Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan Terhadap Ketahanan Oksidasi Biodiesel dari Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)

(1)

PENGARUH JENIS DAN KONSENTRASI ANTIOKSIDAN TERHADAP KETAHANAN OKSIDASI

BIODIESEL DARI JARAK PAGAR (Jatropha Curcas, L.)

Oleh

ARUM ANGGRAINI F34103057

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

Oleh

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

2007

(3)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

SKRIPSI

Oleh

Dilahirkan pada tanggal 2 April 1985 di Wonosobo Tanggal lulus : 21 September 2007

Menyetujui,

Bogor, September 2007

(4)

Arum Anggraini. F34103057. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan Terhadap Ketahanan Oksidasi Biodiesel dari Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Di bawah bimbingan Ade Iskandardan R. Sudradjat. 2007.

RINGKASAN

Biodiesel merupakan senyawa alkil ester dari asam lemak yang diolah dari sumber trigliserida alami terbarukan dan digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel, biasanya dibuat melalui proses esterifikasi-transesterifikasi. Dalam aplikasi maupun penyimpanannya, biodiesel berpotensi mengalami kerusakan oksidasi, karena adanya faktor internal (kandungan asam lemak tidak jenuh yang tinggi) dan faktor eksternal (udara, panas, atau logam) yang mengakibatkan terjadinya peningkatan bilangan asam. Kondisi keasaman biodiesel yang tinggi jika digunakan dalam mesin dapat berakibat korosi terhadap mesin. Oleh karena itu untuk menjaga ketahanan oksidatif dan menghambat peningkatan bilangan asam pada biodiesel, perlu ditambahkan antioksidan.

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan berbagai jenis antioksidan dalam beberapa konsentrasi dalam rangka menjaga ketahanan oksidasi biodiesel dan menguji potensi Formula X sebagai antioksidan. Parameter ketahanan oksidasi yang diamati adalah perubahan bilangan asam, bilangan peroksida, dan viskositas pada biodiesel dengan penambahan antioksidan maupun tanpa penambahan antioksidan (kontrol) selama penyimpanan. Pada penelitian ini, digunakan Rancangan Percobaan Acak Lengkap dengan tiga faktor yaitu jenis antioksidan (TBHQ atau tert-Butilhidrokuinon, BHT atau butylated hydroxytoluene dan Formula X), faktor konsentrasi antioksidan ( 0,03% ; 0,05% ; 0,07% ; 0,1 %), dan faktor lama penyimpanan (minggu ke-1, ke-2, ke-3, ke-4).

Hasil karakterisasi biodiesel hasil penelitian, sebagian besar sudah memenuhi standar yang ditetapkan (SNI Biodiesel, 2006) yaitu memiliki bilangan asam (0,2 mg KOH/g sampel), densitas (0.867g/ml), viskositas kinematik 40oC (2.33 cSt), bilangan Iod (84.85 g I2/100 gram), bilangan penyabunan (200.61 mg KOH/g) namun untuk kadar air (0.12%) belum memenuhi standar.

(5)

RIWAYAT HIDUP

Penulis yang memiliki nama lengkap Arum Anggraini, dilahirkan di Wonosobo, Jawa Tengah pada tanggal 2 April 1985. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Istanto dan Sri Wati. Penulis menempuh pendidikan di TK Aisyah Bustanul Athfal, Wonosobo (1990-1991), SDN 6 Wonosobo (1991-1997), SLTPN 1 Wonosobo (1997-2000), dan SMU N 1 Wonosobo (2000-2003).

Pada akhir pendidikan SLTA penulis mendapatkan kesempatan untuk mengikuti Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan pada tahun 2003 penulis diterima menjadi mahasiswa di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB).

(6)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat limpahan rahmatnya, penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan Terhadap Ketahanan Oksidasi Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L), yang merupakan proyek kerja sama dengan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan-Bogor.

Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian yang penulis laksanakan pada bulan April sampai Juli 2007, bertempat di Laboratorium Kimia dan Energi Hasil Hutan, dan Laboratorium Teknologi Industri Pertanian, FATETA, IPB. Rasa terima kasih dan penghormatan yang tinggi, penulis ingin sampaikan kepada : 1. Ir. Ade Iskandar, MSi selaku dosen pembimbing I yang telah banyak

memberikan bimbingan, bantuan, dan saran selama penelitian dan penyelesaian skripsi ini,

2. Prof. Dr. R Sudradjat, MSc. selaku Pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan maupun saran kepada penulis selama penelitian ini, 3. Ir. Muslich, MSi selaku dosen penguji yang telah memberi masukan dan

saran-saran yang berguna bagi penulis,

4. Pimpinan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor yang telah memberikan izin pada penulis untuk melakukan penelitian di Laboratorium Kimia dan Energi.

5. Bapak Dadang, Bapak Djeni dan Bapak Udin yang telah banyak membantu kelancaran penelitian yang penulis laksanakan.

6. Teman-teman seperjuangan di Litbang (Nuni, Ari, Erick, Firman), Sutin, Umam, Galuh, Marxue, Dudi (terima kasih atas bantuan dan kerja samanya) 7. Keluarga tercinta : Bapak, Ibu, juga Dhany yang selalu memberikan perhatian,

keceriaan, dukungan, doa dan semangat yang tak terhingga kepada penulis, 8. Teman-teman tercinta TIN 40,

9. Teman-teman Amanah C (Yuyu, Rian, Nurul, Mb’Uci,dll), Ilumz, Ika, Liez, Lucia, Ainy, Atih, Dhidi, Achie terima kasih atas persahabatan yang indah ini. 10. Sahabat-sahabatku Desi, Yana, Sulis, Puji, Tuch’ah yang selalu mensuport

(7)

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, karena keterbatasan penulis dalam menyerap semua pengetahuan selama melaksanakan penelitian. Oleh karena itu penulis sangat menghargai saran dan kritik yang membengun untuk menyempurnakan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pihak yang memerlukannya.

Bogor, September 2007 Penulis

Arum Anggraini

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR LAMPIRAN ... vi

I. PENDAHULUAN ... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. BOTANI JARAK PAGAR (Jatropha Curcas L.) ... 3

B. MINYAK JARAK PAGAR ... 5

C. BIODIESEL ... 7

D. MEKANISME OKSIDASI ... 12

E. ANTIOKSIDAN ... 15

1. Butylated hydroxytoluene ( BHT ) ... 15

2. tert-Butilhidrokuinon (TBHQ) ... 16

F. MEKANISME KERJA ANTIOKSIDAN ... 18

III. METODOLOGI PENELITIAN ... 21

A. ALAT DAN BAHAN ... 21

B. METODE PENELITIAN ... 21

1. Penelitian Pendahuluan ... 21

2. Penelitian Utama ... 22

2.1. Pembuatan Biodiesel ... 22

2.2. Penambahan Antioksidan ... 23

C. RANCANGAN PERCOBAAN ... 26

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

A. PENELITIAN PENDAHULUAN ... 28

B. PENELITIAN UTAMA ... 30

(9)

2. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan ... 36

2.1. Bilangan Peroksida ... 36

2.2. Bilangan Asam ... 41

2.3. Viskositas ... 46

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 50

A. KESIMPULAN ... 50

B. SARAN ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi Biji Jarak ... 4

Tabel 2. Komponen Asam Lemak Dalam Minyak Jarak ... 5

Tabel 3. Sifat Fisik Minyak Jarak Pagar ... 6

Tabel 4. Perbandingan Sifat Fisik Biodiesel dan Solar ... 8

Tabel 5. Standar Mutu Biodiesel Indonesia ... 10

Tabel 6. Karakteristik Minyak Jarak Pagar Hasil Penelitian ... 28

Tabel 7. Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar dan Perbandingannya dengan Standar ... 34

(11)

Oleh

2007

(12)

Oleh

SKRIPSI

2007

(13)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

SKRIPSI

Oleh

Dilahirkan pada tanggal 2 April 1985 di Wonosobo Tanggal lulus : 21 September 2007

Menyetujui,

Bogor, September 2007

(14)

Arum Anggraini. F34103057. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan Terhadap Ketahanan Oksidasi Biodiesel dari Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Di bawah bimbingan Ade Iskandardan R. Sudradjat. 2007.

RINGKASAN

Biodiesel merupakan senyawa alkil ester dari asam lemak yang diolah dari sumber trigliserida alami terbarukan dan digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel, biasanya dibuat melalui proses esterifikasi-transesterifikasi. Dalam aplikasi maupun penyimpanannya, biodiesel berpotensi mengalami kerusakan oksidasi, karena adanya faktor internal (kandungan asam lemak tidak jenuh yang tinggi) dan faktor eksternal (udara, panas, atau logam) yang mengakibatkan terjadinya peningkatan bilangan asam. Kondisi keasaman biodiesel yang tinggi jika digunakan dalam mesin dapat berakibat korosi terhadap mesin. Oleh karena itu untuk menjaga ketahanan oksidatif dan menghambat peningkatan bilangan asam pada biodiesel, perlu ditambahkan antioksidan.

