

adsorpsi atau penyaringan. Untuk mempercepat proses penyaringan dapat

dilakukan dengan gaya gravitasi, tekanan vakum maupun centrifuge.

14

Gambar 8 Alat Penyaring Minyak Nabati (a) Tipe Putar (b) Tipe Horizontal

b) Cara Mengolah Biji Jarak Menjadi Minyak Nabati

Ada beberapa jenis tanaman jarak yang tercatat di Indonesia, semuanya dari

keluarga Euphorbiaceae, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Jarak kaliki/

kastor (Ricinus communis), jarak pagar (Jatropha curcas), jarak gurita

(Jatropha multifida) dan jarak landi (Jatropha gossypifolia). Keempat jenis jarak

tersebut menghasilkan minyak tetapi jarak kaliki kurang cocok digunakan

sebagai bahan baku pembuatan biodiesel karena viskositasnya terlalu tinggi.

Gambar 9 Pohon Jarak

Tanaman jarak pagar dapat ditanam pada lahan kritis karena lebih tahan

terhadap kekeringan dan bisa meningkatkan kualitas tanah. Namun tidak

http://indoenergi.files.wordpress.com/2011/02/jatropha_tree.jpg

15

demikian untuk tanaman kelapa sawit. Pemanfaatan lahan kritis tersebut juga

menciptakan peluang kerja baru bagi petani.

Gambar 10 Buah dan Biji Jarak

Selain diambil minyaknya untuk dijadikan biodiesel tanaman jarak memiliki

kegunaan yang sangat beragam dalam kehidupan sehari-hari, berikut bagan

kegunaaan tanaman jarak dalam kehidupan sehari-hari :

Bagan 1 Manfaat Buah Jarak

http://indoenergi.files.wordpress.com/2011/02/jatropha2.jpg

http://indoenergi.files.wordpress.com/2011/02/kegunaan-jarak-pagar1.jpg

16

(1) Panen Buah

Panen buah merupakan kegiatan penting dalam pemilihan bahan baku

untuk biodiesel. Buah jarak pagar dari tanaman yang berasal dari stek

sudah dapat dipanen pada umur 4-5 bulan setelah tanam. Umumnya, hasil

yang tinggi diperoleh pada pemanenan saat musim kering.

Buah jarak berbentuk tandan, pada setiap tandan rata-rata ada 10 buah.

Biji terdapat di dalam buah, 3 biji dalam setiap buah. Setelah buah

berwarna kuning sebaiknya segera dipetik. Pada setiap tandan buah

masak tidak serentak. Setelah buah yang masak mencapai 60-70% pada

setiap tandannya, buah bisa dipanen. Caranya, potong tandan

menggunakan pisau atau gunting yang tajam. Untuk pohon yang tinggi,

pemetikan buah dilakukan dengan menggunakan alat bantu berupa galah

yaitu tongkat panjang yang bagian ujungnya terikat kantong kecil. Buah

sudah masak apabila warnanya sudah menjadi kuning ranum. Buah yang

sudah kering pohon dapat jatuh sendiri ke tanah.

Panen untuk tujuan memproduksi minyak tidak perlu dilakukan dengan

cara petik pilih karena pada skala penanaman yang luas diperlukan tenaga

yang besar. Selain itu, apabila dalam satu tandan sudah terdapat 60-70%

buah yang masak, umumnya semua buah pada tandan tersebut sudah tua

sehingga tidak banyak berpengaruh terhadap kandungan minyaknya.

Sortasi buah yang benar-benar masak di pohon hanya dilakukan apabila

bijinya akan digunakan untuk benih.

Waktu panen sebaiknya hari terang, baik pada pagi maupun sore hari. Hal

ini mengingat pemetik harus menentukan tandan yang akan dipetik

berdasarkan warna buah.

Produksi buah jarak perhektar bervariasi, bergatung pada berbagai faktor.

Produksi biji sangat beragam, mulai dari 0,4 ton/ha/tahun sampai lebih dari

17

12,5 ton/ha/tahun. Faktor yang dapat mempengaruhi produktifitas antara

lain varietas, umur tanaman, pengairan iklim dan tanah.

Produksi mulai stabil setelah tanaman berusia 2 tahun. Setiap kilogram biji

jarak pagar umumnya berisi sekitar 1200-1375 biji. Produksi jarak pagar

pada berbagai kondisi lahan dan dalam kondisi penanaman alami tanpa

penumpukan dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2 Produksi Jarak Pagar pada Berbagai Kondisi Lahan

Parameter Tanah tidak subur Kesuburan sedang Tanah Subur

Jarak tanaman 2 m x 1,5 m 2 m x 2 m 2 m x 3 m

Jumlah tanaman

perhektar

3330 2500 1670

Hasil biji per

tanaman

200 g 1.000 g 2.500 g

Hasil biji per/ha 670 Kg 2.500 Kg 4.175 Kg

Pengeringan buah jarak untuk diambil minyaknya dapat dilakukan di

bawah sinar matahari langsung sedangkan untuk tujuan pembibitan harus

pada tempat teduh yang tidak terkena sinar matahari langsung.

Buah jarak dikeringkan hingga semua buah terbuka dengan sendirinya,

atau biji jarak dipisahkan dengan cangkangnya bisa menggunakan alat

pemecah buah jarak tanpa ada proses pengeringan terlebih dahulu (lihat

gambar 3). Setelah buah jarak terbuka semua, selanjutnya biji dikeluarkan

dari cangkang buah dan dibersihkan. Biji jarak kembali dijemur selama 1

hari. Bila kurang kering, biji mudah bercendawan dan cepat rusak. Biji

jarak dikeringkan hingga kandungan airnya mencapai 5-7%.

18

Biji jarak yang telah mencapai kadar air sekitar 5-7%. Sebaiknya segera

disimpan. Biji jarak yang telah kering disimpan dalam karung plastik.

Penyimpanan dilakukan di gudang yang kering dan tidak terkena sinar

matahari langsung serta penumpukan karung tidak bersinggungan dengan

lantai. Pada penyimpanan di suhu ruang, kelangsungan hidup biji jarak

untuk tujuan pembibitan dapat dipertahankan hingga sekitar satu tahun,

tetapi disarankan lama penyimpanan biji untuk pembibitan sekitar 2 bulan.

(2) Membuat Minyak Mentah Jarak

Prinsip pembuatan minyak mentah jarak adalah memisahkan minyak

dengan kandungan senyawa lain dalam daging biji atau inti biji dengan

cara pengepresan. Biji jarak selain mempunyai kandungan minyak, juga

mengandung protein dan senyawa lain, seperti terlihat pada tabel berikut :

Tabel 3 kandungan Minyak Jarak Pagar

Senyawa Kandungan (%)

Minyak/lemak 38

Protein 18

Serat 15,5

Air 6,2

Abu 5.3

Karbohidrat 17

Beberapa metode yang dapat digunakan untuk mendapatkan minyak atau

lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak adalah

teknik pengepresan mekanis (mechanical expression) dan menggunakan

pelarut (solvent extraction).

Pengepresan mekanis merupakan cara pemisahan minyak dari bahan

yang kadar minyaknya tinggi, yaitu sekitar 30-70%. Minyak jarak pagar

19

terkandung dalam bahan yang berbentuk biji dengan kandungan minyak

30-50%. Dengan demikian, metode ekstraksi yang paling sesuai untuk biji

jarak yaitu teknik pengepresan mekanis.

Dua cara yang umum digunakan pada pengepresan mekanis biji jarak

yaitu pengepresan hidrolik (hydraulic pressing) dan pengepresan berulir

(expeller pressing). Cara lain adalah kombinasi pengepresan mekanis

dengan ekstraksi pelarut, tetapi cara ini jarang digunakan karena mahal

ongkos produksinya.

Buah

Jarak pagar

Pemisahan biji Kulit buah

Pengeringan

Pupuk Tanaman

Pengulitan Karbon Aktif

Pengepresan

Minyak kasar

Jarak pagar

Bungkil/ampas Biobriket/pupuk

DI saring(filter)/

diendapkan

Dipisahkan

Minyak jernih

Jarak pagar

pengotor Biobriket

Gambar 11 Diagram Alir Ekstraksi Minyak dari Biji Jarak

20

Tabel di bawah ini memperlihatkan kandungan asam lemak pada minyak

jarak pagar sehingga bisa digunakan sebagai bahan baku biodiesel.

Tabel 4 kandungan Asam Lemak Pada Minyak Jarak

M

i

n

y

a

k mentah jarak perlu diproses menjadi minyak jarak murni, sebelum

diproses lebih lanjut menjadi biodiesel. Tahap pemurnian dilakukan untuk

menghilangkan berbagai bahan yang tidak diinginkan seperti fosfatida,

asam lemak bebas, lilin, tokoferol atau zat warna yang dapat

memperlambat reaksi.

Tahap pemurnian pertama adalah pembuangan fosfatida, yang dikenal

dengan proses degumming. Fosfatida membuat minyak menjadi gelap

(turbid) selama penyimpanan dan akan mengakibatkan berkumpulnya air

dalam produk ester. Fosfatida yang terlarut dapat dibuang dengan

penambahan air ke dalam minyak pada suhu 60-90°C dan diikuti

pemisahan sentrifugasi dari fase air dan minyak yang dimurnikan

(degumming air). Namun, untuk fosfatida yang tidak dapat dihidrasi

diperlukan tahap pemurnian tambahan melalui penambahan larutan asam

contohnya asam fosfat.

(3) Produksi Samping Minyak Jarak Pagar

Asam Lemak

Rumus Kimia Jumlah karbon

Ikatan Rangkap

Akronim Komposisi (%berat)

Palmitat -(CH2)14-CH3 16 0 16:0 14,2

Stearat -(CH2)16-CH3 18 0 18:0 6,9

Oleat -(CH2)7CH=CH(CH2)7-CH3 18 1 18:1 43,2

Linoleat -(CH2)7CH=CH-CH2-

CH=CH(CH2)4-CH3 18 2 18:2 34,3

21

Keberhasilan pengembangan suatu produk sangat dipengaruhi oleh nilai

tambah yang dapat dihasilkan oleh produk tersebut. Nilai tambah adalah

nilai ekonomi yang dihasilkan dari aktivitas unit produksi dalam ekonomi.

Seperti umumnya dipahami masyarakat, bahwa jarak pagar dimanfaatkan

terutama dari minyaknya, yang diperoleh dengan memeras bijinya.

Peningkatan nilai tambah dari tanaman jarak pagar sebenarnya dapat

diperoleh jika dapat diketahui cara memanfaatkan limbahnya yang

sebenarnya cukup banyak, yaitu bungkil hasil pemerasan bijinya, maupun

daging buahnya.

Kendala pengembangan jarak pagar diantaranya adalah masih rendahnya

produktivitas hasil, sehingga apabila petani hanya memanfaatkan

minyaknya, maka pendapatan dari usaha tani jarak pagar sangat terbatas.

