Pengaruh Kecepatan Sentrifugasi Terhadap Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha Curcas L.)

(1)

PENGARUH KECEPATAN SENTRIFUGASI TERHADAP KARAKTERISTIK BIODIESEL JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)

Oleh

ANDIKA PUTRI LISTIAWATI F34103031

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

Andika Putri Listiawati. F34103031. Pengaruh Kecepatan Sentrifugasi terhadap Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Di bawah bimbingan Ani Suryani.

RINGKASAN

Biodiesel dari minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) adalah salah satu sumber bahan bakar diesel alternatif potensial. Proses produksinya melalui reaksi esterifikasi-transesterifikasi yang menghasilkan campuran heterogen antara fasa hidrofobik (biodiesel) dan fasa hidrofilik (gliserol). Kedua senyawa ini memiliki perbedaan berat jenis. Campuran heterogen biodiesel-gliserol umumnya dipisahkan secara settling yang memakan waktu selama 8-12 jam. Aplikasinya dalam sistem kontinyu dapat menghambat proses produksi secara keseluruhan. Oleh karena itu, dibutuhkan proses sentrifugasi untuk mempercepat waktu pemisahan. Biodiesel yang diperoleh dari hasil separasi masih mengandung sisa katalis basa sehingga proses pencucian biodiesel diperlukan dalam proses untuk menghilangkan sisa katalis tersebut.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kecepatan sentrifugasi terhadap karakteristik biodiesel jarak pagar serta mengetahui apakah proses sentrifugasi ini dapat mengefisienkan proses pencucian katalis basa pada biodiesel. Penelitian ini meliputi penelitian pendahuluan untuk mengetahui karakteristik minyak jarak pagar, dan penelitian utama untuk mengetahui pengaruh kecepatan sentrifugasi terhadap karakteristik biodiesel. Perlakuan yang diberikan dalam penelitian utama adalah kecepatan sentrifugasi 500 rpm (30 g), 1000 rpm (120 g), 1500 rpm (270 g), dan 2000 rpm (480 g). Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian utama adalah Rancangan Acak Lengkap faktor tunggal.

Parameter utama dalam penelitian utama adalah viskositas kinematik, densitas, dan kadar katalis basa biodiesel. Ketiga parameter ini dibandingkan dengan biodiesel hasil settling selama 12 jam. Karakteristik biodiesel yang diperoleh setelah sentrifugasi selama satu menit berupa viskositas kinematik (4,61 – 4, 71 cSt), densitas (0,8823 – 0,8848 g/cm3), kadar katalis KOH (714 – 982 ppm), perolehan biodiesel setelah sentrifugasi (77,37 – 81,49 %v/v), kadar air (0,0129 – 0,0168 %b/b), bilangan asam (0,81 – 0,93 mg KOH/ g biodiesel), kadar asam lemak bebas (0,41 – 0,47%), bilangan iod (87,00 – 87,87 g I2/100 g biodiesel), bilangan penyabunan (192,62 – 195,95 mg KOH/g biodiesel), dan angka setana (54,47 – 54,95). Selain itu juga dilakukan uji kromatografi gas-spektrometrik massa yang menunjukkan bahwa biodiesel hasil sentrifugasi dengan kecepatan 500 rpm (30 g) selama satu menit mengandung 97,25% (b/b) metil ester.

(3)

Andika Putri Listiawati. F34103031. The Effects of Centrifugation Velocity to Biodiesel Based on Purging Nut (Jatropha curcas L.) Characteristics. Supervised by Ani Suryani.

SUMMARY

Biodiesel from purging nut oil (Jatropha curcas L.) is an alternative potential source for diesel fuel. It is made from esterification-transesterification reaction that form suspension between hydrophobic phase (biodiesel) and hydrophilic phase (glycerol). This two substances have different density that make them separate in 8-12 hours by settling. Long period for settling can hamper whole production process in continuous system. Therefore, centrifugation process is needed to make shorter separation time. Biodiesel from separation process still contain alkaline catalyst residue, so washing process is needed to remove it.

