TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Kulit Kakao
Pada penelitian ini, katalis yang digunakan yaitu kulit kakao (K2CO3).Kulit kakao
11
karbonat (K2CO3).K2CO3dariabuCPH (Cocoa Pod Husk ) dianalisismengandungsekitar
142mg/g karbonat, 3,7 mg / g nitrat, 1,23 mg / g fosfat dan beberapa jejak silikat dan sulfat. Kalium darikulit kakao memiliki potensi sebagai sumber katalis basa heterogen, dimana kulit kakao merupakan limbah terbarukan dan ramah lingkungan untuk produksi biodiesel yang berkelanjutan[11].Pada treatment kalsinasi dari katalis ini di lakukan untuk mendekomposisi dari potassium karbonat yang terkandung di dalamnya[12].
K2CO3 K2O + CO2
Gambar 2.2 Hasil Kalsinasi dari K2CO3
Abu dari kulit kakao memiliki titik leleh 8910C, kepadatan 2,29 g/cm3, kelarutan standar 105,5 g/100g air dan pH 11,4 – 12 [11].
2.6 Metanol
Untuk membuat biodiesel, ester dalam minyak nabati perlu dipisahkan dari gliserol. Selama proses transesterifikasi, komponen gliserol dari minyak nabati digantikan oleh alkohol. Alkohol yang paling umum digunakan adalah metanol karena memiliki berat molekul paling rendah sehingga kebutuhan untuk proses transesterifikasi relatif sedikit, harganya lebih murah, daya reaksinya lebih tinggi dan lebih stabil dibandingkan dengan alkohol berantai panjang [34].
Metanolmerupakanpelarut yang bersifat universal yang dapat menarik sebagian besar senyawa kimia dalam tanaman [7]. Metanol juga merupakan bentuk alkohol yang paling sederhana, cairan yang mudah menguap,tidak berwarnadengan bau yang khas.Methanol dapat digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri.Methanol diproduksi alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri [35].Metanol secara umum telah digunakan sebagai pelarut atau agen esterifikasi maupun transesterifikasi dalam pembuatan biodiesel dibawah kondisi supercritical karena sifatnya yang memiliki titik didih rendah dan tekanan yang rendah pula [8].Alkohol sepertimetanolatau etanol,bila digunakansebagaiaditifbahan bakarsecara efektifdapatmenurunkankeseluruhanviskositascampuran bahan bakardan mempercepatprosespenguapan bahan bakar[36].
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peningkatan pertumbuhan ekonomi global menyebabkan permintaan bahan bakar meningkat sehingga ketersediaan bahan bakar fosil menipis.Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil mengakibatkan bahaya lingkungan seperti emisi gas rumah kaca dan polutan. Jadi hal ini sangat mendesak untuk menemukan sumber energi yang bersih dan terbarukan untuk menggantikan bahan bakar fosil [1]. Maka dari itu semakin maraknya peningkatan minat terhadap sumber-sumber energi alternatif atau baru, salah satunya ialah biodiesel. Bahan bakar ini dapat diperbarui, tidak beracun, mudah didegradasi secara biologis, bahan bakar alternatif, dapat digunakan di dalam infrastruktur mobil diesel saat ini tanpa modifikasi mesin utamanya [2].
Biodieseladalahalkilesterdarirantaipanjangasam lemakyang berasal bahan berlemak, sepertiminyak nabatiataulemakhewani [3].Minyakjelantah(wastecookingoil /
WCO)adalahminyaklimbahyang bisa berasal dari jenis-jenis minyak gorengseperti halnya minyak jagung, minyak sayur, minyaksamindansebagainya.Minyakinimerupakanminyakbekas pemakaian kebutuhan rumah tangga, umumnyadapatdigunakan kembaliuntuk keperluankuliner akantetapibila ditinjaudarikomposisi kimianya,minyak jelantahmengandung senyawa-senyawayang bersifatkarsinogenikyangterjadi selamaprosespenggorengan. Jadijelasbahwa pemakaianminyakjelantahyang berkelanjutan dapatmerusak kesehatan manusia,menimbulkanpenyakitkanker,
danakibatselanjutnyadapatmengurangikecerdasangenerasiberikutnya.Untuk
ituperlupenangananyang tepatagarlimbahminyakjelantahinidapatbermanfaat dan tidak menimbulkan kerugian dari aspek kesehatanmanusia dan lingkungan [4].Data statistikmenunjukkan bahwaterdapatkecenderungan peningkatanproduksiminyakgoreng.Dari2,49juta tonpadatahun 1998,menjadi 4,53jutatontahun 2004 dan5,06 jutatonpadatahun2005 [5].
