KAJIAN PENGGUNAAN DIMETIL SULFAT PADA PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI STEARIN MINYAK SAWIT

DENGAN KATALIS KALIUM KARBONAT

( Proposal Penelitian)

Oleh:SRI MULYANI WIDYANTI (0924051008)

PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER TEKNOLOGI AGROINDUSTRI

FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG2011

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang dan Masalah

Kebutuhan energi terus bertambah seiring dengan perkembangan industri dan juga

pertambahan penduduk di dunia. Sumber energi utama yang digunakan saat ini

sebagian besar bersumber dari fosil antara lain minyak bumi, gas alam dan

batubara. Konsumsi bahan bakar terbesar digunakan untuk sektor industri dan

transportasi. Saat ini harga minyak mentah dunia terus meningkat. Banyak negara,

terutama Indonesia, mengalami masalah kekurangan bahan bakar minyak (dari

bahan bakar fosil) untuk negaranya sendiri. Indonesia, khususnya, telah

mengimpor bahan bakar minyak (terutama bahan bakar diesel/solar) untuk

kebutuhan negara dengan jumlah yang cukup besar. Pada tahun 2005 konsumsi

solar Indonesia 48,50% sedangkan pada tahun 2010 naik menjadi 52,27%

(Destiana, 2007).

Pemakaian bahan bakar fosil yang sangat besar menyebabkan menipisnya

cadangan bahan bakar dari fosil yang merupakan sumber daya alam yang tidak

dapat diperbaharui. Cadangan yang ada kini sudah tidak mampu memenuhi

kebutuhan konsumsi yang terus meningkat. Permintaan global terhadap energi

kini telah meningkat tiga kalinya sejak tahun 1950 hingga setara dengan 10.000

juta ton setiap tahun. Menurut Dewan Energi Dunia Pemakaian energi cenderung

naik sampai 50% pada tahun 2020. Cadangan minyak bumi di Indonesia

2

diperkirakan tidak akan berumur lebih dari 25 tahun, tanpa adanya penemuan

cadangan baru, cadangan yang ada hanya akan cukup untuk konsumsi 18 tahun

(Anonim, 2008).

Pemakaian bahan bakar fosil mempunyai dampak negatif karena menghasilkan

emisi gas buang NOx,SOx, CO, partikel-partikel padat dan komponen organik

volatil (VOCs) (Marchetti dan Errazu, 2008). Kajian ekologi modern dan

lingkungan hidup (environmental studies) yang dilakukan oleh para ilmuwan

menerangkan bahwa pembakaran bahan bakar fosil sangat mungkin mengubah

susunan dan kandungan gas-gas yang berada di lapisan atas atmoser bumi.

Kondisi ini kemungkinan akan meningkatkan suhu rata-rata permukaan bumi.

Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil

yang dibuat dari sumber yang dapat diperbaharui seperti minyak nabati dan lemak

hewan. Dibandingkan dengan bahan bakar fosil, bahan bakar biodiesel

mempunyai kelebihan diantaranya bersifat biodegradable, non-toxic, mempunyai

angka emisi CO2 dan gas sulfur yang rendah dan sangat ramah terhadap

lingkungan. (Marchetti dan Errazu, 2008). Penggunaan biodiesel juga dapat

mengurangi polusi tanah serta melindungi kelestarian perairan dan sumber air

minum (Prihandana, 2007).

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif dari sumber terbarukan (renewable),

dengan komposisi ester asam lemak dari minyak nabati antara lain: minyak kelapa

sawit, minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak biji kapuk, dan masih ada lebih

dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang potensial untuk dijadikan biodiesel.

Bahan baku yang berpotensi di Provinsi Lampung adalah minyak sawit.

3

Produk-produk turunan minyak sawit yang dapat digunakan sebagai bahan baku

biodiesel di antaranya CPO, CPO low grade (kandungan FFA tinggi), PFAD, dan

RBD olein serta RBD stearin. Refined Bleached Deodorized (RBD) stearin

merupakan hasil samping pembuatan minyak goreng dari Ci-ude Palm Oil (CPO)

yang terdiri dari asam lemak jenuh dan mempunyai atom C16 –C18 dominan yang

berperan terbadap kekerasan dan sifat deterjensi. Stearin memiliki asam lemak

jenuh yang lebih banyak daripada fraksi olein, karena itu fraksi stearin memiliki

bilangan setana lebih besar. Kedua alasan di atas menjadikan fraksi stearin

sebagai sumber yang tepat untuk dijadikan bahan baku pembuatan biodiesel.

Pembuatan biodiesel dari minyak nabati dilakukan dengan mengkonversi

trigliserida menjadi metil ester dengan suatu proses yang disebut dengan

transesterifikasi. Proses ini berjalan lambat, sehingga membutuhkan katalis pada

proses metanolisis/esterifikasi untuk mengurangi energi aktivasi, dan untuk

selanjutnya mempercepat laju reaksi. Proses esterifikasi biasanya menggunakan

metanol karena harganya murah, tetapi proses berlangsung lama hingga 2 jam.

Untuk mengatasi hal tersebut perlu dicari alternatif pemetilasi yang dapat

mempersingkat waktu sehingga reaksi dapat berjalan dengan sempurna.

Pemetilasi yang dapat digunakan adalah dimetil sulfat, dengan menggunakan

katalis basa yaitu kalsium karbonat.

Pemanfaatkan hasil samping limbah (stearin) tersebut hingga saat ini belum

banyak dilakukan penelitiannya, sebingga akan dicoba sebagai bahan baku

pembuatan biodiesel dengan menggunakan pereaksi dimetil sulfat dengan

beberapa konsentrasi serta penggunaan kalsium karbonat sebagai katalis. Dengan

4

konsentrasi yang tepat biodiesel yang dihasilkan memiliki standar mutu yang

tidak kalah dengan minyak bumi, sehingga dapat dipakai sebagai energi alternatif.

I.2 Tujuan Penelitian

Mendapatkan konsentrasi dimetil sulfat yang tepat pada proses pembuatan

biodiesel dari stearin minyak sawit dengan menggunakan katalis kalium karbonat.

I.3 Kerangka Pikir

Dalam proses pembuatan metil ester dari minyak nabati, rasio molar antara

trigliserida dan alkohol, jenis katalis yang digunakan, jenis alkohol yang

digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air, kandungan asam lemak

bebas pada bahan baku dan kandungan sabun merupakan faktor–faktor yang

mempengaruhi rendemen biodiesel (metil ester) yang dihasilkan pada reaksi

transesterifikasi (Hambali, et al, 2006).

Jenis asam lemak dalam minyak sangat berpengaruh terhadap karakteristik fisik

dan kimia biodiesel, karena asam lemak tersebut akan membentuk metil ester

biodiesel.. Minyak berkandungan asam oleat atau asam linoleat yang cukup tinggi

atau yang kandungan asam lemak jenuhnya rendah akan menghasilkan biodiesel

dengan karakteristik baik (Fukuda, Kondo, and Noda, 2001). Pada trigliserida

dengan atom, C18 dengan ikatan rangkap 2 atau 3 seperti asam oleat lebih stabil

dan mudah diendapkan. Kandungan asam lemak bebas pada minyak makan

refinasi kurang dari 1%, Crude oil 0,5-5%, minyak jelantah 2-7%, dan pada

minyak atau lemak dari binatang 10-30% (Goosen, 2007). Stearin mengandung

5

2KOCH3

asam lemak bebas (FFA 0,2%). Kandungan asam lemak bebas inilah yang

kemudian akan dikonversi menjadi metil ester (biodiesel).

Tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester memerlukan pereaksi dan

katalis sehingga reaksi metilasi dapat berlangsung secara sempurna. Pemetilasi

yang umum digunakan adalah etanol atau metanol. Untuk mendorong reaksi

transestrifikasi kearah kanan, perlu menggunakan alkohol

berlebihan atau dengan memindahkan salah satu produk dari

campuran reaksi. Lebih banyak metanol yang digunakan, maka

semakin memungkinkan reaktan untuk bereaksi lebih cepat.

Reaksi metanolisis terjadi pada suhu 60oC dengan menggunakan perbandingan

antara metanol dengan minyak 1,7 : 1, dengan waktu konversi kurang lebih dua

jam.Untuk itu perlu dicari pemelitasi yang lebih reaktif salah satu pemetilasi yang

dapat digunakan adalah dimetil sulfat.

Dimetil sulfat direaksikan dengan ester untuk menghasilkan ester baru, sehingga

terjadi pemecahan senyawa trigliserida untuk mengadakan migrasi gugus alkil

antar ester. Ester baru yang dihasilkan disebut dengan biodiesel. Berikut adalah

mekanisme reaksi trigliserida dengan dimetil sulfat yang dikatalis oleh kalium

karbonat:

O CH3 – O O O

CH3(CH2)16 – C – OH + S CH3(CH2)16 – C – OCH3 + H2SO4 + K2CO2

CH3 – O O HO O

S

HO O

Gambar 1. Mekanisme reaksi trigliserida dengan dimetil sulfat

6

Konsentrasi dimetil sulfat sangat menentukan viskositas biodiesel. Jika

konsentrasi terlalu besar menyebabkan biodiesel mempunyai

viskositas yang terlalu rendah dibandingkan dengan minyak

solar, juga akan menurunkan titik nyala biodiesel tersebut. Ikatan

hidrogen antar molekul terbentuk dari interaksi gugus-gugus –COOH dan –OH.

Pengubahan gugus –COOH menjadi gugus metil ester (-COOCH3) dan gugus –

OH metoksi (-OCH3) akan menurunkan nilai viskositasnya.

Penambahan katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi dan menurunkan kondisi

operasi. Tanpa katalis reaksi transesterifikasi baru dapat berjalan pada suhu

2500C. Ketika reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalis yang sama

seperti pada awal kita tambahkan. Katalis yang dapat digunakan dapat berupa

katalis homogen atau heterogen. Penggunaan katalis homogen ini mempunyai

kelemahan yaitu: bersifat korosif, berbahaya karena dapat merusak kulit, mata,

paru-paru bila tertelan, sulit dipisahkan dari produk sehingga terbuang pada saat

pencucian,mencemari lingkungan, tidak dapat digunakan kembali (Widyastuti, L.,

2007).

Kondisi proses produksi biodiesel dengan menggunakan katalis basa adalah:

Reaksi berlangsung pada temperatur dan tekanan yang rendah (150°F dan 20 psi),

menghasilkan konversi yang tinggi (98%) dengan waktu reaksi dan terjadinya

reaksi samping yang minimal, konversi langsung menjadi biodiesel tanpa tahap

intermediate. Dan tidak memerlukan konstruksi peralatan yang mahal.

7

I.4 Hipotesis

Terdapat konsentrasi dimetil sulfat yang tepat pada proses pembuatan biodiesel

dari stearin minyak sawit dengan katalis kalium karbonat.

8

II. TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Tanaman Kelapa Sawit

Tanaman kelapa sawit berasal dari Nigeria (Afrika Barat). Meskipun demikian,

ada yang menyatakan bahwa kelapa sawit berasal dari Amerika Selatan yaitu

Brazil karena lebih banyak ditemukan spesies kelapa sawit di hutan Brazil

dibandingkan dengan Afrika. Pada kenyataannya tanaman kelapa sawit hidup

subur diluar daerah asalnya seperti Malaysia, Indonesia, Thailand, dan Papua

Nugini. Bahkan mampu memberikan hasil produksi per hektar yang lebih tinggi.

Buah kelapa sawit terdiri dari 2 bagian yakni daging buah dan

inti sawit (Gambar 2.).

Kelapa sawit adalah tanaman perkebunan/industri berupa pohon batang lurus dari

famili Palmae.

Klasifikasi kelapa sawit adalah sebagai berikut :

Divisi : Spermatophyta

Sub divisi : Angiospermae

Kelas : Dicotyledonae

Keluarga : Palmaceae

Sub keluarga : Cocoideae

Genus : Elaeis

Spesies : Elaeis guineensis Jacq

9

Bagian daging buah menghasilkan minyak kelapa sawit mentah sedangkan bagian

inti sawitnya menghasilkan minyak inti sawit. Minyak kelapa sawit terdiri atas

berbagai trigliserida dengan rantai asam lemak yang berbeda-beda. Panjang rantai

adalah antara 14 – 20 atom karbon. Dengan demikian sifat minyak sawit

ditentukan oleh perbandingan dan komposisi trigliserida tersebut. Kelapa sawit

yang banyak dibudidayakan di Indonesia adalah kelapa sawit dari Afrika yang

dikenal sebagai Elaeis guineensis J

Gambar : Tanaman dan penampang buah kelapa sawit

II.2 Minyak Kelapa Sawit

Minyak sawit kasar (Crude Palm Oil) atau CPO adalah minyak yang diperoleh

dari ekstraksi bagian mesokarp buah kelapa sawit (Elaeis guinensis JACQ) yang

tidak mengalami pengolahan lebih lanjut (Muchtadi, 1992). Minyak sawit

mengandung komponen trigliserida, mono dan digliserida. Trigliserida dapat

10

berwujud padat atau cair. Hal ini bergantung dari komposisi asam lemak yang

menyusunnya. Minyak nabati yang berbentuk cair karena mengandung sejumlah

asam lemak tidak jenuh, yaitu asam oleat, linoleat atau asam linolenat dengan titik

cair rendah. Sedangkan minyak yang berbentuk padat pada suhu kamar

dikarenakan banyak mengandung asam lemak jenuh, misalnya asam palmitat dan

stearat yang mempunyai titik cair lebih tinggi (Ketaren, 1986). Komposisi asam

lemak minyak kelapa sawit disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit

Asam Lemak Atom C- Komposisi (%)Laurat C12:0 0,1 – 0,5Miristat C14:0 0,9 – 1,4Palmitat C16:0 38,2 – 42,9Stearat C18:0 3,7 – 4,8Oleat C18:1 39,8 – 43,9Linoleat C18:2 10,4 – 13,4Komponen lain - 0,1 – 0,6Sumber : IUPAC (2001)

Minyak kelapa sawit adalah lemak semi padat yang mempunyai komposisi yang

tetap. Kandungan karoten dalam minyak sawit dapat mencapai 1000 μg/mL atau

lebih, sedangkan kandungan tokoferol bervariasi, dipengaruhi oleh penanganan

selama produksi (Ketaren, 1986). Beberapa karakteristik komponen lemak dan

asam lemak dalam minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 2. Minyak kelapa sawit

terdiri dari minyak sawit kasar (CPO), olein, stearin, dan minyak inti sawit (PKO).