Pada kasus pertanaman jarak pagar ini, jika petani hanya mengandalkan

pendapatan dari pengolahan minyak saja, sampai tahun kedua cenderung

masih belum mendapat keuntungan. Padahal banyak limbah yang masih

dapat dimanfaatkan seperti bungkil jarak pagar sebagai sumber energi

maupun biogasnya yang dapat dihasilkan dari digestasi bungkilnya dan

dapat mengganti fungsi minyak tanah di rumah tangga pedesaan.

Hasil bungkil merupakan 60% dari bobot setelah biji diambil minyaknya.

Biomas dari bungkil jarak pagar yang melimpah ini juga berpeluang

menjadi alternatif energi dengan mengembangkannya menjadi briket dan

peralatannya. Bungkil jarak dapat dikomposkan menjadi pupuk organik

yang banyak mengandung unsur hara N, P dan K. bungkil biji yang

dihilangkan racunnya dapat digunakan sebagai pakan ternak yang

berprotein tinggi. Cangkang dapat diproses dengan teknologi pirolisis

untuk menghasilkan bio-oil. Bio oil digunakan sebgai pengganti minyak

bakar seperti minyak tanah.

22

Selain sebagai bahan baku biodiesel, minyak mentah jarak pagar dapat

digunakan untuk membuat berbagai macam produk. Sebelumnya, minyak

dibersihkan dari kotoran padat yang masih terikut pada proses

penyaringan, dengan cara penyaringan ulang setelah diendapkan. Untuk

memudahkan proses penyaringan, minyak jarak terlebih dahulu

dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 35°C. dengan teknologi sederhana

minyak yang telah disaring ulang dapat digunakan untuk membuat sabun

mandi padat, sabun mandi cair, pencuci piring dan sampo.

Teknologi ini dapat dikerjakan dalam skala kecil sehingga petani dapat

menjual biji atau minyak mentah, juga dimungkin menjual dalam bentuk

produk-produk tersebut. Di Afrika, sabun yang dibuat dari minyak jarak

diperkenalkan dengan image sabun kesehatan.

Riset yang dilakukan mahasiswa Departemen Teknologi Hasil Hutan

Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, Reza Ramadhan

menemukan bahwa limbah sisa pengolahan minyak tanaman jarak

(Jatropha curcas L.) bermanfaat sebagai antirayap. Temuannya bisa

menjadi alternatif pengendalian hama dengan bahan alami.

c) Cara pembuatan Minyak Nabati dari Buah Nyamplung

PURWOREJO, KOMPAS.com — Tahun ini Kabupaten Purworejo menargetkan setiap bulan akan memproduksi 6.000 liter biodiesel nyamplung. Biodiesel yang dihasilkan dari tanaman nyamplung (Calophyllum inophyllum L) ini kelak dipasarkan kepada masyarakat luas sebagai bahan bakar alternatif pengganti solar.

Biodiesel nyamplung tersebut akan dijual dengan harga Rp 8.500 hingga Rp 9.000 per liter. Selama tiga hingga enam bulan pertama, seluruh minyak nyamplung yang dihasilkan akan dibeli oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Kementerian Kehutanan. Setelah itu akan didistribusikan ke pasaran umum.

Senin (5/3/2012), Pemerintah Kabupaten Purworejo bersama dengan Perhutani dan Balai Pengelolaan DAS Serayu Opak Progo melakukan road

23

test, menguji coba tiga mobil berbahan bakar biodiesel nyamplung di jalan. Uji coba tersebut akan menempuh jarak 750 kilometer dari Purworejo menuju Kebumen-Cilacap-Wonosobo-Temanggung-Semarang-Yogyakarta yang akan berakhir Rabu (7/3/2012).

Dari uji coba yang telah berlangsung selama setengah hari, bahan bakar nyamplung terbukti lebih irit dibanding solar. Jika biasanya satu liter solar dapat dipakai untuk menempuh 10 kilometer perjalanan, satu liter biodiesel nyamplung dapat menempuh 12 kilometer perjalanan. Selain itu, biodiesel nyamplung yang berwarna lebih jernih, berdasarkan sejumlah referensi, dapat membuat proses pembakaran dalam mesin berlangsung lebih baik.

Gambar 12 Pohon Nyamplung Gambar diambil dari http://archive.kaskus.co.id/

Nyamplung (Calophyllum inophyllum) termasuk dalam marga Callophylum

yang mempunyai sebaran cukup luas di dunia yaitu Madagaskar, Afrika Timur,

Asia Selatan dan Tenggara, Kepulauan Pasifik, Hindia Barat, dan Amerika

Selatan. Di Indonesia, pohon ini dikenal dengan sebutan eyobe (Enggano),

punaga (Minangkabau dan Makasar), penago (Lampung), camplong (Madura,

Bali, dan Timor), mantan (Bima), dingkalreng (Sangir), dongkalan

(Mongondow), dungala (Gorontalo), pude (Bugis), hatan (Ambon), dan fitako

24

(Ternate). Tanaman ini tumbuh subur di hutan-hutan tropis Indonesia. Dari

segi nilai ekonomi hutan, bintangur mempunyai nilai setara seperti meranti.

Nyamplung biasa dipakai sebagai kayu pertukangan, antara lain untuk kayu

lapis dan diekspor.

Habitat dari nyamplung mulai dari hutan di pegunungan hingga di rawa-rawa

kawasan iklim tropis. Tinggi tanaman ini dapat mencapai 30 m dan

diameternya dapat mencapai 0,8 m. Daun tanaman ini mengkilap batang

pohon ini berwarna abu-abu hingga putih. Buah seperti batu, bulat, diameter

2,5-3,5 cm, coklat. Warna kayu pohon ini dapat bervariasi tergantung spesies.

Dengan melihat sebarannya yang luas dan habitatnya yang lebar dari jenis ini,

maka potensi untuk mengembangkan nyamplung sangat memungkinkan di

Indonesia.

Sampai saat ini potensi alami nyamplung di Indonesia belum diketahui secara

pasti. Hasil penafsiran tutupan lahan dari Citra Satelit Landsat7 ETM+ tahun

2003 menunjukkan bahwa tegakan alami nyamplung seluruh pantai di

Indonesia mencapai luas total 480,000 ha, dan sebagian besar (± 60 %)

berada dalam kawasan hutan.

Beberapa keunggulan nyamplung ditinjau dari prospek pengembangan dan

pemanfaatan, antara lain adalah:

Tanaman nyamplung tumbuh dan tersebar merata secara alami di

Indonesia.

Regenerasi mudah dan berbuah sepanjang tahun menunjukkan daya

survival yang tinggi terhadap lingkungan.

Tanaman relatif mudah budidayakan baik tanaman sejenis (monoculture)

atau hutan campuran (mixed-forest).

Cocok di daerah beriklim kering, permudaan alami banyak, dan berbuah

sepanjang tahun.

http://id.wikipedia.org/wiki/Hutan

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Rawa-rawa&action=edit

25

Tegakan hutan Nyamplung berfungsi sebagai pemecah angin (wind

breaker) untuk tanaman pertanian dan konservasi sempadan pantai.

Pemanfaatan biofuel nyamplung dapat menekan laju penebangan pohon

hutan sebagai kayu bakar.

Dalam pemanfaatannya tidak berkompetisi dengan kepentingan pangan.

Hampir seluruh bagian tanaman nyamplung berdayaguna dan

menghasilkan bermacam produk yang memiliki nilai ekonomi.

Produktivitas biji lebih tinggi dibandingkan jenis lain antara lain yaitu:

jarak pagar 5 ton/ha

sawit 6 ton/ha

nyamplung 20 ton/ha

Manfaat lain dari bagian tanaman nyamplung adalah:

Kayunya yang termasuk kayu komersial, dapat digunakan untuk bahan

pembuatan perahu, balok, tiang, papan lantai dan papan pada bangunan

perumahan dan bahan kontruksi ringan.

Getahnya dapat disadap untuk mendapatkan minyak yang diindikasikan

berkhasiat untuk menekan pertumbuhan virus HIV.

Daunnya mengandung senyawa costatolidea, saponin dan acid hidrocyanic

yang berkhasiat sebagai obat oles untuk sakit encok, bahan kosmetik untuk

perawatan kulit, menyembuhkan luka seperti luka bakar dan luka potong.

Bunganya dapat digunakan sebagai campuran untuk mengharumkan

minyak rambut.

Bijinya setelah diolah menjadi minyak bermanfaat untuk pelitur, minyak

rambut dan minyak urut, berkhasiat juga untuk obat urus-urus dan rematik.

Kandungan minyak dalam biji nyamplung sekitar 40 – 55 % pada biji basah

dan 70 – 73 % pada biji kering.

26

Gambar 13 Biji Nyamplung

Minyak biji nyamplung didapatkan dengan metode pengempaan atau

ekstraksi biji nyamplung dengan menggunakan pelarut. Minyaknya

mempunyai karateristik aromatik dan berwarna kehijauan. Dapat larut dalam

alkohol dan minyak tetapi tidak dapat larut dalam air.

Melihat potensi hutan dan kesesuaian nyamplung yang cukup luas maka

potensi pengembangan nyamplung ini sebagai bahan baku biodiesel sangat

dimungkinkan. Ternyata biji buah pohon nyamplung yang juga dikenal

dengan bintangur bisa menjadi bahan baku utama biodiesel. Saat

pemerintah mencanangkan program Bahan Bakar Nabati (BBN) atau yang

dikenal dengan biofuel, maka para pakar mulai meneliti tanaman yang dapat

menjadi bahan bakunya. Akhirnya diketahui bahwa biji nyamplung ternyata

merupakan bahan baku biodiesel yang lebih baik daripada jarak pagar.

Selama ini pohon nyamplung belum dimanfaatkan secara maksimal.

Kalaupun dimanfaatkan adalah kayu dan getahnya. Biji nyamplung selain

memiliki kekentalan melebihi minyak tanah juga terdapat kandungan minyak

yang mencapai sebesar 50-70 persen.

27

Tabel 5 Komposisi Minyak Nyamplung

Asam Lemak Rumus Kimia Komposisi (%berat)

Miristat CH3(CH2)12COOH <0,1

Palmitat HOOC-(CH2)14-CH3 13,7 ± 0,8

Palmitoleat

HOOC-(CH2)14-CH2-

(CH2)7CH=CH(CH2)7-CH3 0,20

Stearat HOOC-(CH2)16-CH3 14,3 ± 0,8

Oleat HOOC-(CH2)7CH=CH(CH2)7-CH3 39,1 ± 1,4

Linoleat

HOOC-(CH2)7CH=CH-CH2-

CH=CH(CH2)4-CH3 31,1 ± 1,4

Linolenat C3H6=C3H4=C3H4=CH(CH2)7COOH 0,3 ± 0,1

Arachidic C20H40O2 0,6 ± 0,3

Gondoic C20H38O2 0,10

Behenic C22H44O2 0,20

Erucic C22H42O2 <0,1

Lignoceric C24H48O2 0,20

Nervonic C24H46O2 <0,1

Badan Litbang Kehutanan telah menemukan sumber energi biofuel dari biji

nyamplung dengan melakukan penelitian sejak tahun 2005. Penelitian tersebut

dilakukan dalam rangka mendukung Kebijakan Energi Nasional. Hasil

pengujian biofuel nyamplung oleh Badan Litbang Kehutanan menghasilkan:

Seluruh parameter kualitas telah sesuai dengan kualifikasi biodiesel

menurut SNI 04-7182-2006 dengan rendemen konversi asam lemak bebas

(FFA) menjadi metil ester 97,8%

Uji kelayakan atas kinerja permesinan, biodiesel nyamplung dapat

digunakan untuk kendaraan bermotor (otomotif) sebesar 100%, tanpa

campuran solar (B 100)

28

Dari segi lingkungan, biodiesel nyamplung bebas dari polutan (green solar).