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan berbagai jenis antioksidan dalam beberapa konsentrasi dalam rangka menjaga ketahanan oksidasi biodiesel dan menguji potensi Formula X sebagai antioksidan. Parameter ketahanan oksidasi yang diamati adalah perubahan bilangan asam, bilangan peroksida, dan viskositas pada biodiesel dengan penambahan antioksidan maupun tanpa penambahan antioksidan (kontrol) selama penyimpanan. Pada penelitian ini, digunakan Rancangan Percobaan Acak Lengkap dengan tiga faktor yaitu jenis antioksidan (TBHQ atau tert-Butilhidrokuinon, BHT atau butylated hydroxytoluene dan Formula X), faktor konsentrasi antioksidan ( 0,03% ; 0,05% ; 0,07% ; 0,1 %), dan faktor lama penyimpanan (minggu ke-1, ke-2, ke-3, ke-4).

Hasil karakterisasi biodiesel hasil penelitian, sebagian besar sudah memenuhi standar yang ditetapkan (SNI Biodiesel, 2006) yaitu memiliki bilangan asam (0,2 mg KOH/g sampel), densitas (0.867g/ml), viskositas kinematik 40oC (2.33 cSt), bilangan Iod (84.85 g I2/100 gram), bilangan penyabunan (200.61 mg KOH/g) namun untuk kadar air (0.12%) belum memenuhi standar.

(15)

RIWAYAT HIDUP

Penulis yang memiliki nama lengkap Arum Anggraini, dilahirkan di Wonosobo, Jawa Tengah pada tanggal 2 April 1985. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Istanto dan Sri Wati. Penulis menempuh pendidikan di TK Aisyah Bustanul Athfal, Wonosobo (1990-1991), SDN 6 Wonosobo (1991-1997), SLTPN 1 Wonosobo (1997-2000), dan SMU N 1 Wonosobo (2000-2003).

Pada akhir pendidikan SLTA penulis mendapatkan kesempatan untuk mengikuti Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan pada tahun 2003 penulis diterima menjadi mahasiswa di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB).

(16)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat limpahan rahmatnya, penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan Terhadap Ketahanan Oksidasi Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L), yang merupakan proyek kerja sama dengan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan-Bogor.

Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian yang penulis laksanakan pada bulan April sampai Juli 2007, bertempat di Laboratorium Kimia dan Energi Hasil Hutan, dan Laboratorium Teknologi Industri Pertanian, FATETA, IPB. Rasa terima kasih dan penghormatan yang tinggi, penulis ingin sampaikan kepada : 1. Ir. Ade Iskandar, MSi selaku dosen pembimbing I yang telah banyak

memberikan bimbingan, bantuan, dan saran selama penelitian dan penyelesaian skripsi ini,

2. Prof. Dr. R Sudradjat, MSc. selaku Pembimbing II yang telah banyak memberikan masukan maupun saran kepada penulis selama penelitian ini, 3. Ir. Muslich, MSi selaku dosen penguji yang telah memberi masukan dan

saran-saran yang berguna bagi penulis,

4. Pimpinan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor yang telah memberikan izin pada penulis untuk melakukan penelitian di Laboratorium Kimia dan Energi.

5. Bapak Dadang, Bapak Djeni dan Bapak Udin yang telah banyak membantu kelancaran penelitian yang penulis laksanakan.

6. Teman-teman seperjuangan di Litbang (Nuni, Ari, Erick, Firman), Sutin, Umam, Galuh, Marxue, Dudi (terima kasih atas bantuan dan kerja samanya) 7. Keluarga tercinta : Bapak, Ibu, juga Dhany yang selalu memberikan perhatian,

keceriaan, dukungan, doa dan semangat yang tak terhingga kepada penulis, 8. Teman-teman tercinta TIN 40,

9. Teman-teman Amanah C (Yuyu, Rian, Nurul, Mb’Uci,dll), Ilumz, Ika, Liez, Lucia, Ainy, Atih, Dhidi, Achie terima kasih atas persahabatan yang indah ini. 10. Sahabat-sahabatku Desi, Yana, Sulis, Puji, Tuch’ah yang selalu mensuport

(17)

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, karena keterbatasan penulis dalam menyerap semua pengetahuan selama melaksanakan penelitian. Oleh karena itu penulis sangat menghargai saran dan kritik yang membengun untuk menyempurnakan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pihak yang memerlukannya.

Bogor, September 2007 Penulis

Arum Anggraini

(18)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR LAMPIRAN ... vi

I. PENDAHULUAN ... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. BOTANI JARAK PAGAR (Jatropha Curcas L.) ... 3

B. MINYAK JARAK PAGAR ... 5

C. BIODIESEL ... 7

D. MEKANISME OKSIDASI ... 12

E. ANTIOKSIDAN ... 15

1. Butylated hydroxytoluene ( BHT ) ... 15

2. tert-Butilhidrokuinon (TBHQ) ... 16

F. MEKANISME KERJA ANTIOKSIDAN ... 18

III. METODOLOGI PENELITIAN ... 21

A. ALAT DAN BAHAN ... 21

B. METODE PENELITIAN ... 21

1. Penelitian Pendahuluan ... 21

2. Penelitian Utama ... 22

2.1. Pembuatan Biodiesel ... 22

2.2. Penambahan Antioksidan ... 23

C. RANCANGAN PERCOBAAN ... 26

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

A. PENELITIAN PENDAHULUAN ... 28

B. PENELITIAN UTAMA ... 30

(19)

2. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan ... 36

2.1. Bilangan Peroksida ... 36

2.2. Bilangan Asam ... 41

2.3. Viskositas ... 46

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 50

A. KESIMPULAN ... 50

B. SARAN ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

(20)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi Biji Jarak ... 4

Tabel 2. Komponen Asam Lemak Dalam Minyak Jarak ... 5

Tabel 3. Sifat Fisik Minyak Jarak Pagar ... 6

Tabel 4. Perbandingan Sifat Fisik Biodiesel dan Solar ... 8

Tabel 5. Standar Mutu Biodiesel Indonesia ... 10

Tabel 6. Karakteristik Minyak Jarak Pagar Hasil Penelitian ... 28

Tabel 7. Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar dan Perbandingannya dengan Standar ... 34

(21)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Tanaman Jarak Pagar ... 3

Gambar 2. Biji Jarak Pagar ... 3

Gambar 3. Reaksi Esterifikasi ... 11

Gambar 4. Reaksi Transesterifikasi ... 12

Gambar 5. Mekanisme Reaksi Oksidasi ... 13

Gambar 6. Tahapan Proses Oksidasi ... 13

Gambar 7. Reaksi Polimerisasi Oksidasi ... 14

Gambar 8. Reaksi Penguraian Hidroperoksida ... 14

Gambar 9. Struktur Butylated hydroxytoluene (BHT) ... 16

Gambar 10. Mekanisme Kerja Antioksidan BHT ... 16

Gambar 11. Struktur tert-Butilhidrokuinon (TBHQ) ... 17

Gambar 12. Mekanisme Kerja Antioksidan TBHQ ... 17

Gambar 13. Reaksi Penghambatan Antioksidan Primer Terhadap Radikal Lipida ... 19

Gambar 14. Antioksidan bertindak sebagai prooksidan pada konsentrasi tinggi ... 19

Gambar 15. Diagram Alir Proses Pembuatan Biodiesel ... 25

Gambar 16. Mekanisme Protonasi Karbonil dalam Pembentukan Metil Ester ... 32

Gambar 17. Penurunan Bilangan Asam Selama Pembuatan Biodiesel ... 32

Gambar 18. Biodiesel Hasil Penelitian ... 33

Gambar 19. Grafik Pengaruh Jenis Antioksidan terhadap Peningkatan Bilangan Peroksida Biodiesel Selama Penyimpanan ... 36

Gambar 20. Grafik Hubungan Antara Jenis dengan Konsentrasi Antioksidan Terhadap Bilangan Peroksida Pada Minggu Ke-empat ... 38

Gambar 21. Histogram Perubahan Bilangan Peroksida Biodiesel Pada Tiap Kombinasi Perlakuan Selama Penyimpanan ... 39

Gambar 22. Grafik Pengaruh Jenis Antioksidan terhadap Peningkatan Bilangan Asam Biodiesel Selama Penyimpanan ... 41

(22)

Gambar 24. Grafik Pengaruh Konsentrasi Antioksidan terhadap Kenaikan

Bilangan Asam Biodiesel + BHT ... 43 Gambar 25. Grafik Pengaruh Konsentrasi Antioksidan terhadap Kenaikan

Bilangan Asam Biodiesel + Formula X ... 44 Gambar 26. Histogram Perubahan Bilangan Asam Biodiesel Pada Tiap

Kombinasi Perlakuan Selama Penyimpanan ... 45 Gambar 27. Grafik Pengaruh Waktu terhadap Kenaikan Viskositas

Biodiesel Pada Berbagai Jenis Antioksidan ... 47 Gambar 28. Histogram Perubahan Viskositas Biodiesel Pada Tiap

Kombinasi Perlakuan Selama Penyimpanan ... 48 Gambar 29. Grafik Hubungan Antara Jenis dengan Konsentrasi Antioksidan

(23)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Gambar Bahan-Bahan yang Digunakan Dalam Pembuatan

Biodiesel ... 55 Lampiran 2. Prosedur Analisis Sifat Fisiko Kimia Minyak Jarak

dan Biodiesel ... 56 Lampiran 3. Nomenklatur ... 63 Lampiran 4. Rekapitulasi Analisis Bilangan Peroksida Biodiesel Dengan

