KEMUNGKINAN PENGGUNAAN ANTIOKSIDAN … · viskositas kinematik. Hingga minggu keempat pada...

Penelitian Hasil Hutan Vol. 30 No. 1, Maret 2012: 69-86

ISSN: 0216-4329 Terakreditasi: ANo.: 179/AU1/P2MBI/8/2009

K

)(

)

EMUNGKINAN PENGGUNAAN ANTIOKSIDAN GUNAMEMPERTINGGI KETAHANAN OKSIDASI BIODIESEL DARI MINYAK

BIJI TANAMAN JARAK PAGAR ( L.

(Jatropha curcas L.)

Jatropha curcasThe Possible Uses of Antioxidant to Increase Oxidation Resistance of Biodiesel

Synthesized from Jarak-pagar Seed Oil

Oleh / :By

.

Keywords: s

1 1 2Han Roliadi, R. Sudradjat, & Arum Anggraini1

2

Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanandan Pengolahan Hasil Hutan

Jl. Gunung Batu No. 5 Bogor 16610, Tlp. 0251-8633378, Fax. 0251-8633413Fakultas Kehutanan IPB

Kampus IPB Darmaga, Bogor

Diterima , disetujui29 Nopember 2011 5 Maret 2012

Telah dilakukan percobaan kemungkinan pemanfaatan minyak biji jarak pagar ( ) untukbiodiesel sebagai alternatif petrosolar melalui proses estrans (esterifikasi dan transesterifikasi) danpenggunaan bahan antioksidan.

Proses estrans mengakibatkan perubahan karakteristik minyak jarak (antara lain penurunankerapatan, viskositas, bilangan asam, dan bilangan iod), sehingga meningkatkan kinerjanya sebagaibiodiesel. Tiga macam bahan antioksidan digunakan (BHT, TBHQ, dan Formula X), masing-masingdengan variasi konsentrasi 0,03-0,10%, dan sesudahnya diberi tenggang waktu mulai dari minggupertama hingga minggu ke empat. Respons yang diamati adalah bilangan peroksida, bilangan asam, danviskositas kinematik. Hingga minggu keempat pada biodiesel dengan penggunaan antioksidan tetapterjadi oksidasi (bilangan peroksida, bilangan asam, dan viskositas biodiesel meningkat), tetapi dengan

ABSTRACT

The experiment has been done to look into the utilization of Jatropa curcas oil for biodiesel as the alternative of thefossil-based diesel oil through the estrans (esterification and transesterification) process and the use of antioxidants.Theestrans process brought about favorable changes in the oil characteristicvs (e,g, the decreases in density, viscosity, acidnumber, and iod number), thereby enhancing its performance as biodiesel.

Three kinds of antioxidants were used (i.e. TBHQ, BHT, and Formula X), each with varying concentrations (0.03-0.10%), and storage duration were imposed from the first until fourth week. The examined responses comprised ofperoxide number, acid number, and kinematic viscosity. Reaching the fourth week, however, the oxidation process stilloccurred to the biodiesel oil despite using antioxidants (slight increases in peroxide number, acid number, and kinematicviscosity), but with the intensity far less than that of the control biodiesel (without antioxidant). The antiokxidant regardedas the most effective inhibiting such oxidation was TBHQ, followed in decreasing order by BHT and Formula X.However, the Formula X could expectedly perform as effectively as TBHQ and BHT, but with higher concentration(>0.10%). The characteristics of biodiesel either the control or with antioxidants (up to the fourth week duration) couldstill satisfy the SNI criteria and those of fossil-based diesel oil

Fossil fuel, alternative sources, Jatropa curcas seed oil, estrans,biodiesel, antioxidants, characteristic

Jatropa curcas

ABSTRAK

68

intensitas jauh lebih rendah dibandingkan dengan biodiesel kontrol (tanpa antioksidan). Antioksidanyang paling efektif menghambat oksidasi adalah TBHQ, disusul oleh BHT dan Formula X. Formula Xdiharapkan bisa seefektif seperti TBHQ dan BHT, tetapi pada konsentrasi lebih tinggi (>0.10%).Karakeristik biodiesel baik kontrol ataupun yang diberi antioksidan (hingga tenggang waktu minggukeempat) banyak memenuhi persyaratan SNI dan sebanding dengan karakteristik petrosolar

Bahan bakar fosil (minyak bumi), sumber alternatif, minyak biji jarak (biodiesel), estrans(esterifikasi dan transesterifikasi), bahan antioksidan, karakteristi

.

Kata kunci:k

I. PENDAHULUAN

Kebutuhan energi untuk bahan bakar(transportasi, industri, dan rumah tangga), diIndonesia hampir seluruhnya berasal dari bahanbakar fosil, yang berasal dari sisa jasad tumbuhandan binatang berukuran amat kecil (mikro) yangterpendam ratusan juta tahun yang lalu menjadibarubara, minyak bumi, dan gas alam, di manakeseluruhannya disebut bahan bakar fosil yangbersifat tidak terbarukan (Anonim, 1993; 2008).

Terdapat kecenderungan bahwa ekstraksi danpenggunaan bahan bakar fosil (terutama minyakbumi) berlangsung lebih cepat, sehingga suatusaat sumber tersebut akan habis. Diperkirakansumber minyak bumi Indonesia akan habis tahun2025. Ini disebabkan cadangan minyak bumiIndonesia hingga tahun 2007 hanya sebanyak 9ribu juta barrel, sedangkan konsumsi tahunanminyak bumi sebesar 500.000 barrel (Anonim,2008). Di antara langkah yang bisa dilakukanadalah penghematan penggunaan bahan bakarfosil yang masih ada, dan pengembangan sumberenergi alternatif terbarukan. Di Indonesia sumberyang diharapkan dapat dikembangkan dandimanfaatkan sebagai energi terbarukan diantaranya minyak dari tanaman jarak pagar( L.).

Satu pohon jarak pagar dapat menghasilkan2 - 2,5 kg biji kering per tahun (Heyne, 1987).Pada satu hektar lahan dapat tumbuh 2000 batangpohon yang akan menghasilkan 4 - 5 ton bijikering per tahun. Rendemen minyak yangdiperoleh dari biji kering berkisar 30 - 50%tergantung dari cara ekstraksi (pengempaan) danmacam alat kempa yang digunakan, sehingga dari4 - 5 ton biji kering jarak pagar tersebut dapatdihasilkan 1000-1500 liter minyak jarak per tahun(Sudradjat, 2006). Angka ini menunjukkanprospek positif pemanfaatan minyak jarak sebagaisumber energi alternatif terbarukan (biodiesel).

Jatropha curcas

Biodiesel jarak pagar sebagai minyak nabatitermasuk golongan lipida, sebagian besarmerupakan senyawa ester dengan kandunganasam lemak tidak jenuh atau ikatan rangkap yangtinggi (Gubitz, 1999). Bilangan iodnya minyakjarak pagar tinggi (rata-rata 96,5), sehinggabiodieselnya selama proses penyimpanan ataupunpenggunaannya berpotensi rentan terhadapkerusakan oksidasi menjadi senyawa peroksida,dan selanjutnya akan terdekompososi menjadialdehida dan asam karboksilat (Perkins, 1967;Rizvi, 1992). Adanya asam karboksilat berakibatpeningkatan bilangan asam biodiesel jarak pagar,dan menyebabkan korosi logam. Hal ini dapatmempengaruhi kinerja minyak jarak sebagaibiodiesel untuk menggerakan mesin berpiston.Oleh sebab itu perlu penambahan aditif padabiodiesel jarak pagar berupa antioksidan untukmenghambat proses oksidasi selama penyimpan-an atau penggunaannya.

Ester pada minyak jarak sebagian besarmerupakan trigliserida, dengan demikian minyakkarakteristik alami seperti kerapatan, viskositas,dan bilangan iod yang masih tinggi, sehinggadapat menurunkan kinerja minyak jarak sebagaibiodiesel. Diharapkan melalui proses estransterhadap minyak tersebut dapat memperbaikikarakteristiknya sehubungan dengan usahapemanfaatannya untuk biodiesel (Sonntag, 1982;Haas ., 2000; Canacki dan Gerpen, 2001;Ambarita, 2002). Terkait dengan uraian tersebutdan sebagai usaha meningkatkan kinerja minyakjarak pagar sebagai biodiesel, telah dilakukanpercobaan penggunaan bahan aditif antioksidansebanyak 3 macam yaitu TBHQ, BHT, danFormula X masing-masing pada berbagai tingkatkonsentrasi pada minyak jarak (setelahsebelumnya mengalami proses estrans), danselanjutnya ditelaah pengaruh bahan aditiftersebut terhadap sifat fisiko-kimianya, dengantujuan utama menelaah seberapa jauh efektifitas

et al

Kemungkinan penggunaan antioksidan guna mempertinggi ketahanan oksidasi ..... (Han Roliadi, R. Sudradjat, & Arum Anggraini)

69

bahan aditif menghambat proses oksidasibiodiesel.

