Definisi Biodiesel :Biodiesel merupakan suatu nama dari Alkyl Ester atau rantai panjang asam lemak yang berasal dari minyak nabati maupun lemak hewan. Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar pada mesin yang menggunakan diesel sebagai bahan bakarnya tanpa memerlukan modifikasi mesin. Biodiesel tidak mengandung petroleum diesel atau solar.Biodiesel adalah senyawa mono alkil ester yang diproduksi melalui reaksi tranesterifikasi antara trigliserida (minyak nabati, seperti minyak sawit, minyak jarak dll) dengan metanol menjadi metil ester dan gliserol dengan bantuan katalis basa. Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20 serta mengandung oksigen. Adanya oksigen pada biodiesel membedakannya dengan petroleum diesel (solar) yang komponen utamanya hanya terdiri dari hidro karbon. Jadi komposisi biodiesel dan petroleum diesel sangat berbeda.Biodiesel secara nyata dapat mengurangi pencemaran, mengurangi hidrokarbon yang tidak terbakar,karbonmonoksida, sulfat, polisiklikaromatik hidrokarbon, dan hujan asam.Sifat - sifat yang terdapat di biodiesel yaitu :1. Dapat Diperbarui (Renewable)2. Mudah terurai oleh bakteri (Biodegradable)3. Ramah Lingkungan4. Menurunkan emisi (CO, CO2, SO2)5. Menghilangkan asap hitam6. Sifat pelumasan lebih bagus7. Digunakan oleh mesin dieselBahan baku yang digunakan untuk pengolahan biodiesel yaitu1. Refined Bleached Deodorized Palm Oil (RPO) Merupakan minyak hasil kelapa sawit yang telah mengalami proses pemurnian di Revinery.2. Methanol (CH3OH) merupakan senyawa alkohol yang digunakan sebagai pereaksi yang akan memberikan gugus alkil kepada rantai trigliserida dalam reaksi biodiesel.3. Sodium Methylate (NaOCH3) digunakan sebagai katalis (zat yang digunakan untuk mempercepat reaksi),merupakan katakis basa karena mengandung alkalinity 30%.4. Phosporic Acid (H3PO4) digunakan sebagai zat yang akan mengurangi kadar sabun dalam biodiesel,mengikat getah - getah (gum) dalam biodiesel,bersifat asam dengan kadar (>85%)5. Hydrocloric Acid (HCl) digunakan dalam proses Reacrification I, berfungsi untuk memisahkan Fatty matter di dalam Heavy Phase (Glycerine - water - methanol) dengan kadar (>30%)RCOO- (terlarut) + H+ RCOOH6. Caustic soda ( NaOH ) ini digunakan untuk penetral pembentukan glyserinREAKSI PROSES TRANSESTERIFIKASIO O|| ||CH2 - O - C - R1 CH3 - O - C - R1|| O O CH2 - OH| || || |CH - O - C - R2 + 3 CH3OH CH3 - O - C - R2 + CH - OH| (NaOCH3) || O O CH2 - OH| || ||CH2 - O - C - R3 CH3 - O - C - R3Triglyceride methanol mixture of fatty esters glycerinTriglyceride methanol mixture of fatty esters glycerinReaksi diatas adalah rekasi reversilbe sehingga untuk mencegah reaksi balik kita tambahkan methanol berlebih. Dengan demikian maka produk yang dihasilkan juga lebih maksimal (yield = 98 %).DESKRIPSI PROSESTransesterification SectionTransesterifikasi adalah proses mengeluarkan gliserin dari minyak dan mereaksikan asam lemak bebasnya dengan alkohol (misalnya metanol) menjadi alkohol ester (Fatty Acid Methyl Ester/FAME), atau yang biasa disebut biodiesel. Agar reaksi ini dapat bereaksi maksimal maka kita gunakan methanol berlebih dan katalis cair yaitu sodium methylate. Pencampuran reaksi ini terjadi antara suhu 60-65 0C, secara actual kita mereaksikannya pada suhu 62 0C. untuk menjaga suhu ini agar tetap stabil maka fluida dimasukkan terlebih dulu ke exchanger dan untuk menghasilkan reaksi yang homogen maka kita gunakan mixer kemudian fluida kita pompa ke reactor (coulum). Methanol dan sodium methylat kita dosing sebelum mixer, inilah yang dinamakan dosing stage-1. Dalam reaktor akan terbentuk phasa ringan (ligh phase) dan phasa berat (heavy phase) dimana pemisahannya terjadi secara gravitasi. Phasa berat yang terbentuk akan dialirkan ke tangki heavy phase sementara phasa ringannya akan dimasukkan ke