JARAK PAGAR
D. Titik awan dan Titik tuang
Titik awan dan titik tuang merupakan parameter pengujian utama dalam penelitian ini, karena kedua parameter tersebut menunjukkan karakteristik biodiesel pada suhu rendah. Titik awan merupakan suhu,
54 dimana biodiesel mulai terlihat mengawan, sedangkan titik tuang merupakan suhu terendah dimana bahan bakar sudah tidak mampu mengalir dalam ruang pembakaran.
Titik awan biodiesel dapat diprediksikan berdasarkan komposisi metil ester yang tersusun didalamnya. Imahara et al., (2006) mempelajari pengaruh pencampuran berbagai jenis metil ester jenuh dengan metil ester tak jenuh dalam hubunganya dengan termodinamika titik awan pada biodiesel berdasarkan komposisi metil ester. Semakin panjang rantai karbon metil ester semakin tinggi pula titik awan yang terbentuk, dan nilai tersebut akan turun seiring dengan semakin bertambahnya derajat ketidakjenuhan pada jumlah rantai karbon yang sama. Nilai titik awan dan titik tuang pada masing-masing biodiesel dapat dilihat pada Tabel 17.
Tabel 17. Titik awan dan titik tuang biodiesel Biodiesel Titik Awan Titik Tuang
(ºC) (ºC) Jarak Pagar 12 0 Kedelai 9 0 Biji Rapa 0 -6 Kelapa Sawit 18 12 Kelapa 15 6
Titik awan dapat diprediksikan dari nilai titik leleh metil ester penyusunnya (Imahara et al., 2006). Berdasarkan Tabel 11, diketahui bahwa titik leleh metil ester tak jenuh jauh lebih rendah dibandingkan dengan metil ester jenuh pada panjang rantai karbon yang sama. Hal ini dikarenakan konfigurasi struktur molekul pada metil ester tak jenuh tidak stabil dibandingkan dengan metil ester jenuh. Struktur molekul pada ikatan tak jenuh secara alamiah membentuk struktur geometri cis yang relatif tidak stabil terhadap gangguan. Selain itu, metil ester tak jenuh memiliki kecenderungan membentuk struktur melingkar, sehingga sukar
55 membentuk suatu kisi yang rapi dan mampat. Semakin tidak teratur keadaan struktur molekul semakin kecil gaya interaksi antar molekulnya dan semakin mudah untuk mengalami perubahan secara fisik maupun kimia.
Hal ini terlihat dari hasil pengujian titik awan yang menunjukkan biodiesel Biji Rapa memiliki nilai titik awan terendah dibandingkan dengan biodiesel lainnya, hal ini dikarenakan biodiesel Biji Rapa memiliki kandungan metil ester tak jenuh terbesar. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 16, diketahui hampir 67,91% penyusun biodiesel Biji Rapa adalah metil ester tak jenuh dengan 58,34% berupa oleatester.
Sedangkan pada metil ester jenuh semakin panjang rantai karbon maka semakin tinggi pula nilai titik lelehnya. Faktor yang mempengaruhi pengkristalan metil ester jenuh yaitu diantaranya gaya Van der waals yang merupakan suatu gaya lemah yang hanya bergantung pada singgungan antarmolekul saja. Semakin panjang rantai karbon maka semakin luas bidang singgung antarmolekul, sehingga semakin banyak energi yang diperlukan untuk mengatasi gaya antarmolekul, akibatnya titik leleh akan semakin tinggi.
Hal ini ditunjukkan oleh nilai titik awan pada biodiesel Kelapa sawit dan Kelapa. Biodiesel Kelapa memiliki nilai titik awan lebih rendah dibandingkan dengan biodiesel Kelapa sawit. Hal ini dikarenakan biodiesel Kelapa hampir 65,98% (Tabel 16) didominasi oleh metil ester jenuh rantai sedang (MCFA, medium chain fatty acid) berupa metil laurat. Sedangkan biodiesel Kelapa sawit tersusun atas 86,53 % (Tabel 16) metil ester jenuh rantai panjang (LCFA, long chain fatty acid) berupa metil palmitat.