.

1. Penelitian pendahuluan

II. BAHAN DAN METODE

A. Bahan dan Alat

B. Prosedur Kerja

.

Bahan utama penelitian yang digunakan adalahminyak jarak pagar kasar yang diperoleh dari hasilpengempaan mekanis biji jarak. Bahan kimiamencakup methanol, etanol, NaOH, asamoksalat, kholoroform, asam asetat glacial, pereaksiwijs, larutan KI 20%, larutan Na S O 0,1 N dan0,02 N, HCl 4 N, HCl 0,5 N beralkohol, indikatorfenolftalein, indikator kanji, kertas pH, dan airdemineralisasi.

Alat yang digunakan adalah labu bulat berleherdua, erlenmeyer, gelas piala, buret, pipetvolumetrik, gelas ukur, hot plate, , corongpemisah, pendingin tegak, penangas air,termometer, viskometer Ostwald, piknometer,cawan porselen, oven, desikator, dan kertas saring

Metodologi yang dilakukan di sini mencakuppenelitian pendahuluan dan penelitian utama

Penelitian pendahuluan bertujuan mencermatisifat awal minyak jarak pagar sebelum diolahmenjadi biodiesel, yang mencakup pemeriksaan

2 2 3

stirrer

sifat fisiko-kimia minyak jarak pagar awal yaitumeliputi pengukuran kerapatan, viskositas,bilangan asam, kadar air, bilangan penyabunan,bilangan iod, dan kadar asam lemak bebas atauFFA ( ) (Anonim, 2006)

Penelitian utama dilakukan untuk mem-produksi biodiesel melalui proses estrans, danmencermati pengaruh jenis dan konsentrasi antioksidan terhadap sifat fisiko-kimia biodiesel yangdihasilkan

Minyak jarak pagar disaring dengan kertassaring, lalu diperiksa kadar asam lemak bebas(FFA), selanjutnya dilakukan proses esterifikasidengan memanaskan minyak jarak hingga suhu60 C. Dengan mempertahankan pada suhu tetap,selanjutnya ditambahkan campuran metanol dankatalis Hcl. Banyaknya metanol yang ditambahkanberdasarkan rasio molar 2 : 1 terhadap FFA,sedangkan banyaknya penambahan HCLsebanyak 1% dari berat minyak jarak (b/v).Penambahan metanol menyebabkan reaksiesterifikasi minyak jarak, sehingga asam lemakbebas dikonversi menjadi metil ester (Gambar 1).Reaksi ini berlangsung selama 2 jam di manasebagai sumber panas (guna menjaga suhu 60 C)adalah bagian atas . Sesudahnyadilakukan pemisahan fraksi air (H O) dengan cara

selama 3 - 5 jam

free fatty acid

stirrer hot plate

ageing

.

2. Penelitian utama

.a. Pembuatan biodiesel1) Esterifikasi

.

o

o

2

O O

H lC

1 1R C OH CH3 H OR C OCH3OH 2+ +

Asam lemak Metanol Katalis Ester Air(Fatty acid ) (Methanol) (Catalyst) (Water)

Gambar 1. Reaksi esterifikasi (Ege, 1996)(Ege, 1996)Figure 1. Esterification reaction

2) TransesterifikasiMinyak jarak yang telah diesterifikasi dan

sudah dipisahkan dari air, dilakukan prosestransesterifikasi dengan mula-mula menjagasuhu minyak tersebut 60 C. Selanjutnyaditambahkan campuran metanol dan katalisNaOH 0,5%, di mana banyaknya metanolberdasarkan rasio molar 6:1 yaitu antara metanoldengan trigliserida (Gambar 2), dan selanjutnyadikondisikan selama 0,5-1 jam. Selanjutnya

o

biodiesel dipisahkan dari fraksi gliserol dengancara pula selama 3-5 jam, kemudiandinetra l is i r meng gunakan asam asetat(CH COOH) 0,01% yang akan mengikat sisakatalis (NaOH) yang masih terdapat padabiodiesel, membentuk endapan berwarna putihsehingga mudah dipisahkan. Tahap berikutnya,dilakukan dilakukan pencucian terhadao biodieselmenggunakan air hangat hingga pH air cucianmenjadi netral.

ageing

3

70


HC

2C

O C R

1

O

H O C R

O

2

2C 3H O C R

O

CH

3

O C R

1

O

CH O C R

O

2

3 3CH O C R

O

3 HC

2C

OH

H OH

2CH OH

++ 3CH3OH

HaOH

Trigliserida Metanol Katalis Metil ester Gliserol(Triglyceride) (Methanol) (Catalyst) ( )Methyl ester (Glycerol)

Gambar 2. Reaksi transesterifikasi (Ege, 1996)Figure 2. (Ege, 1996)Transesterification reaction

b. Penambahan antioksidanSebelum penambahan antioksidan, dilakukan

karakterisasi terhadap biodiesel, dan kemudiandibandingkan dengan standar Indonesia(Anonim, 2006). Karakterisasi tersebut mencakupanalisis bilangan asam, bilangan penyabunan,bilangan iod, kadar air, kerapatan, viskositas, danbilangan peroksida.

Antioksidan yang ditambahkan ada 3 jenisyaitu BHT ( ), TBHQ (

), dan Formula X (). Biodiesel setelah ditambah

masing-masing antioksidan tersebut, disimpanselama 4 minggu pada suhu ruang.

Selama penyimpanan 4 minggu, pada tiapselang satu minggu (7 hari) dilakukan pengujianmutu atau pemeriksaan sifat fisiko-kimiabiodiesel, mencakup bilangan peroksida, FFA,dan viskositas. Selama 4 minggu tersebut, disamping suhu kamar tetap dijaga, biodieseltersebut ditempatkan dalam botol kaca bening,dan ditutup kain kasa (tidak kedap udara). Inidimaksudkan agar keberadaan cahaya dan oksigenyang merupakan faktor mempercepat prosesoksidasi minyak tidak terhalangi, sehinggaaktifitas 3 macam antioksidan tersebut dapatdicermati kemampuannya dalam menghambatproses tersebut.

buthylated hydroxytoluene tert-buthytlated hydroquinone organic-incorporated phenol

C. Pengujian Mutu Biodiesel

D. Rancangan Percobaan dan Analisis Data

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Penelitian Pendahuluan

Rancangan percobaan untuk menelaahpengaruh bahan antioksidan tersebut terhadapmutu biodiesel minyak jarak (bilangan peroksida,bilangan asam (FFA), dan viskositas) menerapkanrancangan acak lengkap berpola faktorial.Sebagai faktor adalah macam antioksidan (A) yangterdiri dari 3 macam (BHT, TBHQ, dan danFormula X); konsentrasi antioksidan (B) dalam 5taraf yaitu 0%; 0,03%; 0,05%; 0,07%; dan 0,10%;dan waktu penyimpanan (C) mulai dari minggu ke0, 1, 2, 3, hingga ke 4. Rancangan tersebut terdiridari 3 x 4 x 5 atau 60 satuan percobaan, dan setiapsatuan tersebut diulang (R) sebanyak 2 kali.Selanjutnya untuk menelaah ada tidaknyaperbedaan karakteristik (mutu) antara biodieselyang diberi perlakuan antioksidan denganbiod iese l kontro l ( tanpa peng gunaanantioksidan), digunakan pula analisa keragamanyang kemudian dilanjutkan juga dengan uji BNJ(Ott, 1994).

Data hasil penelitian pendahuluan yaitukarakteristik atau sifat fisiko-kimia minyak jarakpagar disajikan pada Tabel 1.