Penggunaan Berbagai Jenis dan Konsentrasi Antioksidan

Selama Penyimpanan ... 64 Lampiran 5. Rekapitulasi Analisis Bilangan Asam Biodiesel Dengan

Selama Penyimpanan ... 65 Lampiran 6. Rekapitulasi Analisis Viskositas Biodiesel Dengan

Selama Penyimpanan ... 66 Lampiran 7. Rekapitulasi Data Uji Sidik Ragam dan Uji Lanjut Duncan

Terhadap Bilangan Peroksida Biodiesel Minggu ke-1... 67 Lampiran 8. Rekapitulasi Data Uji Sidik Ragam dan Uji Lanjut Duncan

Terhadap Bilangan Asam Biodiesel Minggu ke-1 ... 70 Lampiran 12. Rekapitulasi Data Uji Sidik Ragam dan Uji Lanjut Duncan

Terhadap Viskositas Biodiesel Minggu ke-1 ... 72 Lampiran 16. Rekapitulasi Data Uji Sidik Ragam dan Uji Lanjut Duncan

(24)

Lampiran 17. Rekapitulasi Data Uji Sidik Ragam dan Uji Lanjut Duncan

Terhadap Viskositas Biodiesel Minggu ke-3 ... 73 Lampiran 18. Rekapitulasi Data Uji Sidik Ragam dan Uji Lanjut Duncan

(25)

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Sejak dahulu pemenuhan kebutuhan manusia akan sumber energi khususnya untuk bahan bakar (transportasi, industri, dan rumah tangga), hampir seluruhnya berasal dari minyak bumi (bahan bakar fosil). Bahan bakar fosil berasal dari sisa kehidupan jutaan tahun yang lalu. Oleh karena itu, bahan bakar ini digolongkan sebagai bahan bakar yang tidak terbarukan (unrenewable) dan ketersediaannya di bumi semakin berkurang.

Kebutuhan energi yang semakin meningkat dan produksi minyak bumi yang semakin menurun serta timbulnya pencemaran udara yang semakin membahayakan, mendorong adanya usaha diversifikasi energi. Beberapa usaha pengembangan energi alternatif dari sumberdaya yang terbarukan (bioenergi) antara lain dapat berupa biodiesel, bioetanol, dan biogas. Indonesia sangat berpotensi mengembangkan energi-bio seperti biodiesel, mengingat Indonesia dikenal sebagai produsen minyak kelapa sawit mentah (CPO/crude palm oil) terbesar kedua di dunia. Selain itu Indonesia juga memiliki banyak sumber nabati lain yang dapat menghasilkan minyak, seperti tanaman jarak pagar (Jatropha curcas, L). Selain memiliki kandungan minyak yang tinggi, tanaman jarak pagar juga dapat tumbuh di lahan kritis yang kekurangan air. Menurut Gubitz (1999), minyak jarak pagar tidak dapat langsung dikonsumsi sebelum melalui proses detoksifikasi, mengingat kandungan phorbol ester yang beracun oleh karena itu minyak jarak kurang cocok dimanfaatkan sebagai minyak makan. Alasan inilah yang menjadikan minyak jarak pagar berpotensial untuk diolah menjadi bahan bakar.

(26)

kendaraan. Oleh karena itu biodiesel memerlukan aditif berupa antioksidan untuk menghambat terjadinya peristiwa oksidasi selama proses penyimpanan ataupun dalam penggunaannya.

Kajian pengaruh antioksidan terhadap biodiesel dilakukan dengan menggunakan tiga jenis antioksidan yaitu TBHQ, BHT, dan Formula X pada berbagai tingkat konsentrasi. Parameter yang diamati adalah bilangan asam, bilangan peroksida, dan viskositas biodiesel. Pengamatan akan dilakukan setiap minggu selama 30 hari penyimpanan pada kondisi ruang. Antioksidan yang dianggap paling efektif adalah yang dapat menahan kenaikan bilangan asam, bilangan peroksida dan viskositas dengan nilai yang paling kecil.

B. TUJUAN

(27)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. BOTANI JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)

Tanaman jarak pagar berasal dari Mexico dan Amerika Tengah, namun kini tanaman ini sudah banyak ditemui di Amerika Tengah dan Selatan, Asia Tenggara, India, dan Afrika. Menurut Heyne (1987), klasifikasi tanaman jarak pagar adalah sebagai berikut:

Divisi : Spermatophyta Subdivisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae

Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbiaceae Genus : Jatropha

Spesies : Jatropha curcas Linn.

Gambar 1. Tanaman jarak pagar (www.indobiofuel.com)

(28)

Menurut Padua et al. (1999), tanaman jarak pagar merupakan tanaman perdu dengan tinggi sekitar 2 m, memiliki tekstur daun yang kasar dan bertajuk majemuk, bijinya yang masih muda berwarna hijau muda, namun setelah tua akan berubah menjadi kuning dan akan mencapai kadar minyak optimum ketika bijinya berubah warna menjadi kehitaman. Menurut Syah (2006), tanaman ini tahan kekeringan dan dapat tumbuh di daerah dengan curah hujan 200-1500 mm/tahun. Buahnya berbentuk elips dengan pajang satu inchi, memiliki dua hingga tiga biji dengan kadar minyak dalam inti biji 54,2% atau sekitar 31,5% dari berat total biji. Umur lima bulan sudah mulai berbuah dan produktivitas tertinggi dicapai ketika tanaman berumur lima tahun. Umur produktif jarak pagar mencapai 50 tahun. Produktivitas per pohon jarak mencapai 2 - 2,5 kg biji kering. Dalam 1 ha lahan dengan 2.000 batang pohon, akan menghasilkan 4-5 ton biji kering dalam setahun. Satu ton biji kering akan menghasilkan 200-300 liter minyak jarak. Sehingga, 1 ha lahan akan menghasilkan 1.000 liter - 1.500 liter minyak jarak. Rendemen minyak yang dapat diperoleh dari biji kering bervariasi dari 30 – 50 % tergantung dari cara mengekstrak atau jenis alat pengepresnya.

Biji jarak merupakan bagian dari tanaman jarak yang memiliki arti penting karena mengandung minyak jarak yang cukup tinggi. Jarak pagar terdiri dari 75 % kernel dan 25% kulit. Kira-kira dua per tiga dari berat kernel terdiri dari minyak. Komposisi biji jarak menurut Gubitz (1999), dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi bagian buah jarak pagar

Unsur Biji Kulit Daging

Basis kering (%) 94.2 – 96.9 89.8 – 90.4 100

Protein kasar (%) 22.2 – 27.2 4.3 - 4.5 56.4 -63.8

Lemak (%) 56.8 – 58.4 0.5 – 1.4 1 – 1.5

Abu (%) 3.6 – 4.3 2.8 – 6.1 9.6 – 10.4

Neutral detergent fiber (%) 3.5 – 3.8 83.9 - 89.4 8.1 – 9.1

Acid detergent fiber (%) 2.4 – 3 74.6 – 78.3 5.7 – 7.0

Acid detergent lignin (%) 0.0 - 0.2 45.1- 47.5 0.1 – 0.4

(29)

Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa kandungan terbesar dalam biji jarak adalah minyak, oleh karena itu biji jarak berpotensi dimanfaatkan sebagai sumber bahan baku untuk pembuatan biodiesel. Selain diambil minyaknya, bungkil biji jarak juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biogas, pupuk kompos, dan herbisida.

B. MINYAK JARAK PAGAR

Menurut Gubitz (1999), minyak jarak dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. seperti untuk pembuatan sabun, untuk insektisida, sebagai bahan bakar penerangan dan kompor jarak pagar atau dapat dimanfaatkan sebagai obat-obatan tradisional. Selain itu, jika diolah melalui proses eseterifikasi transesterisikasi akan menghasilkan produk berupa biodiesel yang dapat digunakan untuk pembangkit genset, kendaraan diesel, dan burner. Minyak jarak pagar juga digunakan untuk pemakaian langsung, namun hal ini tidak direkomendasikan untuk bahan bakar mesin diesel konvensional. Minyak jarak pagar memiliki kandungan asam lemak tidak jenuh yang tinggi, khususnya asam oleat yang memiliki bobot molekul tinggi (282). Menurut Gubitz (1999), komponen asam lemak dalam minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Komponen asam lemak dalam minyak jarak pagar

Asam lemak ∑ atom C &

ikatan rangkap (%)

Asam miristat 14:0 0-0.1

Asam palmitat 16:0 14.1-15.3

Asam stearat 18:0 3.7-9.8

Asam arakidat 20:0 0-0.3

Asam behenat 22:0 0-0.2

Asam palmitoleat 16:1 0-1.3

Asam oleat 18:1 34.3-45.8

Asam linoleat 18:2 29.0-44.2

(30)

Minyak jarak pagar mengandung racun berupa phorbol ester dengan jumlah sekitar 0.03-3.4 %, sehinggakurang cocok digunakan sebagai minyak makan. Oleh karena itu, jika akan digunakan sebagai minyak makan, maka

phorbol esternya harus dihilangkan terlebih dahulu. Minyak jarak pagar memiliki sifat sangat mudah larut dalam etil alkohol dan asam asetat glasial, namun kurang larut dalam petroleum karena adanya gugus hidroksil dalam asam oleat. Menurut Hambali et al. (2006), sifat fisik minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Sifat fisik minyak jarak pagar

Sifat - sifat Satuan Nilai Viskositas pada 30oC

Bobot Jenis pada 15oC

Putaran optik, 200 mm Titik tuang

(31)

perlu menggunakan teknologi tertentu sehingga keasaman minyak jarak bisa menurun.