Untuk memperoleh 1 liter minyak nyamplung hanya membutuhkan 2,5 Kg

nyamplung kering, sedangkan untuk 1 liter minyak jarak membutuhkan 4 Kg

jarak. Dari perbandingan tersebut, nyamplung sudah menguntungkan, belum

lagi kalau dibandingkan dengan ongkos produksinya. biji nyamplung per kilo

hanya Rp 700,00. Harga tersebut adalah harga sampai pabrik pengolahan.

Sedangkan harga jarak per kilo antara Rp 3.000,00 sampai Rp 4.000,00. Dari

sini bisa dibayangkan berapa ongkos produksi 1 liter minyak jarak.

(1) Panen buah Nyamplung

Pada umur lima tahun, buah nyamplung sudah bisa dipanen. Buah

nyamplung yang siap panen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut.

Warna buah kuning sampai merah.

Buah berumur tiga bulan dari awal terbentuk sampai tua.

Buah akan jatuh bila buah sudah tua (buah yang jatuh akan

menghasilkan minyak yang baik).

Cara memanen buah dapat dilakukan dengan cara memanjat dengan

menggunakan tangga atau bisa juga dengan menggunakan alat atau

wadah bambu yang dipasang di ujungnya. Pohon nyamplung yang

berumur 7 tahun, dapat memproduksi buah sebanyak 5-20 kg. Setelah

umur 10-15 tahun, sebanyak 25-50 kg, dan pada umur 20 tahun

menghasilkan buah 200 kg setiap tanaman. Dari satu kilogram buah

nyamplung, setelah diperas akan menghasilkan minyak sebanyak 0,06 kg.

Pohon nyamplung biasanya berproduksi sampai umur 50 tahun.

Kandungan minyak dari biji nyamplung adalah 40% – 55% saat kondisi biji

hijau, dan 70 – 75% saat kondisi biji kering. Kadar air biji nyamplung segar

adalah 37 – 45%. Pengeringan hingga kadar air menjadi 12% dilakukan

29

sebelum proses ekstraksi minyak dilakukan. Alur pengolahan biji

nyamplung menjadi minyak nabati adalah:

(a) Penyimpanan Biji

Biji nyamplung yang sudah dipanen, dikeringkan hingga mencapai

kadar air sekitar 12%. Pengeringan dapat dilakukan dengan

menggunakan penjemuran sinar matahari atau mesin pengering.

Apabila sinar matahari cukup terik, maka pengeringan berlangsung

selama 2 – 3 hari. Selanjutnya biji dipisahkan dari tempurungnya.

Tempurung atau cangkang biji nyamplung mencapai 30% berat total.

Setelang pengupasan cangkang maka diperoleh rendemen biji

sebesar 70%. Biji dimasukan kedalam karung goni dan ditutup rapat.

Karung berisi biji nyamplung di simpan didalam gudang dengan suhu

26 – 27 oC dan kelembapan sekitar 60 – 70%. Penyimpanan dilakukan

apabila terdapat rentang waktu yang cukup panjang antara

pemanenan dan pengolahan biji nyamplung.

(b) Pengeringan Biji

Pada saat mengalami penyimpanan, biji nyamplung menyerap

kelembaban sehingga kadar airnya meningkat. Pengeringan sebelum

pengambilan minyak perlu dilakukan karena keberadaan air dapat

menghambat ekstraksi minyak dari biji nyamplung.

Pengeringan biji tanpa tempurung bisa dilakukan dengan berbagai

cara, yaitu :

Dikeringkan di bawah sinar matahari

Digoreng tanpa minyak (sangrai)

Pengeringan dengan mesin

Pengeringan dilakukan sampai biji nyamplung berwarna coklat

kemerahan. Pengeringan yang tepat akan menentukan rendemen

minyak yang dihasilkan.

30

(c) Pengepresan biji

Bisa dilakukan dengan dua macam mesin pres, yaitu: mesin pres

hidrolik manual dan mesin pres ekstruder (sistem ulir). Mesin pres

hidrolik memerlukan energi yang lebih kecil namun produksi

minyaknya dalam satu hari juga kecil. Sedangkan mesin pres

ekstruder memerlukan energi yang lebih besar dengan produksi

minyak lebih banyak.

Rendemen minyak yang dihasilkan dari proses press adalah 20-30%.

Residu proses pres berupa ampas/bungkil biji yang dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan briket. Minyak yang

keluar dari mesin pres berwarna hitam/gelap karena mengandung

kotoran dari kulit dan senyawa kimia sepert: alkoloid, fosfatida,

karotenoid, khlorofil, dll.

(d) Degumming

Degumming bertujuan untuk memisahkan minyak dari getah/lendir

yang terdiri dari fostatida, protein, karbohidrat, residu, air dan resin.

Proses degumming dilakukan dengan penambahan asam fosfat 20%

sebesar 0,3-0,5% (b/b) minyak,sehingga akan terbentuk senyawa

fosfasida yang mudah terpisah dari minyak. Hasil dari proses

degumming akan memperlihatkan perbedaan warna yang jelas dari

minyak asalnya, yaitu berwarna jernih kemerah-merahan.

Degumming dilakukan pada suhu 80°C selama 15 menit, sampai

terjadi endapan. Endapan dipisahkan, kemudian minyak dicuci dengan

air hangat (suhu 60°C) hingga jernih. Selanjutnya air

dipisahkan/diuapkan dari minyak dengan pengeringan vakum pada

suhu 80°C agar tidak terjadi reaksi oksidasi.

31

d) Pengolahan Kelapa Sawit menjadi Minyak

Gambar 14 Biji kelapa Sawit

INILAH.COM, Sukabumi - Kementerian Pertanian menyebutkan kelapa

sawit tanaman yang paling siap menjadi biodiesel. Sebab produksinya

sudah melimpah bahkan sudah diekspor. Wakil Menteri Pertanian, Rusman

Heriawan mengatakan pengusaha perkebunan kelapa sawit sudah siap

mensuplai sawit menjadi biodiesel. "Biofuel atau biodiesel pada jangka pendek

kita mengawal kelapa sawit menjadi biofuel itu yang sudah siap," ujar Rusman

pada temu lapangan Pemanfaatan kemiri sunan sebagai bahan bakar nabati

pada lahan bekas tambang di Sukabumi, Jawa Barat (14/12/2013). Pada saat

yang bersamaan, Wakil Menteri Energi dan Sumber Daya Alam Mineral Susilo

Siswoutomo produksi biodiesel dari kelapa sawit per hari sudah mencapai

ratusan barrel per hari. "Nggak punya pilihan, kita semuanya punya bahannya.

Biodiesel dari CPO produksinya mencapai 100 ribu barel per hari," katanya.

Susilo menjelaskan, telah memberikan kepastian usaha hilirisasi kelapa sawit

menjadi biodiesel. "Pelaku usaha minta jaminan agar biodiesel berkelanjutan,"

paparnya.

32

(1) Panen dan Proses Panen Kelapa Sawit

Minyak sawit merupakan salah satu jenis minyak nabati yang

mengandung asam lemak dengan rantai karbon C14-C20, sehingga

mempunyai peluang untuk dikembangkan sebagai bahan baku

biodiesel.

Pekerjaan potong buah merupakan pekerjaan utama di perkebunan

kelapa sawit karena menjadi sumber pemasukan uang bagi perusahaan

kelapa sawit. Dengan demikian tugas utama pemanen adalah

mengambil buah dari pokok pada tingkat kematangan yang sesuai dan

mengantarkannya ke lokasi pembuatan minyak (pabrik) sebanyak-

banyaknya dengan cara dan waktu yang tepat tanpa menimbulkan

kerusakan pada tanaman. Cara yang tepat akan mempengaruhi

kuantitas produksi (ekstraksi), sedangkan waktu yang tepat akan

mempengaruhi kualitas produksi (kadar asam lemak bebas atau FFA).

Panen adalah pemotongan tandan buah dari pohon sampai dengan

pengangkutan ke pabrik yang meliputi kegiatan pemotongan tandan

buah matang, pengutipan brondolan, pemotongan pelepah,

pengangkutan hasil ke TPH, dan pengangkutan hasil ke pabrik (PKS).

Panen merupakan salah satu kegiatan penting dalam pengelolaan

tanaman kelapa sawit. Selain bahan tanam (bibit) dan pemeliharaan

tanaman, panen juga merupakan faktor penting dalam pencapaian

produktivitas.

Berdasarkan tinggi tanaman ada 2 cara panen yang umum di lakukan

oleh perkebunan kelapa sawit. Untuk tanaman yang berumur kurang

dari 7 tahun cara panen menggunakan alat dodos yg lebarnya 10-72,5

cm dengan gagang pipa besi atau tongkat kayu.

33

Gambar 15 Alat Dodos

Sedangkan tanaman yg berumur 7 tahun atau lebih pemanenan

menggunakan egrek yg disambung dg pipa almunium atau batang

bambu.8

Gambar 16 Alat Egrek

(a) Tujuan Panen Kelapa Sawit

Memanen semua buah pada tingkat kematangan yang optimum,

yaitu pada saat tandan buah segar (TBS) mengandung minyak

dan kernel tertinggi.

Memanen hanya buah yang matang dan mengutip brondolan.

Mengirim TBS ke pabrik dalam waktu 24 jam setelah panen. Hal

ini dimaksudkan untuk mengurangi kandungan asam lemak

bebas di dalam minyak sawit mentah.

34

(b) Norma Panen Kelapa Sawit

Pada saat kelapa sawit berumur 3 tahun : 0.6 ton/hk2.



Pada saat kelapa sawit berumur diatas 5 tahun : 1.5 ton/hk

(c) Sistem panen

Standar panen yg digunakan antara satu perusahaan dan

perusahaan lain pengolah kelapa sawit kemungkinan berbeda :

Tandan buah matang harus mempunyai sedikitnya 1 brondolan di

piringan sebagai tanda buah tersebut siap di panen.

Pelepah yang di tunas di potong dan di susun rapi pada

gawangan.

Rotasi panen di pertahankan pada interval 7-10 hari.