71

Tabel 1. Sifat fisiko-kimia minyak jarak pagarTable1. Physico-chemical properties of Jatropa curcas castor oil

No. Sifat/ karateristik (Properties/characteristics ) Satuan (Units) Nilai (Values)1 Kerapatan (Density), 15oC g/ml 0,90072 Viskositas kinematik (Kinematic viscosity), 40oC Cst 27,283 Bilangan asam (Acid value) mg KOH/ g 11,584 Bilangan iod (Iod number) g I2 / 100 g 955 Bilangan penyabunan (Saponification number) mg KOH / g 189,926 Kadar air (Moisture content) % 0,087 Bilangan peroksida (Peroxide number) mg O2 / 100 g 4,75

Kerapatan biodiesel minyak jarak pagar(0,9007 g/ml) lebih tinggi di bandingkankerapatan biodiesel sawit dan petrosolar (Tabel 2).Kerapatan minyak dalam bentuk ester (termasukminyak jarak pagar dan minyak sawit) dipengaruhioleh berat molekul asam lemak penyusun estertersebut. Tingginya kerapatan biodiesel inimengindikasikan tingginya berat molekul asamlemak penyusun ester pada minyak jarak. Lebihtingginya kerapatan biodiesel minyak jarak pagardibandingkan kerapatan petrosolar dapatdipahami karena solar sebagian besar tersusunoleh hidrokarbon (alkana) dengan berat molekullebih kecil dari pada asam lemak penyusun esterminyak jarak (Ege, 1996).

Dalam hal bilangan iod, nilainya untukbiodiesel minyak jarak juga lebih tinggi dari padabiodiesel sawit (Tabel 2). Hal ini memberi indikasibahwa asam lemak penyusun ester minyak jaraklebih banyak ikatan rangkapnya (tidak jenuh)dibanding minyak sawit. Hal ini dapat dipahamikarena ester minyak jarak tersusun oleh asam oleat(34 - 45%) dan asam linoleat (29 - 44%)(Anggraini, 2007). Banyaknya ikatan rangkaptersebut menyebabkan biodiesel minyak jaraklebih rentan terhadap kerusakan oksidasi olehcahaya, suhu tinggi, dan oksigen.

Salah satu konsekuensi dari perubahan oksidatifminyak tak jenuh adalah terbentuknya aldehidadan asam karboksilat melalui pembentukansenyawa peroksida sebagai produk antara (Ingold,1962; Ege, 1996), dan hal ini ditunjukkan dengannilai bilangan peroksida awal minyak jarak pagarsebesar 4,75 (Tabel 1). Dugaan adanya degradasioksidatif pada asam lemak tak jenuh terindikasidengan tingginya bilangan asam minyak jarak(mencapai 11,58). Ini dapat dimengerti karenadiantara produk akhir degradasi tersebut adalahaldehida dan asam karboksilat (Gambar 3). Disamping itu tingginya bilangan asam tersebut jugabisa diakibatkan adanya hidrolisa oleh air danaktifitas enzim hidrolitik (Gambar 4).

Selanjutnya, viskositas kinematik biodieselminyak jarak jauh lebih tinggi dibandingkanviskositas biodiesel sawit dan petrosolar (Table 2).Diduga karena tingginya berat molekul asamlemak penyusun ester minyak jarak, sebagaimanadiindikasikan dengan tingginya kerapatan minyakjarak tersebut (Tabel 1). Hal ini perlu diperhatikankarena viskositas minyak yang tinggi akanmenghambat gerakannya sebagai fluida, sehinggaselanjutnya berpengaruh pada sistim ,dan akumulasi bahan bakar pada tahapan tertentudalam mesin diesel (Anggraini, 2007).

fuel injector

Gambar 3. Mekanisme reaksi oksidasi terhadap asam lemak terutama yang berikatan jenuh(Ingold, 1962; Pari, 1983 ; Buck, 1991)

Figure 3. Mechanism of oxidative reaction that occurs to the unsaturated fatty acidsparticularly those with unsaturated bonds (Ingold, 1962; Pari, 1983; Buck, 1991)

72


Tabel 2. Sifat fisiko-kimia biodiesel sawit dan petrosolarTable 2. Physico-chemical properties of palm-oil and solar (fossil-derived diesel oil)

NoSifat/Karakteristik

(Properties/characteristics)

Nilai (Values )Biodiesel sawit

(Palm-oil biodiesel) *)

Petrosolar(Fossil-derived diesel

fuel) *)

(Standar)Standard**)

1 Kerapatan (Density), g/ml (15o C) 0,868 0,83 0,850-0,8902 Viskositas kinematic (Kinematic viscosity),

Cst (40o C)5,3 5,2 1,9-6,0

3 Bilangan asam (Acid value),mg KOH/g

- - ≤ 0,8

4 Bilangan iod (Iod number),g I2/100 g

45-62 - ≤ 115

5 Bilangan penyabunan (Saponificationnumber),mg KOH/g

209,7 - -

6 Kadar air (Moisture content), % - - ≤ 0,057 Bilangan peroksida (Peroxide number), mg

O2/100 g- - -

8 Nilai kalor (Calorific value), cal/g 8843,21-9082,21 9799,249 Abu tersulfat (Sulphated ash), % ≤ 0,0210 Bilangan ester (Ester number),

mg KOH/g- - -

11 Kadar sulfur (Sulphur content), ppm <50 ≤500

Keterangan ( ): Hambali, , (2006); Standar mutu biodiesel Indonesia /(Anonim, 2006); - data tak tersedia ( )

Remarks et al Quality standard for Indonesia'sbiodieselqualities data not available

*) **)

Dibandingkan dengan standar mutu biodieselIndonesia (Tabel 2), ternyata nilai kerapatan,viskositas kinematik, bilangan asam, dan bilanganiod biodiesel minyak jarak lebih tinggi dari batasmaksimum nilai pada standar biodiesel (Anonim,2006).

1. Karakterisasi biodiesel melalui esterifikasi dantransesterifikasi

Proses esterifikasi biodiesel minyak jarakberakibat terjadinya penurunan bilangan asamdari 12 menjadi 1,125. Selanjutnya dengan prosestransesterifikasi bilangan asam tersebut menjadi0,2 (Gambar 5). Penurunan bilangan asamminyak jarak setelah esterifikasi dapat dipahamikarena esterifikasi yang menggunakan metanol(dengan katalis asam kuat HCl) berakibatterjadinya perubahan asam lemak bebas padaminyak tersebut menjadi ester (Gambar 1).Selanjutnya, turunnya bilangan asam melaluiproses transesterfikasi terhadap minyak hasilesterifikasi terjadi karena metanol yang digunakan

B. Penelitian Utama

(dengan katalis basa kuat NaOH) selain sebagianbesar mengakibatkan esterifikasi trigliserida(Gambar 2), juga mengesterifikasi sisa-sisa asamlemak bebas yang masih terdapat pada hasilesterifikasi (Gambar 1). Baik esterifikasi dantransesterifikasi sebagaimana diuraikan sebelum-nya berakibat terbentuknya metil ester, denganmekanisme reaksi melalui protonasi gugusankarbonil (Gambar 6).

Lebih lanjut hasil karakterisasi biodiesel hasilesterifikasi dan transesterifikasi minyak jarakpagar di sajikan pada Tabel 3. Dibandingkandengan sebelum dilakukan estrans (Tabel 1), padabiodiesel minyak jarak setelah estrans terjadipenurunan kerapatan, viskositas kinematik,bilangan asam, dan bilangan iod (berturut-turut0,9007 menjadi 0,8676 g/ml, 27,28 menjadi2,33 Cst, 11,58 menjadi 0,20 mg KOH/g, dan 95menjadi 84,85 g I /100 g); sedangkan dalamhal bilangan peroksida tak terjadi perubahan(4,75), dan selanjutnya untuk kadar air danbilangan penyabunan cenderung meningkat(berturut-turut 0.08 menjadi 0.12%, dan 189,92menjadi 200,61 mg KOH/g).