Metode yang sering digunakan untuk produksi biodiesel adalah proses transesterifikasi. Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida dengan alkohol yang mana bertujuan untuk mengubah asam – asam lemak dari trigliserida kedalam bentuk ester yaitu metil ester asam lemak [4].Alkohol yang biasanya digunakan pada reaksi transesterifikasi biodiesel adalah methanol, etanol, propanol, butanol, dan amil alkohol
[6].Metanolmerupakanpelarut yang bersifat universal yang dapat menarik sebagian besar senyawa kimia dalam tanaman [7]. Metanol secara umum telah digunakan sebagai pelarut dan agen esterifikasi dalam pembuatan biodiesel dibawah kondisi supercritical karena sifatnya yang memiliki titik didih rendah dan tekanan yang rendah pula [8]. Karakteristik positif yang paling penting darimetanol adalah biaya rendah, waktu reaksi cepat dan pemisahan fase mudah [9].
Biodiesel umumnya diproduksi secara transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewan dengan alkohol seperti metanol atau etanol dengan adanya katalis asam atau katalis alkali [10].Dalam penelitian ini, digunakan katalis heterogen yang mudah diperoleh, murah dan juga yang ramah terhadap lingkungan, seperti dari Kulit Kakao.Kulit kakao (Cocoa Pod
Husk/ CPH) adalah limbah pertanian utama dari industri kakao dan telah ditemukan
kayaakan kalium karbonat (K2CO3).Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kakao
terbesar ke tiga di dunia. Luas lahan pertanian kakao di Indonesia sebesar 1,7 juta hektar dengan produktivitas sekitar 720 ton per tahun [44]. Sementara itu, Kalium dari abu kulit kakao (Cocoa Pod Husk/CPH) merupakan sumber potensi tinggi sebagai katalis untuk produksi biodiesel karena dapat diperbaharui dan ramah lingkungan sehingga, dalam penelitian ini digunakan sebagai katalis dasar heterogen untuk transesterifikasi [11]. Dan dari hasil kalsinasi dari K2CO3akan menghasilkan K2O yang akan digunakan sebagai katalis pada
transesterifikasi yang akan dilakukan [12].
Penelitian dengan menggunakan katalis abu kulit kakao telah dilakukan dari peneliti - peneliti terdahulu dengan bahan baku yang berbeda. Dapat di lihat pada table 1.1 berikut ini.
3
Adapun beberapa penelitian sebelumnya yang mendukung penelitian ini adalah: Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Terdahulu
No Nama Peneliti Judul Penelitian Variabel Katalis Konversi
1. Baskarand Aiswarya, 2015 [13]
Biodiesel production from waste cooking oil using copper doped zinc oxide
nanocomposite as heterogeneous catalyst.
Bahan Baku : waste cooking oil (minyak goreng bekas) Pelarut : Methanol Heterogen Copper Doped Zinc Oxide Nanocomposite
Konsentrasi nanokatalis sebesar 12 % (w/w), perbandingan rasio Minyak/metanol 1:8 (v/v), temperatur 55°C dan waktu reaksi 50 menit yang ditemukan sebagai waktu optimum untuk yield biodiesel maximum sebesar97.71% (w/w).
2. Aladetuyi, 2014 [14] Productionand
characterization of biodiesel using palm kernel oil; fresh and recovered fromspent bleaching earth.
Bahan Baku : Palm
Kernel Oil
Pelarut : Metanol
Cocoa Pod Ash Konsentrasi potassium yang relatif tinggi (11,3%) mungkinkarenapenggunaanCPA sebagai kalium berdasarkan pupuk dalam tanah. Kandungan logamnilai dari CPA yang diperoleh dibandingkan dengan nilai-nilai sastra (Osinowo dan Taiwo, 2004; Ayeni, 2011). Perbedaan kandungan logam mungkin karena perbedaan dalam sampel asal. Umumnya, penelitian menunjukkan bahwa penggunaan CPA sebagai katalis memberikan metil ester hasil tertinggi dari 94% dibandingkan dengan hasil 90% diperoleh melalui reaksi KOH- dikatalisis.
