MACAM DAN URAIAN PROSES
II.1 Macam Proses
BAB II
MACAM DAN URAIAN PROSES
II.1 Macam Proses
Dalam proses produksi biodiesel terdapat dua kategori untuk membedakan macam-macam proses yang digunakan. Kategori yang pertama adalah menurut jenis katalis reaksi yang digunakan, dan kategori yang kedua adalah menurut teknik produksi yang digunakan. Untuk kategori jenis katalis yang dihunakan, pada dasarnya dalam proses produksi biodiesel atau methyl ester, ada tiga proses dasar untuk mengolah minyak atau lemak sehingga pada akhirnya nanti menghasilkan methyl ester. Proses-proses tersebut antara lain:
Proses transesterifikasi minyak oleh methanol dengan menggunakan katalis basa
Proses transesterifikasi langsung minyak oleh methanol dengan menggunakan katalis asam
Konversi minyak menjadi asam lemak yang kemudian dilanjutkan dengan mengubahnya menjadi methyl esther dengan menggunakan katalis asam.
II.1.1 Esterifikasi
Adalah reaksi dari sebuah asam dengan alkohol dengan bantuan katalis untuk membentuk sebuah ester.
RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O Pada umumnya katalis yang digunakan adalah asam sulfat H2SO4.Esterifikasi adalah reaksi reversible, dimana air harus dipindahkan untuk mengarahkan reaksi ke kanan dan mendapatkan yield ester yang tinggi. Dalam proses esterifikasi, terjadi pengkonversian asam lemak bebas menjadi metil ester dengan bantuan katalis asam.
II.1.2 Transesterifikasi
Transesterifikasi atau alkoholisis adalah proses reaksi antara lemak atau minyak dengan bantuan alkohol membentuk methyl ester dan gliserol. Proses transesterifikasi bisa dilakukan dengan bantuan katalis dan tanpa katalis. Biasanya dalam
Pabrik Biodiesel dari Palm Fatty Acid Distillate dengan proses transesterifikasi
metode foolproof Program Studi
D III Teknik Kimia FTI-ITS
pembuatan biodiesel atau methyl ester digunakan katalis digunakan katalis homogen, dimana katalis tersebut larut dalam alkohol.Katalis yang biasa digunakan berupa katalis basa (alkali) digunakan NaOCH3, KOH dan NaOH. Proses ini menggunakan katalis untuk meningkatkan yield metil ester dan laju reaksi. Reaksi transesterifikasi adalah reaksi reversible sehingga digunakan alkohol berlebih untuk menggeser kesetimbangan ke arah produk.Methanol, ethanol, propoanol, amyl alkohol banyak digunakan dalam reaksi ini. Methanol lebih banyak digunakan karena : berharga lebih murah dibandingkan alkohol lain, senyawa polar dengan rantai karbon terpendek sehingga dapat bereaksi lebih cepat dengan trigliserid, dan melarutkan semua jenis katalis.
Transesterifikasi berkatalis basa umumnya digunakan dalam produksi biodiesel secara komersial.Pemilihan didasarkan pada fakta bahwa katalis alkali lebih tidak korosif dibandingkan asam.Dan reaksi transesterifikasi berkatalis basa lebih cepata daripada dengan katalis asam.Bahan dengan kandungan FFA rendah dan sedikit kandungan air dibutuhkan dalam transesterifikasi berkatalis basa ini.
Trigliserida + 3 metanol Biodiesel + Gliserol Proses transesterifikasi mereaksikan alkohol dengan minyak untuk mengubah trigliserida menjadi alkil ester. Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut :
Transesterifikasi merupakan perubahan bentuk dari satu jenis ester menjadi bentuk ester yang lain. Suatu ester merupakan rantai hidrokarbon yang akan terikat dengan molekul yang lain. Satu molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang terikat pada satu molekul gliserol.Sekitar 20 % molekul minyak nabati adalah gliserol.Dalam suatu reaksi transesterifikasi atau reaksi reaksi alkoholisis satu mol trigliserida bereaksi dengan tiga mol alkil ester asam lemak berikutnya.Proses tersebut merupakan suatu rangkaian dari reaksi reversible (dapat dibalik), yang didalamnya molekul trigliserida diubah satu tahap demi tahap menjadi digliserida, monogloserida dan gliserol.