11

Stearin sawit mempunyai titik cair yang tertinggi, berat jenis dan indeks refraksi

tidak banyak berbeda, bilangan iod yang tertinggi ditemukan pada olein dan

bilangan penyabunan tertinggi pada minyak inti sawit. Asam lemak dengan C6

dan C8 hanya ada pada minyak inti sawit (PORIM, 1989 di dalam Muchtadi,

1992).

Tabel 3. Karakteristik komponen lemak dan asam lemak minyak sawit

Sifat JenisCPO Olein Stearin PKO

Titik cair (○C)Berat jenis (50○C /air 25○C )Indeks refraksi (nD, 50○C )Bilangan iod (Wijs)Bilangan penyabunan (mgKOH/g minyak)Bahan tak tersabunkan (%)Asam lemak (%) : C6

C8

C10

C12

C14

C16

C16=1

C18

C18=1 C18=2 C18=3 C20

34,20,8921,45553,3195,7

0,5

0,21,144,00,14,539,210,10,40,4

0,9021,45958,0198,0

0,5

0,21,039,80,24,442,511,20,40,4

44,50,8821,47721,6193,0

0,2

0,31,565,00,25,021,36,50,40,4

27,30,9021,45117,1145,00,3

0,34,43,738,315,67,82,015,12,7

Sumber: PORIM (1989) di dalam Muchtadi (1992)

Minyak sawit digunakan untuk kebutuhan bahan pangan, industri kosmetik,

industri kimia dan industri pakan ternak. Kebutuhan minyak sawit sebesar 90

persen digunakan untuk bahan pangan seperti minyak goreng, margarin,

shortening, pengganti lemak kokoa dan untuk kebutuhan industri roti, cokelat, es

krim, biskuit dan makanan ringan. Kebutuhan 10 persen dari minyak sawit

lainnya digunakan untuk industri oleokimia yang menghasilkan asam lemak, fatty

alcohol, gliserin dan metil ester. Oleokimia digunakan pada industri yang

12

menghasilkan produk pangan dan lemak, sabun dan deterjen, kosmetik dan

produk perawatan pribadi, oli dan pelumas, minyak pengering, polimer dan

pelapis permukaan (coating) dan biofuel (Gelder, 2004).

Untuk mendapatkan minyak kelapa dari daging buah kelapa sawit dapat dilakukan

dengan ekstraksi pelarut dan ekstraksi mekanik. Ekstraksi pelarut lebih baik dari

pada ekstraksi mekanik karena kehilangan minyaknya relatif lebih sedikit. Dengan

ekstraksi mekanik kehilangan minyak dapat mencapat 8%. Untuk menghasilkan

minyak kelapa sawit dari kelapa sawit harus dilakukan beberapa proses sampai

dihasilkan minyak kelapa sawit kasar (crude palm oil / CPO). Selanjutnya

dilakukan proses penyulingan untuk penjernihan dan penghilangan bau

menghasilkan Refined Bleached Deodorized Palm Oil (RBDPO). RBDPO

kemudian diuraikan lagi menjadi minyak sawit padat (RBD Stearin) dan minyak

sawit cair (RBD Stearin). Secara keseluruhan proses penyulingan CPO ini akan

menghasilkan 73% olein, 21% stearin, 5% destilat asam lemak minyak sawit

(Palm Fatty Acid Destilate / PFAD) dan 0,5% buangan. Gambar 2.5 berikut ini

memperlihatkan proses penyulingan CPO menghasilkan RBD Stearin dan RBD

Olein (Anonim 3)

Gambar : Alur proses penyulingan minyak kelapa sawit

CPO

13

Pembuangan getah dan penjernihan

warna

Penyaringan danPenghilangan bau

RBDO DALMS 5%

RBD Stearin

Pemisahan dan penyaringanRBD Olein

Warna minyak ditentukan oleh adanya pigmen yang masih tersisa setelah proses

pemucatan, karena asam-asam lemak dan gliserida tidak berwarna. Warna orange

atau kuning disebabkan adanya pigmen karotene yang larut dalam minyak. Bau dan

flavor dalam minyak terdapat secara alami, juga terjadi akibat adanya asam-asam

lemak berantai pendek akibat kerusakan minyak. Sedangkan bau khas minyak kelapa

sawit ditimbulkan oleh persenyawaan beta iodine. Titik cair minyak kelapa sawit

berada dalam kisaran suhu 21 – 400C karena mengandung beberapa macam asam

lemak yang mempunyai titik cair yang berbeda-beda (Ketaren, 1986). Tabel 2.6

berikut ini memperlihatkan sifat fisik dan kimia minyak kelapa sawit kasar dan

murni.

Standar mutu merupakan hal yang penting untuk menentukan minyak yang

bermutu baik. Ada beberapa faktor yang menentukan standar mutu yaitu:

kandungan air, kotoran dalam minyak, kandungan asam lemak bebas, warna, serta

bilangan peroksida. Faktor lain yang mempengaruhi standar mutu adalah titik cair

dan kandungan gliserida, refining loss, plastisitas dan spreadability, kejernihan

kandungan logam berat dan bilangan penyabunan. Mutu minyak kelapa sawit

yang baik mempunyai kadar air kurang dari 0,1 persen dan kadar kotoran lebih

kecil dari 0,01 persen, kandungan asam lemak bebas serendah mungkin (kurang

lebih 2 persen atau kurang), bilangan peroksida di bawah 2, bebas dari warna

merah dan kuning (harus berwarna pucat) tidak berwarna hijau, jernih, dan

kandungan logam berat serendah mungkin atau bebas dari ion logam (Ketaren,

1986).

Minyak kelapa sawit bermutu prima mengandung asam lemak bebas tidak lebih

dari 2% saat pengapalan. Mutu minyak kelapa sawit dapat dibedakan menjadi dua

14

arti, pertama, benar-benar murni dan tidak bercampur dengan minyak nabati lain

yang dapat ditentukan dengan menilai sifat-sifat fisiknya, yaitu dengan mengukur

titik lebur, angka penyabunan dan bilangan iodium. Kedua, pengertian mutu

minyak kelapa sawit berdasarkan ukuran. Dalam hal ini, syarat mutu diukur

berdasarkan spesifikasi standar mutu internasional yang meliputi kadar asam

lemak bebas, air, kotoran, logam besi, logam tembaga, peroksida dan ukuran

pemucatan. Produk minyak kelapa sawit sebagai bahan makanan mempunyai dua

aspek kualitas. Aspek pertama berhubungan dengan kadar dan kualitas asam

lemak, kelembaban dan kadar kotoran. Aspek kedua berhubungan dengan rasa,

aroma dan kejernihan serta kemurnian produk (Anonim 3, 2007).