The aim of this research is to know the effects of centrifugation velocity to purging nut biodiesel characteristics and to know the efficiency of centrifugation process to remove alkaline catalyst residue. This research consist of introductary research to determine characteristics of purging nut oil, and main research to know the effects of centrifugation velocity to biodiesel characteristics. Experimental design used in main research is Complete Randomized Design with single factor (centrifugation velocity). Centrifugation velocity consist of four level: 500 rpm (30 g), 1000 rpm (120 g), 1500 rpm (270 g), and 2000 rpm (480 g). One minute is used as centrifugation time in main research.

Main parameters in the research are kinematic viscosity, density, and measurement of alkaline catalyst of biodiesel. This three parameters compared with biodiesel from 12 hours settling. Biodiesel characteristics from one minute centrifugation consist of kinematic viscosity (4,61 – 4, 71 cSt), density (0,8823 – 0,8848 g/cm3), alkaline catalyst content (714 – 982 ppm), measurement of biodiesel after centrifugation (77,37 – 81,49 %v/v), water content (0,0129 – 0,0168 %b/b), acid number (0,81 – 0,93 mg KOH/ g biodiesel), free fatty acid content (0,41 – 0,47%), iodine number (87,00 – 87,87 g I2/100 g biodiesel), saponification number (192,62 – 195,95 mg KOH/g biodiesel), and cetane number (54,47 – 54,95). Test of Gas Chromatography-Mass Spectrometric (GC-MS) shows that biodiesel from centrifugation process within 500 rpm in one minute contain 97,25% (w/w) of methyl ester.

(4)

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul “Pengaruh Kecepatan Sentrifugasi terhadap Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)” adalah hasil karya saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Agustus 2007

Andika Putri Listiawati

(5)

SKRIPSI

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

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

2007

(6)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

SKRIPSI

Dilahirkan di Cianjur, 6 Januari 1985

Tanggal lulus: 22 Agustus 2007

Menyetujui, Bogor, 24 Agustus 2007

(7)

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji serta syukur penulis panjatkan ke hadirat Bapa di Surga atas kasih setia, karunia yang melimpah, dan tuntunan yang tak pernah henti bagi penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan sebaik-baiknya. Perjuangan bersama-Nya selalu terasa indah dan berharga. Adapun skripsi dengan judul “Pengaruh Kecepatan Sentrifugasi terhadap Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)“ ini disusun untuk memenuhi persyaratan ujian Strata-1 di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Melalui kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ungkapan terima kasih yang tulus kepada:

1. Mama dan Papa tercinta yang telah memberikan dorongan dan motivasi bagi penulis, Andre dan Anggi yang senantiasa memberikan semangat serta seluruh keluarga yang senantiasa mendoakan penulis. Terima kasih atas doa, dukungan, dan perhatian yang dapat penulis rasakan hingga saat ini dan nanti. 2. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA. selaku dosen pembimbing akademik yang telah

berkenan meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan penulis selama kuliah hingga penyusunan skripsi.

3. Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS. dan Dr. Ir. M. Yani, MEng. selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak saran bagi kesempurnaan skripsi ini. 4. Agung Marsubowo atas perhatian, doa, dan dukungannya hingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi ini.

5. Bapak Gunawan, Ibu Ega, Ibu Rini, Ibu Sri, dan Bapak Edi beserta staf Departemen Teknologi Industri Pertanian lainnya yang telah bersedia membantu penulis selama penelitian.

6. Kosi dan Rohmat selaku teman sebimbingan akademik.

7. Vivi, Feny, Mas Tarwin, Silvi, dan Ningrum serta teman-teman seperjuangan semasa penelitian lainnya.

(8)

iv

9. Muti, Ika, Teti, Dini yang telah memberikan semangat dan bantuan pada penulis.

10.Seluruh pihak lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah senantiasa mendukung penulis hingga saat ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini memiliki kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga setiap bagian dari skripsi ini dapat bermanfaat bagi dunia ilmu pengetahuan dan bagi para pembaca.

Bogor, Agustus 2007

(9)

v

DAFTAR ISI

Hal.