Pabrik Biodiesel dari Palm Fatty Acid Distillate dengan proses transesterifikasi
metode foolproof
Program Studi D III Teknik Kimia FTI-ITS Transesterifikasi terjadi dengan alkohol yang lebih rendah, tetapi bergeser pada suatu modifikasi yang ideal sehingga istilah biodiesel saat ini hanya digunakan untuk menunjukkan produk yang diperoleh melalui teknologi ini.Reaksi antara trigliserida dan alkohol yang lebih rendah menghasilkan gliserol bebas dan ester asam lemak dari alkohol berikutnya. Bahan baku minyak nabati yang digunakan berkadar asam lemak bebasnya lebih besar dari 5 % menyebabkan rendahnya efisiensi kinerja reaksi biodiesel, sehingga diperlukan perlakuan pendahuluan.
Dari kedua proses diatas, pada kenyataannya, umumnya biodiesel yang banyak diproduksi saat ini adalah merupakan hasil dari proses transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa. Hal ini terjadi oleh karena adanya beberapa alasan ekonomi yang antara lain:
Penggunaan suhu (kurang dari 150OC dan tekanan (20 psi) yang relative rendah.
Yield yang dihasilkan memiliki tingkat konversi yang tinggi (98-99%) dengan lebih sedikit reaksi sampingan dan waktu yang dibutuhkan untuk reaksi.
Proses pengubahan atau konversi menjadi methyl esther terjadi secara langsung tanpa melalui tahapan-tahapan perantara.
Tidak membutuhkan bahan khusu yang langka untuk proses pembuatannya.
Pembuatan biodiesel ini secara umum dapat dibagi dalam pembuatannya berdasarkan jumlah stage yang digunakan. Dalam metode transesterifikasi ini terdapat dua macam stage yaitu :
1. Single stage 2. Double stage
II.1.2.1 Single Stage
Single stage merupakan proses pembuatan biodiesel yang hanya menggunakan satu stage (reaktor) untuk mengubah trygliserida menjadi alkyl ester (biodiesel). Kadar FFA yang tinggi sangat mengganggu pada single stage, FFA dinetralisasi
Pabrik Biodiesel dari Palm Fatty Acid Distillate dengan proses transesterifikasi
metode foolproof Program Studi
D III Teknik Kimia FTI-ITS
dalam reaktor dengan menggunakan larutan basa alkali (NaOH/KOH) membentuk reaksi penyabunan.Reaksi penyabunan. Reaksi penyabunan terbentuk akibat adanya reaksi antara FFA dengan katalis basa (CH3ONa) yang digunakan pada saat proses transesterfikasi.
RCOOH + CH3ONa RCOONa + CH3OH
FFA Katalis Basa Sabun Metanol
RCOOH + NaOH RCOONa + H2O
FFA Katalis Basa Sabun Air
Pada metode single stage ini terdapat dua metode Henkel dan Mike Pelly. Kedua metode ini sama-sama menggunakan proses netralisasi FFA sebelum menuju ke reaksi transesterifikasi menggunakan katalis basa (CH3ONa). Proses netralisasi dilakukan dengan panambahan NaOH 1% wt, setelah itu dipisahkan antara minyak dengan sabunnya. Minyak hasil pemisahan dimasukkan reaktor transesterifikasi dengan panambahan katalis basa CH3ONa menghasilkan biodiesel dan produk sampingnya berupa gliserin.Biodiesel kotor ini kemudian dimurnikan dengan asam phospat dan air membentuk gum, setelah itu dipisahkan untuk mendapatkan biodiesel murni.