04/13/23 File SWH/2009 1

STUDI EFEKTIFITAS METANOL RECOVERY PADA PROSES PEMBUATAN BIODIESEL

DARI MINYAK KUALITAS RENDAH

Ir. Sawarni Hasibuan, M.T.

Ir. Sahirman, M.P.

Jurusan Teknologi dan Manajemen Industri Agro

Fakultas Agribisnis dan Teknologi Pangan

Universitas Djuanda Bogor

04/13/23 File SWH/2009 2

LATAR BELAKANG Kebutuhan energi Indonesia mengalami peningkatan

seiring pertumbuhan penduduk dan pembangunan industri.

Kebutuhan BBM Indonesia + 215 juta l/hari: solar 74.000 kl/hari, premium 44.000 kl/hari dan minyak tanah 32.000 kl/hari.

Produksi dalam negeri + 178 juta l/hari, didominasi bahan bakar fosil, terutama BBM yang sifatnya tidak dapat diperbaharui.

Besarnya subsidi yang harus dikeluarkan Pemerintah RI serta pengurangan devisa negara untuk keperluan impor BBM.

Instruksi Presiden Nomor 10/2005 mengenai penghematan energi dan Instruksi Presiden No 1/2006 serta Instruksi Presiden No. 5/2006 mengenai energi terbarukan.

Indonesia memiliki potensi yang cukup besar akan sumber daya energi, energi yang terbarukan dan yang tidak terbarukan.

04/13/23 File SWH/2009 3

LATAR BELAKANG Peluang pengembangan biodiesel di Indonesia

sangat cerah.

Departemen ESDM (2005) ”blue print” Pengelolaan Energi Nasional termasuk target produksi biodiesel yakni 2% (2005-2009) 3% (2010-2015) 5% (2016-2025).

Untuk substitusi 2 % biodiesel : dibutuhkan 720ribu kl biodiesel lapangan pekerjaan 100 ribu orang di sektor perkebunan dan 5 ribu orang di pabrik serta mengurangi devisa negara sebesar 216 juta US $ (asumsi harga solar impor 30 cen US$/liter).

04/13/23 File SWH/2009 4

PERMASALAHAN Salah satu kendala pengembangan biofuel di

Indonesia adalah harga, padahal semula bisa menjadi sumber energi alternatif yang murah dan ramah lingkungan.

Harga jual biofuel yang mahal berpengaruh pada tingkat konsumsi biodisel di dalam negeri. Sementara untuk masuk ke pasar ekspor, produk biodisel terganjal tingginya biaya masuk impor yang ditetapkan sejumlah negara tujuan yang besarnya mencapai 30 persen.

Tanpa recovery terhadap metanol sisa biaya produksi biodiesel mencapai 16% secara manual menggunakan minyak goreng bekas (Stevens 2003).

Permasalahannya adalah apakah methanol recovery mempunyai kualitas yang sama dengan metanol baru ? Berapa % metanol yang dapat direcovery dan berapa % campuran methanol recovery yang masih efektif?

04/13/23 File SWH/2009 5

TUJUAN PENELITIAN Tujuan umum mendukung pengembangan bahan

bakar alternatif khususnya biodiesel yang telah populer di masyarakat Indonesia.

Tujuan khusus : Memperoleh kondisi yang optimal untuk proses

disitilasi metanol bekas dari proses esterifikasi dan transesterifikasi.

Menentukan perbandingan metanol bekas hasil distilasi dengan metanol baru sehingga dapat menghasilkan proses optimal baik pada proses esterifikasi maupun transesterifikasi.

Menentukan biaya yang dapat dihemat dengan penggunaan metanol bekas dari hasil distilasi dari total biaya pengadaan bahan kimia.

Memperoleh informasi apakah biodiesel yang diproduksi dari campuran metanol baru dan metanol bekas dari hasil distilasi mempunyai kinerja yang sama.

04/13/23 File SWH/2009 6

04/13/23 File SWH/2009 7

METODE PENELITIAN Bahan baku : minyak nyamplung kadar FFA > 25%. Bahan kimia : metanol teknis, etanol teknis, air suling (aquades), etanol pa, asam sulfat, NaOH, asam asetat dan lain-lain.

Peralatan : rangkaian alat distilasi, rangkaian alat esterifikasi-transesterifikasi, kompor listrik, pengaduk (stirrer), erlenmeyer, tabung reaksi, desikator, inkubator, penangas air, labu ukur, pH meter, piknometer, erlenmeyer, neraca sartorius, oven, pendingin balik, pipet, corong pemisah, viskosimeter dan lain-lain.

