DAFTAR ISI

KATA PENGANTARiDAFTAR ISIiiBAB I PENDAHULUAN21.1 Latar Belakang21.2 Permasalahan21.3 Tujuan3BAB II METIL ESTER42.1 Metil Ester 42.2 Proses Produksi Metil Ester62.3 Perbedaan Proses Produksi..132.4 Biodiesel15BAB III PENUTUP193.1 Kesimpulan19DAFTAR PUSTAKA20

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangKelapa sawit merupakan salah satu komoditas unggulan yang memberikan kontribusi penting pada pembangunan ekonomi Indonesia, khususnya pada pengembangan agroindustri. Luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia tahun 1996 mencapai 2 juta Ha dengan produksi CPO hampir 5 juta ton. Pada tahun 2010 luas perkebunan kelapa sawit direncanakan akan mencapai 7 juta Ha, dengan produksi CPO lebih dari 12 juta ton. Pada tahun tersebut Indonesia diharapkan akan menjadi Negara penghasil minyak sawit terbesar di dunia.Keberadaan minyak kelapa sawit sebagai salah satu sumber minyak nabati relative cepat diterima oleh pasar domestik dan pasar dunia. Peningkatan konsumsi minyak nabati dalam negeri terlihat dari tahun 1987 hingga tahun 1995, permintaan lokal akan minyak nabati naik dengan laju rata-rata 5.6% per tahunnya. Peningkatan ini sebagian disebabkan karena peningkatan jumlah penduduk sebesar 1.98% dan peningkatan konsumsi minyak nabati per kapita sebesar 2.27%. Sedangkan laju peningkatan permintaan akan minyak kelapa sawit adalah 9% (hampir dua kali dari laju peningkatan permintaan akan minyak nabati).Dalam rangka mengantisipasi melimpahnya produksi CPO, maka diperlukan usaha untuk mengolah CPO menjadi produk hilir. Pengolahan CPO menjadi produk hilir memberikan nilai tambah tinggi. Produk olahan dari CPO dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu produk pangan dan non pangan. Produk pangan terutama minyak goreng dan margarin. Produk non pangan terutama oleokimia yaitu ester, asam lemak, surfaktan, gliserin dan turunan-turunannya.1.2 PermasalahanDalam penulisan makalah ini ruang lingkup kami adalah produk olahan CPO yang merupakan non pangan diantaranya adalah oleokimia. Salah satu produk turunan oleokimia adalah ester, contohnya adalah metil ester. Asam lemak metil ester mempunyai peranan utama dalam industri oleokimia. Metil ester digunakan sebagai senyawa intermediate untuk sejumlah oleokimia yaitu seperti fatty alkohol, alkanolamida, a-sulfonat, - metil ester sulfonat, gliserol monostearat, surfaktan gliserin dan asam lemak lainnya. Metil ester saat ini telah digunakan untuk membuat minyak diesel sebagai bahan bakar alternatif.1.3 Tujuan PenulisanSecara garis besar dapat kami jelaskan beberapa tujuan dari penulisan makalah tentang Industri Oleo kimia dari bahan Metil Ester adalah sebagai berikut: Memberikan wawasan kepada teman-teman mahasiswa teknik kimia tentang Produk Oleokimia metil ester. Menjadi sumber literatur bagi penulis lain yang membahas masalah yang sama.

