TINJAUAN PUSTAKA
2.3 PROSES PEMBUATAN BIODIESEL
2.3.1 Pre-Treatment dengan Menggunakan Karbon Aktif
Penggunaan minyak sebagai media penggorengan tidak dapat terhindar dari serangkaian reaksi kimia yang mampu mempengaruhi kualitas minyak tersebut. Kualitas minyak menurun sebagai dampak dari terbentuknya asam lemak bebas (FFA), gliserol, monogliserida, digliserida dan produk oksigenasi yang lain [44, 45]. Dalam hal ini, asam lemak bebas adalah yang paling tidak diinginkan [45-47] karena dapat mempengaruhi konversi minyak jelantah menjadi biodiesel. Sehingga, perlu dilakukan treatment untuk mengurangi impuritas dari minyak jelantah agar dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai aplikasi [45].
Adsorpsi adalah salah satu langkah untuk menurunkan kadar asam lemak bebas pada minyak, dimana asam lemak bebas tersebut dapat dipisahkan dan dijual sebagai produk samping. Asam lemak bebas adalah pengganggu dalam pembuatan biodiesel. Asam lemak bebas dapat bereaksi dengan basa dan berubah menjadi sabun, serta menurunkan efisiensi biodiesel [48]. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Kheang [45] mengenai pretreatment minyak jelantah dengan menggunakan berbagai adsorben, terjadi penurunan kadar FFA yang bervariasi (dari 1,3% menjadi 0,4%) tergantung pada berat adsorben dan jenis adsorben yang
digunakan. Menurut Kheang [45] adsorben yang terbaik adalah silica gel, namun harganya relatif mahal. Sedangkan, karbon aktif terletak di urutan kedua, dimana terjadi penurunan kadar FFA (dari 1,3% menjadi 0,5%) dan lebih mudah diperoleh secara komersil. Pada pemurnian biodiesel, karbon aktif dapat diregenerasi dan digunakan kembali untuk fungsi pemurnian, dan hasilnya lebih baik dibandingkan penggunaan silica gel yang diregenerasi dan digunakan kembali [49].
2.3.2 Transesterifikasi
Ragam metode untuk menghasilkan biodiesel dari berbagai jenis bahan baku telah dikembangkan. Metode ini diklasifikasikan atas penggunaan/pencampuran minyak secara langsung dengan bahan bakar diesel, pirolisis, mikro-emulsi, dan transesterifikasi. Metode yang paling sering digunakan dalam menghasilkan biodiesel adalah reaksi transesterifikasi minyak nabati dengan alkohol rantai pendek, biasanya menggunakan metanol [7]. Berikut ini merupakan skema reaksi transesterifikasi katalitik dari minyak nabati:
Gambar 2.2 Skema Reaksi Transesterifikasi dengan Menggunakan Metanol [7] Transesterifikasi juga dikenal sebagai reaksi alkoholisis, dimana terjadi penggantian alkohol suatu ester oleh alkohol yang lain, proses ini mirip dengan hidrolisis, perbedaannya terletak pada molekul yang terlibat pada hidrolisis adalah molekul air, bukan molekul alkohol. Reaksi transesterifikasi awalnya merupakan metode yang digunakan untuk membentuk gliserin dalam pembuatan sabun. Produk samping dari proses tersebut adalah mono-alkil ester yang merupakan konstituen biodiesel [51]. Tahapan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut:
Triglycerides Methanol
Catalyst
Gambar 2.3 Tahapan Reaksi Transesterifikasi [50]
Ketidaklarutan lemak / minyak terhadap alkohol berpengaruh pada konversi yang rendah dari trigliserida menjadi produk biodiesel. Sehingga, untuk meningkatkan laju reaksi dan mencapai rendemen yang lebih baik, digunakan katalis pada reaksi. Pada metode konvensional, biasanya digunakan katalis homogen seperti katalis basa (NaOH, KOH, CH3ONA, CH3OK, dan lain – lain) serta katalis asam (asam sulfat, asam klorida, asam fosfat, dan lain – lain) dalam pembuatan biodiesel. Untuk pembuatan biodiesel secara komersial, banyak menggunakan katalis basa [7].
Reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis homogen yang bersifat basa memiliki keuntungan, yaitu laju reksi yang sangat cepat (4000 kali lebih cepat daripada transesterifikasi dengan katalis asam), reaksi dalam fasa cair dan membutuhkan konsumsi energi yang lebih sedikit, dan katalisnya mudah diperoleh dengan biaya yang murah. Namun, reaksi ini sensitif terhadap kandungan asam lemak bebas pada minyak [50]. Jika kadar asam lemak bebas pada minyak lebih besar daripada 0,5%, maka akan terjadi saponifikasi yang mengganggu proses pemisahan ester dan gliserin [2]. Pembentukan sabun yang berlebihan akan menurunkan konversi dan rendemen, sehingga membutuhkan air dalam jumlah yang besar untuk pemurnian produk [50].
Triglycerides Methanol
Catalyst
Methyl Esters Diglyceride
Diglyceride Monoglyceride Monoglyceride Glycerol Methyl Esters Methyl Esters Methanol Methanol Catalyst Catalyst
2.3.3 Pemurnian Biodiesel
Transesterifikasi juga dikenal sebagai reaksi alkoholisis, dimana terjadi penggantian alkohol suatu ester oleh alkohol yang lain, proses ini mirip dengan hidrolisis, perbedaannya terletak pada molekul yang terlibat pada hidrolisis adalah molekul air, bukan molekul alkohol [51]. Tingkat kemurnian biodiesel memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap sifat – sifat bahan bakar tersebut, terutama pada jumlah gliserida dan trigliserida yang terdapat dalam bahan bakar dapat menyebabkan masalah serius dalam aplikasinya ke mesin penghasil energi. Bahan bakar harus bebas dari kandungan air, alkohol, gliserin, dan katalis. Sehingga, perlu dilakukan treatment terhadap lapisan ester pada tahap pembuatan biodiesel [49, 52].
Adapun beberapa dampak negatif dari kontaminan dalam biodiesel dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Dampak Negatif Kontaminan dalam Biodiesel [53] No. Kontaminan Dampak Negatif
1 Metanol
Pengikisan pada segel karet dan gasket, titik nyala yag rendah (menimbulkan masalah pada penyimpanan, transportasi, utilitas, dan lain – lain), viskositas dan densitas yang rendah, bersifat korosif terhadap aluminium dan zinc.
2 Air
Menurunkan panas pembakaran, korosi pada komponen sistem (saluran bahan bakar dan pompa injektor), kegagalan pemompaan bahan bakar, hidrolisis (FFA terbentuk), pembentukan kristal es yang menyebabkan timbulnya gel pada sisa bahan bakar, pertumbuhan bakteri (terhalangnya saluran saringan mesin), serta pitting pada piston. 3 Katalis Merusak injektor, korosi pada mesin . 4 FFA Stabilitas oksidasi yang rendah, korosi pada
mesin.
5 Gliserida
Kristalisasi, kekeruhan, viskositas yang tinggi, deposit pada piston dan keran injektor.
6 Gliserol
Pengendapan, deposit pada tangki bahan bakar, kandungan aldehid yang tinggi, emisi akrolein, fouling pada injektor.
Setelah proses transesterifikasi dilakukan, dilakukan tahap pemurnian biodiesel. Umumnya metode yang digunakan adalah metode pencucian basah, dimana teknik ini dilakukan dengan memasukkan sejumlah air ke dalam biodiesel mentah untuk selanjutnya diaduk secara perlahan untuk mencegah emulsi. Proses ini diulangi hingga diperoleh air buangan yang jernih. Hal ini menandakan bahwa impuritas telah terbuang sepenuhnya [53]. Metode konvensional ini dilaporkan mengkonsumsi air dalam jumlah yang besar [53-55].
2.4FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI REAKSI