04/13/23 File SWH/2009 8

Bahan Baku (Minyak nyamplung)

Esterifikasi dengan metanol bekas terdistilasi

Metanol H2SO4

Metanol terdistilasi

Transesterifikasi dengan metanol bekas terdistilasi

Metanol terdistilasi

Metanol NaOH

Biodiesel

Minyak nyamplung teresterifikasi Metanol baru

Metanol baru

Metanol bekas

Distilasi

Degumming (60oc, 30’)

Minyak nyamplung degumming

Metanol bekas

Distilasi

04/13/23 File SWH/2009 9

TAHAPAN PENELITIAN Tahap 1 penentuan kondisi operasi distilasi

metanol bekas khususnya suhu dan alat yang digunakan.

Tahap 2 : Perlakuan campuran metanol bekas hasil distilasi dan siklus destilasi untuk proses esterifikasi nyamplung. Model Matematika : RAL faktorial 2 x 3.

Yijk = + Ai + Bj+ (AB)ij + ijk

Tahap 3 : Perlakuan campuran metanol bekas hasil distilasi dan siklus destilasi untuk proses esterifikasi nyamplung. Model Matematika : RAL faktorial 2 x 3.

Yijk = + Ai + Bj+ (AB)ij + ijk

Tahap 4 : analisis efisiensi biaya methanol recovery pada proses pembuatan biodiesel dari minyak nyamplung.

04/13/23 File SWH/2009 10

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bahan baku : minyak nyamplungProses degumming : 60 oC, 30’Kadar FFA + 31.40%

04/13/23 File SWH/2009 11

HASIL DAN PEMBAHASAN

a b

04/13/23 File SWH/2009 12

Karakteristik proses dan hasil distilasi

No Parameter Karakteristik

1 Suhu distilasi 70-75 oC

2 Akhir distilasi Tetesan metanol distilat sangat lambat dan suhu sisa metanol bekas yang didistilasi naik > 75 oC

3 Warna metanol distilat Bening

4 Bau metanol distilat KHas seperti metanol

5 Kadar FFA metanol distilat

0,45 -0.56 %

6 Rata-rata rendemen proses ditilasi

77% dari metanol bekas esterifikasi

7 Massa jenis metanol disitlat

0.791 kg/l

04/13/23 File SWH/2009 13

Proses esterifikasi dengan metanol hasil destilasi

0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.00

Kadar FFA nyamplung (%)

60% 80% 100% Kontrol

Campuran metanol

Kontrol Destilasi 1 Destilasi 2

04/13/23 File SWH/2009 14

Proses transesterifikasi dengan metanol hasil destilasi

Kondisi proses :

- suhu 60 – 70 oC

- 30 menit

- kecepatan pengadukan 400 rpm

- rasio molar metanol : minyak 6:1

- katalis KOH 1%

Parameter :

- Rendemen

- Kadar FFA

- Massa jenis

- Viskositas

04/13/23 File SWH/2009 15

Rendemen Biodiesel

0

10

20

30

40

50

60

70

80Rendemen biodiesel (%)

60% 80% 100% Kontrol

Campuran metanol

Kontrol Destilasi 1 Destilasi 2

04/13/23 File SWH/2009 16

Kadar FFA Biodiesel

0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00

Kadar FFA bodiesel (%)

60% 80% 100% Kontrol

Campuran metanol

Kontrol Destilasi 1 Destilasi 2

04/13/23 File SWH/2009 17

Massa jenis

0100200

300400

500600700

800900

Massa jenis (kg/m3)

60% 80% 100% Kontrol

Campuran metanol

Kontrol Destilasi 1 Destilasi 2

04/13/23 File SWH/2009 18

Viskositas

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

Viskositas (cSt)

60% 80% 100% Kontrol

Campuran metanol

Kontrol Destilasi 1 Destilasi 2

04/13/23 File SWH/2009 19

Kualitas biodiesel dari metanol terdestilasi

 

Bilangan Asam (mg KOH/ gram)

Massa jenis(Kg/m3)

Viskositas(cSt)

Kontrol 2.886* 879.108** 3.404***

Metanol bekas terdistilasi 1 2.740* 877.550** 3.736***

Metanol bekas terdistilasi 2 2.958* 876.975** 3.614***

Ket.* : Tidak memenuhi standar SNI 04-7182:2006 yaitu Maks 0,8 mg-

KOH/g** : Memenuhi standar SNI 04-7182:2006 yaitu 850-890 Kg/m3

*** : Memenuhi standa SNI 04-7182:2006 yaitu 2,3-6,0 cSt

04/13/23 File SWH/2009 20

Neraca massa produksi biodieseldengan metanol bekas terdistilasi

Minyak nyamplung degumming 100 g, kadar

FFA 30%

Esterifikasi dengan metanol bekas terdistilasi

Metanol :67.8 gH2SO4 : 3 g

Metanol terdistilasi (39.4 g)