2


73

Gambar 4. Mekanisme reaksi hidrolisa pada lemak/minyak (Sonntag, 1982)Figure 4. Mechanisms of hydrolysis reaction occurred at fat/oil (Sonntag, 1982)

Gambar 5. Penurunan bilangan asam selama proses pembuatan biodiesel (esterifikasi dantranesterifikasi minyak jarak)

Figure 5. The decrease in acid number of Jatropa curcas oil biodiesel (through esterificationand esterification)

Keterangan ( ): Penurunan bilangan asam selama pembuatan biodiesel =, Bilangan asam = , Minyak jarak =

, Hasil esterifikasi = , Hasil transesterifikasi =

Remarks The decrease in acid number during the synthesis ofbiodiesel Acid number Jatropa curcas oil (immediately after being extracted from itscorresponding seeds Results of esterification Results of transesterification

Gambar 6. Mekanisme reaksi protonasi gugusan karbonil pada pembentukan metil ester(Gubitz, 2001)

(Gubitz, 2001)Figure 6. Reaction mechanisms of protonation on carbonyl group in the formation of methyl

ester

74


Tabel 3. Karakteristik biodiesel hasil esterifikasi dan transterifikasi minyak jarak pagarTable 3. Characteristics of biodiesel resulting from the esterification and transesterification on

the Jatropa curcas castor oil

No, Sifat / karateristik (Properties /characteristics ) Satuan (Units) Nilai (Values)

1 Kerapatan (Density), 15oC g/ml 0,86762 Viskositas kinematic (Kinematic viscosity), 40oC *) Cst 2,333 Bilangan asam (Acid value) mg KOH/ g 0,204 Bilangan iod (Iod number) g I2 / 100 g 84,855 Bilangan penyabunan (Saponification number) mg KOH / g 200,616 Kadar air (Moisture content) % 0,127 Bilangan peroksida (Peroxide number) mg O2 / 100 g 4,758 Nilai kalor (Calorific value) cal/g 73529 Abu tersulfat (Sulphated ash) % 0,02410 Bilangan ester (Ester number) mg KOH / g 200,4111 Kadar sulfur (Sulphur content), ppm % -

Keterangan ( ): pada suhu ruang, viskositas kinematik = 4,63 Cst ()

Remarks At ambient temperature, the kinematic viscosity= 4.63 Cst

*)

Penurunan kerapatan dan viskositas kinematikdiduga akibat proses transesterifikasi yangmemecah trigliserida menjadi ester dengan beratmolekul lebih rendah dan struktur bangun lebihsederhana seperti monogliserida atau digliserida(Gambar 2). Selanjutnya menurunnya bilanganasam akibat dari proses esterifikasi, dimana asamlemak bebas diubah menjadi metil ester (Gambar1). Penurunan bilangan iod diduga terkait adanyaperlakuan pemanasan pada proses estransterhadap minyak jarak pagar (Gambar 1 dan 2),yang dapat mendegradasi ikatan rangkap (tidakjenuh) dalam bentuk seperti reaksi adisi (merubahikatan rangkap menjadi ikatan jenuh), reaksioksidasi (membentuk senyawa peroksida sebagaiproduk antara), dan pemutusan ikatan rangkap(Ege, 1996).

Bilangan peroksida minyak jarak yang tidakberubah pada minyak jarak baik sebelum ataupunsesudah proses estrans (Tabel 1 dan 3)mengindikasikan bahwa degradasi ikatan rangkapakibat perlakuan panas selama estrans tersebuttidak dalam hal terbentuknya senyawa peroksida,tetapi kemungkinan dalam bentuk reaksi adisi ataupemutusan ikatan rangkap. Peningkatan kadar airminyak jarak setelah proses estran, diduga adakaitannya dengan terbentuknya air terutama padareaksi esterifikasi (Gambar 1). Lebih lanjutmeningkatnya bilangan penyabunan sesudahproses estrans diduga terkait dengan pemutusanikatan rangkap yang kemudian diiikuti denganterbentuknya asam-asam organik (khususnyayang bergugus karboksilat).

Dibandingkan dengan standar biodieselIndonesia (Tabel 2), maka karateristik biodieselminyak jarak setelah melalui estrans (Tabel 3)ditinjau dari kerapatan, viskositas kinematik,bilangan asam, bilangan iod, dan abu tersulfatmemenuhi syarat, kecuali kadar air (berturut-turut 0,9007-0,8676 g/ml, 27,28-2,33 Cst, 11,58-0,20 mg KOH/g, 95-84,85 mg KOH/g, dan0.024%). Lebih lanjut, ternyata nilai kalorbiodiesel tersebut (7352 cal/g) masih di bawahnilai kalor biodiesel minyak sawit dan petrosolar(Tabel 2). Diduga pada biodiesel minyak sawitikatan rangkapnya lebih sedikit dari pada biodieselminyak jarak dan juga asam lemak penyusunesternyapun berbeda. Lebih lanjut padapetrosolar senyawa kimia penyusunnya adalahhidrokarbon (alkana), sedangkan penyusunpada biodiesel minyak jarak adalah ester (Ege,1996).

2. Pencermatan pengaruh bahan antioksidanData karakteristik biodiesel minyak jarak pagar

(bilangan peroksida, bilangan asam, dan viskositaskinematik) akibat penggunaan bahan anti oksidansebanyak 3 macam, masing-masing dengankonsentrasi bervariasi disajikan pada Lampiran 1.Analisa keragaman menunjukkan bahwapengaruh macam bahan antioksidan (A),konsentrasi antioksidan (B), dan minggupenyimpanan (C), berikut interaksinya (ABC)nyata terhadap 3 aspek karateristik tersebut (Tabel4).


75

a. Bilangan peroksidaBilangan peroksida biodiesel baik pada kontrol

ataupun dengan penggunaan antioksidan berkisar4,75-68,82 (Lampiran 1). Berdasarkan hasil analisakeragaman (Tabel 4) dan uji BNJ (Lampiran 1),ternyata secara keseluruhan bilangan peroksidabiodiesel minyak jarak kontrol lebih tinggi (sekitar205-1349%) dibandingkan nilai untuk biodieseldengan penggunaan antioksidan (BHT, TBHQ,dan Formula X). Ini menunjukkan bahwa antioksidan berperan menghambat proses oksidasibiodiesel. Bilangan peroksida biodiesel baikdengan antioksidan ataupun tanpa (kontrol)cenderung meningkat dengan meningkatnyawaktu (minggu) penyimpanan. Lebih lanjut,peningkatan konsentrasi masing-masing 3 macamantioksidan (BHT, TBHQ, dan Formula X)cenderung menghambat oksidasi biodieselsebagaimana ditunjukkan dengan semakinmenurunnya bilangan peroksida.

Secara keseluruhan mulai dari minggu pertamahingga keempat berdasarkan hasil uji BNJ(Lampiran 1), ternyata efektifitas tertinggi dalammenghambat oksidasi biodiesel adalah padapenggunaan antioksidan TBHQ, disusul olehBHT hingga Formula X (efektifitas terendah).Dari Gambar 7 terlihat bahwa efektifitasantioksidan (BHT, TBHQ, dan Formula X)meningkat (bilangan peroksida menurun)dengan semakin tinggi konsentrasinya, danmembuktikan pula bahwa bahwa efektifitasantioksidan TBHQ memang paling efektif(bilangan peroksida paling rendah).

Senyawa BHT, TBHQ, dan Formula Xmerupakan bahan antioksidan golongan fenolik(F), di mana reaksi penghambatan oksidasiberlangsung dengan cara menyumbangkan atomhydrogen (H) pada bahan fenolik tersebut keradikal lipida (R*) dan selanjutnya mengubahnyamenjadi bentuk yang lebih stabil (R). Radikallipida tersebut terbentuk pada tahap inisiasi akibatproses oksidasi senyawa lipida, Inisiasi tersebutterjadi pada gugusan methylene (-CH -) yangberdekatan dengan ikatan rangkap C=C-.Sementara itu turunan radikal antioksidan yangterbentuk (F*) setelah melepaskan atom Hbersifat lebih stabil dibandingkan radikal lipida(Buck, 1991).

2

Efektifitas antioksidan dalam menghambatreaksi oksidasi dipengaruhi oleh kemampuannyamendonorkan atom H pada radikal lipida, dan

kemampuan tersebut terkait erat dengan susunanmolekul antioksidan sendiri. Pada TBHQ danBHT, sama-sama terdapat gugusan t-butil sebagaisubstisi pada posisi ortonya (Gambar 8). Dalampenelitian ini. TBHQ merupakan antioksidanpaling efektif menghambat proses oksidasibiodiesel minyak jarak. Ini disebabkan TBHQmemiliki 2 gugusan OH sehingga dapatmenyumbangkan 2 atom H pada radikal lipida,sehingga lebih efektif menstabilkan lpidatersebut. Formula X merupakan antioksidanfenolik alami. dengan demikian diperkirakanprinsip mekanisme kerjanya serupa dengan BHTdan TBHQ. Di antara tiga macam antioksidantersebut, efektifitas antioksidan tersebut palingrendah (Gambar 7). Meskipun demikian tidakberarti tidak efektif menghambat oksidasi.Diharapkan efektifitas Formula X dapatditingkatkan dengan peningkatan konsentrasinya.

