Methyl ester disintesa dengan cara esterifikasi asam lemak dengan alkohol atau transesterifikasi minyak dengan

alkohol, dengan menggunakan katalis asam atau basa.

Tabel 1.1. Karakteristik Methyl Ester

Karakteristik NilaiTitik Leleh (OC) 4 – 32Bilangan Ester (mg KOH/g) 133,98 – 191,0Viskositas (cP) 5,99 – 1956Densitas 0,8509 – 0,8785

Biodiesel harus disimpan di dalam lingkungan yang tidak terkena matahari secara langsung, bersih dan kering.

Kebanyakan bahan bakar saat ini digunakan sebelum enam bulan penyimpanan, sedangkan biodiesel masih bisa digunakan

setelah enam bulan disimpan, bahkan biodiesel masih dapat digunakan lagi dalam waktu lebih dari enam bulan, tetapi hal ini

tergantung dari komposisi bahan bakar.

Negara yang membutuhkan methyl ester dalam jumlah yang besar sebagai minyak diesel adalah Italia, yang

membutuhkan 250.000 ton per tahun. Diperkirakan pada tahun mendatang, konsumsi dunia akan methyl ester akan

meningkat termasuk Indonesia.

1.1. Metode Proses

Biodiesel merupakan senyawa mono alkyl ester dari asam lemak rantai panjang yang diturunkan dari

sumber lipida yang dapat diperbaharui. Ada beberapa jenis proses pembuatan biodiesel, diantaranya adalah

sebagai berikut :

1.3.1. Metode Mikro Elmusi

Metode mikro emulsi merupakan salah satu upaya untuk menurunkan viskositas minyak nabati.

Metode ini dilakukan dengan melarutkan minyak nabati ke dalam larutan methanol, ethanol atau 1-

buthanol, tetapi menurut hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan alkohol yang digunakan

sebagai pengemulsi cukup besar, sehingga dapat menaikkan volatilitas dan menurunkan titik nyala.

1.3.2. Metode Pirolisis

Pirolisis adalah proses dekomposisi minyak nabati secara termal atau dapat juga menggunakan

bantuan katalis untuk memutuskan rantai hidrokarbon. Pemutusan rantai minyak nabati secara katalik

dilakukan dengan menggunakan katalis yang biasa digunakan pada pemutusan rantai minyak bumi, yaitu

SiO2 atau Al2O3 pada temperatur 450OC. Produknya kemudian difraksionasi untuk menghasilkan biodiesel

dan biogasoline. Pada pemutusan rantai katalik, temperature mempengaruhi selektivitas produk.

Semakin tinggi temperatur, fraksi ringan yang dihasilkan semakin banyak.

Keuntungan produk biodiesel dari metode ini adalah adanya kemiripan dengan struktur bahan bakar

diesel dari minyak bumi, tetapi kelemahan metode ini adalah karena prosesnya tidak boleh terdapat

oksigen, maka bahan bakar yang dihasilkan tidak teroksigenasi dan peralatan yang digunakan pada

metode ini relatif mahal.

1.3.3. Metode Transesterifikasi

Proses transesterifikasi adalah suatu proses reaksi kimia yang mempunyai sifat yang kuat dan

umum dimana alkohol monohydroxy linier bereaksi dengan trigliserida, dimana trigliserida dari zat asam

yang mengandung lemak, dimasukkan ke dalam katalisator. Unsur alkohol yang digunakan dalam proses

ini adalah methanol dan katalisatornya adalah NaOH. Kadar alkohol dalam proses transesterifikasi

adalah penting untuk memutuskan gliserin dengan asam lemak. Reaksi transesterifikasi dengan katalis

alkali lebih cepat dan lebih sering digunakan secara komersil dibandingkan dengan katalis asam.