Menurut Jaya (2005), penyebab utama terjadinya keasaman minyak jarak pagar adalah faktor internal yaitu kandungan asam lemak tidak jenuh dengan rantai rangkap, keberadaan enzim pemecah lemak (seperti lipase, lipoksidase, atau lipolitik), serta keberadaan mikroba alami dari jenis bakteri, jamur dan yeast. Ketika faktor internal bertemu dengan faktor eksternal seperti udara, aerasi, pemanasan, air, kation logam, atau bahan kimia, maka akan terjadi proses oksidasi yang akan menghasilkan gugus aldehida, keton, dan hidrokarbon sehingga menyebabkan ketengikan dan kenaikan bilangan asam.

C. BIODIESEL

Biodiesel didefinisikan sebagai alkil ester dari asam lemak yang diolah dari sumber trigliserida alami terbarukan melalui proses esterifikasi transesterifikasi dan digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Secara kimiawi biodiesel merupakan turunan lipid dari golongan monoalkil ester dengan panjang rantai karbon 12-20 (Darnoko et al., 2001). Biodiesel dapat berupa minyak kasar atau monoalkil ester asam lemaknya, umumnya merupakan metil ester. Metil ester atau etil ester adalah senyawa yang relatif stabil, cair pada suhu ruang (titik leleh antara 4-18°C), non-korosif, dan titik didihnya rendah.

Keuntungan penggunaan biodiesel diantaranya adalah bahan baku dapat diperbarui (renewable), penggunaan energi lebih efisien, dapat menggantikan bahan bakar diesel dan turunannya dari petroleum, dapat digunakan kebanyakan peralatan diesel dengan tidak perlu modifikasi atau hanya modifikasi kecil, dapat mengurangi emisi/pancaran gas yang menyebabkan pemanasan global, dapat mengurangi emisi udara beracun karena kandungan sulfurnya sangat kecil, memiliki titik nyala yang cukup tinggi sehingga aman dalam penyimpanannya, bersifat biodegradable, cocok untuk lingkungan sensitif, dan mudah digunakan (Knothe, 2006).

(32)

kandungan sulfur, nitrogen, dan metal yang tinggi yang dapat menyebabkan hujan asam dan efek rumah kaca. Biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa benzene sehingga lebih ramah lingkungan. Kandungan energi, viskositas dan perubahan fase relatif sama dengan bahan bakar diesel (petroleum). Sebagai suatu bahan bakar yang berpotensi menggantikan petrodiesel, penggunaan biodiesel dapat dilakukan secara murni atau dicampurkan dengan petrodiesel dalam nisbah tertentu, seperti B10, B20, atau B30 yang artinya kadar percampuran metil ester dengan petrodiesel dengan kadar 10%, 20%, dan 30%. Perbandingan sifat fisik antara biodiesel dengan solar (diesel) menurut Hambali et al. (2006), dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Perbandingan sifat fisik biodiesel dan solar

No. Parameter

8. Bilangan penyabunan

(mg KOH/g)

209.7 198 NA

9. Bilangan Iod (mg I2/g) 45-62 95-107 NA

(33)

akumulasi bahan bakar dalam minyak pelumas, namun dappat diatasi dengan proses transesterfikasi (Foglia, et al., 1996).

Kemurnian biodiesel ditentukan oleh kandungan metil esternya. Senyawa-senyawa selain metil ester seperti mono-, di-, trigliserida, dan gliserol dapat menyebabkan penyumbatan pada mesin, sedangkan asam lemak bebas dapat menyebabkan korosi pada mesin. Adanya kandungan mono-, di-, atau trigliserida disebabkan karena proses transesterifikasi tidak berjalan sempurna sehingga produk metil esternya juga belum terbentuk sempurna. Kualitas pembakaran biodiesel ditentukan oleh bilangan setana dan carbon residue. Bilangan setana yang rendah dapat menyebabkan keterlambatan proses pembakaran, sedangkan carbon residue menyatakan kecenderungan pembentukan deposit karbon setelah pembakaran. Deposit karbon ini dapat menyebabkan kerak pada ruang pembakaran (Knothe, 2006).

Menurut Sudradjat (2006), teknologi kimia pembuatan biodiesel adalah rangkaian proses kimia untuk mengubah minyak menjadi biodiesel yang memenuhi standar kualitas. Standar mutu biodiesel Indonesia dapat dilihat pada Tabel 5. Hal yang kritikal dan perlu dicermati dari aspek teknologi ini adalah menjaga jangan sampai terbentuk keasaman biodiesel yang tinggi, apalagi biodiesel dari minyak jarak yang memiliki rantai karbon dengan ikatan tidak jenuh sehingga mudah teroksidasi dan terbentuk asam lemak bebas. Salah satu cara untuk mengatasinya adalah menggunakan proses dua tahap yaitu esterifikasi transesterifikasi (estrans).

(34)

Tabel 5. Standar mutu biodiesel Indonesia

Parameter dan Satuannya Batas Nilai Metode Uji Massa jenis (kg/m3, 40°C) 850-890 ASTM D 1298 Viskositas kinematik (40°C, cSt) 2,3-6,0 ASTM D 445 Angka setana Min. 51 ASTM D 613 Titik nyala (°C) Min. 100 ASTM D 93 Titik kabut (°C) Maks. 18 ASTM D 2500 Korosi bilah tembaga (3 jam,

50°C) Maks. No. 3 ASTM D 130 Residu karbon (%-b) Maks. 0,05 ASTM D 4530 Air dan sedimen (%-vol.) Maks. 0,05 ASTM D 2709 Temperatur distilasi 90% (°C) Maks. 360 ASTM D 1160 Abu tersulfatkan (%-b) Maks. 0,02 ASTM D 874 Belerang (mg/kg) Maks. 100 ASTM D 5453 Fosfor (mg/kg) Maks. 10 AOCS Ca 12-55 Angka asam (mg KOH/g) Maks. 0,8 AOCS Ca 3-63 Gliserol bebas (%-b) Maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 Gliserol total (%-b) Maks. 0,24 AOCS Ca 14-56 Kadar ester alkil (%-b) Min. 96,5 Dihitung Angka iodium (g I2/100 g) Maks. 115 AOCS Cd 1-25 Uji Halphen Negatif AOCS Cb 1-25 Sumber: SNI Biodiesel 04-7182-2006

(35)

Proses esterifikasi pada dasarnya merupakan reaksi antara asam karboksilat (asam lemak bebas) dengan alkohol untuk membentuk ester dan molekul air, dan bersifat reversibel. Proses esterifikasi pada umumnya menggunakan katalis asam seperti H2SO4 dan HCl. Reaksi esterifikasi selain mengeseterifikasi asam lemak bebas, juga mengkonversi trigliserida menjadi metil esternya. Meskipun demikian, kecepatannya lebih rendah dibandingkan dengan transesterifikasi yang menggunakan katalis basa (Haas et al., 2000). Menurut Ozgul & Turkay (2002), faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi esterifikasi antara lain adalah jumlah pereaksi, metanol dan asam lemak bebas, waktu reaksi, suhu, konsentrasi katalis, dan kandungan air pada minyak. Reaksi esterifikasi antara asam lemak bebas dengan metanol dapat dilihat pada Gambar 3.

O O HCl

R1 C OH + CH3 OH R1 C OCH3 + H2O Asam lemak metanol katalis Ester air

Gambar 3. Reaksi esterifikasi

Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi yang bertujuan untuk mengkonversi trigliserida menjadi metil ester sehingga menurunkan viskositas minyak jarak dan meningkatkan daya pembakaran sehingga dapat digunakan sesuai standar minyak diesel untuk kendaraan bermotor. Proses transesterifikasi mengalami penukaran posisi asam lemak untuk menghasilkan ester baru. Proses transesterifikasi biasanya menggunakan katalis basa seperti KOH atau NaOH, karena reaksinya sangat cepat, sempurna, dan dapat dilakukan pada temperatur yang rendah yaitu 55-60oC (Sonntag, 1982).

(36)

dilakukan aging untuk memisahkan komponen yang tidak diinginkan (Sonntag, 1982).

Trigliserida + R’OH Digliserida + R’COOR1 Digliserida + R’OH Monogliserida + R’COOR2 Monogliserida R’OH Gliserol + R’COOR3

O O

H2C O C R1 C H3 O C R1 H2C OH

O NaOH O

HC O C R2 + 3CH3OH C H3 O C R2 + HC OH

O O

H2C O C R3 C H3 O C R3 H2C OH

Trigliserida metanol Katalis Metil Ester Gliserol

Gambar 4. Reaksi transesterifikasi

D. MEKANISME OKSIDASI

(37)

Tahap terakhir oksidasi lipida adalah tahap terminasi, dimana komponen radikal bebas akan kontak dengan sesama komponen radikal bebas dan membentuk produk yang tidak aktif. Mekanisme dan tahapan proses oksidasi dapat dilihat pada Gambar 5 dan 6.