separator-1 dengan putaran 4500 rpm sehingga heavy phase yang masih terikat (mengemulsi) di ligh phase dapat dipisahkan. Ligh phase yang dihasilkan dari separator dialirkan ke coulum 3 dan 4 sementara heavy phasenya dimasukkan ke tangki heavy phase. Namun sebelum masuk ke coulum 3 dan 4 kita dosing lagi methanol dan sodium methylate (dosing stage-2) yang bertujuan untuk mereaksikan minyak (RPO) yang belum bereaksi. Dalam hal ini suhu reaksi juga sangat penting untuk diprhatikan. Dalam coulum 3 dan 4 ini pemisahan ligh phase dan heavy phase juga terjadi secara gravitasi. Ligh phase yang dihasilkan dari coulum-4 kemudian dimasukkan ke seperator-2 dimana fungsinya sama pada separator-1 yaitu memisahkan kembali phasa berat yang ada dari biodiesel.Washing & Drying SectionBiodiesel yang dihasilkan dari separator-2 dialirkan ke mixer lalu ke seperator 3 dan 4. Dalam tahap ini akan kita lakukan washing untuk pemurnian PME. Untuk pemurnian PME ini kita gunakan dosing phosporic acid dengan menjaga PH air pencuci adalah 2. Pemurnian crude metil ester dilakukan dengan dua tahap pencucian, yang disebut dengan methode counter current.Maksud dari aliran counter current disini adalah air pencuci separator final (sep # 4) yang merupakan heavy phase digunakan kembali untuk air pencuci separator # 3,namun disini harus di jaga PH separator final 3 - 4. Tujuan ditambahkan air pencuci adalah untuk menghentikan reaksi dan mengikat gum-gum maupun methanol yang terkandung dalam biodiesel. setelah itu phase ringan yang berasal dari separator 4 dialirakan ke tangki PME (PME intermedite tank). Dari tangki ini kita pompakan ke vacum dryer dengan temperaturnya berkisar antara 135 oC-137 oC. Untuk mendapatkan temperatur tersebut maka kita masukkan terlebih dahulu ke heat exchanger yang bertujuan untuk memudahkan vacum menarik uap air dalam biodiesel itu sendiri.Selain itu vacum juga berfungsi untuk menguragi kadar methanol dan soap dalam metil ester. Setelah dari PME dryer minyak biodiesel dipompakan ke economizer lalu didinginkan dalam exchanger cooler dan kemudian di timbun ke tangki biodiesel (PME Storage Tank)Rectyfication SectionPada proses ini heavy phase yang berasal dari fase berat keluaran separator berupa glyserin-metahanol-air dialirkan ke reaktor mixer tetapi sebelumnya ditambahkan HCl supaya terjadi netralisasi dari sodium methylate didalam campuran dan menjaganya dalam kondisi asam (PH 3-4),di dalam reaktor mixer dijamin terjadinya reaksi yang Sempurna, kemudian campuran ini dialirkan ke split box (fatty acid separator) yang terdiri dari beberapa ruang sebagai tempat untuk pemisahan fatty acid. Fatty acid yang berada pada lapisan atas dialirkan ke kolom fatty matter dengan tekanan vacum dimana hasil fatty matter dialirkan ketangki penampungan akhir TK90151-90152. Dari split box setelah terpisah dari fatty acid, glyserin metahnol dan air dialirkan kekolom distilasi yang sebelumnya di injeksikan dengan caustic soda (sodium hydroxide) untuk menjaga kondisi netral PH 6-7, pada kolom distilation ini suhu top dijaga 65 C dan bottom 107 C dimana uap metahnol yang keluar dari top kolom di kondensasi ketangki methanol sementara dan sebagaian ada yang dijadikan refluks dan di alirkan ketangki raw material untuk digunakan kembali pada tahap transesterification section, produk bottom berupa glyserin dan air recovery dipompa ketangki crude glyserin sementara.Glyserin - Water Evaporation SectionPada section ini crude gliserin diproses didalam evaporator dimana evaporator yang digunakan disini adalah triple efek untuk menghilangkan kadar air yang ada didalam crude gliserin sehingga dapat dihasilkan crude gliserin sebesar 80%. Hal ini juga sangat dipengaruhi oleh suhu maka dalam proses ini disetting suhu maksimum 145 0C ini pun tergantung flow dari crude gliserin tersebut.multi