TBS di brondolan di susun rapi di TPH (tempat pemungutan

hasil) untuk pengangkutan ke pabrik.

Tangkai buah di potong dan seluruh kotoran tandan (tandan buah

segar:TBS) di bersihkan sebelum pengangkutan.

Tingkat ekstraksi minyak >22% dan kandungan ALB (asam

lemak bebas) <2%.

(d) Peralatan Panen

Untuk peralatan panen kelapa sawit menggunakan alat sbb :

Berumur < 7thn:

Dodos dengan lebar 10-12,5 cm, Kantong/ piringan untuk

pengutipan brondolan, Kapak kecil untuk memotong tangkai TBS

dan batu asah, Kereta dorong (lori)/ alat pikul, jaring panen.

Berumur > 7 thn

Egrek, kapak kecil dan batu asah,kereta dorong (lori)/ alat pikul

dan jaring panen.

35

(e) Rotasi Panen

Rotasi adalah waktu yg di perlukan antara panen terakhir dengan

panen berikutnya pada tempat yg sama.

Perkebunan kelapa sawit pada umumnya menggunakan rotasi

panen 7 hari artinya satu areal harus di masuki oleh pemanen tiap 7

hari.

Rotasi panen di anggap baik bila buah tidak terlalu matang yaitu

dengan menggunakan sistem 5/7 artinya:dalam satu minggu

terdapat 5 hari 2 hari untuk sisa peliharaan alat panen dan masing-

masing ancak panen di ulang 7 hari berikutnya.

(f) Kegiatan Panen

Dalam proses panen dapat dilakukan dengan berbagai kegiatan

sbb:

memotong tandan

mengambil/mendodos buah yang telah siap untuk dipanen

mengutip brondolan hasil dari rontokan panen

mengangkut hasil panen ke TPH ( tempat pemungutan hasil)

36

Gambar 17 Pengamatan Buah Kelapa Sawit

(g) Kriteria Panen

Kelapa sawit dapat dipanen bila sudah memenuhi kriteria tingkat

kematangan buah mencapai fraksi 1-3 dimana persentase buah luar

yang jatuh sekitar 12,5%-75%.

(h) Kebutuhan Tenaga Kerja

Pada dasarnya jumlah pemanen dan pembrondol yg di perlukan

1:1, pada daerah tertentu pembrondol jumlahnya lebih sedikit.

Pemanen dan pembrondol ini hendaknya diperlukan sebagai

pegawai tetap perusahaan karena bila di perlukan sebagai buruh

lelap harian maka mandor akan sulit mendapatkan pemanen yg

terampil dalam jumlah yang sesuai untuk pemanen suatu luasan

areal tertentu, sehingga tandan yang tidak dapat terpanen pada

waktu yang tepat akan menurun kualitasnya. Dalam menentukan

kebutuhan tenaga kerja pemanen dipengaruhi oleh berbagai faktor

antara lain: topografi kebun, jenis alat angkut yang digunakan, umur

pekerja, norma kerja, sistem panen dan faktor lainnya.

http://1.bp.blogspot.com/-hrQeo_cEXG4/UQwtjUoapMI/AAAAAAAAA1E/xQfKsFoMyDQ/s1600/Foto0183.jpg

37

(i) Proses Panen

Proses pematangan buah kelapa sawit dapat dilihat dari perubahan

warna kulit buahnya. Buah akan berubah menjadi merah jingga

ketika masak. Pada saat buah masak, kandungan minyak pada

daging buah telah maksimal. Jika terlalu matang buah kelapa sawit

akan jatuh dan lepas pada tandannya. Proses pemanenan kelapa

sawit meliputi pekerjaan memotong tandan buah masak, memungut

brondolan dan mengangkut buah ke tempat penampungan hasil

(TPH) serta ke pabrik. Buah yang jatuh dari tangkai tandannya

disebut membrondol.

Pelaksanaan pemanenan tidak dilakukan secara sembarang perlu

memperhatikan beberapa kriteria tertentu. Tujuan panen kelapa

sawit adalah untuk mendapatkan rendemen minyak yang tinggi

dengan kualitas minyak yg baik.

Kriteria panen yang harus di perhatikan adalah: matang panen, cara

panen,alat panen,rotasi panen,sistem panen,serta mutu panen.

(2) Membuat Minyak Kelapa Sawit Skala Pabrik

a) Sterilizer (perebusan)

Proses sterilizer ini bertujuan untuk melunakkan daging buah agar

mudah terlepas dan pemerasan daging buah dapat lebih mudah,

serta mempermudah proses pemisahan tandan dengan brondolan,

juga menurunkan kadar air buah dan pengumpulan protein dan

menonaktifkan enzim lipase yang merupakan katalisator

pembentuk asam lemak bebas. Buah yang sudah disortir direbus

dengan waktu perebusan 90-100 menit pada suhu 140°C dan

tekanan 2,8 kg/Cm3.

38

Gambar 18 Alat Sterilizer

b) Threser

Kegunaan threser ini adalah untuk memisahkan brondolan dengan

tandan kosong, sehingga hasilnya lebih maksimal.

Gambar 19 Alat Threser

c) Digester

Fungsi dari digester adalah untuk mencambik dan melumatkan

buah serta melepaskan biji dari serabut yang membungkusnya.

d) Presser

Presser ini kegunaannya adalah untuk memisahkan minyak pada

masa minyak yang berbentuk bubur dari ampasnya.

e) Sand trap tank

39

Fungsinya untuk mengendapkan pasir dan minyak kasar, supaya

pengendapan dapat berlangsung cepat dengan suhu 90°C.

f) Vibrator screen

Vibrator ini berfungsi sebagai penyaring minyak yang bekerja

dengan getaran.

Gambar 20 Alat Vibrator Screen

(a) Crude oil tank

Berfungsi untuk menampung minyak hasil press.

Gambar 21 Crude Oil Tank

(b) CST (Continue Settling Tank)

Berfungsi sebagai penampung dan pemisah minyak dengan air

dengan suhu 90°C. Kolam CST ada tiga yaitu CST 1, 2 dan

slude tank. Lalu ditempatkan di tangki penampung.

40

4. Rangkuman

a) Memilih Bahan Baku

Pemilihan bahan baku yang tepat sangat penting dalam pengolahan biodiesel,

mulai dari jenis bahan baku yang digunakan hingga waktu yang terbaik untuk

memanen bahan baku. Di Indonesia banyak terdapat tanaman penghasil

minyak oleh karena itu perlu dipilih bahan baku yang mudah didapatkan dan

banyak terdapat di lingkungan sekitar. Pemilihan lokasi prosesing yang dekat

dengan lokasi bahan baku karena bahan baku yang telah dipanen diharapkan

segara dapat di proses lebih lanjut. Waktu yang lama antara pemanenan

dengan ekstraksi minyak, dapat mengakibatkan penurunan kualitas minyak

yang dihasilkan.

b) Memecah Buah

Pemecahan buah dapat dilakukan secara manual maupun mekanis. Cara

manual dilakukan dengan menggilas buah yang dihamparkan dilantai dengan

menggunaan kaki. Secara mekanis dapat dilakukan dengan menggunakan alat

pemecah buah jarak.

c) Mengeringkan Bahan Baku

Proses pengeringan bahan baku (biji) diperlukan untuk mengurangi air yang

terdapat pada bahan. Masih banyaknya air pada biji dapat menghambat proses

ekstraksi minyak

d) Mengekstraksi Minyak Nabati

Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan

yang diduga mengandung minyak atau lemak. Ada beberapa metode

ekstraksi, yaitu dengan metoda pemanasan, metoda penekanan pengepresan

hidrolik (hidrolic press), metoda pengepresan berulir (screw press) dan metoda

pelarutan.

e) Menjernihkan Minyak Nabati

41

Proses penjernihan minyak nabati dapat dilakukan dengan pengendapan,

adsorpsi atau penyaringan. Untuk mempercepat proses penyaringan dapat

dilakukan dengan gaya gravitasi, tekanan vakum maupun centrifuge.

5. Latihan Soal

Pilihlah jawaban (A, B, C, D atau E) yang sesuai dengan pertanyaan di bawah ini :

1) Biodiesel merupakan energi alternatif yang sangat diperlukan di masa depan

karena :

A. Mudah dibuat dalam skala kecil maupun besar

B. Harganya relatif lebih murah dibandingkan solar karena biodiesel disubsidi

pemerintah.

C. Biodiesel mempunyai sifat kimia dan sifat fisika yang mirip dengan solar.

D. Biodiesel merupakan bahan bakar pengganti energi fosil yang semakin

berkurang cadangan sumbernya.

E. Biodiesel terbuat dari minyak nabati maupun lemak hewani.

42

2) Defenisi yang paling tepat dari biodiesel adalah:

A. Biodiesel adalah bahan bakar pengganti solar

B. Biodiesel adalah bahan bakar yang bersifat lebih ramah lingkungan, dapat

diperbaharui dan dapat terurai.

C. Biodiesel adalah produk yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak

nabati atau lemak hewani dengan alkohol dan katalisator basa.

D. Biodiesel adalah bahan bakar yang mempunyai angka setana yang tinggi

sehingga efisiensi pembakaran lebih baik.

E. Biodiesel merupakan bahan bakar yang bahan bakunya mudah diperoleh di

lingkungan sekitar.

3) Berikut hal-hal yang harus diperhatikan dalam pemilihan bahan baku untuk

biodiesel, kecuali:

A. Bahan baku yang dipilih mudah didapat

B. Lokasi prosesing dekat dengan lokasi bahan baku

C. Buah yang dipanen harus matang secara fisiologis

D. Buah yang dipanen harus pada saat buah memiliki rendemen minyak paling

tinggi

E. Bahan baku yang dipilih banyak terdapat di lingkungan sekitar.

4) Waktu panen sangat berpengaruh pada kualitas minyak nabati yang dihasilkan

oleh karena itu:

A. Waktu panen harus tepat waktu agar menghasilkan bahan baku dengan

kandungan minyak kualitas tinggi.

B. Waktu panen harus dilakukan pada saat buah benar-benar matang

C. Waktu panen harus dilakukan pada saat buah memiliki kandungan minyak

paling tinggi

D. Waktu panen harus dilakukan pada saat buah memiliki kandungan minyak

dengan ALB tinggi

E. Waktu panen dan ekstraksi minyak harus dilakukan dalam jangka waktu yang

lama

43

5) Tujuan dari degumming adalah

A. Menjernihkan minyak yang dihasilkan

B. Membuat viskositas minyak menjadi lebih kecil

C. Memisahkan minyak dari getah/lendir

D. Mengeluarkan minyak dari biji

E. Menurunkan ALB minyak

6) Limbah dari proses pembuatan minyak dari buah /biji sebagai bahan baku

biodiesel dapat dimanfaat sebagai yang tercantum di bawah ini kecuali:

A. Bahan baku pembuatan briket

B. Bahan bakar pengganti minyak tanah

C. Bahan baku pembuatan biogas

D. Pupuk kompos

E. Bahan baku nata de coco

6. Evaluasi

Jawablah pertanyaan di bawah ini !