BAB IIMETIL ESTER

2.1 Metil Ester Metil ester terbentuk dari reaksi katalisasi antara asam lemak dan metanol. Bahan pembentuk metil ester biasanya diperoleh dari minyak kelapa melalui proses transesterifikasi. Metil ester memiliki peranan penting dalam industri oleokimia. Metil ester telah menjadi pengganti asam lemak sebagai bahan dasar pada banyak produk industri oleokimia. Bahan ini digunakan sebagai bahan intermediate pada beberapa produk oleokimia, diantaranya fatty alkohols, alkanolamides, -metil ester sulfonat, dan banyak lagi, selan itu juga sangat potensial menjadi pengganti minyak diesel. Pada proses pemabakarannya metil ester tidak menghasilan emisi sulfur oksida. Walaupun panas pembakarannya rendah, tidak ada modifikasi mesin dan pengurangan efisiensi.Metil ester mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan asam lemak, diantaranya yaitu: 1) Pemakaian energi sedikit karena membutuhkan suhu dan tekanan lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak; 2) Peralatan yang digunakan murah. 3) Metil ester bersifat non korosif dan metil ester dihasilkan pada suhu dan tekanan lebih rendah, oleh karena itu proses pembuatan metil ester menggunakan peralatan yang terbuat dari karbon steel, sedangkan asam lemak bersifat korosif sehingga membutuhkan peralatan stainless steel yang kuat;4) lebih banyak menghasilkan hasil samping gliserin yaitu konsentrat gliserin melalui reaksi transesterifikasi kering sehingga menghasilkan konsentrat gliserin, sedangkan asam lemak, proses pemecahan lemak menghasilkan gliserin yang masih mengandung air lebih dari 80%, sehingga membutuhkan energi yang lebih banyak; 5) metil ester lebih mudah didistilasi karena titik didihnya lebih rendah dan lebih stabil terhadap panas;6) dalam memproduksi alkanolamida, ester dapat menghasilkan superamida dengan kemurnian lebih dari 90% dibandingkan dengan asam lemak yang menghasilkan amida dengan kemurnian hanya 65-70%; 7) metil ester mudah dipindahkan dibandingkan asam lemak karena sifat kimianya lebih stabil dan non korosif.2.2 Produksi Metil EsterMetil ester dapat dihasilkan dari reaksi esterfikasi dan transesterifikasi, berikut penjelasannya : EsterifikasiEsterifikasi merupakan reaksi antara asam dengan alkohol dengan bantuan katalis berupa asam (biasanya asam sulfur). Reaksi esterifikasi merupakan reaksi asam dengan alkohol dengan mengguakan katalis untuk membentuk ester. Reaksinya sebagai berikut :

RCOOH + ROH RCOOR + H2O Asam Alkohol Ester AirAda dua metoda umum yang digunakan pada proses esterifikasi pada pembuatan metil ester yaitu proses batch dan proses kontinu. Proses batch biasanya dilakukan pada tekanan rendah dengan temperatur antara 200-250oC. Pada saat reaksi berada pada keadaan setimbang, air akan hilang dan akan dihasilkan yield ester dengan konversi yang tinggi. Proses esterifikasi kontinu lebih efektif dari pada proses batch. Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan pada proses kontinu lebih cepat daripada proses batch. Esterifikasi adalah metoda yang dipilih untuk memproduksi ester dari asam lemak tertentu.Henkel telah mengembangkan esterifikasi countercurrent kontinyu menggunakan kolom reaksi dobel plate. Teknologi ini didasarkan pada prinsip reaksi esterifikasi dengan absorpsi simultan superheated metanol vapor dan desorpsi metanolwater mixture. Gambar 2.1 memperlihatkan proses kontinyu esterifikasi Henkel asam lemak. Reaksi ini menggunakan tekanan sekitar 1000 Kpa dan suhu 240 C. Keuntungan dari proses ini adalah kelebihan metanol dapat dijaga secara nyata pada rasio yang rendah yaitu 1,5 : 1 molar metanol : asam lemak dibandingkan proses batch dimana rasionya 3-4 : 1 molar. Metil ester yang melalui proses distilasi tidak memerlukan proses pemurnian. Kelebihan metanol di rectified dan digunakan kembali. Esterifikasi proses kontinyu lebih baik daripada proses batch. Dengan hasil yang sama, proses kontinyu membutuhkan waktu yang lebih singkat dengan kelebihan metanol yang lebih rendah. Proses esterifikasi merupakan proses yang cenderung digunakan dalam produksi ester dari asam lemak spesifik . Laju reaksi esterifikasi sangat dipengaruhi oleh struktur molekul reaktan dan radikal yang terbentuk dalam senyawa antara. Data tentang laju reaksi serta mekanismenya disusun berdasarkan karakter kinetiknya, sedangkan data tentang perkembangan reaksi dinyatakan sebagai konstanta kesetimbangan. Secara umum laju reaksi esterifikasi mempunyai sifat sebagai berikut:1) Alkohol primer bereaksi paling cepat, disusul alkohol sekunder, dan paling lambat alkohol tersier2) Ikatan rangkap memperlambat reaksi3) Asam aromatik (benzoat dan p-toluat) bereaksi lambat, tetapi mempunyai batas konversi yang tinggi4) Makin panjang rantai alkohol, cenderung mempercepat reaksi atau tidak terlalu berpengaruh terhadap laju reaksi.Sistem pemroses yang dirancang untuk menyelesaikan reaksi esterifikasi dikehendaki untuk sedapat mungkin mencapai 100%. Oleh karena itu reaksi esterifikasi merupakan kesetimbangan, maka konversi sempurna tidak mungkin tercapai, dan sesuai informasi yang ada konversi yang dapat dicapai hanya sampai 98%. Nilai konversi yang tinggi dapat dicapai dengan ekses reaktan yang besar. Proses esterifikasi secara umum harus diketahui untuk dapat mendorong konvesi sebesar mungkin. Secara umum ada tiga golongan proses, dan penggolongan ini bergantung kepada volatilitas ester.