Titik Awan dan Titik Tuang Biodiesel Campuran
Pencampuran antara biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel lainnya akan membentuk karakteristik baru, dimana keunggulan dari kedua biodiesel tersebut dapat termanfaatkan sedangkan kelemahan dari kedua biodiesel dapat tereliminir. Pencampuran pertama yaitu pencampuran
56 antara biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kedelai. Pencampuran antara kedua biodiesel menunjukkan perubahan titik awan dan titik tuang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.
-5 0 5 10 15 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kedelai)
S
uhu
(º
C)
titik kabut titik tuang
Gambar 10. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Kedelai
Perubahan titik awan bermula dari titik 9ºC pada biodiesel Kedelai dan terus meningkat hingga titik 12ºC yang merupakan titik awan biodiesel Jarak pagar. Peningkatan titik awan tidak terjadi secara liniear, hal ini terlihat pada konsentrasi 50-90% Jarak pagar kenaikannya bersifat fluktuatif, dan pada konsentrasi 20-40% penambahan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran tidak memberikan pengaruh pada penurunan titik awan karena stabil pada suhu 12ºC.
Perubahan titik tuang biodiesel campuran meningkat seiring dengan pertambahan konsentrasi Jarak pagar. Namun pada konsentrasi 10-30% Jarak pagar diperoleh titik tuang terbaik. Nilai ini lebih rendah dibandingkan dengan titik tuang pada biodiesel Kedelai dan Jarak pagar. Konsentrasi 10% Jarak pagar dalam campuran menghasilkan penurunan titik awan dan titik tuang sebesar 3ºC terhadap biodiesel Jarak pagar dan lebih baik dibandingkan dengan konsentrasi campuran lainnya.
Campuran yang kedua adalah campuran antara biodiesel Jarak pagar dengan Biji Rapa yang keduanya merupakan biodiesel metil ester
57 tak jenuh. Perubahan titik awan dan titik tuang pada biodiesel campuran Jarak pagar-Biji Rapa ditunjukkan pada Gambar 11.
-10 -5 0 5 10 15 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Biji Rapa)
S
uhu
(º
C
)
titik kabut titik tuang
Gambar 11. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Biji Rapa
Titik awan dan titik tuang campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Biji Rapa meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi Jarak pagar dalam campuran. Titik awan meningkat secara monoton dimulai dari titik 0ºC (biodiesel Biji Rapa) hingga mendekati 12ºC (biodiesel Jarak pagar), begitupula dengan titik tuangnya meningkat dari titik awal -6ºC (biodiesel Biji Rapa) hingga 0ºC (biodiesel Jarak pagar). Perubahan titik awan dan titik tuang pada biodiesel hasil campuran berada pada kisaran titik-titik biodiesel pencampurnya. Konsentrasi 10-20% Jarak pagar merupakan konsentrasi pencampuran terbaik dengan titik awan dan titik tuang sebesar 3ºC dan -6ºC. Konsentrasi ini memberikan penurunan titik awan sebesar 9ºC dan titik tuang sebesar 6ºC terhadap Jarak pagar.
Campuran yang ketiga adalah campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa sawit. Perubahan titik awan dan titik tuang biodiesel campuran ditujukkan pada Gambar 12. Titik awan pada biodiesel campuran memiliki kecenderungan menurun seiring dengan penambahan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran. Titik awan hasil
58 pencampuran berada pada kisaran 9ºC –18ºC, dengan titik terendah 9ºC pada konsentrasi 90% Jarak pagar. Titik ini lebih rendah dari nilai biodiesel murni pencampurnya yang memiliki nilai titik awan 12ºC untuk biodiesel Jarak pagar dan 18ºC untuk biodiesel Kelapa sawit.
Titik tuang pada biodiesel campuran menunjukkan penurunan yang monoton, dimana setiap kenaikan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran maka nilai titik tuangnya pun akan menurun hingga mendekati nilai titik tuang biodiesel Jarak pagar. Penurunan titik tuang bermula pada titik 12ºC (biodiesel Kelapa sawit) dan terus menurun hingga mendekati titik 0ºC pada 100% biodiesel Jarak pagar. Konsentrasi campuran 90% Jarak pagar merupakan perbandingan komposisi campuran terbaik dengan titik awan dan titik tuang masing-masing yaitu 9ºC dan 0ºC. Konsentrasi ini, menunjukkan adanya penurunan titik awan terhadap biodiesel Jarak pagar sebesar 3ºC.