1) Mengapa minyak nabati harus dikonversi ke metil ester jika akan digunakan

sebagai bahan bakar?

2) Mengapa lokasi prosesing harus dekat dengan lokasi bahan baku ?

3) Mengapa buah yang dipanen untuk dijadikan bahan baku biodiesel harus matang

fisiologis ?

4) Jelaskan manfaat pengeringan bahan baku (biji)

5) Jelaskan beberapa metode ekstraksi

44

B. Materi pokok 2

1. Judul : Pembuatan Biodiesel

2. Indikator Keberhasilan :

a) Mampu menguji angka asam minyak

b) Mampu menentukan angka penyabunan minyak

c) Mampu melakukan proses esterifikasi

d) Mampu melakukan proses transesterifikasi

e) Mampu melakukan proses pencucian biodiesel

f) Mampu melakukan proses pengeringan biodiesel

3. Uraian :

(1) Esterifikasi

Minyak-lemak mentah tak jarang mengandung asam lemak bebas dalam

jumlah besar. Asam lemak bebas adalah asam lemak yang berada

sebagai asam bebas tidak terikat sebagai trigliserida. Asam lemak bebas

dihasilkan oleh proses hidrolisis dan oksidasi biasanya bergabung dengan

lemak netral.

Gambar 22 Reaksi Hidrolisis Trigliserida

Hasil reaksi hidrolisa minyak sawit adalah gliserol dan ALB. Reaksi ini

akan dipercepat dengan adanya faktor-faktor panas, air, keasaman, dan

45

katalis (enzim). Semakin lama reaksi ini berlangsung, maka semakin

banyak kadar ALB yang terbentuk.

Kadar asam lemak bebas dalam minyak kelapa sawit, biasanya hanya

dibawah 1%. Lemak dengan kadar asam lemak bebas lebih besar dari 1%,

jika dicicipi akan terasa pada permukaan lidah dan tidak berbau tengik,

namun intensitasnya tidak bertambah dengan bertambahnya jumlah asam

lemak bebas. Asam lemak bebas, walaupun berada dalam jumlah kecil

mengakibatkan rasa tidak lezat. Hal ini berlaku pada lemak yang

mengandung asam lemak tidak dapat menguap, dengan jumlah atom C

lebih besar dari 14.

Asam lemak bebas dalam kosentrasi tinggi yang terikut dalam minyak

nabati sangat merugikan. Tingginya asam lemak bebas ini mengakibatkan

rendemen minyak turun. Untuk itulah perlu dilakukan usaha pencegahan

terbentuknya asam lemak bebas dalam minyak sawit.

Kenaikan asam lemak bebas ditentukan mulai dari saat buah dipanen

sampai buah diolah di pabrik. Kenaikan ALB ini disebabkan adanya reaksi

hidrolisa pada minyak.

Beberapa faktor yang dapat menyebabkan peningkatan kadar ALB yang

relatif tinggi dalam minyak nabati antara lain:.

Pemanenan buah yang tidak tepat waktu

Keterlambatan dalam pengumpulan dan pengangkutan buah

Penumpukan buah yang terlalu lama

Proses hidrolisa selama di pabrik Untuk minyak-lemak mentah seperti ini,

mendahului proses transesterifikasi, dilakukan proses (pra)/esterifikasi.

Definisi ilmiah esterifikasi adalah reaksi pembentukan ester dari asam

karboksilat dengan alkohol. Asam lemak bebas diubah menjadi ester metil

asam lemak melalui pereaksian dengan metanol :

46

RCOOH + CH3OH ↔ H2O + RCOOCH3

Asam lemak bebas + Metanol ↔ Air + Ester alkil asam lemak

Reaksi esterifikasi ini merupakan reaksi kesetimbangan endoterm,

sehingga diperlukan pemanasan untuk mempercepat reaksi ini. Walaupun

reaksi ini sudah dipercepat dengan katalis, namun masih merupakan

reaksi kesetimbangan yang relatif lambat. Katalis yang cocok untuk reaksi

esterifikasi adalah asam kuat, seperti asam sulfat, asam sulfonat organik,

dan resin penukar kation asam kuat. Dalam pelaksanaannya, katalis yang

kerap kali digunakan adalah asam sulfat.

(2) Transesterifikasi

Salah satu proses pembuatan biodiesel yang paling banyak digunakan

dalam industri adalah transesterifikasi minyak nabati. Transesterifikasi

adalah reaksi antara trigliserida dan alkohol menghasilkan gliserol bebas

dan ester alkil asam lemak, yang pertama kali dilakukan pada tahun

1853 oleh ilmuwan E. Duffy dan J. Patrick.

Transesterifikasi adalah penggantian gugus alkohol dari ester dengan

alkohol lain. Umumnya katalis yang digunakan adalah NaOH atau KOH.

Metanol lebih umum digunakan untuk proses transesterifikasi karena

harganya lebih murah dan lebih mudah untuk didaur ulang kembali,

walaupun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan jenis alkohol

lainnya seperti etanol.

Transesterifikasi merupakan suatu reaksi kesetimbangan untuk

mendorong reaksi agar bergerak ke arah hasil reaksi sehingga dihasilkan

mestil ester (biodiesel) maka perlu digunakan alkohol dalam jumlah yang

berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan harus dipisahkan.

Berikut ini disajikan reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol

untuk menghasilkan metil ester (biodiesel).

47

Gambar 23 Reaksi Transesterifikasi

Faktor utama yang mempengaruhi rendemen ester yang dihasilkan pada

reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol,

jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air

dan kandungan asam lemak bebas pada bahan baku yang dapat

menghambat reaksi. Faktor lain yang mempengaruhi kandungan ester

pada biodiesel, diantaranya kandungan gliserol, jenis alkohol yang

digunakan pada reaksi transesterifikasi, jumlah katalis sisa dan

kandungan sabun.

Pada proses transesterifikasi, selain menghasilkan biodiesel, hasil

sampingannya adalah gliserin (gliserol). Gliserin dapat dimanfaatkan

dalam pembuatan sabun, bahan baku sabun ini berperan sebagai

pelembab (moistourising).

Tahap proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati adalah sebagai

berikut :

48

Bagan 2 Pembuatan Biodiesel dari Minyak Nabati

(3) Pencucian Biodiesel

Tujuan pemurnian biodiesel (ester metil asam lemak) adalah untuk

menghilangkan sisa katalis, sisa gliserol dan ion logam sebagai sabun.

Ketiga zat pengotor tadi lazim berada pada fasa ester metil asam lemak

ketika pemisahannya dengan fasa gliserol.

Sisa katalis sebagai hidroksidanya ataupun metoksida masih tertinggal

pada ester metil asam lemak setelah proses pemisahan fasa gliserol dan

fasa ester metil asam lemak harus dihilangkan karena akan menyebabkan

kerusakan yang berupa korosi basa pada pompa injeksi dan berbagai

bagian sistem bahan bakar. Sisa katalis ini mengakibatkan ester metil

asam lemak akan bersifat basa yang seharusnya netral atau dengan

keasamanan 0,5 mg KOH/gnya.

Gliserol merupakan produk metanolisis trigliserida minyak nabati dan

dihasilkan bersama-sama dengan ester metil asam lemak. Sebagian kecil

49

gliserol akan berada pada fasa ester metil asam lemak ketika proses

pemisahan fasa sedangkan sebagian besar akan terbawa pada fasa

bawahnya. Gliserol yang tertinggal harus dihilangkan sampai kurang dari

0,24%-berat. Kadar gliserol yang tinggi akan mengakibatkan terbentuknya

gum pada nosel injeksi bahan bakar di ruang mesin.

Sabun merupakan hasil reaksi samping pembuatan ester metil asam

lemak yang diakibatkan adanya air dalam kadar kecil sekalipun. Sebagian

besar sabun yang terbentuk akan terbawa pada fasa gliserol ketika

pemisahannya, tetapi kadar sabun yang tinggi akan mengakibatkan

akumulasi sabun padat pada pompa injeksi bahan bakar yang

mengakibatkan terganggunya gerak komponen-komponen pompa injeksi

bahan bakar. Monitor dari kadar sabun dapat diketahui dari angka asam

yang terlalu rendah.

Ketiga pengotor ester metil asam lemak tersebut memiliki sifat larut di

dalam air dengan baik sebaliknya ester metil asam lemak tidak larut di

dalam air, sehingga cara pemisahan ester metil asam lemak dengan

pengotornya yang paling sederhana adalah mencucinya dengan air.

Pencucian dilakukan menggunakan air hangat pada suhu 50°C sampai air

pencucian berwarna jernih dan pHnya 7. Pengadukan dilakukan secara

perlahan, air cuci dipisahkan setelah terbentuk dua fasa antara biodiesel

dan fasa air.

(4) Pengeringan Biodiesel

Langkah pemurnian selanjutnya adalah pengeringan yaitu pemisahan

ester metil asam lemak dari air dan metanol yang tersisa ketika proses

pencucian.

Biodiesel (ester metil asam lemak) dipanaskan selama 60°C dan divakum

selama 30 menit.

51

(5) Pembuatan Biodiesel Skala Laboratorium

Proses pembuatan biodiesel, memerlukan informasi angka asam dan

angka penyabunan bahan baku biodiesel sehingga sebelum dilakukan

proses esterifikasi dan transesterifikasi, terlebih dahulu harus dilakukan

analisis angka asam dan angka penyabunan bahan baku biodiesel.

(a) Metode Analisis Standar Untuk Analisis Angka Asam

Definisi

Angka asam adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk

menetralkan asam-asam bebas di dalam satu (1) gram contoh

biodiesel.

Ruang Lingkup

Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil,

isopropil, dst.) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Sekalipun

terutama terdiri dari asam-asam lemak bebas, sisa-sisa asam mineral,

jika ada, juga akan tercakup di dalam angka asam yang ditentukan

dengan prosedur ini

Acuan Normatif

Standar ini disusun berdasarkan acuan AOCS Official Method Cd 3d-

63

Prinsip

Asam lemak bebas dan asam mineral bereaksi dengan KOH

membentuk sabun dan garam.

