Biodiesel

1. Pengertian Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester

dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari

mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak

hewan.

Biodiesel merupakan alternatif yang paling dekat untuk menggantikan bahan

bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena ia merupakan

bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini

dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Secara

konsep, proses pembuatan biodiesel tidaklah rumit. Biodiesel dihasilkan melalui proses

yeng disebut reaksi esterifikasi asam lemak bebas atau reaksi transesterifikasi

trigliserida dengan metanol dan bantuan katalis sehingga dapat menghasilkan metil

ester / etil ester asam lemak dengan gilserol.

Biodiesel pertama kali di kenalkan di Afrika Selatan sebelum perang dunia ke II

sebagai bahan bakar kendaraan berat. Bahan bakar nabati biodiesel merupakan

kandidat kuat sebagai bahan alternatif pengganti bensin dan solar yang selama ini

digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Pemerintah Indonesia telah

mencanangkan pengembangan dan implementasi bahan bakar tersebut, bukan hanya

untuk menanggulangi krisis energi yang mendera bangsa namun juga sebagai salah satu

solusi kebangkitan ekonomi masyarakat.

2. Bahan Baku Biodiesel

2.1. Minyak Jarak

diperoleh dari biji jarak pagar Jatropha curcas L. (minyak 30%-50%) yang

dikeringkan kemudian di-press secara mekanik hidrolik ataupun berulir, setelah

diperoleh minyaknya maka sebaiknya dimurnikan sehingga diperoleh minyak

jarak.

2.2. Minyak Jelantah (WFO)

diperoleh dari sisa minyak goreng yang sudah berwarna cokelat dan banyak

senyawa pengotor disuling/dimurnikan sehingga diperoleh minyak jelantah

dengan kadar pengotor yang rendah.

2.3. Minyak kelapa sawit

diperoleh dari biji kelapa sawit Elaeis guineensis melalui proses ekstraksi

danpenyulingan sehingga diperoleh CPOlow grade dengan kandungan FFA tinggi

kemudian dimurnikan guna menghilangkan senyawa pengotor, seperti gum dan

fosfatida lalu diperoleh minyak kelapa sawit murni.

2.4. Minyak Kelapa

diperoleh dari daging kelapa tua Cocos nucifera L. yang diekstrak atau diongseng

sehingga diperoleh minyak kelapa murni setelah disaring.

3. Reaksi Pembuatan Biodiesel

3.1. Reaksi Transesterifikasi

Reaksi Transesterifikasi sering disebut reaksi alkoholisis, yaitu reaksi antara trigliserida

dengan alkohol menghasilkan ester dan gliserin. Alkohol yang sering digunakan adalah

metanol, etanol, dan isopropanol. Berikut ini adalah tahap-tahap reaksi

transesterifikasi:

trigliserida alkohol digliserida ester

digliserida alkohol monogliserida ester

monogliserida alkohol gliserin ester

Secara keseluruhan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut :

Trigliserida 3 (alkohol) gliserin 3 (ester)

Trigliserida bereaksi dengan alkohol membentuk ester dan gliserin. Kedua

produk reaksi ini membentuk dua fasa yang mudah dipisahkan. Fasa gliserin terletak

dibawah dan fasa ester alkil diatas. Ester dapat dimurnikan lebih lanjut untuk

memperoleh biodiesel yang sesuai dengan standard yang telah ditetapkan, sedangkan

gliserin dimurnikan sebagai produk samping pembuatan biodiesel. Gliserin merupakan

senyawaan penting dalam industri. Gliserin banyak digunakan sebagai pelarut, bahan

kosmetik, sabun cair, dan lain-lain.

3.2. Reaksi Esterifikasi

Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak bebas dengan alkohol

membentuk ester dan air. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi endoterm, sehingga

memerlukan pasokan kalor dari luar. Temperatur untuk pemanasan tidak terlalu tinggi

yaitu 55-60 oC (Kac, 2001). Secara umum reaksi esterifikasi adalah sebagai berikut :

Asam lemak bebas alkohol ester alkil air

Reaksi esterifikasi dapat dilakukan sebelum atau sesudah reaksi transesterifikasi.