Selanjutnya pada Gambar 7 terlihat pula bahwatanpa antioksidan (kontrol), nilai bilanganperoksida biodiesel jauh di atas nilai untukbiodiesel dengan 3 macam antioksidan (BHT,TBHQ, dan Formula X), pada pertambahanwaktu (minggu) penyimpanan. Ini meng-indikasikan bahwa proses oksidasi biodiesel tanpaoksidan berlangsung dengan cepat dan tanpahambatan. Ini memperkuat indikasi pula biodieselminyak jarak banyak tersusun oleh asam lemaktidak jenuh sehingga rentan terhadap prosesoksidasi di mana terbentuk senyawa peroksidasebagai produk antara (Gambar 3).

Berdasarkan hasil uji BNJ (Lampiran 1) makakombinasi perlakuan yang terbaik dalam meng-hasilkan bilangan peroksida terendah, baik untukminggu penyimpanan ke dua, ke tiga, ataupun keempat adalah biodiesel dengan penggunaanantioksidan BHT pada konsentrasi 0,10%.

b. Bilangan asamBerdasarkan analisis keragaman dan uji BNJ

ternyata bilangan asam biodiesel kontrol (tanpaantioksidan) mengalami kenaikan paling tinggiselama penyimpanan hingga 3,6 mg KOH/gcontoh pada minggu ke empat (Tabel 4, Lampiran1, Gambar 9). Ini memperkuat indikasi bahwadekomposisi senyawa peroksida pada prosesoksidasi biodiesel tersebut berlangsung cepattanpa hambatan yang selanjutnya membentukproduk akhir yaitu diantaranya asam karboksilat(Gambar 3). Asam karboksilat tersebut di

76


Tab

el4.

An

alis

ake

raga

man

terh

adap

kara

kter

isti

k(b

ilan

gan

per

oksi

da,

bila

nga

nas

am, d

anvi

skos

itas

kin

emat

ik)

bio

die

sel m

inya

kja

rak

pag

arT

able

4.A

naly

sis

ofv

aria

nce

onch

arac

teri

stic

s(p

erox

ide

num

ber,

acid

num

ber,

and

kine

mat

icv

isco

sity

) of J

atro

pacu

rcas

oil b

iodi

esel

Sum

ber

kera

gam

anD

bB

ilan

gan

per

oks

ida

(Per

oxid

enu

mbe

r)B

ilan

gan

asam

(Aci

dnu

mbe

r)V

isko

sita

ski

nem

atic

(Kin

emat

icvi

scos

ity)

(Sou

rces

ofva

riat

ion)

(df)

F-h

itun

g(F

-cal

cula

ted)

PF

-hit

un

g(F

-cal

cula

ted)

PF

-hit

un

g(F

-cal

cula

ted)

P

To

tal

-I11

9P

erla

kuan

(Tre

atm

ent)

59M

acam

anti

oks

idan

(Kin

dsof

antiox

idan

ts),

A2

6,23

**4,

49*

8,87

**

Ko

nse

ntr

asi a

nti

oks

idan

(Con

cent

ration

ofan

tiox

idan

t), B

34,

92**

4,53

*12

,57

**

Min

ggu

pen

yim

pan

an(S

tora

gew

eek),

C4

5,17

**6,

98**

6,21

**In

tera

ksi (

Inte

ract

ion)

AB

62,

31tn

4,90

*5,

02*

AC

81,

89tn

8,90

**2,

78tn

BC

1212

,34

**9,

87**

7,22

**A

BC

249,

73**

10,6

7**

10,7

6**

Gak

at-I

(Err

or-I

)60

To

tal-

II12

9A

nti

oks

idan

-K

on

tro

l (A

ntio

xid

ant

-C

ontr

ol)

6410

,28

**9,

78**

12,7

7**

Gal

at-I

I(E

rror

-II)

65R

ata-

rata

(Mea

ns)

16,7

10,

244,

80Sa

tuan

(Uni

ts)

mg

O2/

100

gco

nto

h(s

ampl

e)m

gK

OH

/g

con

toh

(sam

ple)

Cst

KK

,%3,

487,

329,

27D

0.05

9,47

20,

057

0,21

2K

eter

anga

n(

):*

=n

yata

pad

ata

raf

()

5%;

**=

nya

tap

ada

()

1%; t

n=

tak

nya

ta(

;K

K=

koef

isis

ien

kera

gam

an(

);P

=p

eluan

g(

);D

0.05

=n

ilai k

riti

suji

jara

kb

eda

nya

taju

jurT

uke

yp

ada

tara

f(

)5%

Rem

ark

ssi

gnifi

cant

atsi

gnifi

cant

atno

tsi

gnifi

cant

)co

eff.

ofva

riat

ion

prob

abili

tyC

ritica

l val

ueof

Tuk

ey's

hone

stly

sign

ifica

ntdi

ffer

ence

at


77

Gambar 7. Histogram hubungan antara konsentrasi masing-masing macam bahanantioksidan (A1, A2, dan A3) dengan bilangan peroksida biodiesel, menurut waktupenyimpanan (minggu)

Figure 7. Histogram describing the relation between concentration of each kind ofantioxidant (A1, A2, and A3) and peroxyde number of biodiesel, scrutinized bystorage duration (weeks)

Keterangan ( ): Bilangan Peroksida ( ), Kombinasi Perlakuan ( ), (A):( , , ), (B): (

), (C): ( minggu 0 , minggu 1 , minggu 2, minggu 3 , minggu 4 ), Kontrol ( )

Remarks Peroxide number Treatment combination AntioxidantA1 = BHT A2 = TBHQ A3 = Formula X Antioxidant concentration B1 = 0,03%, B2 = 0,05%, B3 = 0,07%,

B4 = 0,10% Storage duration C0 = (immediately) C1 = (first week) C2 = (secondweek) C3 = (third week) C4 = (fourth week) Control (without antioxidants)

samping asam lemak bebas berperan pula dalammenentukan dan meningkatkan bilangan asambiodiesel. Dengan peningkatan waktupenyimpanan, bilangan asam juga meningkat padabiodiesel dengan antioksidan (BHT, TBHQ, danFormula X), tetapi tidak sebesar pada biodieselkontrol (berturut-turut 36,11%, 44,44%, dan22,25%). Ini berindikasi pula memperkuat hasilpencermatan bilangan peroksida sebelumnyabahwa penggunaan antioksidan menghambatoksidasi biodiesel, sehingga walaupun tetapterjadi oksidasi dengan meningkatnya waktu(minggu) penyimpanan, tetapi banyaknya asamkarboksilat yang terbentuk lebih sedikitdibandingkan asam dari biodiesel kontrolsebagaimana ditunjukkan dengan lebih rendahnyabilangan asam biodiesel yang menggunakanantioksidan (Gambar 8).

Pada penyimpanan minggu pertama dan kedua, belum ada perbedaan bilangan asambiodiesel akibat penggunaan antioksidan yangberbeda (BHT, TBHQ, dan Formula X) (Tabel 4dan Gambar 8). Perbedaan tersebut mulai nampakpada minggu penyimpanan ke tiga dan ke empat(Lampiran 1). Pada minggu ke tiga, antioksidanyang paling efektif (bilangan asam terendah)adalah TBHQ pada konsentrasi 0,05 - 0,10%,

disusul oleh BHT pada konsentrasi 0,10% danFormula X pada konsentrasi 0,07 - 0,10%.Selanjutnya pada minggu ke empat, antioksidanyang paling efektif dan sama efektifnya adalahTBHQ dan BHT pada konsentrasi 0,10%, diikutioleh Formula X pada konsentrasi 0,05 - 0,10%.Kesemuanya berindikasi memperkuat hasilpencermatan bilangan peroksida sebelumnya dimana antioksidan TBHQ paling efektifmenghambat oksidasi biodiesel, disusul berturut-turut oleh BHT dan Formula X.

Berdasarkan hasil uji BNJ (Lampiran 1),kombinasi perlakuan yang terbaik dalammenghasilkan bilangan asam terendah padaminggu penyimpanan pertama adalah denganpenggunaan antioksidan TBHQ dan BHTmasing-masing pada konsentrasi 0,10%; padaminggu ke dua dan ke tiga dengan TBHQ masing-masing pada konsentrasi 0,07 - 0,10%; dan padaminggu ke empat dengan TBHQ dan BHTmasing-masing pada konsentrasi 0,10%. Lebihlanjut, bilangan asam biodiesel baik kontrolataupun dengan antioksidan berkisar 0,19 - 0,36(Lampiran 1). Selanjutnya dibandingkan denganpersyaratan bilangan asam menurut SNI(Anonim, 2006) yaitu ≤0,8 (Tabel 2), makaseluruh biodiesel ini memenuhi syarat.