Alat

• Neraca analitik dengan ketelitian 0,01 mg

• Buret 25 mL

• Erlenmeyer 250 mL

• Gelas kimia 100 mL

52

• Gelas ukur 100 mL

• Pipet tetes

Berikut gambar peralatan yang digunakan dalam penentuan angka

asam :

Gambar 24 Neraca Analitik

Gambar 25 Buret

http://www.google.com/imgres?sa=X&biw=1008&bih=481&tbm=isch&tbnid=vPhYHNBcS_F-SM:&imgrefurl=http://indonetwork.net/cv_digital/3928474/neraca-analitik-ay220-shimadzu.htm&docid=tH_mFD-Set4WJM&imgurl=http://202.67.224.139/pdimage/74/3928474_ay2.jpg&w=203&h=248&ei=kysvU6n6LYaCrgfCq4DQDw&zoom=1&ved=0CHAQhBwwCQ&iact=rc&dur=1277&page=1&start=0&ndsp=11

http://www.google.com/imgres?biw=1008&bih=481&tbm=isch&tbnid=1W6PMBZPsAj9GM:&imgrefurl=http://alatkimia.com/alat-alat-laboratorium-dan-fungsinya/&docid=kIWMCoItWTHGkM&imgurl=http://alatkimia.com/wp-content/uploads/2013/10/buret.jpg&w=250&h=250&ei=sywvU9niJ8PrrQfpn4DICg&zoom=1&ved=0CLoBEIQcMCA&iact=rc&dur=1085&page=3&start=30&ndsp=18

53

Gambar 26 Gelas Erlenmeyer

Gambar 27 Gelas Kimia

Gambar 28 Gelas Ukur

http://www.google.com/imgres?biw=1008&bih=481&tbm=isch&tbnid=t-U9bm8gxhMiuM:&imgrefurl=http://indonetwork.co.id/wahanalab/prod/180.html&docid=B7is5oz90k307M&imgurl=http://202.67.224.130/pdimage/79/2349879_duranerlen.jpeg&w=183&h=275&ei=My8vU_LTNoKLrQerqYDAAQ&zoom=1&ved=0CGcQhBwwBw&iact=rc&dur=418&page=1&start=0&ndsp=12

http://www.google.com/imgres?biw=1008&bih=481&tbm=isch&tbnid=mPEz-YMM8PzZ-M:&imgrefurl=http://noxarya.blogspot.com/2012/04/peralatan-gelas-kimia.html&docid=EGGGHOAiTqw58M&imgurl=http://1.bp.blogspot.com/_uHRfE5hYhkU/S3W2X76uqEI/AAAAAAAAAAs/JinWzPXITmc/s320/beaker+glass.jpg&w=244&h=259&ei=1y8vU-PlBoyYrAejjICoBw&zoom=1&ved=0CF4QhBwwBA&iact=rc&dur=824&page=1&start=0&ndsp=11

54

Gambar 29 Pipet Tetes

55

Bahan

• Kloroforom Pa

• Etanol teknis 95%

• KOH Pa

• Fenolftalein

Larutan-larutan

Larutan 0,1 N kalium hidroksida di dalam etanol 95 %-v :

Refluks campuran 1,2 liter etanol 95 %-v dengan 10 gram KOH

dan 6 gram pelet aluminium (atau aluminum foil) selama 1 jam

dan kemudian langsung destilasikan

Buang 50 mL distilat awal dan selanjutnya tampung 1 liter

alkohol distilat berikutnya dalam wadah bersih bertutup gelas.

Larutkan 7 gram KOH mutu reagen atau pro analisis ke dalam 1

liter alkohol distilat tersebut. Biarkan selama 5 hari untuk

mengendapkan pengotor-pengotor dan kemudian dekantasikan

larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat bertutup karet.

Normalitas larutan ini harus diperiksa/distandarkan setiap akan

digunakan.

Standarisasi larutan KOH

Cara 1 :

Timbang seksama kira-kira 100 mg kalium hidrogen ftalat

kering (KHC8H4O4), larutkan dalam sebuah gelas erlenmeyer

ke dalam 100 ml akuades.

Tambahkan 0,5 mL larutan indikator fenolftalein.

Isi buret dengan larutan KOH dalam alkohol yang akan

distandarkan.

Atur posisi gelas erlenmeyer pada pelat pengaduk sehingga

ujung buret cukup dekat dengan permukaan cairan, untuk

56

menjamin semua percikan jatuh ke dalam cairan dalam gelas

erlenmeyer tersebut.

Sambil terus diaduk, titrasi isi gelas erlenmeyer dengan larutan

KOH beralkohol sampai ke titik akhir munculnya warna merah

jambu.

Catat volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan

(VKOH, mL).

Hitung normalitasnya (N) dengan persamaan:

.204,21)(V

W N

KOH

KHF

dimana:

WKHF adalah berat kalium hidrogen ftalat (mg)

VKOH adalah volume larutan KOH yang distandarkan (mL)

Cara 2:

Pipet 5 mL larutan HCl 0,1 ± 0,0005 N ke dalam sebuah gelas

erlenmeyer yang berisi 100 ml akuades.

Tambahkan 0,5 mL larutan indikator fenolftalein.

Isi buret dengan larutan KOH dalam alkohol yang akan

distandarkan.

Atur posisi gelas erlenmeyer pada pelat pengaduk sehingga

ujung buret cukup dekat dengan permukaan cairan, untuk

menjamin semua percikan jatuh ke dalam cairan dalam gelas

erlenmeyer tersebut.

Sambil terus diaduk, titrasi isi gelas erlenmeyer dengan larutan

KOH beralkohol sampai ke titik akhir munculnya warna merah

jambu.

Catat volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan

(VKOH mL).

57

Hitung normalitasnya (N) dengan persamaan:

KOH

HCl

V

5.N N

Larutan indikator fenolftalein. 10 gram fenolftalein dilarutkan ke

dalam 1 liter etanol 95 %-v.

Prosedur Analisa

Timbang 1 – 2 ± 0,05 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah

labu erlenmeyer 250 mL

Tambahkan 100 mL campuran pelarut yang telah dinetralkan ke dalam

labu Erlenmeyer tersebut

Dalam keadaan teraduk kuat, titrasi larutan isi gelas Erlenmeyer dengan

larutan KOH dalam alkohol sampai kembali berwarna merah jambu

dengan intensitas yang sama seperti pada campuran pelarut yang telah

dinetralkan di atas. Warna merah jambu ini harus bertahan paling

sedikitnya 15 detik.

Catat volume titran yang dibutuhkan (V mL).

Perhitungan

Angka asam dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Angka asam (Aa) = m

56,1.V.N mg KOH/g biodiesel

dimana:

V adalah volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan pada

titrasi (mL)

N adalah normalitas eksak larutan KOH dalam alkohol.

M adalah berat contoh biodiesel ester alkil (g)

Catatan :

Campuran pelarut yang sudah dinetralkan adalah campuran pelarut (50

mL etanol dan 50 mL kloroforom) ditambahkan 6 tetes fenolftalein

58

kemudian ditambahkan KOH-etanol sampai warna campuran merah

jambu.

(b) Metode Analisis Standar untuk Angka Penyabunan

Definisi

Dokumen metode analisis standar ini menguraikan prosedur untuk

menentukan angka penyabunan biodiesel ester alkil dengan proses

titrimetri. Angka penyabunan adalah banyaknya miligram KOH yang

dibutuhkan untuk menyabunkan satu (1) gram contoh biodiesel. Melalui

kombinasi dengan hasil-hasil analisis angka asam (FBI-A01-03) dan

gliserol total (FBI-A02-03), angka penyabunan yang diperoleh dengan

metode standar ini dapat dipergunakan untuk menentukan kadar ester

di dalam biodiesel ester alkil.

Ruang Lingkup

Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil,

isopropil, dst.) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat.

Acuan Normatif

Standar ini disusun berdasarkan acuan AOCS Official Method Ca 14-56

Prinsip

Asam lemak bebas ataupun terikat bereaksi dengan KOH membentuk

sabun

Alat

gelas erlenmeyer ukuran 250 mL

Kondensor spiral

Hot plate dan stirrer

Buret 25 atau 50 mL

Gelas kimia 100 mL

59

Pipet volume 50 mL

Bahan

HCl pekat 37% Pa

Etanol teknis 95%

KOH Pa

Fenolftalein

Larutan-larutan

Asam khlorida (HCl) 0,5 N yang sudah terstandarkan (normalitas

eksaknya diketahui).

Larutan kalium hidroksida (lihat Catatan peringatan) di dalam etanol

95 %-v. Refluks campuran 1,2 liter etanol 95 %-v (lihat Catatan

peringatan) dengan 10 gram KOH dan 6 gram pelet aluminium (atau

aluminium foil) selama 1 jam dan kemudian langsung distilasikan;

buang 50 ml distilat awal dan selanjutnya tampung 1 liter alkohol

distilat berikutnya dalam wadah bersih bertutup gelas. Larutkan 40

gram KOH berkarbonat rendah ke dalam 1 liter alkohol distilat

tersebut sambil didinginkan (sebaiknya di bawah 15 oC); biarkan

selama 5 hari untuk mengendapkan pengotor-pengotor dan

kemudian dekantasikan larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat

bertutup karet.

Larutan indikator fenolftalein. 10 gram fenolftalein dilarutkan ke dalam

1 liter etanol 95 %-v.

Prosedur analisis

Timbang 4 – 5 ± 0,005 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam

sebuah labu erlenmeyer 250 mL. Tambahkan 50 mL larutan KOH

alkoholik dengan pipet yang dibiarkan terkosongkan secara alami.

Siapkan dan lakukan analisis blanko secara serempak dengan

analisis contoh biodiesel. Langkah-langkah analisisnya persis sama

60

dengan yang tertulis untuk di dalam “prosedur analisis” ini, tetapi

tidak mengikut-sertakan contoh biodiesel.

Sambungkan labu erlenmeyer dengan kondensor berpendingin udara

dan didihkan pelahan tetapi mantap, sampai contoh tersabunkan

sempurna. Ini biasanya membutuhkan waktu 1 jam. Larutan yang

diperoleh pada akhir penyabunan harus jernih dan homogen; jika

tidak, perpanjang waktu penyabunannya.

Setelah labu dan kondensor cukup dingin (tetapi belum terlalu dingin

hingga membentuk jeli), bilas dinding-dalam kondensor dengan

sejumlah kecil aquades. Lepaskan kondensor dari labu, tambahkan 1

mL larutan indikator fenolftalein ke dalam labu, dan titrasi isi labu

dengan HCl 0,5 N sampai warna merah jambu persis sirna. Catat

volume asam khlorida 0,5 N yang dihabiskan dalam titrasi.

Perhitungan

Angka penyabunan (As) = m

C)N - 56,1(B mg KOH/g biodiesel

dimana :

B = volume HCl 0,5 N yang dihabiskan pada titrasi blanko (mL)

C = volume HCl 0,5 N yang dihabiskan pada titrasi contoh (mL)

N = normalitas eksak larutan HCl 0,5 N.

m = berat contoh biodiesel ester alkil (g)

(c) Esterifikasi

Bila bahan baku biodiesel memiliki angka asam > 3 mg KOH/g

sampel, maka perlu dilakukan esterifikasi terlebih dahulu.

Alat

Labu leher tiga

Kondensor spiral

Termometer

61

Hot plate dan strirer

Corong pisah

Bahan

Minyak

Asam sulfat pekat teknis

Metanol teknis

Prosedur

Ukur volume minyak (V minyak)

Masukkan minyak ke dalam reaktor, pasang kondensor

Masukkan metanol dan panaskan sambil diaduk sampai suhu 65°C

Masukkan katalis asam sulfat pekat, hitung waktu awal reaksi

Pertahankan reaksi pada suhu 65°C selama 3 jam

Masukkan ke dalam corong pisah, diamkan sampai terbentuk 2 fasa.