KATA PENGANTAR ...iii

DAFTAR TABEL...vii

DAFTAR GAMBAR ...viii

DAFTAR LAMPIRAN...ix

I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ...1

B. TUJUAN ...3

II. TINJAUAN PUSTAKA A. TANAMAN JARAK PAGAR...4

B. MINYAK JARAK PAGAR...6

C. BIODIESEL JARAK PAGAR...8

D. GLISEROL ...17

E. SENTRIFUGASI ...19

III. METODOLOGI PENELITIAN A. ALAT DAN BAHAN ...23

B. METODE PENELITIAN...23

1. Penelitian Pendahuluan ...23

2. Penelitian Utama ...24

C. RANCANGAN PERCOBAAN ...25

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENELITIAN PENDAHULUAN ...27

B. PENELITIAN UTAMA...29

1. Viskositas Kinematik ...33

2. Densitas ...35

3. Kadar Katalis KOH ...36

4. Perolehan Biodiesel Setelah Sentrifugasi...38

5. Kadar Air...39

6. Bilangan Asam dan Kadar Asam Lemak Bebas (ALB)...40

(10)

vi

8. Bilangan Penyabunan...43

9. Angka Setana ...45

10.Gas Chromatography-Mass Spectrometric (GC-MS) ...46

V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN ...48

B. SARAN ...48

DAFTAR PUSTAKA ...49

(11)

Oleh

2007

(12)

Andika Putri Listiawati. F34103031. Pengaruh Kecepatan Sentrifugasi terhadap Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Di bawah bimbingan Ani Suryani.

RINGKASAN

Biodiesel dari minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) adalah salah satu sumber bahan bakar diesel alternatif potensial. Proses produksinya melalui reaksi esterifikasi-transesterifikasi yang menghasilkan campuran heterogen antara fasa hidrofobik (biodiesel) dan fasa hidrofilik (gliserol). Kedua senyawa ini memiliki perbedaan berat jenis. Campuran heterogen biodiesel-gliserol umumnya dipisahkan secara settling yang memakan waktu selama 8-12 jam. Aplikasinya dalam sistem kontinyu dapat menghambat proses produksi secara keseluruhan. Oleh karena itu, dibutuhkan proses sentrifugasi untuk mempercepat waktu pemisahan. Biodiesel yang diperoleh dari hasil separasi masih mengandung sisa katalis basa sehingga proses pencucian biodiesel diperlukan dalam proses untuk menghilangkan sisa katalis tersebut.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kecepatan sentrifugasi terhadap karakteristik biodiesel jarak pagar serta mengetahui apakah proses sentrifugasi ini dapat mengefisienkan proses pencucian katalis basa pada biodiesel. Penelitian ini meliputi penelitian pendahuluan untuk mengetahui karakteristik minyak jarak pagar, dan penelitian utama untuk mengetahui pengaruh kecepatan sentrifugasi terhadap karakteristik biodiesel. Perlakuan yang diberikan dalam penelitian utama adalah kecepatan sentrifugasi 500 rpm (30 g), 1000 rpm (120 g), 1500 rpm (270 g), dan 2000 rpm (480 g). Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian utama adalah Rancangan Acak Lengkap faktor tunggal.

Parameter utama dalam penelitian utama adalah viskositas kinematik, densitas, dan kadar katalis basa biodiesel. Ketiga parameter ini dibandingkan dengan biodiesel hasil settling selama 12 jam. Karakteristik biodiesel yang diperoleh setelah sentrifugasi selama satu menit berupa viskositas kinematik (4,61 – 4, 71 cSt), densitas (0,8823 – 0,8848 g/cm3), kadar katalis KOH (714 – 982 ppm), perolehan biodiesel setelah sentrifugasi (77,37 – 81,49 %v/v), kadar air (0,0129 – 0,0168 %b/b), bilangan asam (0,81 – 0,93 mg KOH/ g biodiesel), kadar asam lemak bebas (0,41 – 0,47%), bilangan iod (87,00 – 87,87 g I2/100 g biodiesel), bilangan penyabunan (192,62 – 195,95 mg KOH/g biodiesel), dan angka setana (54,47 – 54,95). Selain itu juga dilakukan uji kromatografi gas-spektrometrik massa yang menunjukkan bahwa biodiesel hasil sentrifugasi dengan kecepatan 500 rpm (30 g) selama satu menit mengandung 97,25% (b/b) metil ester.

(13)

Andika Putri Listiawati. F34103031. The Effects of Centrifugation Velocity to Biodiesel Based on Purging Nut (Jatropha curcas L.) Characteristics. Supervised by Ani Suryani.