78


Gambar 8. Struktur kimia BHT ( ) (A), dan TBHQ () (Canacci dan Gerpen, 2001)

(Canacci and Gerpen, 2001)

Butylated hydroxytoluene tert-Buthylhydroquinone

Figure 8. Chemical structures of BHT (Butylated hydroxytoluene) (A), and TBHQ (tert-Buthylhydroquinone)

A B

Gambar 9. Histogram hubungan antara konsentrasi masing-masing bahan anti oksidan (A1,A2, dan A3) dengan bilangan asam biodiesel, menurut waktu penyimpanantertentu (minggu)

(A1, A2, and A3)Figure 9. Histogram describing the relation between kinds of antioxidantsand acid number of biodiesel, scrutinized by storage duration (weeks)

Keterangan ( ): Bilangan Peroksida ( ), Kombinasi Perlakuan ( ), (A) (, , ), (B): (

), (C): ( minggu 0 , minggu 1 , minggu 2, minggu 3 , minggu 4 ), Kontrol ( )

Remarks Peroxide number Treatment combination Antioxidant A1= BHT A2 = TBHQ A3 = Formula X Antioxidant concentration B1 = 0,03%, B2 = 0,05%, B3 = 0,07%, B4= 0,10% Storage duration C0 = (immediately) C1 = (first week) C2 = (secondweek) C3 = (third week) C4 = (fourth week) Control (without antioxidants)

Berdasarkan hasil uji BNJ (Lampiran 1),kombinasi perlakuan yang terbaik dalammenghasilkan bilangan asam terendah padaminggu penyimpanan pertama adalah denganpenggunaan antioksidan TBHQ dan BHTmasing-masing pada konsentrasi 0,10%; padaminggu ke dua dan ke tiga dengan TBHQ masing-masing pada konsentrasi 0,07 - 0,10%; dan padaminggu ke empat dengan TBHQ dan BHTmasing-masing pada konsentrasi 0,10%. Lebihlanjut, bilangan asam biodiesel baik kontrolataupun dengan antioksidan berkisar 0,19 - 0,36

(Lampiran 1). Selanjutnya dibandingkan denganpersyaratan bilangan asam menurut SNI(Anonim, 2006) yaitu ≤0,8 (Tabel 2), makaseluruh biodiesel ini memenuhi syarat.

c. Viskositas kinematikBerdasarkan analisa keragaman (Tabel 4) dan

uji BNJ (Lampiran 1), ternyata viskositaskinematik biodiesel kontrol (tanpa antioksidan)menga lami peningkatan pa l ing t ing g idibandingkan viskositas biodiesel dengan antioksidan (BHT, TBHQ, dan Formula X) selamapenyimpanan (11,02% terhadap berturut-turut


79

4,32%, 1,94%, dan 5,83%) (Gambar 10). Untukbiodiesel kontrol, walaupun ada kecenderunganpenurunan viskositas pada perubahan minggupenyipanan ke tiga menjadi ke empat, tetapipenurunan tersebut tidak nyata (5.18-5,14 Cst).Ini dapat dipahami bahwa adanya oksidasiintensif pada biodiesel kontrol (hasi lpencermatan bilangan peroksida) menyebabkandegradasi (terbentuknya radikal atau senyawadengan berat molekul lebih rendah), dan hasildegradasi tersebut mengalami polimerisasimembentuk persenyawaan dengan rantai ikatanlebih panjang dan berat molekul lebih tinggi. Haltersebut mengakibatkan peningkatan viskositasbiodiesel.

Pada penggunaan antioksidan (BHT, TBHQ,dan Formula X), bertambahnya waktupengamatan hingga minggu ke empat, jugamengakibatkan peningkatan viskositas biodiesel(berturut-turut 4,63 - 4,83 Cst, 4,63 - 4,72 Cst, dan4,63 - 4,76 Cst). Akan tetapi peningkatan tersebuttidak sebesar viskositas biodiesel kontrol (4,63 -5,14 Cst). Ini memperkuat indikasi hasilpencermatan bilangan peroksida bahwapengunaan antioksidan dapat mengambat

oksidasi yang berakibat degradasi minyakbiodiesel, sehingga mengurangi intensitaspolimerisasi hasil degradasi sebagaimanaditunjukkan dengan lebih rendahnya viskositasdibandingkan biodiesel kontrol (Gambar 10 danLampiran 1). Lebih lanjut pada minggu ke dua -ke empat, terdapat kecenderungan sedikitpenurunan viskositas biodiesel. Di duga polimeryang terbentuk juga mengalami degradasi(mungkin oleh udara, suhu, dan organisme)menghasilkan senyawa dengan rantai lebihpendek dan berat molekul lebih rendah, sehinggaviskositasnya menurun.

Pada minggu pertama dan kedua belum terlihatadanya perbedaan viskositas biodiesel akibatpenggunaan antioksidan yang berbeda pula (BHT,TBHQ, dan Formula X) (Gambar 8 dan Lampiran1). Pada minggu ke tiga dan ke empat, ternyataantioksidan yang paling efektif menurunkanviskositas adalah TBHQ, disusul berturut-turutoleh BHT dan Formula X. Ini memperkuat lagihasil pencermatan bilangan peroksida bahwaurutan antioksidan dengan efektifitas tertinggihingga terendah adalah TBHQ, BHT, danFormula X.

Gambar 10. Histogram hubungan antara konsentrasi masing-masing macam bahanantioksidan (A1, A2, dan A3) dengan viskositas kinematik biodiesel, menurutwaktu penyimpanan (minggu)

(A1, A2, and A3)Figure 10. Histogram describing the relation between concentration of each kind of

antioxidants and kinematic viscosity of biodiesel, scrutinized bystorage duration (weeks)

Keterangan ( ): Viskositas ), Kombinasi Perlakuan ( ), (A)( , , ), (B) (

), (C) ( minggu 0 , minggu 1 ,minggu 2 , minggu 3 , minggu 4 ), Kontrol (

)

Remarks kinematik (Kinematic viscosity Treatment combination AntioxidantA1 = BHT A2 = TBHQ A3 = Formula X Antioxidant concentration B1 = 0,03%, B2 = 0,05%,

B3 = 0,07%, B4 = 0,10% Storage duration C0 = (immediately) C1 = (first week) C2 =(second week) C3 = (third week) C4 = (fourth week) Control (without

antioxidants)

80


Berdasarkan hasil uji BNJ (Lampiran 1) makakombinasi perlakuan yang terbaik dalammenghasilkan viskositas terendah pada minggupeny impanan per tama ada lah denganpenggunaan antioksidan BHT pada konsentrasi0,70 - 0,10%; pada minggu ke dua dengan TBHQpada konsentrasi 0,03 - 0,10%; pada minggu ketiga dengan TBHQ pada konsentrasi 0,10%; danpada minggu ke empat dengan TBHQ padakonsentrasi 0,70 - 0,10%. Lebih lanjut, viskositaskinematik biodiesel baik kontrol ataupun denganantioksidan berkisar 4,63 - 5,18 (Lampiran 1).Selanjutnya dibandingkan persyaratan viskositasmenurut SNI (Anonim, 2006) sebesar 1,9 - 6,0(Tabel 2), maka seluruh biodiesel ini memenuhisyarat.

d. Penelaahan seluruh karakteristik biodieselyang diamatiPenelaahan ini bertujuan menduga kombinasi

perlakuan terbaik (macam bahan antioksidan,konsentrasi antioksidant, dan waktu penyimpan-an) berdasarkan karakeritik biodiesel yang diamati(bilangan peroksida, bilangan asam, dan viskositaskinematik) di mana pada keadaan tersebutbiodiesel memiliki kinerja paling memuaskandalam penggunaanya sebagai sumber energi(penggerak) mesin berpiston. Penelaahan tersebutmenggunakan hasil memanipulasi uji BNJ yangdikemudian ditransformasi dalam bentuk totalskor (Lampiran 1).