-5 0 5 10 15 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kelapa sawit)
Su h u (º C )
titik kabut titik tuang
Gambar 12. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-sawit
Campuran biodiesel yang terakhir yaitu campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa. Penurunan titik awan bermula dari titik 15ºC (biodiesel Kelapa) hingga 70% penambahan Jarak pagar pada titik 9ºC dan meningkat kembali mendekati titik awan Jarak pagar pada 12ºC. Pada konsentrasi 50-70% Jarak pagar diperoleh penurunan titik awan
59 sebesar 3ºC dari biodiesel Jarak pagar. Perubahan nilai titik awan dan titik tuang pencampuran Jarak pagar-Kelapa ditunjukkan pada Gambar 13.
Sama halnya dengan pencampuran Jarak pagar-Kelapa sawit, pada pencampuran ini pun ditemukan adanya titik minimum yang dikenal dengan titik eutektik yaitu pada konsentrasi 50-70% Jarak pagar. Terbentuknya titik eutektik pada campuran pun terjadi pada penelitian Imahara et al., 2006, yaitu pada pencampuran antara metil ester jenuh dengan metil ester jenuh (C12:0, C14:0, C16:0, C18:0). Titik eutektik terbentuk karena adanya suatu kesetimbangan padat-cair yang terbentuk pada saat penurunan suhu (pembentukan kristal). Titik tersebut terjadi pada campuran metil ester jenuh dengan metil ester jenuh. Fenomena rendahnya titik awan pada campuran biodiesel Kelapa dalam Jarak pagar dikarenakan kandungan metil ester jenuh yang lengkap pada biodiesel Kelapa. -10 -5 0 5 10 15 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kelapa)
S u h u ( ºC )
titik kabut titik tuang
Gambar 13. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Kelapa
Selain itu, pada biodiesel Kelapa juga terkandung metil ester jenuh rantai sedang berupa metil miristat 17.87 % (Tabel 16) dan metil laurat 48.11% (Tabel 16). Menurut Dunn dalam Knothe et al., 2004 penambahan minyak atau lemak tertrans-esterifikasi yang memiliki rantai
60 sedang dalam susunan asam lemaknya akan memberikan peningkatan ketahanan biodiesel pada suhu rendah.
Titik tuang biodiesel campuran pada konsentrasi 50-70% Jarak pagar diketahui terjadi penurunan titik tuang sebesar 6ºC lebih rendah dari biodiesel Jarak pagar dan 18ºC lebih rendah dari biodiesel Kelapa. Pada konsentrasi tersebut penambahan Jarak pagar relatif stabil pada titik -6ºC yang merupakan titik eutektik pada biodiesel campuran. Sehingga pada pencampuran ini diperoleh konsentrasi 50-70% Jarak pagar sebagai konsentrasi yang menunjukkan nilai titik awan dan titk tuang terendah yang mampu memberikan peningkatan ketahanan biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah.
1. Viskositas
Dalam aplikasinya viskositas digunakan sebagai parameter kemudahan bahan bakar dapat mengalir dalam ruang pembakaran mesin diesel. Viskositas kinematik menunjukkan perbandingan antara viskositas dinamik dengan densitas. Nilai viskositas kinematik pada masing-masing biodiesel disajikan pada Tabel 18.
Tabel 18. Viskositas kinematik berbagai jenis biodiesel No. Jenis Biodiesel Viskositas kinematik
(mm2/dtk) 40ºC 1 Jarak Pagar 8,56 ± 6,0 × 10-2
2 Kedelai 8,50 ± 5,0 × 10-2
3 Biji Rapa 8,52
4 Kelapa Sawit Kasar 8,56 ± 5,0 × 10-2
5 Kelapa 5,68 ± 1,0 × 10-1
Berdasarkan Tabel 18, diperoleh viskositas kinematik berturut-turut dari yang terbesar hingga yang terkecil yaitu biodiesel Jarak pagar, Kelapa sawit, Biji Rapa, Kedelai dan Kelapa. Nilai viskositas dapat
61 diprediksikan dari viskositas metil ester dominan penyusun biodiesel seperti yang ditunjukkan pada Tabel 19.