effect evaporator yang terdiri dari beberapa pemisahan bagian yang dilengkapi dengan sistem cairan sirkulasi digunakan untuk mengkonsentrasikan glycerin-air,dimana hasil produk gliserin ini disimpan ditangki penyimpanan sementara sebelum adanya pengapalanterhadap konsumen.Bahan bakar yang berbentuk cair ini bersifat menyerupai solar, sehingga sangat prospektif untuk dikembangkan. Apalagi biodiesel memiliki kelebihan lain dibandingkan dengan solar, yakni: bahan bakar ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik (free sulphur, smoke number rendah) sesuai dengan isu-isu global, cetane number lebih tinggi (>57) sehingga efisiensi pembakaran lebih baik dibandingkan dengan minyak kasar, memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin dan dapat terurai (biodegradable), merupakan renewable energy karena terbuat dari bahan alam yang dapat diperbarul, dan meningkatkan independensi suplai bahan bakar karena dapat diproduksi secara lokal.Bagaimana Biodiesel Dihasilkan?Pada prinsipnya, proses pembuatan biodiesel sangat sederhana. Biodiesel dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak atau lemak dengan alkohol. Alkohol akan menggantikan gugus alkohol pada struktur ester minyak dengan dibantu katalis. NaOH dan KOH adalah katalis yang umumnya digunakan.Proses transesterifikasi bertujuan untuk menurunkan viskositas (kekentalan) minyak, sehingga mendekati nilai viskositas solar Nilai viskositas yang tinggi akan menyulitkan pemompaan/pemasukan bahan bakar dari tangki ke ruang bahan bakar mesin dan menyebabkan atomisasi lebih sukar terjadi. Hal ini mengakibatkan pembakaran kurang sempurna dan menimbulkan endapan pada nosel.Sumber Bahan Baku BiodieselBiodiesel dapat dibuat dari minyak nabati, lemak binatang, dan ganggang. Minyak nabati adalah bahan baku yang umum digunakan di dunia untuk menghasilkan biodiesel, di antaranya rapeseed oil (Eropa), soybean oil (USA), minyak sawit (Asia), dan minyak kelapa (Filipina).Pemanfaatan minyak nabati sebagai bahan baku biodiesel memiliki beberapa kelebihan, di antaranya sumber minyak nabati mudah diperoleh, proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati mudah dan cepat, serta tingkat konversi minyak nabati menjadi biodiesel tinggi (mencapai 95%). Minyak nabati memiliki komposisi asam lemak berbeda-beda tergantung dari jenis tanamannya. Zat-zat penyusun utama minyak-lemak (nabati maupun hewani) adalah trigliserida, yaitu triester gliserol dengan asam-asam lemak (C8-C24). Komposisi asam lemak dalam minyak nabati menentukan sifat fisikokimia minyak.Sumber Bahan Baku Biodiesel yang Prospektif di Indonesia.Indonesia kaya bahan baku penghasil biodiesel. Tanaman-tanaman penghasil minyak di Indonesia beserta kandungan minyak seperti. Tanaman jarak, kelapa, dan kelapa sawit mengandung minyak yang tinggi, yaitu di atas 1.600 liter tiap hektarnya. Ketiga tanaman tersebut sangat potensial untuk dikembangkan dan digunakan sebagai bahan baku biodiesel karena memiliki kandungan minyak yang tinggi dan tersedia dalam jumlah cukup melimpah.

Penulis: Yuli Setyo Indartono, Ketua Divisi Teknologi Energi INDENI Artikel ini dimuat di Berita Iptek 31 Juli 2006 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. Pesan ini jelas tertuang dalam pernyataan resmi Presiden Susilo Bambang Yudhoyono seusai melakukan rapat kerja Sabtu-Ahad (1 - 2 Juli 2006) yang digelar di Losari, Magelang (Nusrat, 2006). BBN memenuhi dua syarat utama sebagai sumber energi baru: (1) Tidak menciptakan ketergantungan; karena bahan baku BBN dapat dibudidayakan di bumi Indonesia, dan (2) Ramah lingkungan. Emisi pembakaran BBN yang juga merupakan gas rumah kaca, yakni CO2, pada prinsipnya akan diserap kembali oleh tanaman sumber BBN. Terbukti telah terjadi penurunan emisi CO2 sebesar 12% di Brazil setelah negara ini