Inisiasi :

RH + O2 R. + H2O

RH + O2 + RH R. + H2O + R.

Propagasi :

R. + O2 ROO.

ROO. + RH ROOH + R.

Dekomposisi peroksida :

ROOH RO. + .OH

2 ROOH RO. + ROO. + H2O

Terminasi :

ROO. + ROO. Produk tidak aktif ROO. + IH ROOH + I Keterangan :

RH : zat organik atau hidrokarbon

ROO. : radikal peroksida

ROOH : Hidroperoksida

I : Radikal stabil / tidak aktif

IH : panghambat radikal bebas

Gambar 5. Mekanisme reaksi oksidasi(Ingold, 1962)

(38)

Selain reaksi oksidasi, minyak juga mengalami raksi polimerisasi selama penyimpanan. Reaksi polimerisasi ini disebut dengan reaksi polimerisasi oksidasi, yang dapat dilihat pada Gambar 7.

CH=CH + HOO-R CH=CH-O+ - OR H CH-CH (OH) O – R

Gambar 7. Reaksi polimerisasi oksidasi (Schultz, 1962)

Senyawa hidroperoksida yang terbentuk selama reaksi oksidasi bersifat tidak stabil dan mudah terdekomposisi. Penguraian senyawa hidroperoksida dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Reaksi penguraian hidroperoksida (Rizvi, 1992)

(39)

E. ANTIOKSIDAN

Antioksidan merupakan senyawa yang dalam konsentrasi kecilpun dapat menahan terjadinya ketengikan dan menghambat reaksi oksidasi pada bahan yang mengandung lemak atau minyak (Matz, 1984). Sherwin (1990) membagi antioksidan menjadi dua kategori yaitu antioksidan primer dan antioksidan sekunder. Antioksidan primer merupakan substansi yang dapat berperan sebagai akseptor radikal bebas sehingga dapat menghambat mekanisme pembentukan radikal bebas pada proses oksidasi. Antioksidan ini dimiliki karena adanya konfigurasi struktur fenol dalam molekulnya. Contoh antioksidan primer ini adalah lesitin, tokoferol, BHA, BHT, propylgallate

(PG), dan TBHQ. Antioksidan sekunder berfungsi untuk mendekomposisi hidroperoksida menjadi bentuk-bentuk non radikal.

Antioksidan juga digolongkan kedalam antioksidan alami dan antioksidan sintetik. Antioksidan alami merupakan antioksidan yang diekstrak dari bahan-bahan alami, contohnya adalah vitamin A, karotenoid, vitamin E, senyawa-senyawa fenol, dan tetrapirolik. Antioksidan sintetik adalah antioksidan yang dihasilkan dari reaksi kimia, contohnya adalah BHA, BHT, propil galat, TBHQ dan tokoferol. (Buck, 1991).

1. Butylated hydroxytoluene ( BHT )

Butylated hydroxytoluene (BHT) merupakan senyawa fenol yang terintangi dan bersifat relatif tidak polar, antioksidan sintetik ini memiliki karakteristik yang hampir serupa dengan BHA, walaupun stabilitasnya pada suhu tinggi dan sifat carry-through dalam lemak dan minyak kurang efektif dibandingkan dengan BHA. BHT memiliki sifat tidak larut dalam air dan propilen glikol, tetap sangat larut dalam lemak dan etanol (Sherwin, 1990). BHT memiliki nama lain seperti Di-tert-butyl-4-methylphenol dan 2,6-Di-tert-butyl-p-cresol. Rumus molekul dari BHT adalah C15H24O atau C6H2(OH)(CH3)(C(CH3)3)2 (www. chemistry.about.com) .

(40)

Gambar 9. Struktur Butylated hydroxytoluene (BHT)

Senyawa BHA dan BHT bila digunakan secara bersama, bersifat lebih efektif dalam memperpanjang daya simpan lemak atau minyak dibanding bila digunakan secara sendiri-sendiri (bersifat sinergis) (Sherwin, 1990). Mekanisme kerja antioksidan BHT dalam menghambat reaksi oksidasi dengan menyumbangkan atom H dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Mekanisme kerja antioksidan BHT (Kikugawa, 1990)

2. tert-Butilhidrokuinon (TBHQ)

Berdasarkan penelitian dari beberapa pakar, TBHQ dikenal sebagai antioksidan paling efektif dalam menghambat reaksi oksidasi yang terjadi pada minyak-minyakan yang berasal dari tanaman (minyak nabati). Bila TBHQ direkomendasikan dengan BHA yang memiliki kemampuan antioksidan yang baik pada pemanggangan akan memberikan kegunaan yang lebih luas. (Sherwin, 1990) .

(41)

2-tert-butylhydroquinone. Sedangkan sifat fisik yang dimilikinya antara lain memiliki berat molekul = 166.22, titik didih (760 mmHg) = 300oC, titik leleh = 126.5 – 128.6oC, dan intensitas baunya sangat rendah (Buck,1991). Mekanisme kerja antioksidan TBHQ dalam menghambat reaksi oksidasi dengan menyumbangkan atom H dapat dilihat pada Gambar 12.

Gambar 11. Struktur tert-Butilhidrokuinon (TBHQ)

(42)

Menurut Schultz (1962) antioksidan dapat digolongkan menjadi golongan fenol, amina, dan amino-fenol. Antioksidan fenol merupakan senyawa yang memiliki cincin aromatik dengan substitusi satu atau lebih gugus hidroksil. Kereaktifan senyawa fenol terhadap radikal bebas disebabkan karena adanya substitusi grup alkil pada posisi 2, 4 atau 6 yang dapat meningkatkan densitas elekron pada grup hidroksil, sehingga energi ikatan O-H menjadi lemah dan dapat dengan mudah dilepas untuk didonorkan ke radikal bebas. Radikal fenol yang terbentuk setelah fenol bereaksi dengan radikal lipid distabilkan oleh delokalisasi elektron yang tidak berpasangan ke cincin aromatik (Gordon, 1990).

Antioksidan golongan amino-fenol biasanya mengandung gugus phenolat dan amino yang merupakan gugus fungsionil penyebab aktivitas antioksidan. Golongan persenyawaan ini sering digunakan dalam industri petroleum untuk mencegah terbentuknya gum dalam gasoline. Contoh antioksidan ini adalah N-butil-p-amino-phenol, N-sikloheksil-p-amino phenol.

E. MEKANISME KERJA ANTIOKSIDAN

(43)

adalah antioksidan yang bekerja dengan mengikat ion logam (Cu dan Fe). yang dapat mengkatalis peningkatan laju oksidasi lipid, contohnya asam sitrat

Antioksidan memiliki keterbatasan yaitu antioksidan tidak dapat memperbaiki lemak yang sudah tengik, mencegah kerusakan hidrogen, dan kerusakan oleh mikroba pada lipid (Coppen, 1983). Penambahan antioksidan (AH) primer dengan konsentrasi rendah pada lipida dapat menghambat atau mencegah reaksi autooksidasi lemak dan minyak. Penambahan tersebut dapat menghalangi reaksi oksidasi pada tahap inisiasi maupun propagasi (Gambar 13).

Radikal-radikal antioksidan (A*) yang terbentuk pada reaksi tersebut relatif stabil dan tidak mempunyai cukup energi untuk dapat bereaksi dengan molekul lipida lain membentuk radikal lipida baru (Gordon, 1990). Menurut Hamilton (1983), radikal-radikal antioksidan dapat saling bereaksi membentuk produk non radikal.

Inisiasi ; R* + AH ---RH + A* Radikal lipida

Propagasi : ROO* + AH --- ROOH + A*

Gambar 13. Reaksi penghambatan antioksidan primer terhadap radikal lipida (Gordon, 1990).

Besar konsentrasi antioksidan yang ditambahkan dapat berpengaruh pada laju oksidasi. Pada konsentrasi tinggi, aktivitas antioksidan grup fenolik sering lenyap bahkan antioksidan tersebut menjadi prooksidan (Gambar 14). Pengaruh jumlah konsentrasi pada laju oksidasi tergantung pada struktur antioksidan, kondisi dan sampel yang akan diuji.

AH + O2 --- A* + HOO*

AH + ROOH --- RO* + H2O + A*

(44)

Stuckey (1972) berpendapat bahwa penghambatan oksidasi lipida oleh antioksidan melalui lebih dari satu mekanisme tergantung pada kondisi reaksi dan sistem makanan. Ada empat kemungkinan mekanisme penghambatan tersebut yaitu (a) pemberian hidrogen, (b) pemberian elektron, (c) penambahan lipida pada cincin aromatik antioksidan, (d) pembentukan kompleks antara lipida dan cincin aromatik antioksidan. Studi lebih lanjut mengamati bahwa ketika atom hidrogen labil pada suatu antioksidan tertentu diganti dengan deuterium, antioksidan tersebut menjadi tidak efektif. Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme penghambatan dengan pemberian hidrogen lebih baik dibanding pemberian elektron. Beberapa peneliti percaya bahwa pemberian hidrogen atau elektron merupakan mekanisme utama, sementara pembentukan kompleks antara antioksidan dengan rantai lipida adalah reaksi sekunder.