Tabel 19. Viskositas metil ester dominan masing-masing biodiesel No. Biodiesel Metil ester
dominan
Konsentrasi %-b/b
Viskositas 40ºC mm2/detik 1. Jarak pagar Metil stearat 51,32 5,56 2. Kelapa sawit Metil stearat 44,91 5,56
3. Biji Rapa Metil oleat 58,34 4,45
4. Kedelai Metil oleat 53,86 4,45
5. Kelapa Metil laurat 48,11 1,69
Pergerakan molekul pada bahan cair bergantung pada gaya interaksi pada masing-masing molekul. Pada molekul yang memiliki stuktur liniear (alkana dan homolognya) pada berbagai gugus fungsional, maka gaya interaksi antara molekulnya akan bertambah seiring dengan kenaikan jumlah rantai karbon. Secara matematis digambarkan bahwa energi bebas viskositas berbanding lurus dengan jumlah karbon pada rantai molekul pada kisaran karbon tertentu (Krisnangkura et al., 2005). Hal ini ditunjukkan oleh Tabel 19, yang menyatakan bahwa metil stearat dengan panjang rantai karbon 18 memiliki viskositas lebih besar dibandingkan metil laurat dengan panjang rantai karbon 12.
Sedangkan viskositas kinematik untuk molekul tak jenuh meningkat seiring dengan semakin meningkatnya jumlah dan posisi ikatan rangkap pada rantai karbon yang sama (Knothe dan Steidley, 2005). Metil oleat memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan dengan metil stearat, padahal keduanya memiliki panjang rantai karbon yang sama yaitu 18. Hal ini dikarenakan metil oleat memiliki susunan satu ikatan rangkap didalam rantai karbonnya, sehingga metil oleat memiliki derajat ketidakjenuhan lebih besar dibandingkan metil stearat.
62 Viskositas Kinematik Biodiesel Campuran
Perubahan viskositas kinematik pada biodiesel campuran pertama (biodiesel Jarak pagar dengan Kedelai) ditunjukkan pada Gambar 14. Campuran biodiesel Jarak pagar-Kedelai diperoleh viskositas campuran berada pada nilai terendah yaitu 5,66 mm2/detik pada konsentrasi 30% Jarak pagar dan nilai tertinggi yaitu 8,56 mm2/detik pada konsentrasi 100% Jarak pagar. Pada penambahan konsentrasi Jarak pagar sebesar 10-80% menunjukkan nilai viskositas yang lebih baik dari biodiesel pencampurnya yaitu berkisar 5,66-5,69 mm2/detik. Sehingga pencampuran biodiesel Kedelai dengan biodiesel Jarak pagar memberikan pengaruh pada penurunan nilai viskositas kinematik pada kedua biodisel tersebut. Berdasarkan batas SNI 04-7182-2006 dan ASTM D 6751 diperoleh bahwa kisaran konsentrasi tersebut berada dalam batas aman dan dapat digunakan.
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kedelai)
mm
2 /de
ti
k
Gambar 14. Perubahan viskositas campuran Jarak pagar-Kedelai
Gambar 15, menunjukkan perubahan viskositas pada biodiesel campuran yang kedua yaitu biodiesel Jarak pagar-Biji Rapa dan diperoleh nilai viskositas berada pada kisaran 5,67 – 8,55 mm2/detik. Penambahan konsentrasi Jarak pagar pada 10-20% dan 70-80% menunjukkan nilai viskositas berada pada batas aman ASTM dan SNI
63 dengan nilai viskositas masing-masing berturut-turut adalah 5,67 – 5,68 mm2/detik dan 5,69 mm2/detik.
Perubahan nilai viskositas pada campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa sawit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16, dan diperoleh bahwa penambahan Jarak pagar pada konsentrasi 10% hingga 90% memberikan pengaruh terhadap perubahan nilai viskositas pada biodiesel campuran dan relatif stabil pada kisaran nilai 5,69 – 5,71 mm2/detik. Berdasarkan standar ASTM dan SNI, kisaran konsentasi tersebut sesuai dan dapat digunakan.