menggunakan bioethanol dalam skala besar (Riberio dkk, 1997). Kontinuitas penggunaan BBN memerlukan kontinuitas suplai bahan baku dalam jumlah besar, hal ini memerlukan keterlibatan masyarakat yang sekaligus berpotensi meningkatkan taraf hidup mereka. Tulisan ini bertujuan untuk memberikan pemahaman seputar biodiesel, mulai dari karakteristik, produksi, hingga performansi mesin yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar. Bagian pertama tulisan ini membahas pengertian seputar minyak tumbuhan dan biodiesel serta karakter utama yang membedakannya. Juga dibahas beberapa jenis bahan baku yang umum digunakan di berbagai negara untuk membuat biodiesel. Minyak (tumbuhan) mentah, SVO, dan Biodiesel Biodiesel didefinisikan sebagai metil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel (Vicente dkk, 2006). Sedangkan minyak yang didapatkan langsung dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak (oilseed), yang kemudian disaring dan dikeringkan (untuk mengurangi kadar air), disebut sebagai minyak lemak mentah (Soeradjaja, 2005). Minyak lemak mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar fosfor (degumming) dan asam-asam lemak bebas (dengan netralisasi dan steam refining) disebut dengan refined fatty oil atau straight vegetable oil (SVO) (Soeradjaja, 2005a). SVO didominasi oleh trigliserida sehingga memiliki viskositas dinamik yang sangat tinggi dibandingkan dengan solar (bisa mencapai 100 kali lipat, misalkan pada Castor Oil (Conceicao, 2005)). Oleh karena itu, penggunaan SVO secara langsung di dalam mesin diesel umumnya memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin, misalnya penambahan pemanas bahan bakar sebelum sistem pompa dan injektor bahan bakar untuk menurunkan harga viskositas. Viskositas (atau kekentalan) bahan bakar yang sangat tinggi akan menyulitkan pompa bahan bakar dalam mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar. Aliran bahan bakar yang rendah akan menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang baik. Buruknya atomisasi berkorelasi langsung dengan kualitas pembakaran, daya mesin, dan emisi gas buang. Dalam reviewnya, Bozbas (2005) menguraikan berbagai permasalahan yang timbul pada penggunaan SVO dalam mesin diesel dan alternatif solusinya. Pemanasan bahan bakar sebelum memasuki sistem pompa dan injeksi bahan bakar merupakan satu solusi yang paling dominan untuk mengatasi permasalahan yang mungkin timbul pada penggunaan SVO secara langsung pada mesin diesel. Bernardo dkk (2003) menggunakan minyak mentah Camelina Sativa, yang didapatkan dengan pengepresan (cold press) pada biji Camelina Sativa dan penyaringan (filtered), sebagai bahan bakar mesin diesel dan mengujinya pada kendaraan sejauh 426,4 km. Kendaraan yang sama juga digunakan untuk menguji bahan bakar solar sejauh 431,4 km guna mendapatkan perbandingan performansi antara minyak mentah Camelina Sativa dan solar. Mereka menggunakan pemanas khusus minyak Camelina Sativa sebelum memasuki ruang bakar. Secara umum, hasil pengujian Bernardo dkk (2003) menunjukkan bahwa minyak mentah Camelina Sativa memiliki performansi yang sebanding dengan solar. Namun demikian, Soeradjaja (2005b) menekankan perlunya pengujian jangka panjang untuk memastikan kompatibilitas mesin diesel konvensional terhadap SVO. Pada umumnya, orang lebih memilih untuk melakukan proses kimiawi pada minyak mentah atau refined fatty oil/SVO guna menghasilkan metil ester asam lemak (fatty acid methyl ester - FAME) yang memiliki berat molekul lebih kecil dan viskositas setara dengan solar sehingga bisa langsung digunakan dalam mesin diesel konvensional. Biodiesel umumnya diproduksi dari refined vegetable oil menggunakan proses transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya bertujuan mengubah [tri, di, mono] gliserida berberat molekul