Mekanisme reaksi transesterifikasi dibagi menjadi tiga tahap. Tahap pertama adalah penyerangan

ikatan karbonil pada trigliserida oleh anion dari alkohol dan membentuk zat antara tetrahedral. Pada

tahap kedua, zat antara tetrahedral bereaksi dengan alkohol dan terbentuk anion dari alkohol. Pada

tahap akhir, zat antara tetrahedral mengalami transfer proton sehingga terbentuk ester dan alkohol.

Pada reaksi transesterifikasi yang menggunakan katalis alkali, bilangan asam dari minyak nabati

yang digunakan harus kurang dari satu. Jika bilangan asamnya lebih dari satu, maka minyak nabati yang

harus dinetralisir terlebih dahulu dengan menambahkan jumlah alkali sehingga basa yang digunakan

dapat berfungsi sebagai katalis dan penatralisir asam. Bilangan asam yang tinggi disebabkan oleh

adanya kandungan asam lemak bebas pada minyak nabati.

Ada beberapa proses transesterifikasi adalah sebagai berikut :

Ø Proses transesterifikasi dengan proses batch

Proses ini menggunakan unit operasi dua tahap secara batch, tiap tahap terdiri atas tangki reaktor

dan tangki pengendapan sehingga sering disebut sistem pencampuran dan pengendapan.

Kelebihan proses ini adalah kualitas produk yang didapat cukup baik, tetapi produksi methyl

esternya tidak kontinyu.

Ø Proses transesterifikasi kontinyu

Proses ini menggunakan kolom reaktor sentrifugal. Proses ini terdapat dua siklus tertutup, yaitu

tertutup alkohol dan siklus tertutup air untuk ekstraksi gliserol dan pemurnian dengan pencucian dari

ester.

Ø Proses transesterifikasi Henkel

Proses ini menggunakan reaktor dari tangki pengendapan. Kondisi operasinya pada tekanan 9000

Kpa dan temperatur 240OC. Kelebihan proses ini adalah kualitas methyl ester relatif baik dengan

tingkat kemurnian tinggi dan warna minyak yang terang. Kekurangannya adalah konsumsi energi

yang besar.

Pada dasarnya, proses transesterifikasi bertujuan untuk menghilangkan kandungan gliserin dalam

minyak nabati karena jika dipanaskan, gliserin akan membentuk senyawa akrolein dan terpolimerisasi

menjadi senyawa plastis yang agak padat dan proses ini bertujuan juga untuk menurunkan viskositas

minyak nabati.

Dari beberapa metode pembuatan biodiesel dari minyak nabati, metode transesterifikasi adalah

metode yang sering digunakan karena relatif sederhana tanpa membutuhkan peralatan yang rumit dan

juga bahan – bahan yang diperlukan dapat diperoleh dengan mudah. Maka dari itu, perancangan pabrik

biodiesel ini memilih proses transesterifikasi.

DASAR PERANCANGAN

2.1. Penjelasan Produk

Melihat sumber daya energi baru, seperti biodiesel menjadi arti penting pada tahun sekarang ini. Biodiesel yang

terbuat dari minyak sawit digunakan sebagai pengganti untuk petroleum-based diesel, karena biodiesel adalah sumber daya

energi yang dapat diperbahurui dan sumber energi yang ramah energi. Biodiesel atau methyl ester dengan rumus bangunnya

RCOOCH3 merupakan senyawa alkyl ester, yang mempunyai sifat fisiknya berbentuk cairan pada suhu kamar dan berwarna

kuning.

2.1.1. Produk Utama

Metode yang paling umum untuk menghasilkan biodiesel yang berupa methyl ester adalah dengan

metode Transesterify triacylglycerols, dimana minyak dengan alkohol ditambah dengan katalisator. Alkohol yang

digunakan adalah methanol. Penggunaan biodiesel pada mesin konvensional mampu mengurangi emisi dari

hydrocarbon yang tidak terbakar, CO, sulfat, dan hidrokarbon aromatis polisiklik.

Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar murni atau dicampur dengan petroleum dengan persentase

tertentu. B20 (campuran 20% volume biodiesel petroleum dengan 80% volume petroleum diesel) telah dibuktikan

menguntungkan bagi lingkungan. Sifat fisik biodiesel standar Jerman DIN V 51606 yang paling banyak dijadikan

acuan dapat dilihat pada table 2.1.

Table 2.1 Sifat fisik biodiesel standar Jerman Din V 51606

Parameter NilaiDensitas pada suhu 15OC, g/mL 0,875 – 0,890Flash Point, OC 110Moisture, ppm 300Bilangan asam, mg KOH/g 0,5Total gliserol, % 0,25Gliserol bebas, % 0,02Kandungan fosfor, % 10Kandungan methanol, % 0,3

Sifat kimia methyl ester sebagai berikut :

· Mempunyai rumus bangun RCOOCH3

· Mempunyai senyawa karbon rantai lurus jenuh, kecuali C17yang mempunyai rantai lurus rangkap

2.1.2. Produk Samping

Gliserol merupakan produk samping dari pembuatan methyl ester. Nama lain dari gliserol adalah 1,2,3-

propational, CH2OH – CHOH – CH2OH, dengan sifat fisik antara lain : berbentuk cairan kental manis jernih,

mudah larut dalam air dan alcohol larutannya bersifat netral, hygroscopis, serta tidak mudah larut dalam ether,

benzene, chloroform, mudah menguap. Produk pembuatan biodiesel ini bukan gliseril murni tetapi masih

berupa crude gliserin dan warnanya belum jernih. Pada suhu kamar (25OC), gliserol ini mempunyai berat jenis

sebesar 1,261 dengan PH berkisar antara 6,5 – 7,5.

Kegunaan gliserol sangat luas, antara lain digunakan dalam industri obat, kosmetik, pasta gigi dan

lainnya. Sifat fisik gliserol dapat dilihat pada table 2.2.

Table 2.2 Sifat fisik gliserol

Parameter NilaiTitik leleh, OC 18,17Titik didh pada 0,53 kPa, OC 14,9Tekanan uap pada suhu 50OC, Pa 0,33

Parameter NilaiSurface tension pada suhu 20OC, dyne/cm 63,4Viskositas pada suhu 20OC, cP 1499Konduktivitas termal, W/m.K 0,28

2.2. Penjelasan Bahan Baku

Pada pembuatan biodiesel ini, bahan baku utama yang digunakan adalah crude palm oil (CPO) dan methanol serta

natrium hidroksida (NaOH) sebagai bahan baku pendukung yang berfungsi sebagai katalis.

2.3.1. Crude Palm Oil (CPO)

Kelapa sawit (Elaeis guineensis) di Indonesia dalam tahun 1979 tercatat sebanyak 73 buah perkebunan

kelapa sawit dengan luas areal 230.000 Ha. Produksi per Ha nya, diperkirakan produksi kelapa sawit dunia adalah

2,5 juta ton. CPO berasal dari bagian pericarp buah kelapa sawit. Kandungan yang terdapat dalam minyak sawit

(CPO) adalah 94% trigliserida, 5% asam lemak bebas (FFA) dan selebihnya zat pengotor dan air. Minyak sawit

(CPO) berwarna kuning jingga kemerah – merahan dan agak kental.

Komposisi zat asam yang mengandung lemak dari minyak sawit didominasi oleh palmitic, oleic,

linoleic, dan zat asam lemak stearic ditambah sedikit myristic, lauric, linoknic dan cuka capric (Allen dan Watts,

2000). Dari table 2.3 dapat dilihat komposisi CPO dan table 2.4 sifat fisik CPO.