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar+ Biji Rapa)
mm
2 /de
ti
k
Gambar 15. Perubahan viskositas Jarak pagar- Biji Rapa
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + CPO)
mm
2 /de
ti
k
64 Grafik perubahan viskositas hasil pencampuran biodiesel keempat yaitu Jarak pagar dengan Kelapa ditunjukkan pada Gambar 17. Viskositas pada biodiesel campuran pada mulanya menurun secara drastis ketika dilakukan penambahan konsentrasi Jarak pagar 10% hingga konsentrasi 40% dengan viskositas sebesar 2,8 mm2/detik namun pada konsentrasi 30% terjadi peningkatan hingga 5,7 mm2/detik dan pada konsentrasi 50-90% Jarak pagar nilai viskositas relatif stabil terhadap penambahan konsentrasi Jarak pagar pada 5,7 mm2/detik. Biodiesel hasil pencampuran menunjukkan viskositas yang masih berada pada batas aman ASTM dan SNI. Dengan demikian, penambahan biodiesel Kelapa dalam biodiesel Jarak pagar memberikan pengaruh penurunan viskositas pada setiap penambahan konsentrasi.
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kelapa)
mm
2 /de
ti
k
Gambar 17. Perubahan viskositas Jarak pagar-Kelapa
2. Densitas
Densitas merupakan parameter fisik pada bahan bakar yang mempengaruhi kondisi bahan bakar pada saat pemanasan bahan bakar. Nilai densitas akan menurun seiring dengan semakin panjang rantai karbon pada metil ester jenuh, dan meningkat seiring dengan semakin meningkatnya ketidakjenuhan. Nilai densitas pada masing-masing biodiesel ditunjukkan pada Tabel 20.
65 Tabel 20. Densitas pada berbagai jenis biodiesel
No. Biodiesel Densitas
(g/ cm3) 1 Jarak Pagar 0,8765 ± 1,3 × 10-4 2 Kedelai 0,8826 ± 4,3 × 10-4 3 Biji Rapa 0,8800 ± 9,3 × 10-4 4 Kelapa Sawit 0,8756 ± 8,3 × 10-4 5 Kelapa 0,8805 ± 8,4 × 10-4
Berdasarkan Tabel 20, diketahui bahwa nilai densitas dari yang terbesar hingga yang terkecil berturut-berturut adalah Kelapa, Kedelai, Biji Rapa, Jarak pagar dan Kelapa sawit. Kelima biodiesel tersebut memiliki kandungan metil ester dominan yang berbeda-beda. Biodiesel Kelapa sebagian besar tersusun atas metil ester jenuh rantai sedang (metil laurat), biodiesel Biji Rapa dan Kedelai didominasi oleh metil ester tak jenuh (metil oleat), sedangkan pada biodiesel Kelapa sawit dan Jarak pagar didominasi oleh metil ester jenuh rantai panjang (metil stearat). Berdasarkan pada Tabel 13 yang menunjukkan nilai densitas pada masing-masing metil ester diketahui bahwa densitas metil laurat > metil oleat > metil stearat. Dengan demikian nilai densitas metil ester dominan yang terkandung dalam biodiesel dapat memprediksikan nilai densitas biodiesel.
Densitas Biodiesel Hasil Pencampuran
Perubahan densitas pada biodiesel campuran yang pertama seperti ditunjukkan pada Gambar 18. Nilai densitas bermula pada titik 0,8826 g/cm3 (biodiesel Kedelai) dan terus menurun mendekati titik 0,8765 g/cm3 pada konsentrasi 100% Jarak pagar. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan Jarak pagar berpengaruh terhadap penurunan nilai densitas biodiesel hasil pencampuran. Kisaran nilai densitas pada biodiesel hasil pencampuran yaitu 0,8817 – 0,8830 g/cm3, dimana nilai tersebut msih
66 dalam batas aman standar ASTM dan SNI yang menetapkan densitas suatu bahan bakar harus berada pada kisaran nilai 0,8500 – 0,8900 g/cm3.
0.8760 0.8770 0.8780 0.8790 0.8800 0.8810 0.8820 0.8830 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Konsentrasi Jarak Pagar /(Jarak Pagar + Kedelai)
g
/c
m
3
Gambar 18. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Kedelai
Pencampuran biodiesel yang kedua, menunjukkan hal yang serupa yaitu penambahan Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh penurunan densitas hingga mendekati nilai densitas Jarak pagar. Perubahan bermula pada titik 0,8800 g/cm3 (biodiesel Biji Rapa) hingga 0,8765 g/cm3 (biodiesel Jarak pagar). Perubahan nilai densitas pada biodiesel pencampuran kedua ditunjukkan pada Gambar 19.