SUMMARY

Biodiesel from purging nut oil (Jatropha curcas L.) is an alternative potential source for diesel fuel. It is made from esterification-transesterification reaction that form suspension between hydrophobic phase (biodiesel) and hydrophilic phase (glycerol). This two substances have different density that make them separate in 8-12 hours by settling. Long period for settling can hamper whole production process in continuous system. Therefore, centrifugation process is needed to make shorter separation time. Biodiesel from separation process still contain alkaline catalyst residue, so washing process is needed to remove it.

The aim of this research is to know the effects of centrifugation velocity to purging nut biodiesel characteristics and to know the efficiency of centrifugation process to remove alkaline catalyst residue. This research consist of introductary research to determine characteristics of purging nut oil, and main research to know the effects of centrifugation velocity to biodiesel characteristics. Experimental design used in main research is Complete Randomized Design with single factor (centrifugation velocity). Centrifugation velocity consist of four level: 500 rpm (30 g), 1000 rpm (120 g), 1500 rpm (270 g), and 2000 rpm (480 g). One minute is used as centrifugation time in main research.

Main parameters in the research are kinematic viscosity, density, and measurement of alkaline catalyst of biodiesel. This three parameters compared with biodiesel from 12 hours settling. Biodiesel characteristics from one minute centrifugation consist of kinematic viscosity (4,61 – 4, 71 cSt), density (0,8823 – 0,8848 g/cm3), alkaline catalyst content (714 – 982 ppm), measurement of biodiesel after centrifugation (77,37 – 81,49 %v/v), water content (0,0129 – 0,0168 %b/b), acid number (0,81 – 0,93 mg KOH/ g biodiesel), free fatty acid content (0,41 – 0,47%), iodine number (87,00 – 87,87 g I2/100 g biodiesel), saponification number (192,62 – 195,95 mg KOH/g biodiesel), and cetane number (54,47 – 54,95). Test of Gas Chromatography-Mass Spectrometric (GC-MS) shows that biodiesel from centrifugation process within 500 rpm in one minute contain 97,25% (w/w) of methyl ester.

(14)

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul “Pengaruh Kecepatan Sentrifugasi terhadap Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)” adalah hasil karya saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Agustus 2007

Andika Putri Listiawati

(15)

SKRIPSI

2007

(16)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

SKRIPSI

Dilahirkan di Cianjur, 6 Januari 1985

Tanggal lulus: 22 Agustus 2007

Menyetujui, Bogor, 24 Agustus 2007

(17)

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji serta syukur penulis panjatkan ke hadirat Bapa di Surga atas kasih setia, karunia yang melimpah, dan tuntunan yang tak pernah henti bagi penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan sebaik-baiknya. Perjuangan bersama-Nya selalu terasa indah dan berharga. Adapun skripsi dengan judul “Pengaruh Kecepatan Sentrifugasi terhadap Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)“ ini disusun untuk memenuhi persyaratan ujian Strata-1 di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Melalui kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ungkapan terima kasih yang tulus kepada:

1. Mama dan Papa tercinta yang telah memberikan dorongan dan motivasi bagi penulis, Andre dan Anggi yang senantiasa memberikan semangat serta seluruh keluarga yang senantiasa mendoakan penulis. Terima kasih atas doa, dukungan, dan perhatian yang dapat penulis rasakan hingga saat ini dan nanti. 2. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA. selaku dosen pembimbing akademik yang telah

berkenan meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan penulis selama kuliah hingga penyusunan skripsi.

3. Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS. dan Dr. Ir. M. Yani, MEng. selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak saran bagi kesempurnaan skripsi ini. 4. Agung Marsubowo atas perhatian, doa, dan dukungannya hingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi ini.

5. Bapak Gunawan, Ibu Ega, Ibu Rini, Ibu Sri, dan Bapak Edi beserta staf Departemen Teknologi Industri Pertanian lainnya yang telah bersedia membantu penulis selama penelitian.

6. Kosi dan Rohmat selaku teman sebimbingan akademik.

7. Vivi, Feny, Mas Tarwin, Silvi, dan Ningrum serta teman-teman seperjuangan semasa penelitian lainnya.

(18)

iv

9. Muti, Ika, Teti, Dini yang telah memberikan semangat dan bantuan pada penulis.

10.Seluruh pihak lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah senantiasa mendukung penulis hingga saat ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini memiliki kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga setiap bagian dari skripsi ini dapat bermanfaat bagi dunia ilmu pengetahuan dan bagi para pembaca.

