DASAR TEORI TAMBAHAN

Bahan bakar nabati (BBN) - bioethanol dan biodiesel - merupakan dua kandidat kuat pengganti bensin dan solar yang selama ini digunakan sebagai bahan bakar mesin Otto dan Diesel. Pemerintah Indonesia telah mencanangkan pengembangan dan implementasi dua macam bahan bakar tersebut, bukan hanya untuk menanggulangi krisis energi yang mendera bangsa namun juga sebagai salah satu solusi kebangkitan ekonomi masyarakat.Saat ini pengembangan bahan bakar nabati untuk menggantikan bahan bakar fosil terus dilakukan. Biofuel akan menggantikan premium, solar, maupun kerosin atau minyak tanah. Pemerintah mentargetkan antara tahun 2009-2010 komposisi biofuel dan bahan bakar fosil mencapai 15 persen berbanding 85 persen. Kebutuhan nasional untuk bahan bakar nabati sedikitnya 18 miliar liter per tahun. Akan tetapi keterbatasan bahan baku menjadi kendala utama karena harus berbagi dengan berbagai industri lainBiodiesel adalah sebuah alternatif untuk bahan bakar diesel berbasis minyak bumi yang terbuat dari sumber daya terbarukan seperti minyak nabati, lemak hewan, atau alga. Ia memiliki sifat pembakaran yang sangat mirip dengan diesel petroleum, dan dapat menggantikannya dalam menggunakan saat ini. Namun, yang paling sering digunakan sebagai aditif untuk minyak diesel, meningkatkan pelumasan dinyatakan rendah bahan bakar solar murni ultra rendah belerang. Ini adalah salah satu kandidat yang mungkin untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama dunia transportasi, karena merupakan bahan bakar terbarukan yang dapat menggantikan solar pada mesin saat ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Semakin banyak stasiun bahan bakar yang membuat biodiesel tersedia bagi konsumen, dan semakin banyak armada transportasi yang besar menggunakan beberapa proporsi biodiesel dalam bahan bakar mereka.Biodiesel terdiri dari asam lemak rantai panjang dengan alkohol terpasang, sering berasal dari minyak nabati. Hal ini dihasilkan melalui reaksi minyak nabati dengan alkohol metil atau etil alkohol dengan adanya katalis. Lemak hewani adalah sumber potensial. Umumnya katalis digunakan adalah kalium hidroksida (KOH) atau sodium hidroksida (NaOH). Proses kimia yang disebut transesterifikasi yang menghasilkan biodiesel dan gliserin. Kimia, biodiesel disebut ester metil jika alkohol yang digunakan adalah metanol. Jika etanol yang digunakan, disebut ester etil.

Metil ester merupakan monoalkil ester dari asam asam lemak rantai panjang yang terkandung dalam minyak nabati atau lemak hewani untuk digunakan sebagi alternatif yang tepat untuk bahan bakar mesin diesel. Alternatif bahan bakar terdiri dari metil ester hasil trans esterifikasi baik trialkil gliserida atau esterifikasi dari asam lemak bebas.Pembuatan biodiesel dari minyak tanaman memiliki kasus yang berbeda-beda sesuai dengan kandungan FFA. Pada kasus minyak tanaman dengan ALB tinggi, dilakukan dua jenis proses, yaitu esterifikasi dan transesterifikasi. Proses esterifikasi dan transesterifikasi bertujuan untuk mengubah asam lemak bebas dan trigliserida dalam minyak menjadi metil ester (biodiesel) dan gliserol.Esterifikasi adalah tahap konversi dari asalm lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi adalah tahap mereaksikan lemak dengan alkohol.

RCOOH + CH3OH RCOOH3 + H2OAsam lemak metanol metil ester air

Transesterifikasi (alkoholis) adalah tahap konversi dari trigliserida menjadi alkil ester melalui reaski dengan alkohol dengan produk samping gliserol.Metil ester dapat diperoleh dari hasil pengolahan bermacam-macam minyak nabati, misalnya di jerman diperoleh dari minyak rapessed, di Eropa diperoleh dari minyak biji bunga mataharprni dan minyak rapessed, di prancis dari itali diperoleh dari minyak biji bunga matahari, di Amerika Serikat dan Brazil diperoleh dari minyak kedelai, di Malaysia diperoleh dari minyak kelapa sawit, dan di Indonesia diperoleh dari minyak kelapa sawit, minyak jarak pagar, minyak kelapa, dan minyak kedelai (2,3,4). Selain minyak-minyak tersebut, minyak safflower, minyak linsedd, dan minyak zaitun juga dapat digunakan dalam pembuatan senyawa metal ester (4,5). Pada pengolahan minyak nabati di atas juga di hasilkan gliserol sebagai hasil sampingnya.Metil ester yang diperoleh dari reaksi transesterifikasi dapat dimurnikan dan ditetapkan kadarnya. Ada tiga metode analisis untuk menetapkan kadar metil ester yaitu kromatografi gas, kromatografi cair kinerja tinggi, dan kromatografi lapis tipis.

Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis

Biodiesel dibuat melalui proses kimia yang disebut transesterifikasi.Proses ini menghasilkan dua produk yaitu metil esters (biodiesel)/mono-alkyl esters dan gliserin yang merupakan produk samping.Bahanbakuutama untuk pembuatan biodiesel antara lain minyak nabati, lemak hewani, lemak bekas/lemak daur ulang.Sedangkan sebagai bahanbakupenunjang yaitu alkohol. Pada pembuatan biodiesel dibutuhkan katalis untuk prosesesterifikasi. Produk biodiesel tergantung pada minyak nabati yang digunakan sebagai bahanbakuserta pengolahan pendahuluan dari bahanbakutersebut.Alkohol yang digunakan sebagai pereaksi untuk minyak nabati adalah methanol, namun dapat pula digunakan ethanol, isopropanol atau butyl, tetapi perlu diperhatikan juga kandungan air dalam alcohol tersebut. Bila kandungan air tinggi akan mempengaruhi hasil biodiesel kualitasnya rendah, karena kandungan sabun, ALB dan trigiserida tinggi. Disamping itu hasil biodiesel juga dipengaruhi oleh tingginya suhu operasi proses produksi, lamanya waktu pencampuran atau kecepatan pencampuran alkohol. Katalisator dibutuhkan pula guna meningkatkan daya larut pada saat reaksi berlangsung, umumnya katalis yang digunakan bersifat basa kuat yaitu NaOH atau KOH atau natrium metoksida. Katalis yang akan dipilih tergantung minyak nabati yang digunakan, apabila digunakan minyak mentah dengan kandungan ALB kurang dari 2 %, disamping terbentuk sabun dan juga gliserin. Katalis tersebut pada umumnya sangat higroskopis dan bereaksi membentuk larutan kimia yang akan dihancurkan oleh reaktan alkohol. Jika banyak air yang diserap oleh katalis maka kerja katalis kurang baik sehingga produk biodiesel kurang baik.Setelah reaksi selesai, katalis harus di netralkan dengan penambahan asam mineral kuat. Setelah biodiesel dicuci proses netralisasi juga dapat dilakukan dengan penambahan air pencuci, HCl juga dapat dipakai untuk proses netralisasi katalis basa, bila digunakan asam phosphate akan menghasil pupuk phosphat (K3PO4)

Teori TransesterifikasiPembutan biodesel relatif sederhana dan mudah dikuasai dengan produk berupa Fatty Acid Metyl Ester (FAME) yang melalui proses Transesterifikasi. Proses Transesterifikasi adalah proses pertukaran antara gugus alkyl dari trigliserida dengan gugus alkil dari Methanol (alcohol), sehingga terbentuk FAME dan gliserin.CH2 O C R1CH3 O C R1CH2 OHKOHCH O C R2+3 CH3OHCH3 O C R2 +CH OH

MethanolCH2 O C R3CH3 O C R3CH2 OHTriglyseridaFatty Acyd MetylGliserinEster (FAME)

Proses Uji MutuBeberapa jenis proses Analisa Uji Mutu dilakukan secara Kimia dan Fisika adalah sebagai berikut:Proses Uji Mutu secara KimiaAnalisa secara Kimia adalah sebagai berikut:a.Kadar Airb.FFA (FreeFaty Acid)c.Rancidityd.Kandungan Logam

Proses Uji Mutu secara FisikaAnalisa secara Fisika adalah sebagai berikut :a.Analisa Density (MassaJenis)b.Analisa Viscosity (Kekentalan)