dan berviskositas tinggi yang mendominasi komposisi refined fatty oil menjadi asam lemak methil ester (FAME). Sebagai contoh, perbandingan karakteristik antara refined vegetable oil dan biodiesel yang dihasilkan dari tumbuhan jenis Brassica carinata (Bouaid dkk., 2005) terhadap solar dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini: Tabel 1 menunjukkan bahwa transesterifikasi refined vegetable oil menjadi biodiesel mengubah harga viskositas dan kadar asam secara signifikan. Harga viskositas biodiesel tidak jauh berbeda dengan solar; menunjukkan bahwa biodiesel dari Brassica Carinata memiliki karakteristik alir yang tidak jauh berbeda dengan solar, sehingga diprediksi tidak akan menimbulkan masalah yang berarti bila digunakan secara langsung pada mesin diesel konvensional. Sedangkan viskositas refined vegetable oil yang sangat tinggi (lebih dari 10 kali lipat) menunjukkan bahwa dengan daya pemompaan yang tetap, minyak ini akan berpotensi menimbulkan masalah pada sistem injeksi bahan bakar, bila tidak dilakukan tambahan peralatan/modifikasi pada mesin dan atau sistem penyaluran bahan bakar. Bahan Baku Biodiesel Azam dkk (2005) mengkompilasi berbagai hasil riset di India tentang BBN biodiesel dan menemukan 75 spesies tanaman yang bisa menghasilkan biodiesel; 26 spesies diantaranya, termasuk Jathropa Curcas (Jarak Pagar), yang memenuhi standar kualitas USA, Jerman, dan Eropa. Soeradjaja (2005a) menyebut adanya 50 spesies tanaman di Indonesia yang bisa menghasilkan biodiesel, contoh yang populer adalah sawit, kelapa, jarak pagar, kapok atau randu. Vicente dkk. (2006) meneliti beberapa spesies tanaman penghasil biodiesel di Spanyol, diantaranya bunga matahari, rapeseed, dan Brassica carinata. Mereka menyimpulkan bahwa viskositas, peroksida, dan asam dari biodiesel yang dihasilkan oleh ke-tiga spesies di atas memenuhi standard Uni Eropa, sedangkan kadar iodine biodiesel dari bunga matahari dan Brassica carinata lebih tinggi dari standard Uni Eropa. Canoira dkk. (2005), juga dari Spanyol, setelah meneliti Jojoba oil-wax menyimpulkan bahwa biodiesel yang dihasilkan dari Jojoba (Simmondsia chinensis Link Schneider) memenuhi standard biodiesel Eropa (EN14214). Tsai dkk. (2005) menguraikan telah beroperasinya fasilitas pengolahan limbah minyak pangan di Taiwan yang berkapasitas 3,000 ton metrik per tahun. Limbah tersebut didapatkan dari berbagai sumber, seperti restoran, rumah makan, rumah tangga, hingga perusahaan-perusahaan yang menghasilkan limbah minyak pangan dalam proses produksinya. Dengan menggunakan proses transesterifikasi, Taiwan telah berhasil mengubah limbah minyak pangan nya menjadi biodiesel. Hal ini berdampak ganda: mengurangi limbah cair ke lingkungan sekaligus mendapatkan BBN biodiesel yang ramah lingkungan.Proses Produksi Biodiesel Refined fatty oil yang memiliki kadar asam lemak bebas (free fatty oil) rendah, sekitar 2% bisa langsung diproses dengan metode transesterifikasi menggunakan katalis alkalin untuk menghasilkan metil ester dan gliserol. Namun bila kadar asam minyak tersebut masih tinggi, maka sebelumnya perlu dilakukan proses praesterifikasi terhadap minyak tersebut. Kandungan air dalam minyak tumbuhan juga harus diperiksa sebelum dilakukan proses transesterifikasi. Esterifikasi dua tahap Transesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel dari refined fatty oil. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (FAME) hingga 98% dari bahan baku minyak tumbuhan (Bouaid dkk., 2005). Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas (free fatty acid - FFA) tinggi (yakni lebih dari 2% - Ramadhas dkk. (2005)), maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Ramadhas dkk. (2005) melakukan dua tahap esterifikasi untuk memproses minyak biji karet mentah (unrefined rubber seed oil) menjadi biodiesel. Kedua proses tersebut adalah: 1. Esterifikasi asam: Ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat (sulphuric acid) 0.5 wt% dan alkohol (umumnya methanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik. 2. Esterifikasi alkalin: Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap produk tahap pertama di atas menggunakan katalis alkalin. Sodium hidroksida 0.5 wt% dan alkohol (umumnya methanol) dengan rasio molar antara alkohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini. Kedua proses esterifikasi di atas dilakukan pada temperatur 40 - 50oC. Esterifikasi dilakukan di dalam wadah berpengaduk magnetik dengan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk ini penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi alkalin akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan air distilat panas (10 vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Selain untuk menurunkan kadar asam, pada proses praesterifikasi juga perlu dilakukan pengurangan kadar air. Pada prinsipnya, pengurangan kadar air bisa dilakukan dengan dua cara, separasi gravitasi atau separasi distilasi. Separasi gravitasi mengandalkan perbedaan densitas antara minyak dengan air: air yang lebih berat akan berposisi di bagian bawah untuk selanjutnya dapat dipisahkan. Sedangkan separasi distilasi mengandalkan titik didih air sekitar 100oC dan pada beberapa kasus digunakan pula tekanan rendah untuk memaksa air keluar dan terpisah dari minyak. Zullaikah dkk. (2005) menggunakan proses katalis-asam dua tahap untuk menghasilkan biodiesel dari minyak dedak/bekatul beras (rice bran oil) yang memiliki kadar asam tinggi. Proses tahap pertama dilakukan pada temperatur 60oC dan tekanan atmosfer. Rasio molar antara methanol dan asam lemak bebas (FFA) diset pada 5:1. Temperatur di dalam wadah/reaktor dijaga dengan cara mencelupkannya ke dalam fluida (oil) dengan temperatur tertentu (oil bath with temperature controller). Pengaduk magnetik digunakan untuk memastikan terjadinya reaksi kimia di seluruh bagian wadah. Asam sulfat (sulphuric acid) 2 wt% dicampurkan terlebih dahulu dengan methanol untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah/reaktor. Setelah 2 jam, proses dihentikan dan campuran di dalam reaktor didinginkan hingga mencapai temperatur ruang. Produk dipisahkan dan dibersihkan menggunakan air. Fasa organik kemudian dipisahkan dari air dan dikeringkan dengan teknik tekanan rendah (vakum). Produk akhir tahap pertama ini kemudian diproses lagi menggunakan katalis asam yang sama, asam sulfat, dengan konsentrasi asam sulfat 2 wt% dan rasio molar antara methanol dan minyak sebesar 9:1. Reaksi dilakukan dalam wadah tertutup pada temperatur 100oC dan kecepatan pengaduk sebesar 300 rpm (putaran per menit). Sekitar 96% metil ester bisa dihasilkan menggunakan proses katalis-asam dua tahap ini setelah 8 jam menggunakan minyak dedak/bekatul beras yang semula memiliki kadar asam lemak bebas (FFA) sebesar 76%. Transesterifikasi Bila bahan baku minyak yang digunakan merupakan minyak yang telah diproses (refined fatty oil) dengan kadar air dan asam lemak bebas yang rendah, maka proses esterifikasi dengan katalis alkalin bisa langsung dilakukan terhadap minyak tersebut. Transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan, yakni: 1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya sodium hidroksida atau potassium hidroksida) dengan alkohol (umumnya methanol). Konsentrasi alkalin yang digunakan bervariasi antara 0.5 - 1 wt% terhadap massa minyak. Sedangkan alkohol diset pada rasio molar antara alkohol terhadap minyak sebesar 9:1. 