Kerangka Pemikiran
Saat ini kebutuhan akan minyak bumi meningkat, sedangkan persediaannya makin menipis. Salah satu produk yang menggunakan bahan baku minyak bumi adalah pelumas. Keadaan ini memacu produksi pelumas dasar dari minyak nabati sebagai bahan dasar alternatif dalam pembuatan pelumas. Meskipun harga pelumas dasar ini lebih mahal daripada minyak mineral, namun pelumas dasar ini mempunyai sifat unggul dalam sifat friksi atau sifat pelumasannya, rendahnya volatilitas pelumas, tingginya indek viskositas, tingginya kelarutan untuk bahan aditif dan kemudahannya untuk saling larut dengan fluida lain.
Banyak minyak nabati yang digunakan di dalam aplikasi pelumas, misalnya sebagai aditif pelumas sintetis, minyak mesin transmisi, pelumas motor 2 tak, pelumas hidraulik, dan gemuk. Konsumsi minyak nabati Amerika Serikat untuk pelumas adalah sebesar 8 juta kilogram per tahun. Konsumsi ini merupakan 9% dari total penggunaan minyak nabati untuk industri (Johnson 1990). Pasar ini mengkonsumsi 9.66 milyar liter minyak mineral yang telah dimurnikan per tahun untuk kebutuhan pelumas. Kira-kira 3.9 milyar liter digunakan untuk pelumas motor 4 tak (Johnson 1990). Total kebutuhan pelumas di Jerman kira-kira 1 juta ton per tahun (1998), segmen pasar terbesar adalah pelumas mesin dan pelumas roda gigi otomotif yaitu sebesar 450 000 ton per tahun, dan selanjutnya kebutuhan yang lain adalah untuk mesin hidraulik dan mesin industri (Willing 2001).
Penggunaan minyak nabati sebagai pelumas dasar mempunyai kelemahan karena adanya ikatan rangkap C=C, sehingga mengakibatkan rendahnya stabilitas termal dan oksidasi.Bahan baku minyak nabati yang akan digunakan sebagai pelumas dasar dipilih dari beberapa alternatif minyak nabati. Pada penelitian ini akan dilakukan perancangan proses, yang merupakan proses kreatif dan berdisiplin untuk pemecahan masalah mencakup pendefinisian masalah dan penyelesaiannya. Prinsip dan metodologi ilmiah dan seni, informasi teknis dan imaginasi, yang digunakan untuk menentukan suatu struktur, mesin, proses, atau sistem baru yang memenuhi fungsi yang diinginkan dengan nilai ekonomis dan efisiensi tinggi Perancangan proses yang dihasilkan adalah
perancangan proses modifikasi secara kimiawi terhadap minyak jarak pagar (Jatropha curcas. L) untuk meningkatkan stabilitasnya, yaitu dengan melakukan reaksi esterifikasi terhadap poliol (alkohol polihidrat) minyak jarak pagar dengan katalis padat (bentonit).
Pemilihan tanaman jarak pagar sebagai sumber bahan baku pada penelitian ini adalah untuk meningkatkan nilai tambah biji jarak pagar, tingginya kandungan minyak pada biji dan merupakan non-drying oil atau semi-drying oil, sehingga sifat pelumasannya baik. Disamping itu minyak jarak pagar bukan komoditi pangan karena mengandung racun, sedangkan beberapa jenis minyak yang lain bersaing penggunaannya untuk keperluan pangan. Salah satu pemanfaatan minyak biji jarak pagar adalah sebagai bahan baku pembuatan biodisel. Selain memacu pemanfaatan minyak biji jarak pagar sebagai pengganti Bahan Bakar Minyak (BBM), minyak ini juga dimanfaatkan untuk menjadi pelumas dasar yang diharapkan dapat memberikan alternatif produk yang mempunyai nilai tambah tinggi.