Bogor, Agustus 2007

(19)

v

DAFTAR ISI

Hal.

KATA PENGANTAR ...iii

DAFTAR TABEL...vii

DAFTAR GAMBAR ...viii

DAFTAR LAMPIRAN...ix

I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ...1

B. TUJUAN ...3

II. TINJAUAN PUSTAKA A. TANAMAN JARAK PAGAR...4

B. MINYAK JARAK PAGAR...6

C. BIODIESEL JARAK PAGAR...8

D. GLISEROL ...17

E. SENTRIFUGASI ...19

III. METODOLOGI PENELITIAN A. ALAT DAN BAHAN ...23

B. METODE PENELITIAN...23

1. Penelitian Pendahuluan ...23

2. Penelitian Utama ...24

C. RANCANGAN PERCOBAAN ...25

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENELITIAN PENDAHULUAN ...27

B. PENELITIAN UTAMA...29

1. Viskositas Kinematik ...33

2. Densitas ...35

3. Kadar Katalis KOH ...36

4. Perolehan Biodiesel Setelah Sentrifugasi...38

5. Kadar Air...39

6. Bilangan Asam dan Kadar Asam Lemak Bebas (ALB)...40

(20)

vi

8. Bilangan Penyabunan...43

9. Angka Setana ...45

10.Gas Chromatography-Mass Spectrometric (GC-MS) ...46

V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN ...48

B. SARAN ...48

DAFTAR PUSTAKA ...49

(21)

vii

DAFTAR TABEL

Hal. Tabel 1. Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi Tahun

1995-2010 ...1

Tabel 2. Komposisi Kimia Inti, Kulit, dan Ampas Biji Jarak Pagar ...5

Tabel 3. Komposisi Asam Lemak dari Minyak Jarak Pagar...7

Tabel 4. Sifat Fisik dan Kimia Minyak Jarak Pagar ...8

Tabel 5. Standar Mutu Biodiesel Indonesia ...10

Tabel 6. Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar dan Standar Kualitas Biodiesel...11

Tabel 7. Sifat-sifat Fisik Gliserol ...18

Tabel 8. Hasil Karakterisasi Minyak Jarak Pagar dan Pembanding ...27

Tabel 9. Hasil Uji Viskositas Kinematik Biodiesel (40°C)...34

Tabel 10. Hasil Uji Densitas Biodiesel (15°C) ...35

Tabel 11. Hasil Uji Kadar Katalis KOH dalam Biodiesel...37

Tabel 12. Hasil Uji Perolehan Biodiesel Setelah Sentrifugasi ...39

Tabel 13. Hasil Uji Kadar Air Biodiesel ...40

Tabel 14. Hasil Uji Bilangan Asam dan Kadar ALB Biodiesel...41

Tabel 15. Hasil Uji Bilangan Iod Biodiesel ...43

Tabel 16. Hasil Uji Bilangan Penyabunan Biodiesel ...44

(22)

viii

DAFTAR GAMBAR

Hal.

Gambar 1. Morfologi Tanaman Jarak Pagar...5 Gambar 2. Potensi dan Aneka Kegunaan Tanaman Jarak Pagar...6 Gambar 3. Reaksi Esterifikasi Asam Lemak Bebas dan Metanol ...12 Gambar 4. Reaksi Transesterifikasi Trigliserida dengan Alkohol...13 Gambar 5. Mekanisme Transesterifikasi Trigliserida ...15 Gambar 6. Reaksi Penyabunan Saat Transesterifikasi ...16 Gambar 7. Diagram Alir Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak

Jarak ...17 Gambar 8. Mekanisme Gaya pada Globula Fasa Terdispersi dalam

(23)

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Hal. Lampiran 1. Penghitungan Jumlah Metanol dan Katalis untuk Proses

Estrans...54 Lampiran 2. Penghitungan Konversi Satuan Kecepatan Sentrifugasi

RPM (Rotation Per Minute) ke Dalam RCF (Relative

Centrifuce Force)...55 Lampiran 3. Prosedur Analisa ...56 Lampiran 4. Rekapitulasi Data Hasil Penelitian Utama...61 Lampiran 5. Analisa Sidik Ragam (ANOVA) Hasil Penelitian Utama