Antioksidan sekunder, seperti asam sitrat, asam askorbat, dan esternya, sering ditambahkan pada lemak dan minyak sebagai kombinasi dengan antioksidan primer. Kombinasi tersebut dapat memberi efek sinergis sehingga menambah keefektifan kerja antioksidan primer.

(45)

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. ALAT DAN BAHAN

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah labu bulat berleher dua, erlenmeyer, gelas piala, neraca analitik, buret, pipet volumetrik, gelas ukur, hot plate stirrer, corong pisah, pendingin tegak, penangas air, termometer, viscometer Oswald, piknometer, cawan porselen, oven, desikator, dan kertas saring.

Bahan-bahan yang akan digunakan adalah minyak jarak pagar kasar yang diperoleh dari SBRC, metanol, etanol, KOH, HCl, NaOH, asam oksalat, kloroform, asam asetat glacial, reagen wijs, larutan KI 20%, larutan Na2S2O3 (Natriumtiosulfat) 0,1 N dan 0,02 N, HCl 4N, HCl 0,5 N, karbon tetrakhlorida, kristal kalium iodida, KOH 0,5 N beralkohol, alkohol netral, indikator fenolftalein (PP), indikator kanji, kertas pH dan air demineralisasi. Bahan kimia yang digunakan untuk analisis, bersifat analytical grade. Gambar bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan biodiesel, dapat dilihat pada Lampiran 1.

B. METODE PENELITIAN

Metode yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi penelitian pendahuluan melalui analisis terhadap sifat fisiko kimia minyak jarak pagar awal untuk mengetahui karakteristiknya, serta penelitian utama untuk memproduksi biodiesel melalui proses estrans dan melakukan studi pengaruh jenis dan konsentrasi antioksidan terhadap biodiesel yang dihasilkan. Pengamatan yang dilakukan adalah perubahan bilangan asam, bilangan peroksida, dan viskositas biodiesel selama penyimpanan 4 minggu.

1. Penelitian Pendahuluan

(46)

untuk mengetahui sifat awal minyak jarak pagar sebelum diproses menjadi biodiesel. Prosedur analisis sifat fisiko kimia minyak jarak dan biodiesel dapat dilihat pada Lampiran 2.

2. Penelitian Utama

Penelitian utama meliputi proses pembuatan biodiesel secara (estrans), karakterisasi biodiesel yang dihasilkan, dan pengamatan pengaruh penambahan berbagai jenis antioksidan (TBHQ, BHT, dan Formula X) pada berbagai tingkat konsentrasi terhadap biodiesel yang meliputi pengukuran bilangan asam, bilangan peroksida, dan viskositas, sehingga dapat diketahui antioksidan yang paling efektif.

2.1. Pembuatan Biodiesel

Esterifikasi

Proses pembuatan biodiesel diawali dengan menyaring minyak jarak pagar dengan kertas saring, kemudian mengukur kadar asam lemak bebas (FFA), lalu dilakukan proses esterifikasi dengan memanaskan minyak jarak terlebih dahulu hingga suhu 60oC. Setelah mencapai suhu 60oC, minyak jarak ditambah dengan campuran metanol dan katalis HCl. Jumlah metanol yang ditambahkan berdasarkan rasio molar 20:1 terhadap kadar asam lemak bebas, sedangkan jumlah katalis HCl yang ditambahkan adalah 1 % dari berat minyak jarak (w/w).

(47)

Transesterifikasi

Minyak jarak yang telah melalui proses esterifikasi, dilanjutkan dengan proses transesterifikasi, yaitu dengan terlebih dahulu memanaskan minyak hasil esterifikasi yang telah dipisahkan gliserolnya hingga suhu 60oC. Setelah mencapai suhu 60oC, minyak yang telah dipanaskan, ditambah dengan campuran metanol dan katalis NaOH 0.5 %, dan reaksi dikondisikan pada suhu tetap 60oC selama ½ - 1 jam. Dalam proses transesterifikasi, penambahan jumlah metanol dilakukan berdasarkan rasio molar 6:1, yaitu antara metanol dengan trigliserida.

Setelah metil ester (biodiesel) diperoleh, maka dilakukan pemisahan gliserol dari metil ester yang terbentuk dengan cara aging

selama 3-5 jam, lalu dinetralisasi menggunakan larutan asam lemah yaitu asam asetat 0.01% (CH3COOH). Penambahan asam asetat encer dimaksudkan untuk mengikat sisa-sisa katalis yang masih ada pada biodiesel, sehingga akan membentuk endapan putih dan mudah dipisahkan. Selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan air hangat sampai pH air cuciannya netral.

2.2. Penambahan Antioksidan

Sebelum dilakukan penambahan antioksidan, dilakukan karakterisasi terhadap biodiesel yang dihasilkan, kemudian dibandingkan dengan standar yang sudah ada. Analisa yang dilakukan antara lain adalah bilangan asam, bilangan penyabunan, bilangan Iod, kadar air, densitas, viskositas dan bilangan peroksida.

(48)

(49)

Karakterisasi

---

Gambar 15. Diagram alir pembuatan biodiesel dan prosedur penelitian

Minyak jarak kasar

Pemanasan dan pengadukan hingga T= 60oC

HCl (1% w/w) + Metanol (rasio molar 20:1)

Gliserol

BIODIESEL

ESTERIFIKASI t : 2 jam, T : 60oC

Aging dan separasi

TRANSESTERIFIKASI t : ½ - 1 jam, T : 60oC

Penambahan CH3COOH 0.1% dan

Pencucian dengan air suling

Penambahan antioksidan

NaOH (0.5% w/w) + Metanol (rasio molar 6:1)

Gliserol Aging dan separasi

Analisis bilangan asam, bilangan peroksida, dan viskositas biodiesel

tiap minggu

BHT TBHQ Formula X

(50)

C. RANCANGAN PERCOBAAN

Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan dua faktor perlakuan, yaitu jenis antioksidan dan konsentrasi antioksidan. Untuk faktor perlakuan jenis antioksidan yang ditambahkan (A) terdiri dari tiga taraf yaitu BHT (A1), TBHQ (A2), dan Formula X (A3), sedangkan konsentrasi antioksidan yang ditambahkan (B), terdiri dari 4 taraf yaitu konsentrasi 0.03% (B1), 0.05% (B2), 0.07% (B3), dan 0.1% (B4). Rancangan acak lengkap ini terdiri dari 12 unit perlakuan dengan 2 kali ulangan.

Setiap kombinasi perlakuan dilakukan ulangan sebanyak dua kali, secara duplo. Dari masing-masing jenis dan konsentrasi antioksidan, dianalisis nilai bilangan asam, bilangan peroksida, dan viskositasnya sebagai parameter keefektifitasan antioksidan yang ditambahkan. Analisis varian dilakukan sebanyak emapt kali pada masing-masing minggu pengamatan.

Uji lanjut yang digunakan untuk mengetahui kesignifikanan dari variabel-variabel yang berpengaruh nyata adalah uji lanjut Duncan. Dalam penelitian ini dilakukan analisis sidik ragam dan uji lanjut menggunakan sistem paket program untuk analisis data yaitu program SAS (Statistical Analysis System).

Model rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut :

Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + εijk

Keterangan:

Yijk = nilai pengamatan µ = rata-rata sebenarnya

(51)

(αβ)ij = pengaruh interaksi faktor α taraf ke-i dengan faktor β taraf ke-j εijk = error

(52)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. PENELITIAN PENDAHULUAN

Pada penelitian pendahuluan, dilakukan analisa terhadap sifat fisik dan kimia minyak jarak pagar kasar yang diperoleh dari Surfactant and Bioenergy Research Center (SBRC) IPB. Analisa tersebut meliputi pengukuran densitas, viskositas, bilangan asam, kadar air, bilangan penyabunan, bilangan Iod, dan kadar FFA (free fatty acid) minyak jarak pagar. Analisis ini dilakukan untuk mengetahui sifat awal minyak jarak pagar sebelum diproses menjadi biodiesel. Hasil analisa terhadap sifat dan karakteristik minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Sifat Fisiko Kimia Minyak Jarak Pagar Hasil Penelitian

Parameter Satuan Nilai Densitas (15oC)

(53)

kurang baik sehingga nilai asamnya sudah tinggi, selain itu asam lemak bebas dapat terbentuk karena adanya proses hidrolisis antara trigliserida dengan air.

Bilangan asam yang tinggi inilah yang menjadi kendala dalam proses pembuatan biodiesel, jika prosesnya dilakukan melalui transesterifikasi (katalis basa), karena asam lemak bebas yang tinggi jika direaksikan dengan basa kuat, akan membentuk sabun sehingga akan menghambat terbentuknya metil ester. Oleh karena itu dalam penelitian ini, proses pembuatan biodiesel dilakukan melalui proses Estrans.

Hasil analisis terhadap kadar air minyak jarak pagar mentah menunjukkan nilai yang masih memenuhi standar yaitu 0,08%. Minyak jarak memiliki kadar air yang cukup rendah. Nilai kadar air pada minyak jarak dapat berpengaruh terhadap keberhasilan pembuatan biodiesel, karena adanya air yang berlebih dapat mempengaruhi berhasil tidaknya reaksi esterifikasi maupun transesterifikasi.