II.3 Stearin Minyak Sawit

Minyak sawit memiliki karakter yang unik disbanding minyak nabati lainnya.

Komposisi terdiri dari asam lemak jenuh ±50% , MUFA ±40% serta asam lemak

tak jenuh ganda yang relatifsangat sedikit ±10% (Damoko, 2003). Minyak sawit

juga dapat difraksinasi menjadi 2 bagian, yakni fraksi padat (stearin) dan fraksi

cair (olein). Karakteristik yang berbeda pada fraksi-fraksi tersebut menyebabkan

aplikasinya sangat luas untuk produk-produk pangan maupun non pangan.

Proses pemisahan asam lemak yaitu stearin dan olein dapat dilakukan dengan

beberapa cara, antara lain mechanical pressing solvent crystalization dan

hydrophylization (Riegel,s, 1963). Metode mechanical pressing merupakan cara

yang paling sederhana dan masih dilakukan di banyak negara. Pada metode ini

asam lemak didihkan pada sebuah bejana dan kemudian didinginkan. Setelah itu

bahan tersebut akan akan terbentuk menjadi dua fase yaitu kristal padat dan

15

cairan. Fasa padat adalah stearin dan fasa cair adalah olein. Reaksinya sebagai

berikut:

Mechanical pressingFatty acid asam stearat + asam oleat

(stearin) (olein)

Stearin merupakan fraksi yang lebih solid, fraksi ini merupakan co-product yang

diperoleh dari minyak sawit bersama-sama dengan fraksi olein. Stearin memiliki

slip melting point pada kisaran 46-56oC, sedangkan olein pada kisaran 13-23oC.

Hal ini menunjukan bahwa stearin yang memiliki slip melting point lebih besar

akan berada dalam bentuk padat pada suhu kamar. Stearin hasil fraksinasi bersifat

tidak murni, yaitu merupakan campuran dari berbagai asam lemak jenuh dan asam

lemak tidak jenuh dengan komponen terbanyak asam palmitat.

II.4 Biodiesel Minyak Nabati

Biodiesel adalah bahan bakar mesin/motor diesel yang terdiri atas ester alkil dari

asam-asam lemak” (Soerawidjaja,2006). Biodiesel dapat dibuat dari minyak

nabati maupun lemak hewan, namun yang paling umum digunakan sebagai bahan

baku pembuatan biodiesel adalah minyak nabati. Minyak nabati dan biodiesel

tergolong ke dalam kelas besar senyawa-senyawa organik yang sama, yaitu kelas

ester asam-asam lemak. Akan tetapi, minyak nabati adalah triester asam-asam

lemak dengan gliserol, atau trigliserida, sedangkan biodiesel adalah monoester

asam-asam lemak dengan metanol. Perbedaan wujud molekuler ini memiliki

beberapa konsekuensi penting dalam penilaian keduanya sebagai kandidat bahan

bakar mesin diesel :

16

1. Minyak nabati (yaitu trigliserida) berberat molekul besar, jauh lebih besar dari

biodiesel (yaitu ester metil). Akibatnya, trigliserida relatif mudah mengalami

perengkahan (cracking) menjadi aneka molekul kecil, jika terpanaskan tanpa

kontak dengan udara (oksigen).

2. Minyak nabati memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari

minyak diesel/solar maupun biodiesel, sehingga pompa penginjeksi bahan

bakar di dalam mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan

(atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan ke dalam kamar

pembakaran.

3. Molekul minyak nabati relatif lebih bercabang dibanding ester metil asam-asam

lemak. Akibatnya, angka setana minyak nabati lebih rendah daripada angka

setana ester metil. Angka setana adalah tolok ukur kemudahan

menyala/terbakar dari suatu bahan bakar di dalam mesin diesel.

Di luar perbedaan yang memiliki tiga konsekuensi penting di atas, minyak nabati

dan biodiesel sama-sama berkomponen penyusun utama (≥ 90 %-berat) asam-

asam lemak. Pada kenyataannya, proses transesterifikasi minyak nabati menjadi

ester metil asam-asam lemak, memang bertujuan memodifikasi minyak nabati

menjadi produk (yaitu biodiesel) yang berkekentalan mirip solar, berangka setana

lebih tinggi, dan relatif lebih stabil terhadap perengkahan.

Semua minyak nabati dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar namun

dengan proses-proses pengolahan tertentu (Y.M Choo, 1994). Tabel 1

menunjukkan berbagai macam tanaman penghasil minyak nabati serta

produktifitas yang dihasilkannya.

Tabel 1. Tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitasnya

17

Nama Indo Nama Inggris Nama Latin Kg-/ha/thn Sawit Oil palm Elaeis guineensis 5000 Kelapa Coconut Cocos nucifera 2260 Alpokat Avocado Persea americana 2217 K. Brazil Brazil nut Bertholletia excelsa 2010 K. Makadam Macadamia nut Macadamia ternif. 1887 Jarak pagar Physic nut Jatropha curcas 1590 Jojoba Jojoba Simmondsia califor. 1528 K. pekan Pecan nut Carya pecan 1505 Jarak kaliki Castor Ricinus communis 1188 Zaitun Olive Olea europea 1019 Kanola Rapeseed Brassica napus 1000 Opium Poppy Papaver somniferum 978

Sumber: Soerawidjaja, 2006

2.4.1 Komposisi dalam Minyak Nabati

Komposisi yang terdapat dalam minyak nabati terdiri dari trigliserida-trigliserida

asam lemak (mempunyai kandungan terbanyak dalam minyak nabati, mencapai

sekitar 95%-b), asam lemak bebas (Free Fatty Acid atau biasa disingkat dengan

FFA), mono- dan digliserida, serta beberapa komponen-komponen lain seperti

phosphoglycerides, vitamin, mineral, atau sulfur. Bahan-bahan mentah pembuatan

biodiesel adalah (Mittelbach, 2004):

a. trigliserida-trigliserida, yaitu komponen utama aneka lemak dan minyak-lemak,

dan

b. asam-asam lemak, yaitu produk samping industri pemulusan (refining) lemak dan

minyak-lemak.

II.4.1.1Trigiliserida

Trigliserida adalah triester dari gliserol dengan asam-asam lemak, yaitu asam-asam

karboksilat beratom karbon 6 s/d 30. Trigliserida banyak dikandung dalam minyak

18

dan lemak, merupakan komponen terbesar penyusun minyak nabati. Selain

trigliserida, terdapat juga monogliserida dan digliserida.

Gambar 1. Struktur umum trigliseridaSumber: Anonim (2011)

Rumus kimia trigliserida adalah CH2COOR-CHCOOR'-CH2-COOR", dimana R,

R' dan R" masing-masing adalah sebuah rantai alkil yang panjang. Ketiga asam

lemak RCOOH, R'COOH and R"COOH bisa jadi semuanya sama, semuanya

berbeda ataupun hanya dua diantaranya yang sama.

2.1.2.2 Asam Lemak Bebas

Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terpisahkan dari trigliserida, digliserida,

monogliserida, dan gliserin bebas. Hal ini dapat disebabkan oleh pemanasan dan

terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis. Oksidasi juga dapat meningkatkan

kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.