(α=0,05) ...66 Lampiran 6. Hasil Uji t-student (α=0,05) Variabel Viskositas

Kinematik, Densitas, dan Kadar Katalis KOH Biodiesel ...69 Lampiran 7. Neraca Massa Proses Produksi Biodiesel ...70 Lampiran 8. Hasil Uji Gas Chromatography-Mass Spectrometric

(24)

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Berdasarkan data tahun 2005 tercatat kebutuhan atau pemakaian solar nasional sebesar sekitar 27,5 milyar liter, dimana penggunaan solar ini lebih banyak dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar minyak lain (premium 17,5 milyar liter, minyak tanah 11,3 milyar liter, minyak diesel 9,0 milyar liter, dan minyak bakar 4,7 milyar liter) (Prihandana et al., 2006). Walaupun produksi dari segi jumlah minyak mentah, Indonesia sanggup untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, impor minyak solar harus dilakukan karena kapasitas kilang minyak yang tersedia tidak mencukupi untuk memenuhi seluruh permintaan solar dalam negeri. Di masa mendatang kebutuhan akan minyak solar dipastikan terus meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk dan volume kegiatan ekonomi. Upaya peningkatan kapasitas kilang bukanlah suatu hal yang mudah dilakukan dalam waktu relatif singkat karena kilang merupakan investasi yang bersifat capital intensive atau padat modal.

Kondisi di atas, disertai dengan semakin menipisnya jumlah bahan bakar fosil (nonrenewable resources), mengharuskan Indonesia untuk terus mengurangi penggunaan sektor energi yang berbasis bahan bakar fosil dengan cara mengoptimasi penggunaan energi yang terbarukan, salah satunya adalah biodiesel. Biodiesel merupakan jenis bahan bakar cair alternatif yang mampu memberikan kontribusi untuk pemenuhan kebutuhan minyak solar di Indonesia mengingat porsi konsumsi minyak solar untuk sektor transportasi terus meningkat setiap tahunnya (Tabel 1).

Tabel 1. Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi Tahun 1995-2010

Tahun 1995 2000 2005 2010

Transportasi (milyar liter) 6,91 9,69 13,12 18,14 Total (milyar liter) 15,84 21,39 27,05 34,71

Porsi (%) 43,62 45,29 48,50 52,27

(25)

2 Biodiesel adalah bahan bakar diesel alternatif potensial yang berasal dari minyak nabati, minyak hewani atau minyak bekas dengan cara men-transesterifikasi minyak atau lemak dengan menggunakan alkohol seperti metanol atau etanol. Salah satu tanaman penghasil minyak nabati untuk biodiesel yang berpotensi di Indonesia adalah tanaman jarak pagar. Biji jarak pagar (Jatropha curcas L.) sebagai bahan baku biodiesel memiliki kadar minyak yang cukup tinggi, yaitu sekitar 40-60%. Penggunaan minyak jarak pagar ini tidak terfokus sebagai minyak pangan karena kandungan toksinnya. Biodiesel yang dihasilkan dari minyak jarak pagar bersifat ramah lingkungan dan proses pembuatannya tidak sulit.

Biodiesel berupa metil ester dari minyak jarak pagar dapat diperoleh melalui reaksi transesterifikasi menggunakan metanol dengan katalis basa pada suhu 60-70°C selama 1-2 jam. Proses transesterifikasi minyak jarak pagar menghasilkan campuran heterogen yang terdiri dari fasa hidrofobik (sebagian besar komponennya biodiesel) dan fasa hidrofilik (sebagian besar komponennya gliserol). Umumnya, setelah didiamkan selama 15 menit gliserol dan biodiesel mulai memisah dan membentuk dua fraksi karena adanya perbedaan berat jenis. Agar diperoleh rendemen metil ester yang besar, maka proses settling untuk mengenapkan gliserol diteruskan hingga 8-12 jam. Kondisi pemisahan campuran heterogen yang memakan waktu lama ini tentu saja dapat mengakibatkan bottle neck pada proses produksi biodiesel sistem kontinyu sehingga diperlukan metode pemisahan lain yang lebih baik dibandingkan settling. Proses sentrifugasi dapat mengefisiensikan waktu separasi yang diperlukan sehingga gliserol akan terpisah dari biodiesel dalam waktu yang relatif singkat.