Tabel biodisel dari minyak bekas

No.Jenis AnalisaStandar

1.Kadar Air0,3 %

2.FFA0,3 %

3.Rancidity10 %

4.Kandungan logamNegatif

5.Viskositas2,3 6,0 mm2/s

6.Density0,85 0,89 gr/cm3

Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan transesterifikasi :1. SuhuKecepatan reaksi secara kuat dipengaruhi oleh temperatur reaksi pada ummnya reaksi ini dapat dijalankan pada suhu mendekati titik didih metanol (65oC) pada tekanan atmosfer. Kecepatan reksi akan meningkat sejalan dengan kenaikan temperatur semakin tinggi temperatur berarti semakin banyak yang dapat digunakan oleh reaktan untuk mencapai energi aktivasi.2. Waktu reaksiSemakin lama waktu reaksi maka semakin banyak produk yang dihasilkan karena ini akan memberikan kesempatan rektan untuk bertumbukan satu sama lain. Namun setelah kesetimbangan tercapai tambahan waktu reaksi tidak akan mempengaruhi reaksi. Penelitian yang menggunakan lama reaksi 3 jam (Azis., 2005 )3. KatalisKatalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi reaksi namun tidak menggeser letak kesetimbangan. Tanpa katalis rekasi transesterifikasi baru dapat berjalan pada suhu sekitar 250C. Penambahan katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi dan menurunkan kondisi operasi. Katalis yang dapat digunakan adalah katalis asam, katalis basa ataupu penukar ion. Dengan katalis basa reaksi dapat berjalan pada suhu kamar sedangkan katalis.4. PengadukanPada reaksi transesterifikasi reaktan-reaktan awalnya membentuk sistim cairan dua fasa. Reaksi dikendalikan oleh difusi diantara diantara fase-fase yang berlangsung lambat. Seiring dengan terbentuknya metil ester ia bertindak sebagai pelarut tunggal yang dipakai bersama oleh reaktan-reaktan dan sistim dengan fase tunggalpun terbentuk. Dampak pengadukan ini sangat signifikan selama reaksi. Setelah sistim tunggal terbentuk maka pengudukan menjadi tidak lagi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap reaksi. Pengadukan dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan campuran reaksi yang bagus. Pengadukan yang tepat akan mengurangi hambatan antar massa. Pengadukan transesterifikasi 1500 rpm.5. Perbandingan reaktanVariabel penting lain yang mempengaruhi hasil ester adalah rasio molar antara alkohol dan minyak nabati. Stoikiometri reaksi transesterifikasi memerlukan 1 mol minyak trigliserida memerlukan 6 mol metanol menggunakan rasio molar alkohol-minyak = 1 : 6. Terlalu banyak alkohol yang dipakai menyebabkan biodiesel mempnyai viskositas yang rendah dibandingkan viskositas solar juga akan menurunkan titik nyala (flas point). Hal ini disebabkan karena pengaruh sifat-sifat alkohol yang mudah terbakar. Perbandingan alkohol minyak = 1 : 2,2 (etanol : minyak).

MetanolMetanol dalam keadaan atmosfer berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bauk yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol). ,etanol banyak digunakan sebagai pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan aditid bagi etanol industri.Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah upa metanol (dalam jumlah kecil) diudara. Setelah beberapa hari, uap metanol tersebut akan teroksidasi dan oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dalam air. Reaksi kimia metanol yang terbakar diudara dan membentuk karbon dioksida dan air:2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2OApi dari metanol tidak berwarna, metanol sering digunakan sebagai bhan aditif bagi pembuatn alkohol untuk penggunaan industri karena sifatnya yang beracun.Sifat fisik dan kimia Methyl ester (Biodisel) Sifat fisis :1. Nama : Methyl Ester (Biodiesel) 2. Rumus Molekul : R-COOCH3 3. Berat Molekul : 283,77 g/gmol 4. Wujud : cair 5. Warna : Jernih kekuningan 6. Densitas : 810 kg/m3 7. Viskositas : 7.3 cp 8. Specific grafity : 0,87 0,89 9. Cetane number : 46 70 10. Cloud point : (-11 s/d 16) oC 11. Boiling point : (182 338) oC 12. Pour point : (-15 s/d 135) oC 13. Kemurnian : 98 %

Kegunaan produk :1. Methyl ester (Biodisel) a. Methyl ester (Biodisel) berfungsi sebagai bahan bakar alternative pengganti minyak bumi khusus untuk mesin disel otomotif dan industri b. Menanggulangi pencemaran lingkungan akibat pembakaran bahan bakar fosil. 2. Glycerol a. Untuk obat Digunakan di dalam medis dan persiapan farmasi misalnya sebagai pelumas peralatan kedokteran Digunakan sebagai obat pencuci perut Sebagai sirup obat batuk Digunakan sebagai pengganti alkohol, untuk bahan pelarut dalam pengambilan herbal dan antiseptic.

b. Untuk perawatan pribadi Pasta gigi Obat kumur Produk Perawatan kulit Cream cukur rambut Sabun

c. Makanan dan minuman Sebagai bahan pelarut dan bahan pemanis, mengawetkan makanan Pewarna makanan Dipakai untuk membuat polyglycerol esters dalam industri margarine