Dalam proses konversi trigliserida menjadi alkil esternya melalui reaksi

transesterifikasi dengan katalis basa, asam lemak bebas harus dipisahkan atau

dikonversi menjadi alkil ester terlebih dahulu karena asam lemak bebas akan

mengkonsumsi katalis. Kandungan asam lemak bebas dalam biodiesel akan

mengakibatkan terbentuknya suasana asam yang dapat mengakibatkan korosi pada

peralatan injeksi bahan bakar, membuat filter tersumbat dan terjadi sedimentasi pada

19

injektor (www.journeytoforever.com). Pemisahan atau konversi asam lemak bebas ini

dinamakan tahap preesterifikasi

2.4 Proses Pembuatan Biodiesel

2.4.1 Esterifikasi

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi

mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang cocok adalah zat

berkarakter asam kuat dan, karena ini, asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin

penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam praktek

industrial (Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar reaksi bisa berlangsung ke

konversi yang sempurna pada temperatur rendah (misalnya paling tinggi 120° C),

reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (biasanya

lebih besar dari 10 kali nisbah stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus

disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak. Melalui kombinasi-kombinasi yang

tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan metode penyingkiran air, konversi sempurna

asam-asam lemak ke ester metilnya dapat dituntaskan dalam waktu 1 sampai

beberapa jam. Reaksi esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.

RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O

Gambar 2 Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester

Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak berkadar asam

lemak bebas tinggi (berangka-asam ≥ 5 mg-KOH/g). Pada tahap ini, asam lemak

bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi biasa diikuti dengan

tahap transesterfikasi. Namun sebelum produk esterifikasi diumpankan ke tahap

20

transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang dikandungnya harus

disingkirkan terlebih dahulu.

2.4.2 Transesterifikasi

Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari

trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan

menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-alkohol monohidrik

yang menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling

umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi (sehingga

reaksi disebut metanolisis). Jadi, di sebagian besar dunia ini, biodiesel praktis identik

dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil Ester, FAME). Reaksi

transesterifikasi trigliserida menjadi metil ester. Transesterifikasi juga menggunakan

katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya katalis, konversi yang dihasilkan maksimum

namun reaksi berjalan dengan lambat (Mittlebatch,2004). Katalis yang biasa

digunakan pada reaksi transesterifikasi adalah katalis basa, karena katalis ini dapat

mempercepat reaksi. Produk yang diinginkan dari reaksi transesterifikasi adalah ester

metil asam-asam lemak. Terdapat beberapa cara agar kesetimbangan lebih ke arah

produk, yaitu:

a. Menambahkan metanol berlebih ke dalam reaksi

b. Memisahkan gliserol

c. Menurunkan temperatur reaksi (transesterifikasi merupakan reaksi eksoterm)

2.4.3 Hal-Hal yang mempengaruhi Tranesterifikasi

Pada intinya, tahapan reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu

menginginkan agar didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum.

21

Beberapa kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel

melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut (Freedman, 1984):

a. Pengaruh air dan asam lemak bebas

Minyak 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% (<0.5%). Selain itu,

semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air. Karena air akan

bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang.

Katalis harus terhindar dari kontak dengan udara agar tidak mengalami

reaksi dengan uap air dan karbon dioksida.

b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah

Secara stoikiometri, jumlah alkohol yang dibutuhkan untuk reaksi adalah

3 mol untuk setiap 1 mol trigliserida untuk memperoleh 3 mol alkil ester

dan 1 mol gliserol. Perbandingan alkohol dengan minyak nabati 4,8:1

dapat menghasilkan konversi 98% (Bradshaw and Meuly, 1944). Secara

umum ditunjukkan bahwa semakin banyak jumlah alkohol yang

digunakan, maka konversi yang diperoleh juga akan semakin bertambah.

Pada rasio molar 6:1, setelah 1 jam konversi yang dihasilkan adalah 98-

99%, sedangkan pada 3:1 adalah 74-89%. Nilai perbandingan yang

terbaik adalah 6:1 karena dapat memberikan konversi yang maksimum.

c. Pengaruh jenis alkohol

Pada rasio 6:1, metanol akan memberikan perolehan ester yang tertinggi

dibandingkan dengaan menggunakan etanol atau butanol.

22

d. Pengaruh jenis katalis

Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi transesterifikasi

bila dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling populer

untuk reaksi transesterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium

hidroksida (KOH), natrium metoksida (NaOCH3), dan kalium metoksida

(KOCH3). Katalis sejati bagi reaksi sebenarnya adalah ion metilat

(metoksida). Reaksi transesterifikasi akan menghasilkan konversi yang

maksimum dengan jumlah katalis 0,5-1,5%-b minyak nabati. Jumlah

katalis yang efektif untuk reaksi adalah 0,5%-b minyak nabati untuk

natrium metoksida dan 1%-b minyak nabati untuk natrium hidroksida.

e. Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati

Perolehan metil ester akan lebih tinggi jika menggunakan minyak nabati

refined. Namun apabila produk metil ester akan digunakan sebagai bahan

bakar mesin diesel, cukup digunakan bahan baku berupa minyak yang

telah dihilangkan getahnya dan disaring.

f. Pengaruh temperatur

Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperatur 30 - 65° C (titik

didih metanol sekitar 65° C). Semakin tinggi temperatur, konversi yang

diperoleh akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat. Hal ini

ditunjukan pada Gambar 2.7. Untuk waktu 6 menit, pada temperatur 60oC

konversi telah mencapai 94% sedangkan pada 45oC yaitu 87% dan pada

32oC yaitu 64%. Temperatur yang rendah akan menghasilkan konversi

yang lebih tinggi namun dengan waktu reaksi yang lebih lama.

23

2.4.4 Syrat Mutu Biodiesel

Biodiesel yang dihasilkan harus memenuhi standar minimal yang ditetapkan sebelum

dapat digunakan. Adanya zat-zat pengotor akan menyebabkan unjuk kerja mesin

menjadi tidak maksimal bahkan dapat merusakan mesin diesel tersebut. Tabel 4

berikut ini memperlihatkan pengaruh beberapa zat pengotor dalam biodiesel yang

dapat merusakkan komponen mesin diesel.