2. Pencampuran alkohol+alkalin dengan minyak di dalam wadah yang dijaga pada temperatur tertentu (sekitar 40 - 60oC) dan dilengkapi dengan pengaduk (baik magnetik ataupun motor elektrik) dengan kecepatan konstan (umumnya pada 600 rpm - putaran per-menit). Keberadaan pengaduk sangat penting untuk memastikan terjadinya reaksi methanolisis secara menyeluruh di dalam campuran. Reaksi methanolisis ini dilakukan sekitar 1 - 2 jam. 3. Setelah reaksi methanolisis berhenti, campuran didiamkan dan perbedaan densitas senyawa di dalam campuran akan mengakibatkan separasi antara metil ester dan gliserol. Metil ester dipisahkan dari gliserol dengan teknik separasi gravitasi. 4. Metil ester yang notabene biodiesel tersebut kemudian dibersihkan menggunakan air distilat untuk memisahkan zat-zat pengotor seperti methanol, sisa katalis alkalin, gliserol, dan sabun-sabun (soaps). Lebih tingginya densitas air dibandingkan dengan metil ester menyebabkan prinsip separasi gravitasi berlaku: air berposisi di bagian bawah sedangkan metil ester di bagian atas. Katalis biologis (biocatalyst) Beberapa kritik yang ditujukan terhadap proses transesterifikasi kimiawi adalah tingginya konsumsi energi proses serta masih terikutnya senyawa-senyawa pengotor dalam metil ester, seperti [mono, di] gliserida, gliserol, air, dan katalis alkalin yang dipergunakan (Salis dkk., 2005; Han dkk, 2005; Toda dkk, 2006). Pemurnian metil ester terhadap senyawa-senyawa pengotor tersebut memerlukan tambahan energi dan material dalam proses transesterifikasi minyak menjadi biodiesel. Salis dkk. (2005) mengajukan teknik katalisasi biologis (biocatalysis) untuk memproduksi biodiesel, oleic acid alkyl ester (dalam hal ini butil oleat), dari triolein menggunakan beberapa macam katalis biologis, yakni Candida Antarctica B, Rizhomucor Miehei, dan Pseudomonas Cepacia. Karena mahalnya harga katalis biologis dibandingkan katalis kimiawi, maka penggunaan katalis biologis tersebut dilakukan dengan cara immobilisasi pada katalis. Teknik ini sekaligus memungkinkan dilakukannya proses kontinyu dalam produksi biodiesel. Dari hasil pengujian yang dilakukan Salis dkk. (2005), ditemukan bahwa Pseudomonas Cepacia merupakan katalis biologis yang paling baik dalam menghasilkan 100% butil oleat (oleic acid ethyl ester) dalam waktu 6 jam. Temperatur optimum reaksi ini adalah 40oC. Toda dkk (2006) juga menggunakan jalur katalis biologis untuk memproduksi biodiesel dari minyak tumbuhan. Mereka membuat katalis padat (solid catalyst) dari gula dengan cara melakukan pirolisis terhadap senyawa gula (D-glucose dan sucrose) pada temperatur di atas 300oC. Proses ini menyebabkan karbonisasi tak sempurna terhadap senyawa gula dan terbentuknya lembar-lembar karbon aromatik polisiklis (polycyclic aromatic carbon sheets). Asam sulfat (sulphuric acid) kemudian digunakan untuk mensulfonasi cincin aromatik tersebut sehingga menghasilkan katalis. Katalis padat yang dihasilkan dengan cara ini disebutkan memiliki kemampuan mengkonversi minyak tumbuhan menjadi biodiesel lebih tinggi dibandingkan katalis asam sulfat cair ataupun katalis asam padat lain yang telah ada sebelumnya. Transesterifikasi tanpa katalis Han dkk. (2005) melakukan proses transesterifikasi pada minyak kedelai (soybean oil) menggunakan methanol superkritik dan co-solvent CO2. Tidak adanya katalis pada proses ini memberikan keuntungan tidak diperlukannya proses purifikasi metil ester terhadap katalis yang biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional menggunakan katalis asam/basa. Han dkk. (2005) melakukan perbaikan pada proses transesterifikasi menggunakan methanol superkritik dengan menambahkan co-solvent CO2 yang berfungsi untuk menurunkan tekanan dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini berkorelasi langsung pada lebih rendahnya energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan methanol superkritik. Namun demikian, temperatur yang terlibat dalam proses yang dilakukan Han dkk (2005) masih cukup tinggi, yakni sekitar 280oC.