0.8750 0.8760 0.8770 0.8780 0.8790 0.8800 0.8810 0.8820 0.8830 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Konsentrasi Jarak Pagar/ (Jarak Pagar+ Biji Rapa)
g
/c
m
3
67 Perubahan nilai densitas pada biodisel ketiga ditunjukkan pada Gambar 20. Dimana penambahan biodiesel Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh peningkatan nilai densitas. Nilai densitas pada biodiesel hasil pencampuran cukup fluktuatif hal ini disebabkan ketidakstabilan dalam pencampuran, terutama pada konsentrasi 30% dan 80-90% diperoleh nilai densitas lebih besar dari nilai densitas pencampurnya, yang umumnya niali densitas pada biodiesel hasil pencampuran akan berada pada kisaran nilai biodiesel pencampurnya. Kisaran nilai densitas pada biodiesel hasil pencampuran adalah 0,8756- 0,8774 g/cm3, dimana kisaran nilai tersebut masih dalam batas aman standar ASTM dan SNI.
0.8754 0.8757 0.8760 0.8763 0.8766 0.8769 0.8772 0.8775 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Konsentrasi Jarak Pagar/Jarak Pagar + Kelapa Sawit)
g
/c
m
3
Gambar 20. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-sawit
Perubahan nilai densitas pada biodiesel campuran keempat ditunjukkan pada Gambar 21. Penambahan biodiesel Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh penurunan nilai densitas pada setiap penambahan konsentrasi. Diketahui bahwa kisaran nilai densitas pada biodiesel campuran adalah 0,8790 – 0,805 g/cm3, dimana nilai-nilai tersebut masih berda dalam batas aman standar ASTM dan SNI.
68 0.8760 0.8770 0.8780 0.8790 0.8800 0.8810 0.8820 0.8830 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Konsentrasi Jarak Pagar/(Jarak Pagar+ Kelapa)
g
/c
m
3
Gambar 21. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Kelapa
Berdasarkan hasil dari keseluruhan analisa maka dipilih biodiesel Kelapa sebagai sumber pencampur biodesel Jarak pagar yang mampu memberikan peningkatan karakteristik biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah berupa penurunan titik awan, titik tuang dan viskositas terbesar. Selain itu, pada campuran Kelapa dengan Jarak pagar ditemukan adanya titik awan dan titik tuang lebih rendah dari nilai biodiesel pencampurnya. Keuntungan lainnya penggunaan Kelapa sebagai sumber pencampur yaitu merupakan komoditas lokal yang diproduksi di Indonesia, sedangkan untuk biodiesel Kedelai dan biodiesel Biji Rapa dikenal sebagai tanaman subtropis yang tidak banyak diproduksi di Indonesia.
Minyak Kedelai dan Biji Rapa memiliki komposisi asam lemak tidak jenuh yang cukup tinggi sehingga diharapkan menghasilkan penurunan titik awan dan titik tuang yang efektif bagi biodiesel Jarak pagar. Konsentrasi biodiesel campuran Jarak pagar dengan Biji Rapa atau dengan Kedelai yang menghasilkan penurunan titik awan dan titik tuang terbaik pada konsentrasi 10% Jarak pagar dalam campuran. Konsentrasi ini, membutuhkan konsentrasi Biji Rapa dan Kedelai dalam jumlah yang cukup besar, sehingga hal ini tidak sesuai dengan Indonesia yang bukan termasuk kedalam negara penghasil kedua jenis tanaman tersebut.
69 2. Penelitian Utama
1. Penentuan Kisaran Konsentrasi Biodiesel Campuran Menggunakan 2 Metode Pencampuran
Berdasarkan tahapan penelitian sebelumnya telah diketahui bahwa penambahan biodiesel Kelapa dalam biodiesel Jarak pagar memberikan pengaruh positif terhadap peningkatan kualitas biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah. Pada tahapan ini akan dibandingkan dua jenis metode pencampuran yaitu pencampuran antara biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa (metode 1) dan biodiesel hasil pencampuran minyak Jarak pagar-minyak Kelapa (metode 2), pada variasi konsentrasi 5-100% Jarak pagar dalam campuran dengan kenaikan konsentrasi Jarak pagar (interval) sebesar 5% (v/v).