Tabel 4. Beberapa zat pengotor dalam biodiesel yang dapat merusakan komponen mesin

Zat Pengotor Efek Komponen Mesin Terdampak

Asam lemak Kecepatan korosi pada zink meningkat

Sistem bahan bakar

Membentuk garam Metil ester asam lemak

Efek pelarut Elastomer 24ystem bahan bakar

Gliserol Merusak logam selain besi Sistem bahan bakar Menyumbat ystem penyaringan Membentuk endapan

Mono, di, dan trigliserida

Merusak logam selain besi Sistem bahan bakar Menyumbat ystem penyaringan Membentuk endapan

Metanol Korosi pada almunium dan ZnMenurunkan titik nyala

Sistem bahan bakar

Alkyl dan alkali tanah

Keceptatan korosi selain besi meningkatPembentukan deposit endapan meningkat

Sistem bahan bakar

Meningkatkan emisi bahan bakar

Pengotor dalam bentuk padatan

Menimbulkan masalah dalam pelumasan

Sistem bahan bakar mesin

2.5.1 Angka Setana

24

Angka setana adalah ukuran kecepatan bahan bakar diesel yang diinjeksikan ke ruang

bakar bisa terbakar secara spontan setelah bercampur dengan udara. Angka setana

pada bahan bakar mesin diesel memiliki pengertian yang berkebalikan dengan angka

oktan pada bahan bakar mesin bensin. Semakin cepat suatu bahan bakar mesin diesel

terbakar setelah diinjeksikan ke dalam ruang bakar, semakin baik (tinggi) angka

setana bahan bakar tersebut. Cara pengukuran angka setana yang umum digunakan

adalah menggunakan hexadecane (C16H34, yang memiliki nama lain setana) sebagai

patokan tertinggi (angka setana, CN=100), dan 2,2,4,4,6,8,8 heptamethylnonane

(HMN yang juga memiliki komposisi C16H34) sebagai patokan terendah (CN=15)

(Knothe, 2003). Angka setana dalam standar biodiesel ASTM D613 minimum

sebesar 47 sedangkan untuk standar Eropa (contoh di Jerman, E DIN 51606)

minimum sebesar 49. Dari kedua senyawa standar tersebut terlihat bahwa angka

setana menurun seiring dengan berkurangnya panjang rantai karbon dan

meningkatnya percabangan. Dengan demikian hidrokarbon dengan rantai lurus lebih

mudah terbakar dibandingkan dengan hidrokarbon yang memiliki banyak cabang

Angka setana berkorelasi dengan tingkat kemudahan penyalaan pada temperatur

rendah dan rendahnya kebisingan pada kondisi idle. Angka setana yang tinggi

juga diketahui berhubungan dengan rendahnya polutan NOx. Secara umum,

biodiesel memiliki angka setana yang lebih tinggi dibandingkan dengan solar.

Biodiesel pada umumnya memiliki rentang angka setana dari 46 - 70, sedangkan

(bahan bakar) Diesel No. 2 memiliki angka setana 47 – 55. Panjangnya rantai

hidrokarbon yang terdapat pada metil ester asam lemak juga menyebabkan

tingginya angka setana biodiesel dibandingkan dengan solar (Knothe, 2005).

25

Angka setana yang tinggi menyebabkan ignition delay yang pendek, sedangkan

angka setana yang rendah menimbulkan knocking pada diesel. Karena

keterbatasan peralatan angka setana bisa diperkirakan dengan menggunakan

perhitungan cetane index. Angka setana juga dapat diperkirakan berdasarkan

bilangan penyabunan dan bilangan iodium dari sampel biodiesel dengan

menggunakan persamaan:

CN = 46,3 + 5458/SN – 0,225 x IV

Dimana: CN = Cetane Number (angka setana)

SN = Saponification Number (bilangan penyabunan)

IV = Iodine Value (bilangan iodium)

Bilangan penyabunan dan bilangan iodium ini dapat ditentukan melalui titrasi

analitis atau menggunakan persamaan berikut ini:

SN = Σ (560 x A1) / MW

IV = Σ (254 x D x A1) / MW

Dimana: A1 = Persentase konsentrasi komponen asam lemak tidak jenuh

D = Jumlah ikatan rangkap yang terdapat pada minyak tersebut

MW = Berat molekul minyak

Peneliti sebelumnya menemukan bahwa bilangan penyabunan dan bilangan

iodium yang diperoleh melalui hasil perhitungan dan titrasi analitis memberikan

hasil yang sama. Namun demikian untuk penentuan angka setana-nya antara hasil

perhitungan menggunakan persamaan diatas dengan hasil eksperimen

memberikan hasil yang berbeda, dimana hasil perkiraan angka setana

menggunakan persamaan diatas lebih kecil ± 2,5 dibandingkan angka setana hasil

eksperimen (Azam, dkk, 2005).

26

Geller dan Goodrum, menyatakan panjang rantai karbon asam lemak dan tingkat

kejenuhannya mempengaruhi angka setana biodiesel. Semakin panjang rantai

karbon asam lemaknya dan semakin jenuh rantainya maka semakin tinggi angka

setana biodiesel tersebut (Geller dan Goodrum, 2004). Angka setana yang paling

tinggi diperoleh dari biodiesel yang banyak mengandung asam palmitat dan

stearat sedangkan biodiesel yang mengandung asam lemak tidak jenuh dengan

jumlah ikatan rangkap tunggal memiliki kisaran angka setana medium. Hal ini

disebabkan peningkatan jumlah ikatan rangkap dan adanya percabangan pada

rantai karbonnya yang menyebabkan angka setana menjadi menurun.

2.5.2 Titik Kabut dan Titik Tuang

Titik kabut adalah temperatur pada saat bahan bakar mulai tampak berawan

(cloudy) yang biasanya disebabkan oleh karena munculnya kristal-kristal

(padatan) didalam bahan bakar. Pada bahan bakar diesel yang berasal dari minyak

nabati, kristal-kristal ini muncul disebabkan adanya rantai karbon jenuh yang

cukup panjang (C16 – C18). Meski bahan bakar masih bisa mengalir pada titik

ini, keberadaan kristal di dalam bahan bakar bisa mempengaruhi kelancaran aliran

bahan bakar di dalam filter, pompa, dan injektor. Sedangkan titik tuang adalah

temperatur terendah yang masih memungkinkan terjadinya aliran bahan bakar; di

bawah titik tuang bahan bakar tidak lagi bisa mengalir karena terbentuknya

kristal/gel yang menyumbat aliran bahan bakar. Dilihat dari definisinya, titik

kabut terjadi pada temperatur yang lebih tinggi. dibandingkan dengan titik tuang.

Pada umumnya permasalahan pada aliran bahan bakar terjadi pada temperatur

diantara titik kabut dan titik tuang; pada saat keberadaan kristal mulai

27

mengganggu proses filtrasi bahan bakar. Oleh karena itu, digunakan metode

pengukuran yang lain untuk mengukur performansi bahan bakar pada temperatur

rendah, yakni Cold Filter Plugging Point (CFPP) di negara-negara Eropa

(standard EN 116) dan Low-Temperature Flow Test (LTFT) di Amerika Utara

(standard ASTM D4539) (Knothe, 2005). Pada umumnya, titik kabut dan titik

tuang biodiesel lebih tinggi dibandingkan dengan solar.

Hal ini bisa menimbulkan masalah pada penggunaan biodiesel, terutama di

negara-negara yang mengalami musim dingin. Untuk mengatasi hal ini, biasanya

ditambahkan aditif tertentu pada biodiesel untuk mencegah aglomerasi kristal-

kristal yang terbentuk dalam biodiesel pada temperatur rendah. Namun demikian

penambahan aditif tersebut tidak menurunkan titik kabutnya. Selain menggunakan

aditif, bisa juga dilakukan pencampuran antara biodiesel dan solar. Pencampuran

antara biodiesel dan solar terbukti dapat menurunkan titik kabut dan titik tuang

bahan bakar (Indartono, 2006).