1) Golongan 1. Dengan ester yang sangat mudah menguap, seperti metil format, metil asetat, dan etil format, titik didih ester lebih rendah daripada alkohol, oleh karena itu ester segera dapat dihilangkan dari campuran reaksi. Produksi metil asetat dengan metode distilasi Bachaus merupakan sebuah contoh dari golongan ini. Metanol dan asam asetat diumpankan ke dalam kolom distilasi dan ester segera dipisahkan sebagai campuran uap dengan metanol dari bagian atas kolom. Air terakumulasi di dasar tangki dan selanjutnya dibuang. Ester dan alkohol dipisahkan lebih lanjut dalam kolom distilasi yang kedua.2) Golongan 2. Ester dengan kemampuan menguap sebaiknya dipisahkan dengan cara menghilangkan air yang terbentuk secara distilasi. Dalam beberapa hal, campuran terner dari alkohol, air dan ester dapat terbentuk. Kelompok ini layak untuk dipisahkan lebih lanjut: dengan etil asetat , semua bagian ester dipindahkan sebagai campuran uap dengan alkohol dan sebagian air, sedangkan sisa air akan terakumulasi dalam sistem. Dengan butil asetat, semua bagian air dipindahkan ke bagian atas dengan sedikit bagian dari ester dan alkohol, sedangkan sisa ester terakumulasi dalam sistem.3) Golongan 3. Dengan ester yang mempunyai volatilitas rendah, beberapa kemungkinan timbul. Dalam hal butil dan amil alkohol, air dipisahkan sebagai campuran biner dengan alkohol. Contoh proses untuk tipe seperti ini adalah pembuatan dibutil ftalat. Untuk menghasilkan ester dari alkohol yang lebih pendek (metil, etil, propil) dibutuhkan penambahan hidrokarbon seperti benzena dan toluene untuk memperbesar air yang terdistilasi.dengan alkohol bertitik didih tinggi (benzil, furfuril, b-feniletil) suatu cairan tambahan selalu diperlukan untuk menghilangkan kandungan air dari campuran.

Gambar 2.1 Diagram alir Produksi Metil Ester dengan EsterifikasiFaktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi esterifikasi antara lain :a. Waktu ReaksiSemakin lama waktu reaksi maka kemungkinan kontak antar zat semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka dengan bertambahnya waktu reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil.b. PengadukanPengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan reaksi terjadi sempurna. Sesuai dengan persamaan Archenius : k = A e(-Ea/RT)dimana, T = Suhu absolut ( C)R = Konstanta gas umum (cal/gmol K)E = Tenaga aktivasi (cal/gmol)A = Faktor tumbukan (t-1)k = Konstanta kecepatan reaksi (t-1)Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi. Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat penting mengingat larutan minyak-katalis metanol merupakan larutan yang immiscible.c. KatalisatorKatalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar. Pada reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan biasanya menggunakan konsentrasi katalis antara 1 - 4 % berat sampai 10 % berat campuran pereaksi (Mc Ketta, 1978).d. Suhu ReaksiSemakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Bila suhu naik maka harga k makin besar sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar. TransesterifikasiProses transesterifikasi dari lemak dan minyak merupakan proses yang paling umum digunakan dalam memproduksi metil ester, kecuali bila dibutuhkan metil ester dengan asam lemak spesifik. Trigliserida dapat dengan mudah ditransesterifikasi secara batchwise pada tekanan atmosfer dan suhu 60-70 C dengan metanol berlebih dan menggunakan alkalis alkalin. Perlakuan awal diperlukan untuk memindahkan asam lemak bebas dari minyak yaitu dengan cara permurnian atau preesterifikasi sebelum proses transesterifikasi. Perlakuan awal ini tidak diperlukan jika reaksi dilakukan pada tekanan yang tinggi (9000 KPa) dan suhu yang tinggi (240 C). Pada kondisi ini, esterifikasi dan transesterifikasi terjadi secara simultan. Campuran hasil reaksi pada akhir reaksi dibiarkan mengendap. Lapisan paling bawah dari gliserin dikeluarkan, lapisan paling atas, metil ester dicuci untuk memindahkan gliserin dan diproses lebih lanjut. Kelebihan metanol direcover ke kondensor dan dialirkan ke kolom rectifying untuk dimurnikan dan didaur ulang. Gambar 2.2 memeperlihatkan diagaram alir proses Henkel yang berlangsung pada tekanan 9000 Kpa dan suhu 240C menggunakan minyak tidak murni (unrefiined oil) sebagai feedstock. Minyak tidak murni (unrefined oil), metanol yang berlebih dan katalis diukur dan dipanaskan pada suhu 240 C sebelum dialirkan ke reaktor. Kelebihan metanol dikeluarkan melalui reaktor dan diisikan pada kolom rak untuk proses pemurnian. Metanol recover didaur ulang ke dalam sistem.