3. Olugbenga,2013[14] Biodiesel Production in Nigeria Using Cocoa Pod Ash as aCatalyst Base.
Bahan Baku :waste
vegetable oil (limbah minyak sayur)
Pelarut : Methanol
Cocoa Pod Ash (CPH)
Berdasarkan uraian diatas, diperlukan penelitian lebih lanjut tentang pembuatan biodiesel dari WCO (Waste Cooking Oil) dengan menggunakan katalis Kulit Kakao (Cocoa
Pod Husk/CPH) yang mengandung K2O sehingga dapat digunakan sebagai katalis, serta
kajian lebih lanjut tentang kondisi optimum dari pembuatan biodiesel berbasis WCO dengan proses transesterifikasi ini.
1.2 Rumusan masalah
Belakangan ini, katalis heterogen K2O dari CPH (Cocoa Pod Husk) digunaan sebagai
pengganti katalis basa heterogen yang umum digunakan pada pembuatan biodiesel karena biaya pengadaan katalis yang rendah.Dimana CPH tersebut merupakan limbah yang tergolong besar di Indonesia.
Oleh sebab itu perlu diteliti lebih lanjut sejauh mana pengaruh waktu reaksi dan persen katalis heterogen dari kulit kakao dalam proses pembuatan biodiesel.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pengaruh waktu dan % katalis terhadap kemurnian dan yield biodiesel yang dihasilkan.
2. Mendapatkan kondisi maksimum dari variabel proses.
3. Mengetahui kemampuan katalis heterogen kulit kakao dalam pembuatan biodiesel.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Memberikan informasi katalis basa heterogen kulit kakao dalam pembuatan biodiesel dari WCO (Waste Cooking Oil)
2. Mengetahui pengaruh % katalis dan waktu reaksi pada proses metanolisis WCO dengan menggunakan katalis kulit kakao.
3. Sebagai bahan referensi dan informasi kepada peneliti selanjutnya yang tertarik untuk meneliti dan mengembangkan proses dengan katalis kulit kakao ini.
4. Memanfaatkan limbah minyak jelantah menjadi produk biodiesel yang lebih berguna sekaligus mengatasi limbah yang disebabkan oleh minyak jelantah.
5
1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bahan baku yang digunakan adalah Waste Cooking Oil (WCO) yang diperoleh dari penjual makanan gorengan yang ada di sekitar kampus USU, Kulit kakao (K2O) sebagai katalis, dan bahan kimia seperti : Aquadest (H2O), Karbon Aktif, Natrium Hidroksida (NaOH), Phenolftalein (C20H14O4), Metanol (CH3OH), Etanol (C2H5OH)
3. Penelitian ini dilaksanakan dengan 4 tahapan proses yaitu persiapan Kulit Kakao sebagai katalis, proses persiapan bahan baku, proses pretreatment dan proses transesterifikasi.
1. Proses Persiapan Kulit Kakao Sebagai Katalis
Prosedur pembuatan kulit kakao sebagai katalis dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh ofori boateng dkk [11] yaitu:
• Penghalusan Kulit Kakao dengan metode penghancuran menggunakan ballmill
• Temperatur Kalsinasi : 650 0C • Waktu Kalsinasi : 4 jam • Penyaringan abu : 100 mesh
• Abu di analisis dengan metode AAS (Atomic Absorbtion Spectrometer)
2. Proses Persiapan Bahan Baku
Persiapan bahan baku dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Tan et all [16] yaitu:
• Penyaringan bahan baku WCO dengan kertas saring
• Bahan baku di tampung dan didiamkan selama beberapa hari • Terbentuk dua lapisan emulsi minyak-air
• Emulsi minyak - air dipanaskan selama ± 30 menit diatas 110 oC untuk menghilangkan kandungan air dengan menggunakan Hot Plate. • Analisa bahan baku dengan menggunakan GC (Gas Chromatography)
Proses penurunan FFA bahan baku dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Putra et all [17] yaitu:
• Penyaringan langsung dengan menggunakan kertas saring untuk menghilangkan zat padat.
• Minyak dipanaskan sampai 110oC selama ± 15 menit dengan menggunakan Hot Plate.
• Sebanyak 1% g karbon aktif dari minyak dituangkan ke dalam minyak dan kemudian diaduk selama 80 menit.
• Campuran tersebut kemudian disaring.
• Kadar FFA dari minyak jelantah <1%, dilanjutkan proses transesterifikasi.