Fasa atas metanol dan fasa bawah biodiesel.

Pisahkan fasa biodiesel, lanjutkan dengan reaksi transesterifikasi.

Perhitungan

Kebutuhan Metanol Esterifikasi

Mol asam lemak bebas = AV × V minyak × ρ minyak

56100

Perbandingan mol asam lemak bebas dengan metanol adalah

20

Volume metanol (ml) = mol asam lemak bebas × Mr metanol

ρ metanol × 20

Volume H2SO4 yang digunakan 2 % dari berat minyak

Volume H2SO4 (ml) = 2% × V minyak × ρ minyak

(d) Transesterifikasi (Satu Tahap)

62

Pada proses produksi biodiesel skala laboratorium, reaktan yang

digunakan dapat berupa metanol atau etanol. Jenis katalis yang

digunakan adalah katalis KOH atau NaOH.

Jika setelah esterifikasi angka asam < 3 mg KOH/ g minyak lanjutkan

untuk transesterifikasi jika angka asam masih > 3 mg KOH/g minyak

maka dilakukan esterifikasi kembali.

Bagan 3 Pembuatan Biodiesel Skala Lab

Pada transesterifikasi satu tahap, reaksi tranesterifikasi hanya dilakukan

satu kali, keuntungan pada metode ini yaitu waktu dan energi yang

digunakan lebih efisiensi tetapi terdapat kemungkinan rendemen

biodiesel yang diperoleh lebih sedikit dibandingkan melalui

tranesterifikasi dua tahap.

Alat

63

Labu leher tiga (reaktor)

Kondensor spiral

Termometer

Hot plate dan strirer

Corong pisah

Berikut gambar alat-alat laboratorium yang digunakan pada saat

praktikum transesterifikasi :

Gambar 30 Labu leher Tiga

64

Gambar 31 Kondensor Spiral

Gambar 32 Hot Plate

http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=vqZvvWiSfKDEKM&tbnid=_7kbRpFa726byM:&ved=0CAYQjRw&url=http://udorganik.indonetwork.co.id/2753885/condensor-kondensor.htm&ei=_40vU7OvJomSiAe7_ICQCA&bvm=bv.62922401,d.dGI&psig=AFQjCNF5yhCvl0inclkM7FwSNrgPs6LGyQ&ust=1395711787664794

65

Gambar 33 Corong Pisah

Bahan

Minyak

KOH teknis

Metanol teknis

Prosedur


Masukkan minyak ke dalam reaktor biodiesel, pasang kondensor

Panaskan sambil diaduk sampai suhu 60°C

Masukkan katalis metoksida, hitung waktu awal reaksi



Fasa atas biodiesel dan fasa bawah gliserol, pisahkan fasa gliserol

Cuci biodiesel dengan air beberapa kali sampai pH air cucian netral

(pH 7)

Keringkan biodiesel yg sudah dicuci dengan menggunakan vakum

sampai biodiesel menjadi jernih

66

Perhitungan

Kebutuhan Metanol Transesterifikasi

Mr asam lemak = 56100

SV

Mol asam lemak = V minyak × ρ minyak

Mr asam lemak

Perbandingan mol asam lemak dengan metanol adalah 1: 2

Volume metanol (ml) = mol asam lemak × Mr metanol

ρ metanol × 2

KOH yang digunakan 1 % dari berat minyak

Massa KOH (gram) = 1% × V minyak × ρ minyak

(e) Transesterifikasi (dua Tahap)

Tranesterifikasi dua tahap dilakukan dengan tujuan untuk

mendapatkan rendemen biodesel yang lebih banyak dibandingkan

dengan menggunakan metoda transesterifikasi satu tahap. Pada tahap

trans 1 digunakan metanol dan katalis KOH sebanyak 80 % dari total

yang digunakan metanol dan katalis KOH pada metoda

transesterifikasi satu tahap, sedangkan sisanya sebanyak 20%

digunakan pada tahap trans 2.

Prosedur


Masukkan minyak ke dalam reaktor biodiesel, pasang kondensor

Panaskan sambil diaduk sampai suhu 60°C

Masukkan katalis metoksida (80%), hitung waktu awal reaksi (trans 1)




Fasa biodiesel dipanaskan kembali sampai suhu 60°C

Masukkan katalis metoksida (20%), hitung awal reaksi (trans 2)


67



(gliserol akan lebih sedikit)

Cuci biodiesel dengan air beberapa kali sampai pH air cucian netral

(pH 7)

Keringkan biodiesel yang sudah dicuci dengan menggunakan vakum

pada suhu 50-60°C sampai biodiesel menjadi jernih.

Perhitungan

Trans 1 (80%) :

Metanol= Sv x V minyak x stoikiometri x Mr metanol x 0,8

Mr KOH x 1000 x ρ metanol

Biasanya stoikiometri yang digunakan 1,5 – 2 stoikiometri

Dimana :

Sv = angka sabun minyak

Sv minyak sawit literatur 198/190

Mr metanol = massa molekul relatif metanol = 32 g/mol

Mr KOH = massa molekul relatif KOH = 56,1 g/mol

ρ metanol = massa jenis metanol 0,792 g/mL

KOH = 1,2

100 𝑥 𝑊 𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑥 0,8 … … … (1)

Jika setelah reaksi esterifikasi didapat angka asam > 0,5 mgKOH/ g

minyak, maka harus ditambahkan KOH untuk menetralkan, cara

menghitungnya :

Misalnya angka asam setelah esterifikasi adalah 2 mg KOH/g minyak,

maka ditambahkan untuk menetralkan :

KOH = 2

1000 𝑥 𝑊 𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 … . (2)

Jadi KOH yang ditambahkan pada trans 1 adalah KOH 1 + KOH 2

68

Trans 2 (20%) :

Metanol =Sv x W minyak x stoikiometri x Mr Metanol x 0,2

Mr KOH x 1000 x ρ metanol

KOH = 1,2

100 x W minyak x 0,2

Untuk trans 2 tidak ada penambahan KOH untuk menetralkan karena

sudah dilakukan pada trans ke-1

Catatan:

Untuk minyak yang bagus seperti minyak sawit, kelapa, kedelai (angka

asam < 0,5 mg KOH/gram minyak pada trans 1, KOH yang digunakan

adalah KOH 1 saja.

Gambar 34(a) Rangkaian Alat Transesterifikasi (b) Pemisahan Gliserol

69

Gambar 35 Pencucian Biodiesel

Gambar 36 Pengeringan Biodiesel Metode Vakum

(6) Penggandaan Skala (Scale Up)

70

Penggandaan skala diperlukan untuk meningkatkan skala produksi

biodiesel dari minyak nabati pada skala laboratorium menjadi skala yang

lebih besar (pilot plant atau industry).

Melalui penggandaan skala akan diperoleh rancangan proses produksi

biodiesel kapasitas yang lebih besar untuk mutu atau kualitas produk

biodiesel yang sama dengan produksi skala laboratorium. Tahap proses

penggandaan skala dapat dilihat pada bagan di bawah ini.

Bagan 4 Proses Penggandaan Skala Proses Produksi Biodiesel

Produksi skala pilot plan atau industry dapat dilakukan setelah diperoleh

kondisi optimum proses pembuatan biodiesel pada skala laboratorium.

Proses penggandaan skala proses produksi biodiesel dari minyak nabati

melibatkan tiga tahap yaitu sebagai berikut :

Penggandaan skala untuk proses transesterifikasi minyak nabati

dengan metanol

71

Penggandaan skala untuk proses pemisahan (separation) fase metil

ester (biodiesel) dan gliserol.

Penggandaan skala untuk proses pencucian (pemurnian) biodiesel

(7) Skala Pilot Plant

Produksi biodiesel skala pilot plant merupakan pengembangan dari proses

produksi skala laboratorium yang telah optimal. Proses produksi biodiesel

meliputi tiga tahap, yaitu transesterifikasi trigliserida dengan alkohol,

pemisahan fase ester dan gliserin, serta pencucian dan pengeringan.

Berikut ini disajikan diagram alir produksi biodiesel skala pilot plant.

Bagan 5 Diagram Alir Produksi Biodiesel Skala Pilot Plant

72

(8) Skala Industri

Produksi biodiesel skala industry dapat digambarkan pada diagram alir

proses di bawah ini. Walaupun pelarut yang digunakan adalah metanol,

tetapi secara keseluruhan alur prosesnya sama bila menggunakan jenis

pelarut alkohol lainnya.

73

Bagan 6 Biodiesel Skala Industri

Gambar 37 Industri Biodiesel di Riau

74

(9) Pengolahan Limbah Biodiesel

Biodiesel merupakan hasil reaksi transesterifikasi minyak nabati dengan

metanol dalam suatu kondisi tekanan dan suhu tertentu dengan

menggunakan katalis basa. Reaksi transesterifikasi ini menghasilkan

senyawa ester metil asam lemak yang merupakan biodiesel itu sendiri dan

gliserol sebagai produk samping atau limbahnya. Untuk sembilan kilogram

biodiesel yang dihasilkan, akan dihasilkan sekitar satu kilogram crude

glycerol sebagai produk samping.

Seiring meningkatnya produksi biodiesel, gliserol yang dihasilkan akan

semakin melimpah. Namun, gliserol yang dihasilkan melalui proses ini

memiliki nilai ekonomi yang rendah karena masih mengandung pengotor-

pengotor. Akibat masih ditemukannya pengotor dalam gliserol, dibutuhkan

pretreatment untuk mengolah gliserol yang bernilai ekonomi rendah

menjadi gliserol yang bernilai tinggi. Di lain pihak melimpahnya

ketersediaan gliserol mengakibatkan turunnya nilai jual bahan tersebut.

Dengan demikian pemurnian gliserol, hasil samping produksi biodiesel

menjadi tidak ekonomis untuk dilakukan.

Sementara itu gliserol ini tidak bisa langsung dibuang ke lingkungan

karena kandungan bahan organiknya yang tinggi. Oleh karena itu,

diperlukan suatu penelitian untuk mencari pengolahan limbah gliserol

menjadi produk lain yang lebih potensial.

Pengolahan gliserol menjadi produk yang berguna dapat dilakukan dengan

berbagai macam cara, di antaranya dengan menggunakan katalis kimia

melalui prosesgliserol hidrogenolisis menjadi produk 1,2-propanadiol

(Miyazawa dkk., 2007). Gliserol juga dapat dikonversi menjadi

dihidroksiaseton melalui proses oksidasi fasa cair dengan udara

menggunakan katalis platinum pada pH tertentu (Garcia dkk.,1995).

75

Hidrogen yang saat ini diusulkan untuk menjadi bahan bakar terbarukan

generasi mendatang juga dapat diproduksi melalui proses steam reforming

gliserol pada fasa gas dengan menggunakan katalis ruthenium (Hirai dkk.,

2005). Poligliserol yang digunakan sebagai bahan antifogging dan

antistatik atau minyak pelumas dapat diperoleh melalui proses eterifikasi

gliserol (Clacens dkk., 2002).