Gambar 2.2 Diagram alir Produksi Metil Ester dengan Transesterifikasi Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi dengan mengganti gugus alkohol ester dengan gugus alkohol lainnya. Prosesnya sama seperti proses hidrolisis, tetapi menggunakan alkohol, atau disebut juga reaksi alkoholisis. Reaksinya adalah sebagai berikut : RCOOR + ROH RCOOR + ROH Ester Alkohol Ester AlkoholPada reaksi ini terbentuk ester yang baru. Penggunaan katalis basa dengan Sodium metilate lebih efektif, tapi Sodium hidroksida juga bisa digunakan. Transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan. Agar reaksi bergerak ke kanan, maka harus digunakan alkohol berlebih atau menggunakan salah satu produk dari campuran reaksi. Pilihan kedua ini dilakukan jika memungkinkan.Transesterifikasi adalah istilah umum. Jika menggunakan metanol, istilahnya menjadi metanolisis. Metanol lebih banyak digunakan karena harganya murah, tapi dapat juga mengguanakan alkohol lainnya. Reaksi dengan minyak dan lemak dan metanol adalah sebagai berikut :RCOOCH2 CH2OHRCOOCH + 3CH3OH 3RCOOCH3 + CHOH RCOOCH2 CH2OH Minyak / Lemak Metanol Metil Ester GliserinReaksi di atas merupakan reaksi keseluruhan dan biasanya ada beberapa reaksi seri, yaitu reaksi trigliserida menjadi digliserida menjadi monogliserida dan membentuk 1 mol metil ester pada tiap reaksi.Stoikiometri reaksi membutuhkan 3 mol metanol untuk tiap mol trigliserida. Laju konversi akan tinggi jika menggunakan metanol berlebih. Katalis yang digunakan adalah katalis basa. Yang digunakan biasanya adalah Sodium metilate, KOH dan NaOH.Laju konversi sangat dipengaruhi oleh suhu reaksi, akan tetapi dengan waktu yang cukup, reaksi juga dapat berlangsung pada suhu kamar. Umumnya reaksi berlangsung dekat pada titik didih metanol. Impuritis jika menggunakan minyak juga berdampak pada laju konversi. Pada kondisi yang sama, penggunaan minyak dapat menghasilkan konversi 67% - 84%. Tahapan reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu menginginkan agar didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut (Freedman, 1984):a. Pengaruh air dan asam lemak bebasMinyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka asam yang lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5% (5%) langsung ditransesterifikasi dengan katalis basa maka FFA akan bereaksi dengan katalis membentuk sabun. Terbentuknya sabun dalam jumlah yang cukup besar dapat menghambat pemisahan gliserol dari metil ester dan berakibat terbentuknya emulsi selama proses pencucian. Jadi esterifikasi digunakan sebagai proses pendahuluan untuk mengkonversikan FFA menjadi metil ester sehingga mengurangi kadar FFA dalam minyak nabati dan selanjutnya ditransesterifikasi dengan katalis basa untuk mengkonversikan trigliserida menjadi metil ester.Biodiesel sebagai bahan bakar alternatif mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan solar (petrodiesel). (CRE-ITB, 2001) Tabel 3.1 Perbandingan Biodiesel dan SolarFisika KimiaBiodieselSolar (Petrodiesel)

Kelembaban %0.10.3

Engine powerEnergi yang dihasilkan 128,000 BTUEnergi yang dihasilkan 130,000 BTU

Engine torqueSamaSama

Modifikasi engineTidak diperlukan-

Konsumsi bahan bakarSamaSama

LubrikasiLebih tinggi Lebih rendah

EmisiCO rendah, total hidrokarbonn sulfur dioksida dan nitroksidaCO tinggi, total hidrokarbon, sulfur dioksida dan nitroksida

