TINJAUAN PUSTAKA
2.4 TEKNOLOGI PEMBUATAN BIODIESEL
Ada empat metode utama untuk menghasilkan biodiesel, yaitu menggunakan langsung minyak nabati, microemulsi, thermal cracking dan transesterifikasi. Dari empat cara tersebut, metode yang paling umum digunakan untuk membuat biodiesel adalah transesterifikasi [41]. Reaksi transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.1.
2.4.1 Transesterifikasi dengan Katalis Homogen
Katalis homogen dikategorikan menjadi katalis basa dan asam.
Transesterifikasi katalis homogen terutama basa membutuhkan bahan baku dengan kemurnian tinggi.
1. Transesterifikasi Katalis Basa Homogen
Sekarang, biodiesel diproduksi secara umum dari katalis basa homogen, seperti alkaline metal alkoxides dan hydroxide. Katalis yang dipakai biasanya natrium hidroksida atau kalium hidroksida dengan konsentrasi 0,4 % sampai 2% dari berat minyak. Proses ini banyak dipakai di industri karena kondisi reaksi sederhana, konversi tinggi dalam waktu singkat, aktivitas katalis tinggi, dan banyak tersedia.
Namun proses ini memiliki keterbatasan yaitu sensitif terhadap kemurnian dari reaktan, kadar asam lemak bebas (ALB), dan kandungan air reaktan. Ketika minyak memiliki banyak asam lemak bebas dan air, maka reaksi biodiesel tidak terbentuk melainkan menjadi sabun [42].
16 2. Transesterifikasi Katalis Basa Heterogen
Salah satu cara lain memproses trigliserida untuk produksi biodiesel adalah menggunakan katalis asam. Katalis asam seperti asam sulfat, asam klorida, dan asam sulfanilat sering dipilih. Penggunaan alkohol berlebih mengurangi waktu secara signifikan. Keuntungan dari katalis asam adalah tidak sensitif terhadap ALB bahan baku, namun sensitif terhadap air, dan kerugiannya adalah korosi yang dapat disebabkan oleh asam, temperatur yang lebih tinggi, dan waktu yang lebih lama [42]
Tahap 1:
17
2.4.2 Transesterifikasi dengan Katalis Heterogen
Dibandingkan katalis homogen yang berfasa sama dengan campuran reaktan, katalis heterogen berbeda fasa dengan campuran, menyebabkan pemisahan yang mudah dan digunakan ulang. Penggunaan katalis ini tidak menyebabkan sabun, sehingga mempermudah pencucian dan meningkatkan efisiensi dan keuntungan.
1.Transesterifikasi Katalis Basa Padat
Banyak dari katalis padat adalah basa yang menyelimuti area permukaan, dan lebih aktif dibanding katalis asam padat. Salah satu contoh umum katalis padat basa adalah zeolite, CaO, dan MgO. CaO dan MgO murah dan banyak tersedia, aktivitas katalis yang tinggi, dan namun CaO becampur dengan campuran reaksi, meskipun dapat dihilangkan dengan pencucian basah, keuntungan dari katalis heterogen menjadi hilang. CaO banyak digunakan karena umur katalis panjang, aktifits katalis tinggi, dan membutuhkan kondisi reaksi sedang.
2.Transesterifikasi Katalis Asam Heterogen
Meskipun aktivitas katalisnya rendah, katalis asam padat banyak digunakan secara industri dikarenakan variasi dari asam dengan kekuatan asam bronsted atau lewis yang berbeda – beda, dibandingkan katalis asam homogen. Penggunaan katalis asam padat memiliki keuntungan seperti tidak sensitif terhadap FFA, esterifikasi dan transesterifikasi terjadi secara simultan, pemisahan katalis yang mudah dan mengurangi masalah korosi.