Pengolahan gliserol juga dapat dilakukan melalui proses biologis dengan

menggunakan bantuan mikroorganisme yang mana gliserol dalam substrat

digunakan sebagai sumber energi dan sumber karbon. Beberapa

mikroorganisme yang mampu hidup dengan menggunakan substrat

gliserol diantaranya adalah Aerobacter Aerogenes, Anaerobiospirillum

succiniciproducens,Clostridium butyricum, Clostridium acetobutylicum,

Eschericia coli, Klebsiella pneumeniae, Paenibacillus macerans dan

Lactobacillus sp. (Magasanik dkk, 1953; Conburg dan Gonzales, 2013;

Dobson dkk, 2012). Mikroorganisme-mikrorganisme tersebut dapat

menggunakan gliserol sebagai sumber karbonnya serta menghasilkan

berbagai macam produk seperti biohidrogen,laktat, etanol, butanol, 1,3-

propanadiol, 1,2-propandiol, 3-hidroksipropionaldehid, asam format, asam

sitrat, asam propionat, dan asam suksinat.

4. Rangkuman

a) Proses transesterifikasi

Transesterifikasi adalah reaksi antara trigliserida dan alkohol menghasilkan

gliserol bebas dan ester alkil asam lemak.

b) Proses esterifikasi

Esterifikasi adalah reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat dengan

alkohol. Esterifikasi bertujuan untuk menurunkan angka asam bahan baku.

76

c) Pencucian biodiesel bertujuan untuk menghilangkan metanol, gliserol dan

katalis yang tersisa pada biodiesel. Pencucian dilakukan dengan

menggunakan air.

d) Pengeringan biodiesel bertujuan untuk menghilangkan air dan metanol yang

tersisa pada biodiesel. Pencucian dilakukan dengan pemanasan dan pompa

vakum.

5. Latihan Soal

Pilihlah jawaban yang paling tepat (A, B, C, D atau E) untuk pertanyaan-

pertanyaan di bawah ini.

1) Proses esterifikasi adalah

A. Reaksi pembentukan biodiesel dari minyak dengan alkohol

B. Reaksi pembentukan biodiesel dengan minyak dan basa (KOH/NaOH)

C. Reaksi pembentukan biodiesel dari asam lemak bebas dengan alkohol

D. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan basa

(KOH/NaOH)

E. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan alkohol

2) Tujuan dari esterifikasi adalah

A. Menurunkan kadar asam lemak bebas dalam minyak/lemak

B. Menaikan kadar asam lemak bebas dalam minyak/lemak

C. Menarik air dalam minyak/lemak

D. Mempercepat reaksi transesterifikasi

E. Memperlambat reaksi transesterifikasi

3) Proses transesterifikasi adalah

A. Reaksi pembentukan biodiesel dari minyak/lemak dengan alkohol

B. Reaksi pembentukan biodiesel dengan minyak/lemak dan basa

(KOH/NaOH)

C. Reaksi pembentukan biodiesel dari asam lemak bebas dengan alkohol

D. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan basa

(KOH/NaOH)

77

E. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan alkohol

4) Di bawah ini adalah tujuan pencucian biodiesel kecuali .......

A. Menghilangkan sisa katalis

B. Menghilangkan sisa gliserol

C. Menghilangkan ion logam sebagai sabun

D. Menghilangkan sisa minyak

E. Menghilangkan sisa hidroksida atau metoksida

5) Tujuan pengeringan biodiesel adalah

A. Memisahkan biodiesel dari air dan metanol

B. Memisahkan biodiesel dari katalis

C. Memisahkan biodiesel dari gliserol

D. Memisahkan biodiesel dari sisa minyak

E. Memisahkan biodiesel dari ion logam sebagai sabun

6. Evaluasi

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan singkat dan jelas !

1) Jelaskan fungsi buret dalam titrasi

2) Apa tujuan penambahan larutan fenofltalein sebelum dilakukan titrasi

3) Apa tujuan esterifikasi

4) Apa yang dimaksud dengan angka asam

5) Apa yang dimaksud dengan angka penyabunan

78

BAB III PENUTUP

Biodiesel adalah salah satu bahan bakar alternatif yang terbuat dari minyak nabati yang

merupakan sumber daya yang dapat diperbaharui. Biodiesel dapat dipakai sebagai bahan

bakar kendaraan bermotor dengan tingkat emisi yang lebih rendah apabila dibandingkan

dengan solar-fosil sehingga lebih ramah lingkungan.

Indonesia kaya akan flora dan fauna, hal ini merupakan sumber daya yang dapat

dimanfaatkan dalam ilmu pengetahuan. Dengan beragam tumbuhan yang ada di bumi,

dapat dilakukan banyak penelitian terhadap tanaman yang memiliki potensi dalam

menghasilkan biodiesel.

Biodiesel yang diperoleh dari pengolahan tanaman, di olah dengan proses sedemikian

rupa sehingga diperoleh minyak (biodiesel) dalam jumlah yang banyak. Setiap tanaman

memiliki bagian tertentu yang bermanfaat, tanaman-tanaman tersebut dapat dimanfaatkan

bijinya dan diolah hingga akhirnya diperoleh biodiesel yang berkualitas dan bermanfaat

dalam kehidupan manusia.

Standar biodiesel disusun untuk menjaga kualitas biodiesel yang diproduksi dan

diniagakan sehingga membangun kepercayaan dari konsumen. Selain itu, standar

biodiesel menuntun para produsen biodiesel dan peneliti dalam penelitian dan

pengembangan biodiesel.

Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan, maka sangat diharapkan ilmu

tentang biodiesel akan semakin berkembang untuk menggantikan bahan bakar fosil yang

semakin sedikit jumlahnya. Tidak lepas dari semua itu, pemerintah juga harus ikut

berperan dalam mengembangkan industri biodiesel.

Demikianlah gambaran sekilas mengenai biodiesel (Prosesing Biodiesel), semoga modul

ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terutama bagi siswa-siswa SMK agar dapat terus

berkarya dengan mengembangkan ilmu pengetahuannya hingga masa yang akan datang.

79

KUNCI JAWABAN

Latihan Soal Materi Pokok 1

1) D

2) C

3) D

4) A

5) C

6) E

Latihan Soal Materi Pokok 2

1) E

2) A

3) A

4) D

5) A

81

DAFTAR PUSTAKA

Andi Nur Alamsyah. (2006). Biodiesel Jarak Pagar; Bahan Bakar Alternatif yang Ramah Lingkungan. Penerbit PT Agromedia Pustaka: Jakarta.

Anonim, 2006. Pengembangan dan Pemanfaatan Jarak pagar ( Jatropha curcas L.). Pusat Penelitian dan Pengambangan Perkebunan. Bogor.

Anonim. (2013). Nyamplung tanaman Penghasil Biofuel. diunduh dari http://www.agrikaindoraya.com/nyamplung-tanaman-penghasil-biofuel/. Diakses tanggal 27 Pebruari 2014.

Bambang Prastowo, dkk. (2012). Peningkatan Nilai Tambah Jarak Pagar Melalui Pemanfaatan Limbah Buah Dan Bungkil Untuk Bahan Bakar Nabati (BBN) Bentuk Gas (Biogas) Dan Bentuk Padat (Briket) di Masyarakat Pedesaan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan:Bogor. Di akses tanggal 24 Pebruari 2014.

Dadang. (2006). Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Penerbit Niaga Swadaya: Jakarta.

Devi, D. (2013). Pengolahan Kelapa Sawit Menjadi Minyak. Diunduh dari: http://carapengolahan.blogspot.com/2013/05/pengolahan-kelapa-sawit-men-jadi-minyak.html diakses tanggal 30 January 2014.

Dibyo Pranowo. 2013. Rekayasa Alat Pengolah dan Standar Mutu Biodiesel. BALITRI kerjasama dengan PPPPTK BMTI.

Enny Endar. (2012). Proses Pengolahan Minyak Nyamplung. Diunduh dari http://ismoyoenny.blogspot.com/2012/09/biodiesel-dari-nyamplung.html. Diakses tanggal 27 Pebruari 2014.

M.Nurcholis dan Sri Sumarsih. (2007). Seri Budidaya Jarak pagar dan Pembuatan Biodiesel. Penerbit Kanisius: Yogyakarta.

Regina Rukmorini. (2012). Purworejo Produksi 6.000 Liter Biodiesel Nyamplung. Diunduh dari http://regional.kompas.com/read/2012/03/05/21221878/Purworejo.

R. Purwadi, dkk. (2013). Pengolahan Gliserol, Limbah Biodiesel, Menjadi Produk Bermanfaat Melalui Proses Biologis 1:Pemilihan Mikroba Potensial. Jurnal Teknik Kimia Indonesia Vol. 11, No. 4. Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung.

Ronny Wahyudi. (2012). Budidaya Kelapa Sawit. diunduh dari http://mentari-dunia.blogspot.com. diakses tanggal 15 Pebruari 2014.

http://www.agrikaindoraya.com/nyamplung-tanaman-penghasil-biofuel/

http://carapengolahan.blogspot.com/2013/05/pengolahan-kelapa-sawit-men-jadi-minyak.html

http://carapengolahan.blogspot.com/2013/05/pengolahan-kelapa-sawit-men-jadi-minyak.html

http://regional.kompas.com/read/2012/03/05/21221878/Purworejo

http://mentari-dunia.blogspot.com/

http://mentari-dunia.blogspot.com/

82

Soegeng Haryadi. (2011). Limbah Jarak Pagar Bisa Jadi Antirayap. diunduh dari http://palembang.tribunnews.com/2011/11/13/limbah-jarak-pagar-bisa-jadi-antirayap. Diakses tanggal 24 Pebruari 2014.

Tirto Prakoso. (2013). Modul Pelatihan Biodiesel. Bandung: Jurusan Teknik Kimia ITB.

Yoel Pasal, dkk. (2008). Pencucian Biodiesel dengan Metode Kontak Gelembung. Diunduh dari http://idci.dikti.go.id/pdf/JURNAL/JTKI/JTKI 2008 1 APRIL/JKTI 7 (1) 738-742 PENCUCIAN BIODIESEL DENGAN METODE.pdf. Diakses tanggal 6 Pebruari 2014.

http://palembang.tribunnews.com/2011/11/13/limbah-jarak-pagar-bisa-jadi-antirayap

http://palembang.tribunnews.com/2011/11/13/limbah-jarak-pagar-bisa-jadi-antirayap

http://idci.dikti.go.id/pdf/JURNAL/JTKI/JTKI

BAHAN AJAR SISWA - ttp-library.org materials X110/Students/5... · Katalis Zat yang mempercepat...

Documents

Transcript of BAHAN AJAR SISWA - ttp-library.org materials X110/Students/5... · Katalis Zat yang mempercepat...