(26)

3 berupa mono- dan digliserida. Sebagian besar pengotor berupa sisa katalis basa akan terdapat pada gliserol, sedangkan sebagian kecilnya yang terdapat pada biodiesel umumnya dihilangkan melalui proses pencucian biodiesel dengan menggunakan larutan asam lemah dan air secara berulang-ulang hingga pH air yang diperoleh netral.

B. TUJUAN

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui pengaruh kecepatan sentrifugasi biodiesel hasil transesterifikasi terhadap karakteristik biodiesel setelah sentrifugasi, khususnya densitas biodiesel, viskositas kinematik biodiesel, dan kadar katalis KOH dalam biodiesel.

(27)

4 II. TINJAUAN PUSTAKA

A. TANAMAN JARAK PAGAR

Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiaceae, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Klasifikasi tanaman jarak pagar adalah sebagai berikut:

Divisi : Spermatophyta Subdivisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbiaceae Genus : Jatropha

Spesies : Jatropha curcas Linn.

Tanaman jarak pagar berupa perdu dengan tinggi 1-7 m, bercabang tidak teratur. Batangnya berkayu, silindris, dan bila terluka mengeluarkan getah (Hambali et al., 2006). Tanaman jarak pagar tumbuh dengan cepat, kuat, dan tahan terhadap panas, lahan tandus, dan berbatu. Menurut Azam et al. (2005), tanaman ini dapat tumbuh di tempat dengan curah hujan 250-1200 mm/tahun serta mudah beradaptasi terhadap kondisi tanah kering atau semi-kering. Tanaman jarak pagar juga dapat tumbuh di tanah yang cukup basa dan asam serta tanah erosi atau terdegradasi. Buahnya berbentuk elips dengan panjang 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 tanaman jarak pagar sudah mulai berbuah dan produktivitas tertinggi dicapai ketika tanaman berumur lima tahun. Umur produktif tanaman jarak pagar mencapai 50 tahun. Morfologi tanaman jarak pagar dapat dilihat pada Gambar 1.

(28)

biji, dimana komposisi kimianya dapat dilihat pada Tabel 2. Potensi dan aneka kegunaan tanaman jarak pagar dapat dilihat pada Gambar 2.

(a) (b) (c)

Gambar 1. Morfologi Tanaman Jarak Pagar (a: pohon, b: buah, c: biji)

Tabel 2. Komposisi Kimia Inti, Kulit, dan Ampas Biji Jarak Pagar Parameter Inti Biji Kulit Biji Ampas Biji Kadar bahan kering (%) 94,2 – 96,9 89,8 – 90,4 100 Komposisi (% bahan kering)

Protein kasar 22,2 – 27,2 4,3 – 4,5 56,4 – 63,8 Lemak 56,8 – 58,4 0,5 – 1,4 1,0 – 1,5

Abu 3,6 – 4,3 2,8 – 6,1 9,6 – 10,4

Serat deterjen netral 3,5 – 3,8 83,9 – 89,4 8,1 – 9,1 Serat deterjen asam 2,4 – 3,0 74,6 – 78,3 5,7 – 7,0 Lignin deterjen asam 0,0 – 0,2 45,1 – 47,5 0,1 – 0,4 Total energi (MJ/kg) 30,5 – 31,1 19,3 – 19,5 18,0 – 18,3 Sumber: Gübitz et al. (1999)

(29)

Daun -Makanan ulat sutra -Kegunaan medis -Anti peradangan

Getah -Penyembuh luka

(protease curcain) - Kegunaan medis

Jatropha curcas Linn. -Pengendali erosi -Tanaman pelindung - Kayu bakar

Buah

Biji -Insektisida

-Makanan ternak (varietas non-toksik)

Daging Buah -Bahan bakar -Pupuk hijau - Produksi biogas

Minyak Biji -Produksi sabun -Bahan bakar -Insektisida -Kegunaan medis

Bungkil Biji -Pupuk

-Makanan ternak (varietas non-toksik) -Produksi biogas

Cangkang Biji -Bahan bakar

Sumber: Gübitz et al. (1999)