Untuk waktu penyimpanan minggu pertama,maka biodiesel yang dianggap berkinerja palingmemuaskan adalah dengan penggunaan antioksidan BHT pada konsentrasi 0,07 - 0,10%dan TBHQ pada konsentrasi 0,10% (masing-masing dengan total skor = TS = 15), disusul olehFormula X pada konsentrasi 0,07-0,10% (TS = 14- 14,5). Selanjutnya untuk minggu ke dua, halyang serupa adalah dengan BHT pada konsentrasi0,05 - 0,10% dan dengan TBHQ pada konsentrasi0,05 - 0,10% (masing-masing dengan TS = 10 -10,5), disusul oleh Formula X pada konsentrasi0,07 - 0,10% (TS = 9); untuk minggu ke tigadengan TBHQ pada konsentrasi 0,05 - 0,10%(TS = 9,5 - 11), disusul berturut-turut oleh BHTpada konsentrasi 0,10% (TS = 9,5), dan olehFormula X pada konsentrasi 0,07 - 0,10% (TS =9); dan untuk minggu ke empat dengan TBHQpada konsentrasi 0,70 - 0,10% (TS = 9,5-10,5),disusul oleh BHT pada konsentrasi 0,07 - 0,10%

(TS = 8,5 - 9), dan oleh Formula X padakonsentrasi 0,10% (TS = 8). Biodiesel kontrol(tanpa antioksidan) memiliki skor tertinggi (TS =16). Hal ini dapat dipahami karena biodieseltersebut baru saja mengalami tahap estrans danbelum mengalami oksidasi dari uadarapenyimpapan. Khusus untuk biodiesel kontrolsetelah mengalami oksidasi dari udarapenyimpanan, maka skornya mengalamipenurunan drastis mulai dari minggu pertama (TS= 11), ke dua (TS = 7,5), ke tiga (TS = 4), hinggaminggu ke empat (TS = 3), di manakeseluruhannya jauh di bawah skor untukbiodiesel yang diberi antioksidan. Hal inimemperkuat hasil pencermatan bahwa biodieselminyak jarak pagar rentan terhadap prosesoksidasi dan penggunaan bahan antioksidan dapatmenghambat oksidasi tersebut.

Setelah melalui proses estrans, minyak darihasil ekstraksi biji tanaman jarak ( )memiliki karakteristik (antara lain kerapatan,viskositas kinematik, bilangan asam, bilangan iod,kadar air, dan nilai kalor) yang banyak memenuhipersyaratan SNI untuk biodiesel dan jugasebanding dengan karakteristik petrosolar,sehingga lebih berprospek dimanfaatkan sebagaibiodiesel untuk menggerakan mesin berpiston.

Antioksidan yang paling efektif menghambatoksidasi biodiesel minyak jarak adalah TBHQ(pada konsentrasi 0,07-0.10%), disusul berturut-turut oleh BHT (0,07-0,10%), dan Formula X(0,10%). Peningkatan konsentrasi masing-masingbahan antioksidan cenderung pula mempertinggiketahanan oksidasi biodiesel. Penggunaan FormulaX yang merupakan antioksidan alami diharapkanbisa seefektif antioksidan TBHQ dan BHT, yaituapabila konsentrasinya ditingkatkan (>0,10%).

IV. KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

Jatropa curcas

Ambarita, M.T. D. 2002. Tranesterifikasi minyak gorengbekas untuk produksi metil ester. Thesis. ProgramPasca Sarjana Stratum Dua (S-2), Institut PertanianBogor. Bogor.

Anggraini, A. 2007. Pengaruh penggunaan antioksidantterhadap ketahanan oksidasi biodiesel dari minyak


81

jarak pagar. Skripsi (S-1). Fakultas TeknologiPertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Anonim, 1993. Fossil Fuels. : Anonim, HumanImpact on the Biosphere, Starr, C, and R,Taggart, Biology: The Unity and Diversity ofLife, Walsworth Publishing Company, Belmont,California,

______, 2006. Biodiesel. Standar Nasional Indonesia(SNI) 04-7182-2006, Badan StandarisasiNasional. Jakarta, Indonesia,

______, 2008. Teknologi: Energi baru dan terbarukan.Harian Kompas, tgl. 24 Oktober 2008, Hlm. 35.Jakarta.

Buck, D.F, 1991. Antioxidants. : Smith. FoodAdditive User's Handbook. Blackie Academicand Proffesional. Glasgow, UK.

Canakci, M. and J.V. Gerpen, 2001. Biodiesel productionfrom oils and fats with high free factty acids.American Society of Agricultural Engineers, 44(6): 1429-1436.

Ege, S.N. 1996. Organic Chemistry. D.C. Health andCompany. Lexington - Massachusetts - Toronto.

Gubits, G.M., M, Mittelbach, and M, Trabi, 1999.Exploitation of the tropical oil from the seeds of

L. plants. Biosource Tech., 67: 73-82.

Haas, E. and M. Mittelbach, 2000. Detoxificationexperiments with the seed oil from L.Industrial Crops and Products, 12: 111-118.

Hambali, E., A. Suryani, Dadang, Hariyadi, H. Hanafie, I.K.Reksowardojo, M. Rivai, M. Ihsanur, P.Sur yadar ma, S. Tj i t rossoemitro, T.H.Soerawidjaja, T. Prawitasari, T. Prakoso, W.

Di dalam

Di dalam

Jatropa curcas

Jatropa curcas

Purnomo, 2006. Jarak Pagar: TanamanPenghasil Biodiesel. Penebar Swadaya. Jakarta.

Hamilton, R.J., 1983, The Chemistry of Rancidity inFoods. : Allen, J.C. and R.J. Hamilton,1982. Rancidity in Foods, Hlm. 1-20, AppliedScience Publisher. London.

Heyne, K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia, Jilid II.Yayasan Sarana Wana Jaya. Jakarta.

Ingold, K.U. 1962. Metal catalysist. : Schultz,H.W., E.A. Day, dan R.O. Sinhuber, Symposiumon Foods: Lipids and Their Oxidation. The AVIPublishing Co., Inc. Wessport, Connecticut.

Ott, R.L. 1994. An Introduction to Statistical Methods andData Analysis. Fourth ed. Duxbury Press.Belmont. Ca., USA.

Pari, G. 1983. Mempelajari sifat fisika-kimia minyak bijisaga ( Linn). Karya Tulis.Akademi Kimia Anal is is, Depar temenPerindustrian. Bogor

Perkins, E.G. 1967. Formation and non-volatiledecomposition on products in heated fats and oils.Food Technology, 21 (4): 125.

Rizvi, S.Q. A. 1992. Lubricant additives and their function.: ASM Handbook of Friction, Friction,

and Wear Technology, Part 18, 1990. ASMInternational.

Sonntag, N. 1982. Fat Splitting, Esterification, andInteresterification. : Anonim. Bailey'sIndustrial Oil and Fat Products, 1980. Fourth ed.Vol. II. John Wiley and Sons. New York,

Sudradjat, H. R. 2006. Memproduksi Biodiesel Jarak Pagar.Penebar Swadaya. Jakarta

Di dalam

Di dalam

Di dalam

Di dalam

Adenanthera pavonia

82


Lam

pir

an1.

Dat

aka

rakt

eris

tik

bio

die

sel m

inya

kja

rak,

yan

gd

iiku

tid

enga

nh

asil

uji

jara

kb

eda

nyat

aju

jur

(BN

J)(d

inya

taka

nd

alam

mu

tud

ansk

or)

App

endi

x1.

Dat

aon

the

char

acte

rist

ics

ofJa

trop

aoi

l Bio

dies

el, f

ollo

wed

wit

hho

nest

lysi

gnif

ican

tdi

ffer

ence

(HSD

) tes

t(e

xpre

ssed

ingr

ades

and

scor

es)

Kar

akte

rist

ik(C

hara

cter

istics

)T

ota

l

Ko

mb

inas

i per

laku

kan

(Tre

atm

ent

com

bina

tion

)T

No.

Bila

nga

np

ero

ksid

a(P

erox

ide

num

ber)

,m

gO

2/

100

gco

nto

h(s

ampl

e)

Bila

nga

nas

am(A

cid

num

ber)

, mg

KO

H/

gco

nto

h(s

ampl

e)

Vis

kosi

tas

kin

emat

ic(K

inem

atic

visc

osity)

, Cst

sko

r(T

otal

scor

e)A

BC

M1)

G1)

S1)

M1)

G1)

S1)

M1)

G1)

S1)

(TS)

11

01

G7

0,20

D4

4,63

E5

161

12

8,31

F6

0,23

CD

3,5

4,70

CD

3,5

13

11

23

14,7

2D

E4,

50,

24C

D3,

54,

85B

210

11

34

20,6

9C

D3,

50,

28B

C2,

54,

97A

B1,

57.