Nilai viskositas kinematik pada minyak jarak pagar yang dianalisis pada suhu 40oC sebesar 27,28 cSt. Nilai viskositas ini cukup tinggi dan belum memenuhi standar jika akan digunakan sebagai bahan bakar, oleh karena itu perlu dilakukan proses transesterifikasi untuk menurunkan nilai viskositasnya, agar dapat digunakan sebagai bahan bakar. Menurut Foglia, et al. (1996), tingginya viskositas akan mengakibatkan rendahnya daya atomisasi bahan bakar, pembakaran dari fuel injector, ring carbonization, dan akumulasi bahan bakar dalam minyak pelumas.

Bilangan iod menyatakan tingkat ketidakjenuhan minyak. Bilangan iod minyak jarak pagar yang dianalisis adalah 95 g I2/100 gr. Nilai bilangan iod tersebut sudah cukup sesuai dengan standar bilangan iod untuk minyak jarak pagar. Secara umum, nilai bilangan iod 95 g I2/100 gr, termasuk nilai yang tinggi. Hal ini disebabkan karena minyak jarak mengandung asam lemak tidak jenuh yang tinggi yaitu asam oleat (34-45%) dan linoleat (29 – 44%).

(54)

memiliki bilangan penyabunan yang khas dan tidak akan berubah selama tidak mengalami degradasi atau penambahan asam lemak secara sengaja. Dari hasil analisis, minyak jarak pagar memiliki bilangan penyabunan sebesar 189.82 mg KOH / g sampel. Tingginya nilai bilangan penyabunan pada minyak jarak pagar ini dipengaruhi oleh panjang rantai molekul asam lemak yang menyusun trigliserida tersebut.

Bilangan peroksida minyak jarak mentah yang dianalisa adalah sebesar 4.75 mg O2/ 100 g. Sifat minyak jarak pagar yang mengandung asam lemak tidak jenuh yang tinggi, akan mudah mengalami oksidasi dan menyebabkan kenaikan bilangan peroksida yang cukup cepat. Minyak jarak pagar yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari SBRC, kemungkinan minyak jarak yang digunakan sudah mengalami penyimpanan dalam beberapa hari, sehingga sudah terjadi oksidasi. Sifat fisik minyak jarak pagar mentah yang diamati sendiri oleh peneliti antara lain berwara kuning agak kecoklatan, agak kental, dan berbau khas.

B. PENELITIAN UTAMA

Pada penelitian utama, dilakukan proses pembuatan biodiesel, karakterisasi biodiesel yang dihasilkan dan kajian pengaruh jenis dan konsentrasi antioksidan terhadap biodiesel. Jenis antioksidan yang ditambahkan adalah TBHQ, BHT, dan Formula X dengan konsentrasi masing-masing 0.03 %, 0.05 %, 0.07 %, dan 0.1%. Dari masing-masing-masing-masing jenis antioksidan yang dikombinasikan dengan berbagai konsentrasi tersebut, akan dibandingkan dengan kontrol biodiesel yang tidak ditambahkan antioksidan.

(55)

1. Pembuatan dan Karakterisasi Biodiesel

Dalam proses pembuatan biodiesel, menerapkan proses estrans karena minyak jarak memiliki tingkat keasaman yang cukup tinggi yaitu mencapai 11.58 mg KOH /g sampel. Menurut Gubitz (2001), dalam pembuatan biodiesel, minyak yang memiliki keasaman tinggi seperti minyak jarak, kapuk, dan canola kurang efektif jika langsung diproses secara transesterifikasi (katalis basa) karena asam lemak bebasnya akan bereaksi dengan basa kuat dan terjadi reaksi penyabunan, sehingga akan menghambat terbentuknya metil ester, selain itu juga dapat menyebabkan terbentuknya gel yang akan menghambat proses pemisahan gliserol. Oleh karena itu, asam lemak bebas yang tinggi dalam minyak harus dikonversi dulu menjadi metil ester dengan proses esterifikasi menggunakan katalis asam.

(56)

Gambar 16. Mekanisme protonasi karbonil dalam pembentukan metil ester

Menurut Canakci dan Gerpen (2001), reaksi esterifikasi yang menggunakan rasio molar metanol : asam lemak bebas 20 : 1 cukup efektif menurunkan bilangan asam hingga kurang dari 2 mgKOH/g sampel. Hal ini terbukti pada penelitian ini, bilangan asam minyak jarak pagar setelah mengalami proses esterifikasi turun dari 12 mgKOH/g sampel menjadi 1.125 mg/KOH/g sampel. Penurunan bilangan asam selama proses pembuatan biodiesel dapat dilihat pada Gambar 17.

12

1,125

0,2

0 2 4 6 8 10 12

Minyak Jarak Hasil Esterifikasi Hasil

Transesterifikasi

Penurunan Bilangan Asam Selama Pembuatan Biodiesel

Bilangan Asam

(57)

Pada proses transesterifikasi, trigliserida akan direaksikan dengan katalis basa untuk dikonversi menjadi metil ester. Pada reaksi transesterifikasi tidak melalui tahapan protonasi gugus karbonil pada asam lemak dan tidak mengalami tahapan penukaran antara ion oksonium dengan alkohol. Sebagai gantinya terjadi penukaran antara ion karboksilat dengan ion metoksida. Ion metoksida merupakan suatu nukleofilik kuat yang berasal dari reaksi metanol dengan katalis basa. Ion ini dapat dengan mudah menukar gugus karbonil pada asam lemak, sehingga reaksi transesterifikasi dapat berjalan dengan cepat. Selain itu reaksi ini bersifat eksoterm sehingga panas yang dihasilkan dapat mempercepat reaksi.

Pada dasarnya proses transesterifikasi bertujuan untuk memecah dan menghilangkan gliserida serta menurunkan viskositas minyak, karena dalam reaksi transesterifikasi, trigliserida dikonversi secara bertahap menjadi gliserida, monogliserida, dan akhirnya menjadi gliserol. Oleh karena itu adanya pemecahan molekul trigliserida dapat menurunkan viskositas biodiesel.

Biodiesel yang dihasilkan, dianalisa sifat fisik dan kimianya. Hasil analisa terhadap sifat dan karakteristik biodiesel hasil penelitian beserta perbandingannya dengan standar SNI Biodiesel 2006 dapat dilihat pada Tabel 7, sedangkan gambar biodiesel hasil penelitian dapat dilihat pada Gambar 18.

(58)

Tabel 7. Karakteristik biodiesel jarak pagar dan perbandingannya dengan standar

Parameter Satuan Biodiesel Standar

Jarak Pagar (SNI Biodiesel 2006)

Densitas (15oC) g / ml 0.8676 0.85 – 0.89

Viskositaskinematik (40oC) cSt 2.33 1.9 – 6.0

Bilangan asam mg KOH / g 0.20 maks 0.8

Bilangan Iod g I2 / 100 g 84.85 maks 115

Bilangan Penyabunan mg KOH / g 200.61

Kadar air % 0.12 maks 0.05

Bilangan Peroksida mg O2/ 100 g 4.75

Kalor Pembakaran kcal / kg 7352

Abu tersulfat % 0.024 maks 0.02

Bilangan Ester mg KOH / g 200.41

Berdasarkan tabel di atas, densitas biodiesel yang dianalisa masih masuk dalam standar yang ditetapkan, yaitu 0,8676 g/ml. Densitas biodiesel biasanya lebih tinggi daripada petrodiesel yang hanya berkisar sekitar 0, 83 g/ml, hal ini disebabkan karena bobot molekul metil ester lebih tinggi daripada petrodisel (Jaya, 2005). Densitas biodiesel dipengaruhi oleh komposisi asam lemak dan tingkat kemurnian esternya, sedangkan densitas petrodiesel dipengaruhi oleh proses pemurniannya.

Viskositas kinematik biodiesel pada suhu 40oC, diperoleh 2.33 cSt, sedang pada suhu ruang, viskositasnya adalah 4.63 cSt. Viskositas minyak jarak mengalami penurunan setelah diproses menjadi biodiesel, hal ini disebabkan adanya proses transesterifikasi yang dapat memecah gliserida dan menurunkan viskositas.

Viskositas kinematik biodiesel dipengaruhi oleh panjang rantai asam lemak, komposisi asam lemak, posisi dan jumlah ikatan rangkap dan jenis alkohol yang digunakan. Semakin panjang rantai asam lemak dan alkohol dalam ester atau hidrokarbon alifatik, maka viskositasnya makin tinggi pula.

(59)

memenuhi standar yang ditetapkan yaitu 0.8 mg KOH/g sampel. Selama pemrosesan minyak jarak pagar menjadi biodiesel, penurunan bilangan asam sangat tampak setelah proses esterifikasi yaitu dari 12 mg KOH/g sampel hingga 1.125 mg KOH/g sampel. Pada proses transesterifikasi, bilangan asam biodiesel juga masih mengalami penurunan dari 1.125 mg KOH/g sampel hingga 0.2 mg KOH/g sampel.