Proses penghitungan jumlah ester yang terbentuk dari hasil reaksi trans-esterifikasi salah satunya melibatkan nilai bilangan asam. Bilangan asam berbanding lurus dengan persentase metil ester yang terbentuk. Bilangan asam untuk metode 1 cukup menganalisa biodiesel Jarak pagar dan Kelapa murni karena pencampuran tidak terlalu berpengaruh terhadap perubahan bilangan asam. Nilai bilangan asam untuk masing-masing biodiesel adalah 0,18 ± 1,4 × 10-2 mg KOH/100 g biodiesel Jarak pagar, dan 0,18 ± 1,2 × 10-2 mg KOH/ 100 g biodiesel Kelapa. Sedangkan untuk metode 2 perlu dilakukan pengujian bilangan asam pada setiap konsentrasinya untuk mengetahui seberapa besar sisa asam lemak bebas yang masih tersisa setelah reaksi pembentukan biodiesel (trans-esterifikasi). Nilai bilangan asam untuk masing-masing campuran biodiesel pada metode 2 ditunjukkan pada Gambar 22.
Bilangan asam merupakan parameter yang menunjukkan jumlah asam bebas yang terkandung dalam biodiesel. Asam bebas yang terkandung dapat berupa sisa asam mineral dan juga asam lemak bebas. Sisa asam mineral berasal dari katalis yang digunakan pada saat pembuatan biodiesel, sedangkan asam lemak bebas dapat terbentuk dari adanya proses hidrolisis karena adanya kandungan air yang tinggi atau proses esterifikasi yang kurang sempurna.
70 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95100 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar+Kelapa)
m g K O H / 1 0 0 g r b io d ie se l
ASTM dan SNI < 0.8
Gambar 22. Bilangan asam biodiesel campuran metode 2
Bilangan asam dinyatakan sebagai jumlah miligram KOH dalam alkohol yang digunakan untuk menetralkan asam-asam bebas yang terdapat dalam biodiesel, selain itu bilangan asam merupakan parameter uji kualitas pada biodiesel sebagai indikator kerusakan yang terjadi pada biodiesel.
Berdasarkan Gambar 22, bilangan asam pada masing-masing biodiesel hasil pencampuran maupun biodiesel Jarak pagar dan biodiesel Kelapa murni berada pada batas aman standar yang berlaku di Amerika dan Eropa yang menetapkan batas maksimum bilangan asam yang dimiliki oleh biodiesel masing-masing tidak melebihi 0,8 dan 0,5 mg KOH/100 g. Kisaran nilai bilangan asam pada masing-masing biodiesel hasil pencampuran adalah 0,18 – 0,27 g KOH/ 100 gr biodiesel, dan ini masih dalam batas aman standar Amerika dan Eropa.
Pada tahap awal, untuk menentukan kisaran konsentrasi campuran biodiesel terbaik dari sederet konsentrasi campuran maka dilakukan penghitungan waktu pengawanan. Waktu tersebut menunjukkan lamanya kemampuan biodiesel dapat bertahan pada suhu rendah. Waktu pengawanan untuk masing-masing metode pencampuran ditunjukkan pada Gambar 23.
Lamanya waktu pengawanan untuk biodiesel Jarak pagar dan Kelapa adalah 21,11 dan 10,23 menit. Hal ini menunjukkan bahwa biodiesel Jarak pagar lebih tahan pada suhu rendah, dibandingkan dengan biodiesel Kelapa.
71 Berdasarkan Gambar 23, diperoleh lima konsentrasi yang menunjukkan ketahanan pada suhu rendah terbaik pada masing-masing metode, yaitu konsentrasi campuran dengan lama waktu pengawanan tertinggi. Konsentrasi 50-70% Jarak pagar pada metode 1 dan konsentrasi 35-55% Jarak pagar pada metode 2. Kisaran tersebut merupakan konsentrasi pencampuran yang menunjukkan hasil terbaik dibandingkan dengan biodiesel campuran lainnya, yang ditunjukkan dengan lamanya waktu yang