51

14

526

,09

C3

0,28

BC

2,5

4,92

AB

1,5

7

12

06

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

161

21

78,

07F

60,

19E

54,

70C

D3,

514

,5

12

28

13,7

8E

50,

24C

D3,

54,

83B

C2,

511

12

39

20,0

2C

D3,

50,

32A

B1,

54,

97A

B1,

56,

51

24

1024

,51

C3

0,28

BC

2,5

4,87

B2

7,5

13

011

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

161

31

127,

36F

60,

21D

44,

63E

515

13

213

13,3

0E

50,

24C

D3,

54,

87B

210

,51

33

1418

,45

CD

3,5

0,26

C3

4,86

B2

8,5

13

415

24,2

8C

30,

28B

C2,

54,

79C

38,

51

40

164,

75G

70,

20D

44,

63E

516

14

117

7,12

F6

0,19

E5

4,67

D4

15

14

218

12,5

9E

50,

22C

D3,

54,

85B

210

,51

43

1918

,00

CD

3,5

0,23

CD

3,5

4,83

BC

2,5

9,5

14

420

23,3

9C

30,

26C

34,

77C

39

21

021

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

162

11

228,

07F

60,

21D

44,

77C

313

21

223

14,4

9D

E4,

50,

24C

D3,

54,

85B

210

21

324

17,5

5D

40,

26C

34,

88B

29

21

425

19,3

3C

D3,

50,

30B

24,

76C

38,

52

20

264,

75G

70,

20D

44,

63E

516


83

Lam

pir

an1.

Lan

juta

nA

ppen

dix

1.C

onti

nued

Kar

akte

rist

ik(C

hara

cter

istics

)T

ota

l

Ko

mb

inas

i per

laku

kan

(Tre

atm

entco

mbi

nation

)T

No.

Bila

nga

np

ero

ksid

a(P

erox

ide

num

ber)

,m

gO

2/

100

gco

nto

h(s

ampl

e)

Bila

nga

nas

am(A

cid

num

ber)

, mg

KO

H/

gco

nto

h(s

ampl

e)

Vis

kosi

tas

kin

emat

ic(K

inem

atic

visc

osity)

, Cst

sko

r(T

otal

scor

e)A

BC

M1)

G1)

S1)

M1)

G1)

S1)

M1)

G1)

S1)

(TS)

22

127

7,60

F6

0,21

D4

4,75

C3

132

22

2813

,30

E5

0,22

CD

3,5

4,87

B2

10,5

22

329

16,6

4D

40,

23C

D3,

54,

88B

29,

52

24

3018

,89

CD

3,5

0,32

AB

1,5

4,81

BC

2,5

7,5

23

031

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

16

23

132

7,36

F6

0,21

D4

4,76

C3

132

32

3312

,34

E5

0,24

CD

3,5

4,88

B2

10,5

23

334

15,9

7D

E4,

50,

23C

D3,

54,

92A

B1,

59,

52

34

3518

,45

CD

3,5

0,28

BC

2,5

4,72

CD

3,5

9,5

24

036

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

16

24

137

6,41

FG

6,5

0,19

E5

4,71

CD

3,5

152

42

3812

,11

E5

0,22

CD

3,5

4,81

BC

2,5

11

24

339

15,5

3D

E4,

50,

23C

D3,

54,

76C

311

24

440

17,1

0D

40,

26C

34,

72C

D3,

510

,5

31

041

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

163

11

4210

,45

EF

5,5

0,23

CD

3,5

4,72

CD

3,5

12,5

31

243

21,3

7C

30,

24C

D3,

54,

89B

28,

5

31

344

32,6

1B

20,

30B

25,

02A

B1,

55,

53

14

4538

,25

B2

0,32

AB

1,5

4,95

AB

1,5

5

32

046

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

163

21

479,

97E

F5,

50,

23C

D3,

54,

73C

D3,

512

,53

22

4821

,38

C3

0,26

C3

4,90

AB

1,5

7,5

32

349

31,0

4B

C2,

50,

28B

C2,

54,

95A

B1,

56,

53

24

5036

,68

B2

0,27

C3

4,85

B2

7

33

051

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

163

31

528,

31F

60,

21D

44,

68D

414

33

253

20,6

5C

D3,

50,

24C

D3,

54,

86B

2

84


Lam

pir

an1.

Lan

juta

nA

ppen

dix

1.C

onti

nued

Kar

akte

rist

ik(C

hara

cter

istics

)T

ota

l

Ko

mb

inas

i per

laku

kan

(Tre

atm

entco

mbi

nation

)T

No.

Bila

nga

np

ero

ksid

a(P

erox

ide

num

ber)

,m

gO

2/

100

gco

nto

h(s

ampl

e)

Bila

nga

nas

am(A

cid

num

ber)

, mg

KO

H/

gco

nto

h(s

ampl

e)

Vis

kosi

tas

kin

emat

ic(K

inem

atic

visc

osity)

, Cst

sko

r(T

otal

scor

e)A

BC

M1)

G1)

S1)

M1)

G1)

S1)

M1)

G1)

S1)

(TS)

33

354

29,7

0B

C2,

50,

26C

35,

04A

B1,

57

33

455

35,5

3B

20,

30B

24,

82B

C2,

56,

5

34

056

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

163

41

577,

60F

60,

21D

44,

70C

D3,

513

,53

42

5819

,47

CD

3,5

0,26

C3

4,82

BC

2,5

9

34

359

27,8

9B

C2,

50,

26C

34,

90A

B1,

57

34

460

31,9

4B

C2,

50,

28B

C2,

54,

76C

38

kk

061

4,75

G7

0,20

D4

4,63

E5

16k

k1

6214

,49

DE

4,5

0,24

CD

3,5

4,77

C3

11k

k2

6325

,89

C3

0,26

C3

4,93

AB

1,5

7,5

kk

364

50,3

7A

10,

30B

25,

18A

14

kk

465

68,8

2A

10,

36A

15,

14A

13

Ket

eran

gan

():

A=

Mac

amb

ahan

anti

oks

idan

(),

a1=

BH

T,

a2=

TB

HQ

,a3

=F

orm

ula

X;

B=

Ko

nse

ntr

asi

anti

oks

idan

():

b1=

0.03

%,b

2=0.

05%

,b3=

0.07

%,b

4=0.

10%

;C=

Wak

tup

enyi

mp

anan

():

c0=

min

ggu

ke0

();

c1=

min

ggu

per

tam

a(

);c2

=m

inggu

kedua

();

c3=

min

ggu

keti

ga(

),c4

=m

inggu

keem

pat

();

k=

kon

tro

l (b

iodie

sel t

anp

aan

tio

ksid

an)/

();

TN

o.=

No

mo

rko

mb

inas

iper

laku

aan

();

M=

Nila

i rat

a-ra

tadar

i 2ula

nga

n(

);G

=M

utu

(),

angk

adal

amko

lom

Mya

ng

diik

uti

seca

rah

ori

zon

talo

leh

huru

fya

ng

sam

adal

amko

lom

Gta

kb

erb

eda

nya

ta(F

igure

sin

Mco

lum

nfo

llow

edh

ori

zon

tally

by

the

sam

ele

tter

sin

Gc o

lum

nar

en

ot

sign

ific

antl

ydif

fere

nt:

A>

B>

C>

D>

E>

F>

G; 3

);S1

, S2,

S3=

Sko

run

tuk

ber

turu

t-tu

rut

bila

nga

np

ero

ksid

a,b

ilan

gan

asam

, dan

visk

osi

tas

kin

emat

ik(

),se

mak

inti

nggi

sko

r,m

aka

sem

akin

bai

kka

rakt

eris

tik

bio

die

sel (

);T

ota

l sko

r(T

ota

l sco

res)

=T

S=

S1+

S2+

S3

Rem

ark

sK

inds

ofan

tiox

idan

tsC

once

ntra

tion

ofan

tiox

idan

tSto

rage

dura

tion

imm

edia

tely

first

wee

kse

cond

wee

kth

ird

wee

kfo

urth

wee

kco

ntro

lbi

odie

selw

itho

utan

tiox

idan

t

Tre

atm

ent c

ombi

nation

num

ber

Ave

rage

valu

e of

two

repl

icat

ions

Gra

de

Sco

res

for

cons

ecut

ivel

ype

roxid

enum

ber,

acid

num

ber,

and

kin

emat

icvi

scos

ity

the g

reat

erth

e sco

re, t

hen

the b

ette

r the

char

acte

rist

ics o

fbi

odie

sel

1)2)

1)

3)


85

KEMUNGKINAN PENGGUNAAN ANTIOKSIDAN … · viskositas kinematik. Hingga minggu keempat pada...

Documents

Transcript of KEMUNGKINAN PENGGUNAAN ANTIOKSIDAN … · viskositas kinematik. Hingga minggu keempat pada...