Cetane number48-6540-55

PenangananFlamable lebih rendahFlamable lebih tinggi

LingkunganToxisitas rendahToxisitas 10 kali lebih tinggi

KeberadaanTerbarukan (renewable)Tak terbarukan

Keunggulan-keunggulan biodiesel dapat juga dinyatakan sebagai berikut:1. Merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghaislkan emisi yang jauh lebih baik (free sulphur, smoke number rendah)2. Cetane number lebih tinggi (>60) sehingga efisiensi pembakaran lebih baik3. Memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin4. Biodegradable (dapat terurai)5. Merupakan renewable energy karena terbuat dari bahan alam yang dapat diperbarui6. Meningkatkan independensi suplai bahan bakar karena dapat diproduksi secara lokal7. Terdapat dalam fase cairProses produksi metil ester dapat dilakukan melalui transesterifikasi minyak lemak dengan metanol ataupun dengan esterifikasi langsung asam lemak hasil hidrolisis minyak dengan metanol. Namun, tranesterifikasi lebih intensif digunakan atau dikembangkan saat ini. Karna proses ini lebih efisien dan ekonomis.Saat ini pengembangan produk biodiesel lebih diarahkan pada bentuk metil ester. Dalam bentuk metil ester maka berat molekul, titik beku, titik didih, dan viskositas minyak akan menjadi lebih rendah. Di samping itu senyawa gliserol yang merupakan produk samping hasil degradasi minyak dapat dipisahkan pada proses pembuatan biodiesel, sehingga dapat mengurangi terbentuknya deposit pada mesin. Proses Transesterifikasi minyak dan lemak merupakan proses yang paling banyak digunakan dalam pembuatan metil ester. Karna dapat dilakukan pada kondisi atmosferis pada suhu 60-70C. CPO merupakan salah satu bahan baku yang dapat digunakan untuk memproduksi Metil ester. Proses pembuatan metil ester dengan CPO dilangsungkan dalam beberapa tahapan proses. Tahap ini dimulai dari tahap penyimpanan bahan baku, reaksi transesterifikasi, pencucian ester serta recovery metanol dan pemurnian gliserol. Transesterifikasi dilakukan antara minyak yang terdiri dari molekul-molekul trigliserida dengan metanol, yang reaksinya sebagai berikut.

Katalis dimanfaatkan untuk mempercepat suatu reaksi, ikut bereaksi tetapi tidak ikut terkonsumsi. Katalis yang biasa digunakan pada reaksi ini adalah natrium hidroksida atau kalium hidroksida dimana senyawa ini dapat langsung dicampur dengan metanol. Produk samping pada proses ini berupa gliserol. Gliserol yang dihasilkan mengandung katalis yang tidak terpakai dan sabun. Pemurnian gliserol dapat dilakukan dengan penambahan asam membentuk garam dan dialirkan ke tempat penyimpanan gliserol kotor. Gliserol yang diperoleh biasanya memiliki kemurnian sekitar 80-88% dan dapat dijual sebagai gliserol kotor.Metil ester dibuat dengan mereaksikan Crude Palm Oil (CPO) dengan metanol atau etanol melalui reaksi esterifikasi dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi berkatalis menjadi senyawa Ester dengan produk samping gliserin. Pada saat ini gliserin juga merupakan produk dengan harga jual yang cukup tinggi.- 100 Kg Crude Palm Oil- 14 Kg Metanol- Katalis

Reaksi menjadi Metil Ester- Metil Ester (Biodiesel) 95 Kg - Gliserine 10 Kg- Metanol Recovery- Produk Lain

Gambar 3.1 Diagram blok pembuatan Metil Ester

BAB IIIPENUTUP3.1 Kesimpulana) Metil ester dapat dibuat dengan dua cara yakni esterifikasi dan transesterifikasib) Perbedaan mendasar dari proses esterifikasi dan transesterifikasi yakni pada perbedaan umpan dan katalis.c) Proses transesterifikasi lebih ekonomis dan efisien dibandingkan dengan esterifikasi.d) Metil ester kini banyak digunakan sebagai bahan baka alternative, yakni biodiesel.

DAFTAR PUSTAKA

Bradshaw, George B., Meuly, Wlater C., 1944, Preparation of Detergent, US Patent Office 2,360,844.Freedman, B., Pryde.E.H., Mounts. T.L., 1984, Variables Affecting the Yields of Fatty Esters from Transesterfied Vegetable Oils.Hui, YH. 1996. Baileys Industrial Oil Fat Products. Volume 6. United States, Willy Intercelence.Tambun, Rondang. 2007. Buku Ajar Teknologi Oleokimia. http://e-course.usu.ac.id/content/teknik0/teknologi0/textbook.pdf. 25 Februari 2008.

20

H2C - COOR

HC - COOR

H2C - COOR

+

3 CH3OH

NaOH

3 RCOOCH3

+

H2COH

H2COH

HCOH

Trigliserida

Metanol

Metil Ester(Biodiesel)

Gliserol