Table 2.3 Komposisi CPO

Komposisi Fatty Acid Komposisi (%)Jenuh

Lauric -Myristic 1,4Palmatic 40,1Stearic 5,5Aracidic -Other -

Tak JenuhPalmitoleic -Oleic 42,7Linoleic 10,3Linolenic -Other -

Table 2.4 Sifat fisik CPO

Parameter NilaiMelting point, OC 35Densitas 0,915Nilai Iodin 54,2

Nilai Saponifikasi 199,1

2.3.2. Methanol

Methanol atau methyl alkohol atau sering juga disebut carbinol merupakan larutan polar yang larut dalam

air, alkohol, ester dan pelarut organic lainnya. Methanol mempunyai rumus molekul CH3OH adalah alkohol

aliphatic sederhana. Reaksinya ditentukan oleh gugus hydroxyl fungsional, sedangkan reaksi terjadi oleh gugus C

– O atau O – H.

Penggunaan methanol sebesar 85% digunakan sebagai bahan baku serta bahan pelarut sintetis. Dalam hal

ini methanol direaksikan dengan trigliserida akan menghasilkan methyl ester.

Methanol mempunyai sifat fisik sebagai berikut : tidak berwarna, mudah terbakar dan menguap, tidak

berbau, mudah larut dalm air, sangat polar, dengan spesifik gravitasi 0,7924 pada 20OC, titik didihnya 64,5OC,

titik eku -97,5OC dan flash point 12,2OC.

Keberadaan methanol dalam proses transesterifikasi adalah untuk memutuskan hubungan gliserin dengan

zat asam lemak.

2.3. Bahan Penunjang

2.3.1. Natrium Hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida (NaOH) digolongkan dalam basa kuat. Oleh karena itu, NaOH sering digunakan

dalam menetralisasi suatu zat. NaOH atau lebih dikenal dengan kaustik soda atau soda api merupakan zat yang

larut dalam pelarut air, alkohol, dan juga dalam gliserol. NaOH memiliki dua macam bentuk, yaitu :

· Padatan, biasanya berwarna putih dengan kadar konsentrasi 100%

· Larutan, biasanya memiliki kadar konsentrasi, yaitu : 40%, 50% dan 70%

Adapun fungsi dari NaOH adalah :

· Menetralkan asam

· Sebagai bahan baku pembuatan sabun deterjen

· Memisahkan unsur belerang dari minyak bumi

· Membantu mengurangi zat warna dari kotoran yang berupa getah minyak bumi

Table 2.6 sifat fisik NaOH

Sifat fisik, satuan NilaiBerat Molekul, BM

BP, OC

Melting point, Mp, OC

40

142

12

Density (15OC), kg/m3

Viskositas, Ns/m3

20OC

30OC

40OC

Cp

Thermal conductivity, w/mOC

1530

80.000

40.000

15.000

3,24

0,65

Konsentrasi NaOH yang diperlukan tergantung pada perbandingan molar antara umpan dan methanol.

2.3.2. Asam Phospat (H3PO4)

Penambahan asam phospat (H3PO4) digunakan pada proses menetralisir NaOH, dimana reaksinya yaitu :

3NaOH + H3PO4 Na3PO4 + 3H2

2.4. Kapasitas Produksi

Dengan melihat keadaan pasar methyl ester di Indonesia, menunjukkan bahwa paluang pasar methyl ester dalam

negeri masih relatif kecil, namun peluang untuk berkembang juga besar. Dengan melihat perkembangan dan kebutuhan

produksi oleochemical yang semakin meningkat. Sedangkan konsumsi di luar negeri cukup besar, terutama untuk kebutuhan

minyak diesel.

Table 2.7 Produksi biodiesel di beberapa Negara Eropa (‘000 ton)

NegaraKapasitas

2002 2003 2004 2005Jerman

Perancis

Italia

Austria

Spanyol

Denmark

Inggris

450

366

210

25

-

10

3

715

357

273

32

9

41

9

1088

502

419

100

70

44

15

1900 – 2100

600 – 800

500 – 550

150

70 – 80

30 – 40

250

Kapasitas produksi biodiesel yang dilakukan di pabrik ini, beroperasi pada tahun 2007 adalah 7895,32128 ton/tahun

dengan waktu operasi 24 jam penuh setiap hari dengan jumlah hari kerja 330 hari dalam setahun.