Salah contoh katalis ini adalah Nafion-NR50, sulfated zirconia dan tungstated zirconia, kerugian transesterifikasi ini adalah harganya mahal, dan aktivitas katalisnya rendah [42]
2.4.3 Transesterifikasi Biokatalis
Biokatalis adalah lipase yang secara alami mampu melakukan reaksi transesterifikasi yang penting untuk produksi biodiesel. Lipase ini diisolasi dari beberapa bakteri seperti Psedomonas fluorescens, pseudomonas cepacia, dll.
Transesterifikasi biokatalis memiliki banyak keuntungan seperti tidak ada produk samping, tidak ada pemisahan produk, kondisi reaksi yang sedang, dan katalis yang
18
dapat digunakan kembali. Namun katalis ini mahal, memiliki reaksi yang lambat dan dapat terjadi deaktivasi enzim [42]
2.4.4 Transesterifikasi Tanpa Katalis
Transesterifikasi dengan katalis melalui beberapa proses seperti pemurnian dari ester, pemisahan dan pengambilan kembali reaktan yang tidak bereaksi, dan katalis. Proses produksi dari biodiesel secara konvensional memiliki sistem yang sulit, sehingga produksi biodiesel tanpa katalis perlu diteliti, salah satu contohnya adalah Transesterifikasi alkohol superkritik. Superkritikal alkohol adalah metode tanpa katalis untuk memproduksi biodiesel, daripada menggunakan katalis, tekanan dan temperatur tinggi digunakan untuk menjalankan reaksi transesterifikasi, reaksi cepat dengan konversi hingga 50-95 % dalam 10 menit namun membutuhkan temperatur 250-400 ̊C. rasio alkohol yang digunakan untuk hasil terbaik berkisar 1:6- 1:40. kerugian dari metode superkritik adalah tingginya tekanan dan temperatur, tingginya rasio metanol dan minya, sehingga sangat mahal untuk dilakukan [42]
2.4.5 Transesterifikasi Menggunakan Cosolvent
Minyak tidak larut dalam alkohol, hal ini dapat disebabkan gaya intermolekulnya sangat kuat, sehingga molekul lain tidak dapat masuk di antara molekul itu. Gaya intermolekular ini juga menyebabkan tingginya surface tension , sehingga transfer massa antar molekul menjadi lambat. Salah satu cara untuk menyelesaikan masalah ini adalah menggunakan cosolvent. Cosolvent dapat mempengaruhi transfer massa dengan cara berinteraksi antar molekul (Mengurangi surface tension menyebabkan peningkatan transfer massa). . Contoh dari cosolvent untuk produksi biodiesel adalah tetrahydrofuran dan BIOX, , yang mampu mengubah trigliserida dan asam lemak bebas dalam dua tahap, satu fasa dan proses kontinu dalam tekanan atmosfer dan temperatur ambient. Namun kerugian cosolvent ini adalah harganya yang mahal Reaksinya berjalan cepat dan tidak ada residu katalis yang ada pada fasa ester dan gliserol [42, 43, 44, 45]
Heksana juga merupakan salah satu cosolvent yang terbukti dapat meningkatkan pembentukan reaksi satu fasa, menunjang transfer massa dalam transesterifikasi, terlepas dari keuntungannya, cosolvent ini memiliki masalah lingkungan dan racun, dan tingginya biaya untuk menghilangkan cosolvent. [41]
19
Ionic liquid (IL) adalah Perkembangan solvent alternatif untuk produksi biodiesel, Ionic liquid sebagai generasi solvent baru, memiliki sifat yang disukai, seperti tekanan uap rendah, tidak mudah terbakar, tingginya konduktivitas termal, stabilitas kimia dan panas yang tinggi, dan lain – lain, oleh karena itu, IL telah dikenal luas sebagai solvent atau cosolvent dalam berbagai aplikasi seperti katalis organik, inorganik, biokatalis, polimerisasi dan lain- lain. DESs dapat diklasifikasikan sebagai IL karena mempunyai beberapa komponen molekul yang sama, dan mempunyai beberapa sifat yang mirip. Deep Eutectic solvent (DES) dikategorikan sebagai solvent yang murah dan alternatif dari Ils [46, 47, 48]
2.5 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TRANSESTERIFIKASI