Teknik lain yang bisa digunakan untuk menurunkan titik kabut dan titik tuang

bahan bakar adalah dengan melakukan "winterization" (Knothe, 2005). Pada

metode ini, dilakukan pendinginan pada bahan bakar hingga terbentuk kristal-

kristal yang selanjutnya disaring dan dipisahkan dari bahan bakar. Proses

kristalisasi parsial ini terjadi karena asam lemak tak jenuh memiliki titik beku

yang lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak jenuh. Maka proses

winterization sejatinya merupakan proses pengurangan asam lemak jenuh pada

biodiesel. Di sisi lain, asam lemak jenuh berkaitan dengan angka setana. Oleh

28

karena itu proses winterization dapat menurunkan angka setana bahan bakar diesel

(Indartono, 2006).

Metode lainnya untuk menurunkan titik kabut dan titik tuang biodiesel adalah

dengan menggunakan alkohol bercabang sebagai pengganti metil atau etil dalam

pembuatan biodiesel. Peneliti sebelumnya telah meneliti suhu kristalisasi

biodiesel yang dibuat dari minyak kedelai dengan isopropil, 2-butil, t-butil dan

neopentil alkohol serta membandingkannya dengan metanol dan etanol.

Keseluruhan reaksi.

2.5 Dimetil Sulfat

Dimetil sulfat adalah senyawa kimia dengan rumus (CH 3 O) 2 SO 2. Sebagai di

ester dari metanol dan asam sulfat , rumus nya sering ditulis sebagai ( CH 3 ) 2 SO

4 atau bahkan Me 2 SO 4, dimana CH 3 atau Me metil . Me 2 SO 4 terutama

digunakan sebagai agen methylating dalam sintesis organik . Dalam kondisi

standar, Me 2 SO 4 adalah berminyak berwarna cairan dengan bau bawang seperti

sedikit (meskipun berbau itu akan mewakili eksposur signifikan). Seperti semua

kuat agen alkylating , Me 2 SO 4 sangat beracun . Penggunaannya sebagai reagen

laboratorium telah digantikan untuk beberapa hal oleh triflat metil , CF 3 SO 3 CH

3, ester metil asam trifluorometanasulfonat .

Dimetil sulfat dapat disintesis di laboratorium dengan berbagai sintesis, [2] yang

sederhana menjadi esterifikasi asam sulfat dengan metanol :

29

2 CH 3 OH + H 2 SO 4 → (CH 3 ) 2 SO 4 + 2 H 2 O 2 CH 3 OH + H 2 SO 4 → (CH 3) 2 SO 4 + 2 H 2 O

Dimetil sulfat dikenal sebagai reagen untuk metilasi dari fenol , amina , dan tiol

Biasanya, satu kelompok metil ditransfer lebih cepat daripada yang kedua.

Dibandingkan dengan agen methylating lain, dimetil sulfat lebih disukai oleh

industri karena biaya rendah dan reaktivitas tinggi. Rumus bangun dimetil sulfat

dapat dilihat pada Gambar 4 berikut:

III. BAHAN DAN METODE

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan mulai bulan Mei – Juli 2011 dengan tempat Laboratorium

Komponen Bioaktif dan Laboratorium Biokimia Universitas Lampung.

3.2 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah RBO Stearin yang diperoleh

dari CV Bumi Waras Bandar Lampung. Bahan-bahan kimia yang digunakan

adalah Dimetil sulfat, kalium klorida, NaOH, KJ, Phenolptalein, asam asetat,

30

kloroform, CHCl3, pereaksi Hanus, Larutan Wijs, Na2S2O3, alkohol netral 95%,

dan Xylene.

Peralatan yang digunakan dalam pembuatan biodiesel terdiri dari labu leher

tiga dilengkapi kondensor untuk sintesis, Seperangkat alat titrasi,

piknometer, viskometer Ostwald, pengaduk magnetik, pH-meter,

alat-alat gelas lab, termometer, alat timbang dan alat analisis seperti

kromatografi gas, spektrometer UV-Visible, spektrofotometer infra red, Fourier

Transform infra red, Spinning Drop Interfacial Tensiometer, Tensiometer du

Nouy, vortex mixer, pH maeter, piknometer, oven, dan alat analisis uji fisik

kimia minyak

3.3 Metode Penelitian

Penelitian ini disusun dalam faktor tunggal dengan tiga ulangan. Faktor tunggal

tersebut adalah konsentrasi dimetil sulfat yaitu: 0%, 5%, 10%, 15%, 20% dan

25%, yang digunakan dalam pembuatan biodiesel. Data hasil penelitian dirata-rata

dan disajikan secara deskriptif dalam bentuk diagram.

3.4 Pelaksanaan Penelitian

Penelitian diawali dengan pembuatan biodiesel. Bahan baku berupa stearin

ditimbang sesuai dengan formulasi kemudian dicairkan hingga suhu 65oC, setelah

itu masukan ke dalam erlenmeyer ditambahkan heksan dan diazomethana

31

kemudian diaduk menggunakan stirer.. Erlenmeyer tersebut diletakkan di atas

suhu dingin (di bawah 0oC) sampai 2,5 jam dengan suhu tetap terjaga. Setelah

2,5 jam diperoleh metil ester. Metil ester tersebut belum murni, untuk

mendapatkan metil ester yang murni dilakukan tahapan selanjutnya yaitu: Fraksi

yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan TLC. Analisis TLC dilakukan

dengan menggunakan plat TLC berukuran kecil dibagi menjadi beberapa titik

sebagai posisi awal sampel. Pada plat TLC diteteskan sebanyak lima tetes sampel

dari masing-masing tabung. Setelah kering plat TLC dimasukkan ke dalam gelas

chamber dengan eluen CHCl3 sebanyak 5 mL. Eluen akan bergerak sampai ke

bagian atas plat, setelah itu plat diangkat dan dibiarkan mengering. Plat tersebut

selanjutnya dilihat di bawah sinar ultraviolet dan fraksi yang menghasilkan

minyak digabungkan dan kembali diuapkan. Fraksi minyak tersebut dimasukkan

kembali ke dalam silika gel kolom kromatografi dan dielusi dengan heksan (1 L).

Fraksi yang diperoleh dianalisis kembali menggunakan TLC dengan eluen heksan.

Fraksi yang menunjukkan minyak dengan spot tunggal selanjutnya dibandingkan

dengan standar minyak nilam. Diagram alir proses produksi biodiesel dari stearin

ester minyak sawit dapat dilihat pada Gambar 4 berikut.:

32

3.5 Pengamatan

Pengamatan yang dilakukan pada biodiesel meliputi:

Stearin cair + dimetil sulfat + kalium klorida + benzena

Hasil metilasi

(Biodiesel)

Diaduk 2,5 jam dengan suhu

dingin

Kromatogram Fraksi-fraksi

Kromatografi kolom

Kelompok A

Spektrum dan kromatogram

Identifikasi dengan IR dan NMR

Kelompok B

33

Gambar 4. Prosedur pembuatan biodiesel dari stearin minyak sawit

3.5.1 Bilangan Asam (Acid Value)

Perhitungan bilangan asam dilakukan sesuai prosedur analisis AOAC (1995),

Bahan ditimbang 10-20 gram di dalam erlenmeyer 200 ml. Ditambahkan 50 ml

alkohol netral 95 persen, kemudian dipanaskan selama 10 menit dalam penangas

air sambil diaduk. Larutan ini dititar dengan KOH 0.1 N dengan indikator larutan

Phenolptalein 1 persen di dalam alkohol, sampai tepat terlihat warna merah

jambu. Setelah itu dihitung jumlah miligram KOH yang digunakan untuk

menetralkan asam lemak bebas dalam 1 gram bahan.