Pada perancangan proses modifikasi minyak jarak pagar sebagai pelumas dasar, dilakukan seluruh tahapan yang harus dilalui, antara lain pemilihan jalur proses dan peralatan untuk menetapkan jalur proses yang efisien. Tahapan sintesis proses berdasarkan jalur yang dipilih dilakukan untuk mendapatkan kondisi proses terbaik. Uji kinerja pelumas dasar dan formulasinya dilakukan untuk mengetahui karakteristik produk. Analisis kinetika dan pemodelan dilakukan untuk memberikan hasil rancangan berupa data-data proses produksi pelumas dasar dan dapat digunakan untuk pemilihan alat pada skala komersial dan simulasi. Optimasi sistem produksi pelumas dasar untuk mendapatkan kapasitas optimum sehingga diperoleh biaya produksi minimum. Perancangan proses ini dilakukan sampai dengan pembuatan diagram blok proses dan diintegrasikan dalam bentuk Process Engineering Flow Diagram (PEFD) dengan menggunakan jalur proses yang dinyatakan layak secara teknis maupun finansial.
Manfaat perancangan proses yang dihasilkan diharapkan dapat digunakan oleh pihak-pihak yang terkait, seperti investor, peneliti, industri kecil terkait, petani, pemerintah, dan pihak-pihak lain dalam pendirian industri pelumas dasar dari minyak jarak pagar.
Kerangka pikir perancangan proses modifikasi minyak jarak pagar sebagai pelumas dasar disajikan pada Gambar 29.
Gambar 29 Kerangka Pemikiran perancangan proses modifikasi minyak jarak pagar menjadi pelumas dasar.
Kegiatan
1.Pemilihan jalur proses dan alat pemroses 2. Proses Epoksidasi,Hidroksilasi, Asetilasi 3. Optimasi proses
4. Karakterisasi produk dan uji kinerja 5. Pemodelan kinetika reaksi
6. Pembuatan blok diagram, penyusunan NM dan NE, penentuan alat
7. Optimasi kapasitas produksi 8. Pembuatan PEFD.
9. Penentuan kelayakan proses secara teknis dan finansial
Luaran 1. Produk
2. Jalur Proses / Blok Diagram 3. Kondisi Proses dan Operasi terbaik 4. Karakteristik, Identifikasi produk 5. Hasil Uji Kinerja
6. Parameter Kinetika dan Termodinamika
7. Alat dan komposisi tiap aliran 8. Kapasitas Produksi Optimum 9. Kelayakan proses secara teknis dan
Tujuan
Mendapatkan rancangan proses produksi pelumas dasar berbahan baku minyak jarak pagar
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia dan Energi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Bogor dan di Laboratorium Kimia Universitas Jayabaya, Jakarta. Beberapa pengujian dilakukan di Balai Besar Industri Agro-Bogor, LAPAN-Jakarta, dan Pro-Lab Jakarta. Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Maret 2006 sampai dengan September 2007.
Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian awal adalah biji Jarak Pagar (Jatropha curcas.L) asal Kebumen, Nusa Tenggara Barat dan Lampung, diperoleh dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor. Sedangkan untuk keperluan pemrosesan digunakan biji Jarak Pagar (Jatropha curcas.L) asal Nusa Tenggara Barat. Bahan kimia yang dipergunakan terdiri dari asam asetat glasial 99%, hidrogen peroksida 50%, natrium hidrogen karbonat, natrium sulfat, asam sulfat encer 1%, larutan hidrogen bromida 47%, kristal violet, butanol, metanol, parafin, piridin, asam asetat anhidrat, katalis bentonit dan aquades.
Alat-alat yang digunakan untuk memperoleh minyak jarak pagar terdiri dari oven dan kempa hidrolik. Pada proses epoksidasi diperlukan alat labu leher tiga, dilengkapi dengan pengaduk, termometer, pengaduk dengan pemanasan, batang magnet, gelas ukur, pipet volumetrik, erlenmeyer, dan gelas piala. Pada proses hidroksilasi dan esterifikasi dibutuhkan labu dengan pendingin balik. Alat uji stabilitas terhadap oksidasi.
Metode Penelitian
Gambar 30 Tahapan penelitian.
Penelitian perancangan proses ini mengikuti teori teori Seider et al 1999 dan tahap analisis / pemodelan mengikuti teori Hartmann et al 1990.