Bilangan iod merupakan bilangan yang menunjukkan derajat ketidakjenuhan suatu bahan. Pada umumnya angka iod pada minyak jarak maupun biodiesel relatif cukup tinggi. Bilangan iod yang terlalu tinggi pada biodiesel sebenarnya tidak baik karena jika terjadi pemanasan, dapat menyebabkan asam lemak tidak jenuhnya dapat menghasilkan polimerisasi gliserida yang dapat menghasilkan deposit sehingga menghambat kerja mesin, oleh karena itu nilai bilangan iod dibatasi hingga 115 g I2 / 100 g.

Dari hasil penelitian, diperoleh biodiesel dengan bilangan iod sebesar 84.85 g I2 / 100 g. Penurunan bilangan iod pada minyak jarak (95 g I2 / 100 g) hingga menjadi 84.85 g I2/100 g ketika sudah diproses menjadi biodiesel, disebabkan karena adanya pelakuan pemanasan dalam proses pembuatan biodiesel yaitu esterifikasi maupun transesterifikasi. Adanya pemanasan tersebut kemungkinan menyebabkan ikatan-ikatan tak jenuh dalam asam lemak penyusun minyak jarak pagar mengalami degradasi oleh suhu, sehingga bilangan iod pada biodiesel lebih rendah daripada minyak jarak pagar.

(60)

menggunakan Na2SO4 untuk mengikat sisa air yang tertinggal pada biodiesel.

2. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Antioksidan 2.1. Bilangan Peroksida

Bilangan peroksida dapat digunakan sebagai indikator kerusakan oksidatif yang terjadi pada minyak, lemak, atau bahan-bahan yang mengandung minyak. Semakin tinggi bilangan peroksida, menunjukkan bahwa minyak atau bahan yang mengandung minyak dan lemak memiliki ketahanan oksidatif yang semakin rendah, dan akan menyebabkan ketengikan maupun kenaikan bilangan asam.

Gambar 19 menunjukkan adanya pengaruh jenis antioksidan pada konsentrasi 0.1% terhadap kenaikan bilangan peroksida. Pada awal sebelum penyimpanan, nilai bilangan peroksida biodiesel adalah 4.75, dan selama penyimpanan, bilangan peroksida terus mengalami kenaikan. Tingkat kenaikan bilangan peroksida pada biodiesel berbeda-beda tergantung dari keefektifitasan masing-masing jenis antioksidan.

(61)

Berdasar Gambar 19, dapat dilihat bahwa biodiesel tanpa penambahan antioksidan (kontrol) mengalami kenaikan bilangan peroksida paling tinggi dibandingkan biodiesel dengan penambahan antioksidan secara umum. Hal ini menunjukkan bahwa proses oksidasi pada biodiesel tanpa penambahan antioksidan berlangsung dengan cepat dan tanpa hambatan, yaitu mulai terbentuknya radikal lipid akibat reaksi antara lipid dengan oksigen pada ikatan rangkapnya secara terus-menerus. Radikal lipid inilah yang akan membentuk radikal peroksida bila bereaksi dengan oksigen. Radikal peroksida yang terbentuk dapat menulari lipid yang belum rusak sehingga menghasilkan senyawa hidroperoksida serta dapat pula memecah diri membentuk radikal bebas. Oleh karena itu bilangan peroksida terus meningkat selama penyimpanan.

Peningkatan bilangan peroksida biodiesel kontrol pada minggu pertama tidak terlalu tajam, namun mulai minggu kedua hingga minggu keempat bilangan peroksida naik dengan tajam. Dari hal tersebut nampak bahwa pada minggu kedua dan ketiga, proses oksidasi berlangsung pada tahap propagasi, dimana pembentukan peroksida berlangsug secara cepat. Pada minggu ketiga menuju minggu keempat bilangan peroksida masih terus naik namun peningkatan tidak setajam minggu kedua dan ketiga. Hal ini disebabkan karena peroksida yang terbentuk pada proses propagasi sudah mulai mengalami proses dekomposisi peroksida, dimana peroksida akan mulai diubah menjadi berbagai macam produk seperti aldehida, asam berantai pendek, keton, dan radikal bebas. Senyawa-senyawa hasil dekomposisi peroksida ini bersifat volatil sehingga akan mudah menguap. Senyawa inilah yang menimbulkan bau tidak sedap dan tengik pada biodiesel.

(62)

peroksida yang paling kecil. Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa antioksidan TBHQ memberikan efektifitas yang paling baik.

Gambar 20. menunjukkan grafik hubungan antara penambahan jenis antioksidan dengan konsentrasi yang diberikan. Berdasar grafik tersebut, dapat dilihat bahwa ketiga jenis antioksidan tersebut menunjukkan trend yang hampir sama, dimana semakin tinggi konsentrasi antioksidan yang diberikan, maka nilai bilangan peroksidanya makin rendah. Selain itu diantara ketiga jenis antioksidan, TBHQ memiliki pengaruh yang paling baik dalam menghambat kenaikan bilangan peroksida.

(63)

0

Gambar 21. Histogram perubahan bilangan peroksida biodiesel pada tiap kombinasi perlakuan selama penyimpanan

Dari histogram perubahan bilangan peroksida diatas, dapat dilihat bahwa kombinasi perlakuan A2B4 (penambahan antioksidan TBHQ dengan konsentrasi 0.1%), memiliki bilangan peroksida yang terendah dari mulai minggu pertama hingga minggu ke empat. Hal ini berarti antioksidan TBHQ mampu menghambat oksidasi sehingga bilangan peroksida dapat ditekan sekecil mungkin. Penambahan antioksidan pada konsentrasi yang semakin meningkat, menunjukkan nilai bilangan peroksida yang semakin kecil.

(64)

oksigen karena sudah stabil sehingga dapat mencegah terbentuknya peroksida.

Antioksidan BHT, TBHQ dan Formula X merupakan sesama jenis antioksidan bergolongan fenolik, namun dalam penelitian ini antioksidan TBHQ memberikan hasil yang lebih baik terhadap biodiesel. Hal ini disebabkan karena masing-masing antioksidan memiliki keefektifitasan yang berbeda-beda.

Keefektifitasan antioksidan dalam menghambat reaksi oksidasi dipengaruhi oleh kemampuan antioksidan tersebut mendonorkan atom hidrogen kepada radikal lipid, dimana kemampuan antioksidan dalam mendonorkan atom hidrogen dipengaruhi oleh susunan molekul antioksidan itu sendiri, baik dari jumlah dan posisi substituen penyusunnya, atau jumlah gugus hidroksilnya. Pada TBHQ dan BHT, sama-sama memiliki gugus t-butil sebagai substituen pada posisi ortonya. Dalam penelitian ini, jenis antioksidan yang memiliki kemampuan menghambat oksidasi paling baik adalah antioksidan TBHQ. Hal ini disebabkan karena antioksidan TBHQ memiliki 2 gugus hidroksil yang dapat disumbangkan kepada radikal bebas, sehingga dalam aplikasinya, penggunaan antioksidan TBHQ memiliki keefektifitasan yang lebih baik daripada BHT atau formula X.

Antioksidan formula X juga merupakan antioksidan alami yang termasuk dalam golongan fenolik, jadi secara umum mekanisme kerja antioksidan formula X hampir sama dengan TBHQ atau BHT, yaitu dengan menyumbangkan atom H kepada radikal bebas. Diantara ketiga jenis antioksidan yang digunakan, antioksidan Formula X memiliki keefektiftasan yang paling rendah. Hal ini tidak berarti antioksidan Formula X tidak mampu menghambat reaksi oksidasi. Dibandingkan dengan kontrol biodiesel tanpa penambahan antioksidan, biodiesel dengan penambahan Formula X lebih baik, hanya saja kemungkinan konsentrasi yang ditambahkan kurang maksimal.

(65)

penyimpanan dapat dilihat pada Lampiran 4. Hasil analisis sidik ragam pada taraf kepercayaan 95% yang dapat dilihat pada Lampiran 7 hingga Lampiran 10. menunjukkan bahwa faktor A (jenis antioksidan), dan faktor B (konsentrasi antioksidan), serta interaksi keduanya berpengaruh nyata terhadap bilangan peroksida pada minggu pertama hingga minggu keempat. Dari hasil uji lanjut Duncan, menunjukkan bahwa kombinasi perlakuan A2B4 (Penambahan jenis antioksidan TBHQ dengan konsentrasi 0,1%) merupakan jenis antioksidan yang paling efektif menekan bilangan peroksida biodiesel.

2.2 Bilangan Asam

Analisis terhadap bilangan asam pada biodiesel penting dilakukan karena walaupun pada awalnya bilangan asam pada biodiesel sudah rendah, namun masih ada kemungkinan terbentuk asam-asam rantai pendek akibat adanya proses oksidasi sebagai hasil dekomposisi senyawa peroksida dan hidroperosida. Dalam aplikasinya, akumulasi asam pada biodiesel dapat mengakibatkan suatu kondisi yang bisa merusak mesin. Oleh karena itu penambahan antioksidan ini dimaksudkan untuk mempertahankan kestabilan oksidasi dalam rangka mencegah pembentukan peroksida maupun senyawa hasil dekomposisi peroksida seperti asam rantai pendek, aldehida, dan keton.