Reaksi esterifikasi biasanya dilakukan sebelum reaksi transesterifikasi jika minyak yang

diumpankan mengandung asam lemak bebas tinggi (>0.5%). Dengan reaksi esterifikasi,

kandungan asam lemak bebas dapat dihilangkan dan diperoleh tambahan ester.

4. Proses Pembuatan Biodiesel dari Waste Frying Oil

Minyak goreng bekas maupun minyak nabati yang baru tersusun atas gliserida yang

mempunyai rantai karbon panjang, yaitu ester antara gliserol dengan asam karboksilat.

Perbedaan minyak goreng bekas dengan minyak nabati yang baru terletak pada komposisi

asam lemak jenuh dan tak jenuhnya. Minyak goreng bekas memiliki kandungan asam lemak

jenuh lebih besar dari minyak nabati yang baru. Hal ini disebabkan pada proses

penggorengan terjadi perubahan rantai tak jenuh menjadi rantai jenuh pada senyawa

penyusunnya. Komposisi asam lemak tak jenuh minyak jelantah adalah 30% sedangkan

asam lemak jenuh 70% (Kusuma, 2003).

Selama proses penggorengan, minyak goreng akan mengalami pemanasan pada suhu

tinggi 1700 – 1800 C dalam waktu cukup lama. Hal ini akan menyebabkan terjadi reaksi

oksidasi, hidrolisis dan polimerisasi yang menghasilkan senyawa-senyawa hasil degradasi

minyak seperti keton, aldehid dan polimer yang dapat merugikan kesehatan manusia.

Proses-proses tersebut menyebabkan kerusakan minyak. Kerusakan utama adalah

timbulnya bau dan rasa tengik, sedangkan kerusakan lain meliputi peningkatan kadar asam

lemak bebas (FFA), bilangan iodin, kekentalan minyak, terbentuknya busa serta timbulnya

kotoran dari bumbu yang digunakan dan bahan yang digoreng (Ketaren, 1986). Konsumsi

minyak goreng yang sudah tidak layak pakai dapat mengakibatkan kerusakan sel-sel

pembuluh darah, liver, jantung maupun ginjal.

Oleh karena itu, sebelum limbah sisa minyak goreng diolah menjadi biodiesel harus

dilakukan proses pendahuluan terlebih dahulu. Sisa minyak goreng yang kotor disaring

kemudian kotoron yang dihasilkan dipisahkan dari minyak. Untuk menurunkan kandungan

air di dalam minyak goreng bekas caranya dengan mencampur minyak dengan zat

pengering CaCl2. Kemudian dilewatkan melalui penyaring dengan filter selulosa untuk

memisahkan kristal CaCl2 dan padatan koloid (Predojevic, 2009). Setelah minyak bebas

dari partikel-partikel padat, kemudian menetralisasi asam lemak bebas (FFA) yang ada

dalam minyak dengan menggunakan KOH atau NaOH atau basa lain. Proses netralisasi

bertujuan untuk menurunkan kandungan FFA dan air di dalam minyak bekas. Kemungkinan

pada proses netralisasi akan terbentuk sabun (padat) dan selanjutnya sabun dipisahkan

dengan cara filtrasi.

Gambar 1. Proses Pendahuluan pada Limbah Sisa Minyak Goreng

Sisa Minyak goreng

Proses penyaringan

Kotoran

Sisa minyak goreng

Zat pengering CaCl2

Penyaringan dengan flilter

selulosa

Kristal CaCl2 dan koloid

Sisa minyak goreng

Katalis NaOH

Proses penyaringan

Sisa minyak goreng bersih

Sisa penyaringan berupa padatan sabun

Metode pembuatan biodisel dari minyak goreng bekas tidak berbeda dengan proses

pembuatan biodiesel dari minyak segar. Proses utama ialah reaksi transesterifikasi

menggunakan katalis asam, basa atau enzim. Proses transesterifikasi minyak bekas secara

garis besar dilukiskan seperti pada Gambar 2 (Enweremadu & Mbarawa).