Transesterifikasi dengan metanol bekas terdistilasi

Distilasi

Metanol terdistilasi(11 gram)

Metanol :20.6NaOH: 0.96 g

Biodiesel (77 g)

Minyak nyamplung teresterifikasi : 96 g

Metanol baru (9.6 g)

Metanol baru (28.4 g)

Metanol bekas (51.2 g)

Distilasi

Metanol bekas (21 gram)

04/13/23 File SWH/2009 21

KESIMPULAN Suhu distilasi metanol bekas 70-75 oC metanol bening

bau khas dengan massa jenis 0.792 kg/l, kadar FFA 0.45-0.56%.

Proses esterifikasi dengan metanol bekas terdistilasi s.d. 100 % baik untuk frekuensi distilasi dan campuran tidak ada perbedaan dengan metanol baru dilihat dari kadar FFA dari produk esterifikasi yang dihasilkan.

Proses transesterifikasi dengan metanol bekas terdistilasi s.d. 100 % baik untuk frekuensi distilasi dan campuran tidak ada perbedaan dengan metanol baru dilihat dari rendemen, kadar asam lemak bebas, massa jenis dan viskositas biodiesel yang dihasilkan.

04/13/23 File SWH/2009 22

KESIMPULAN

Penggunaan metanol bekas terdistilasi dapat menghemat 54.8 % dari total biaya pembelian metanol pada proses produksi biodiesel minyak nyamplung.

Rendemen biodiesel 77 %, massa jenis 877.55 Kg/m3 memenuhi SNI 04-7182:2006 (850-890 Kg/m3), viskositas 3.68 cSt memenuhi SNI 04-7182:2006 (2.3-2.6 cSt ), bilangan asam 2.8 mg KOH/g tidak memenuhi standar SNI 04-7182:2006 (maks 0,8 mg-KOH/g).

04/13/23 File SWH/2009 23

TERIMA KASIH

04/13/23 File SWH/2009 24

TANAMAN NYAMPLUNG

04/13/23 File SWH/2009 25

Tanaman Nyamplung

Calophyllum inophyllum Tersebar di seluruh Indonesia dengan

luas areal mencapai 255 ribu Ha (Balitbang Kehutanan 2008).

Minyak biji nyamplung secara sederhana diproduksi oleh petani Kebumen Jateng, biasa digunakan untuk pelapisan genteng dan sebagai bahan bantu pada pembuatan batik.

Getahnya untuk bahan obat HIV

04/13/23 File SWH/2009 26

Kandungan minyak

KANDUNGAN MINYAK NYAMPLUNG 75% pada inti biji (kernel) (Dweek dan Meadows 2002) 71,4% pada inti biji yang kering dengan kadar air 3,3%

(Heyne 1987) 40-73 % (Soerawidjaja 2005) 55,5% pada inti biji segar dan 70,5% pada inti biji kering

(Greshoff dalam Heyne 1987)

PRODUKTIVITAS NYAMPLUNG 1 pohon nyamplung 100 kg biji/tahun atau 18 kg

minyak (Dweek dan Meadows 2002; Friday dan Okano 2005)

40-150 kg biji perpohon (Balitbang Kehutanan 2008) rendemen 17.5% minyak.

Dari 1 ha (jarak tanam 5 x 5 m2, 80% areal nyamlung) 320 tanaman 14.000 kg biji/tahun setara 2450 kg minyak /tahun (asumsi 50 kg biji/pohon, minyak 17,5%)

04/13/23 File SWH/2009 27

Target produksi biodiesel

110 263 415 568 720

1500

4700

0500

10001500

20002500

30003500

40004500

5000

1 2 3 4 5 6 7

Tahun

Jt lt

2006 20082007 2009 2010 2015 2025

04/13/23 File SWH/2009 28

Target produksi biodiesel Tahun 2010

(0,72 milyar lt)

Produktifitas(ha-th)

Minyak(ha-thn)

Kebutuhan lahan (ha)

14 ton 2450 kg 352,000

Jarak 6 ton 1892 kg 480,000

Sawit 25 ton TBS 5 ton CPO 160,000

04/13/23 File SWH/2009 29

Target produksi biodiesel Tahun 2010

(0,72 milyar lt)

352 ribu ha lahan nyamplung (asumsi produksi 14 ton biji setara 2450 kg minyak/ha-tahun).

480 ribu ha lahan jarak pagar (asumsi produksi 6 ton biji jarak setara 1892 kg minyak/ha-tahun)

160 ribu ha lahan sawit (asumsi produksi 5000 kg minyak/ha-tahun).