Keterangan : A = jumlah ml KOH untuk titrasi N = normalitas larutan KOH G = bobot contoh (gram

56,1 = bobot molekul KOH

3.5.2 Bilangan Iodine

Perhitungan bilangan iodine dilakukan sesuai prosedur AOAC (1995), Ikatan

rangkap yang terdapat pada asam lemak tidak jenuh akan bereaksi dengan iod dan

membentuk senyawa yang jenuh. Jumlah iod yang diserap menunjukkan

banyaknya ikatan rangkap atau ikatan tidak jenuh yang terdapat dalam minyak.

Bilangan Iod dinyatakan sebagai jumlah gram iod yang diserap oleh 100 gram

minyak atau lemak.

34

H H O H H OI I I I I R— C= C (CH2)nC –OH + I2 R –C –C—(CH2)n—C--OH

Prosedur: Sampel ditimbang sebanyak 0,5 gram dalam erlenmeyer 500 ml yang

tertutup dan ditambahkan 20 ml karbontetraklorida sebagai pelarut. Ditambahkan

25 ml larutan Wijs dengan pipet dengan kelebihan volume pereaksi sekitar 50-60

persen. Dilakukan juga untuk blanko. Erlenmeyer disimpan pada tempat gelap

dengan suhu 250C + 50C selama 30 menit.

Setelah itu ditambahkan 20 ml larutan kalium iodida 15 persen dan 100 ml air,

dan botol ditutup serta dikocok dengan hati-hati. Titrasi dilakukan dengan larutan

natrium thiosulfat 0,1 N dengan menggunakan indikator larutan pati.

Di mana: B = jumlah ml thiosulfat untuk titrasi blanko S = jumlah ml thiosulfat untuk titrasi sampel

N = normalitas larutan thiosulfat G = bobot sampel

3.5.3 Bilangan Peroksida (prosedur analisis

Perhitungan bilangan peroksida dilakukan sesuai prosedur AOAC (1995),

Bilangan peroksida adalah nilai terpenting untuk menentukan derajat kerusakan

pada minyak atau lemak. Asam lemak tidak jenuh dapat mengikat oksigen pada

ikatan rangkapnya sehingga membentuk peroksida. Contoh bahan ditimbang

seberat 5 gram di dalam labu Erlenmeyer, kemudian dimasukkan 30 ml campuran

pelarut yang terdiri dari 60% asam asetat glasial dan 40% kloroform. Setelah

minyak larut, ditambahkan 0,5 ml larutan kalium iodida jenuh sambil dikocok.

Setelah dua menit kemudian ditambahkan air sebanyak 30 ml. Kelebihan iod

dititar dengan larutan natrium thiosulfat 0,1 N dan perlakuan yang sama untuk

35

blanko. Titrasi blanko tidak boleh lebih dari 0,1 ml larutan natrium thiosulfat.

Hasilnya dinyatakan dalam miliekuivalen per 1000 gram minyak atau mg O2 per

100 gram minyak

Bilangan Peroksida (milimol O2 per 1000 gram)

Di mana A = jumlah ml larutan Na-tiosulfat

N = normalitas larutan Na-tiosulfat G = berat contoh minyak (gram) 8 = setengah dari berat atom oksigen

DAFTAR PUSTAKA

36

Anonim. 2011. Biodiesel Bahan Bakar Alternatif Ra,ah Lingkungan. http://artikelterbaru.com/teknologi/biodiesel-bahan-bakar-alternatif-ramah-lingkungan-2011698.html. Diakses tanggal 12 April 2011.

Anonim. 2008. BBN Bahan Bakar Nabati. Tim Nasional Pengembangan BBN. Penebar Swadaya. Jakarta. 164 halaman.

Chung, Kyong-Hwam, Chang, Duck-Rye. (2008),”Remofal of Free Fatty Acid in Waste Frying Oil by Esterfication with Methanol on Zeolite Catalysts”, Vol. 99, hal. 7438-7443.

Destiana, Mecha. 2007. Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel. Laporan lomba karya ilmiah mahasiswa Institut Teknologi Bandung. 62 halaman.

Fessenden R. J., and Fessenden J. S., 1990, Kimia Organik, a.b. A. Hadjana Pudjatmika, Jilid 2, Edisi 3, Penerbit Airlangga. Jakarta.

Fukuda, H., Kondo, A. and Noda.H.,. 2001. Biodiesel fuel production by transesterification of oils, J. Biosci. Bioeng., 405-416

Gelder, V. J. W. 2004. Greasy Palms: European Buyers of Indonesian Palm Oil. Friends of Earth Ltd. London.

Goosen, R. 2007. Feedstock characteristics and effect on biodiesel quality, Apec, Bangkok.

Hambali, E., A. Suryani, D. Haryadi, H. Hanafie, I.K. Reksowardoyo, M Rivai, M. Ihsanur, P. Suryadarma, S. Tjitrosemito, T.H. Soerawidjaja, T. Pawitasari, T. Praksoso, dan W. Purnama. 2006. Jarak pagar tanaman penghasil biodiesel. Penebar Swadaya. 147 hlm.

Marchetti, J.M. and Errazu, A.F., (2008), Comparison Of Different Heterogeneous Catalysts And Different Alcohols For The Etherification Reaction Of Oleic Acid, Fuel, 87, 3477-3480

Mittlebach, M.; Remschmidt, Claudia. “Biodiesel The Comprehensive Handbook”. Vienna: Boersedruck Ges.m.bH, 2004

Muchtadi, T. R. 1992. Karakterisasi Komponen Intrinsik Utama Buah Sawit(Elaeis gieneensis jacca) dalam Rangka Optimalisasi Proses EkstraksiMinyak dan Pemanfaatan Pro Vitamin A. Disertasi. Direktorat Program Pasca Sarjana IPB. Bogor.

37

Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI Press. Jakarta.

Prihahandana;Rama, Hendroko;Roy, Nuramin;Makmuri. 2007. Menghasilkan Biodiesel Murah Mengatasi Polusi dan Kelangkaan BBM. Agromedia Pustaka. 128 halaman.

Suirta, I.W. 2009. Preparasi Biodesel Dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit. Jurnal Kimia. 3, No. 1:1-6.

Soerawidjaja, Tatang H.;Prakoso, Tirto.;Reksowardojo, Iman K.; “Prospek, Status, dan Tantangan Penegakan Industri Biodiesel di Indonesia”. 2005

Soerawidjaja, Tatang H. “Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Pembuatan Biodiesel”. Handout Seminar Nasional “Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan” UGM Yogyakarta, 2006

38