Tahap pertama dalam pembuatan biodiesel dari limbah sisa minyak goreng adalah

adalah tahap pemurnian Waste Frying Oil yang telah dijelaskan sebelumnya. Tahap kedua

adalah reaksi transesterifikasi minyak bekas dengan methanol atau etanol dibantu oleh

katalis enzim lipase. Pada tahap ketiga, fatty acid methyl ester (FAME) dan gliserol

dipisahkan dengan cara dekantasi. FAME ada pada bagian atas dan gliserol pada bagian

bawah bersama dengan katalis. Pemisahan kedua lapisan memerlukan waktu lebih dari 10

jam agar kedua lapisan dapat terpisah sempurna. Selanjutnya lapisan FAME dimurnikan dan

disebut biodiesel.

4. Kelebihan dan kekurangan biodiesel

4.1. Kelebihan

Biodiesel bisa digunakan dengan mudah karena dapat bercampur dengan

segala komposisi dengan minyak solar, mempunyai sifat-sifat fisik yang mirip

dengan solar biasa sehingga dapat diaplikasikan langsung untuk mesin-mesin

diesel yang ada hampir tanpa modifikasi, dapat terdegradasi dengan mudah

(biodegradable), 10 kali tidak beracun dibanding minyak solar biasa, memiliki

angka setana yang lebih baik dari minyak solar biasa, asap buangan biodiesel

tidak hitam, tidak mengandung sulfur serta senyawa aromatic sehingga emisi

pembakaran yang dihasilkan ramah lingkungan serta tidak menambah akumulasi

gas karbondioksida di atmosfer sehingga lebih jauh lagi mengurangi efek

pemanasan global atau banyak disebut dengan zero CO¬¬2 emission.

Biodiesel bersifat terbaharui dari tumbuhan, dan ramah lingkungan, emisi

CO2 yang dihasilkan dari pembakaran mesin-mesin akan diserap kembali oleh

tanaman melalui mekanisme fotosintesis. Sehingga menekan akumulasi CO¬2 di

atmosfir atau yang banyak dikenal dengan zero CO2 emission. Akumulasi CO¬2

di atmosfer yang dihasilkan oleh bahan bakar berbasis minyak bumi atau batu

bara mengakibatkan perubahan iklim global atau yang disebut dengan efek

pemanasan global atau global warming, karena membakar minyak bumi atau

batu bara sama dengan mengeluarkan CO¬2 dari dalam bumi dan

memindahkannya ke atmosfer.

4.2. Kekurangan

Kandungan energi biodiesel 11 persen lebih rendah dari solar, yang berarti

kemampuannya dalam menghasilkan tenaga lebih kecil dibandingkan bahan

bakar fosil.

Kualitas oksidasi yang tidak terlalu baik membuat biodiesel memiliki masalah

terkait dengan penyimpanan.

Bila disimpan dalam waktu lama, bahan bakar ini cenderung berubah menjadi

seperti gel sehingga berpotensi menyumbat mesin.

Biodiesel juga bisa ditumbuhi mikroba yang dapat memicu masalah pada mesin.

Seiring peningkatan kebutuhan biodiesel, semakin banyak tanaman bahan baku

yang harus ditanam untuk memenuhi permintaan.

Hal ini akan memicu dilema apakah tanaman pangan tertentu (jagung, kedelai)

lebih diprioritaskan untuk dikonsumsi atau diolah menjadi biodiesel.

Permintaan yang semakin meningkat dikhawatirkan akan meningkatkan harga

berbagai hasil pertanian yang menjadi bahan baku biodiesel.

Pembukaan lahan baru untuk mengatasi masalah ini bisa memicu masalah baru

akibat pembukaan hutan serta menurunnya kualitas tanah akibat penanaman

berlebihan (over farming)