Gambar 2. Potensi dan Aneka Kegunaan Tanaman Jarak Pagar

B. MINYAK JARAK PAGAR

Komoditas perkebunan penghasil minyak nabati di Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel cukup banyak, di antaranya minyak kelapa sawit, kelapa, dan jarak pagar. Namun, mengingat minyak kelapa sawit dan minyak kelapa banyak dimanfaatkan sebagai minyak makan, maka peluang pemanfaatan minyak jarak pagar sebagai bahan baku biodiesel lebih besar. Hal ini dikarenakan minyak jarak pagar tidak termasuk dalam kategori minyak makan (Hambali et al., 2006). Inti biji, yang menjadi bagian penting tanaman jarak pagar dan memiliki potensi terbesar untuk kegunaannya, mengandung 40-60% minyak (Makkar et al., 1997). Kandungan asam lemak esensial dalam minyak jarak pagar cukup tinggi sehingga sebenarnya dapat dikonsumsi sebagai minyak makan, asalkan toksin yang

(30)

7 berupa phorbol ester dan curcin dapat dihilangkan (Openshaw, 2000). Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Komposisi Asam Lemak dari Minyak Jarak Pagar

Asam Lemak Komposisi (% b/b)

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 Asam linolenat (18 : 3) 0 – 0,3 Sumber: Gübitz et al. (1999)

(31)

8 Tabel 4. Sifat Fisik dan Kimia Minyak Jarak Pagar

Sifat Fisik dan Kimia Satuan Nilai

Densitas pada 15°C g/cm3 0,920

Viskositas pada 30°C cSt 52

Titik nyala (Flash point) °C 240

Angka netralisasi mg KOH/g 0,92

Monogliserida %b/b Tidak terdeteksi

Digliserida %b/b 2,7

Trigliserida %b/b 97,3

Kadar air %b/b 0,07

Kadar fosfor mg/kg 290

Kadar kalsium mg/kg 56

Kadar magnesium mg/kg 103

Kadar besi mg/kg 2,4

Asam lemak bebas (FFA)* % 1,9

Nilai kalor total** MJ/kg 39,65

Sumber: Gübitz et al. (1999)

*= Haas dan Mittelbach (2000) **= Makkar et al. (1997)

C. BIODIESEL JARAK PAGAR

(32)

9 Biodiesel, sebagai bahan bakar alternatif, memiliki banyak manfaat, di antaranya berasal dari bahan baku yang dapat diperbarui (renewable) serta merupakan sumber daya domestik, dapat menggantikan bahan bakar diesel dan turunannya dari petroleum, dan bersifat biodegradable. Dibandingkan petroleum diesel, biodiesel memiliki emisi bahan bakar (gas buang) yang lebih baik, seperti emisi karbon monoksida dan SOx yang rendah. Karbondioksida yang diproduksi oleh pembakaran biodiesel dapat digunakan kembali (recycle) untuk fotosintesis, sehingga meminimalisir efek rumah kaca akibat pembakaran. Biodiesel memiliki titik nyala yang relatif tinggi (150°C) sehingga aman bagi alat transportasi atau lebih mudah ditangani daripada petroleum diesel. Biodiesel juga memberikan sifat lubrikasi yang dapat mengurangi pemakaian pelumas mesin memperpanjang umur mesin. Secara singkat, kegunaan ini membuat biodiesel menjadi alternatif pengganti bahan bakar petroleum yang memegang peranan penting dalam penggunaannya di berbagai negara, terutama di daerah yang sensitif lingkungan (Zhang et al., 2003).

(33)

10 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: Forum Biodiesel Indonesia di dalam Hambali et al. (2006)

Biodiesel terdiri atas asam-asam lemak metil ester yang dapat diperoleh dari trigliserida dalam minyak nabati melalui proses transesterifikasi dengan metanol. Biodiesel akhir yang diperoleh dari proses ini memiliki karakteristik utama yang sama dengan bahan bakar diesel konvensional (Meher et al., 2004). Menurut Darnoko dan Cheryan (2000), bilangan setana, kandungan energi, viskositas, dan perubahan fasa biodiesel serupa dengan bahan bakar petroleum diesel. Perbandingan biodiesel jarak pagar dengan standar kualitas biodiesel menurut ASTM (American Society for Testing and Materials) dan European Normalization (EN) dapat dilihat pada Tabel 6.

(34)

11 Tabel 6. Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar dan Standar Kualitas

Biodiesel

Parameter Satuan Biodiesel

Jarak Pagar EN 14214

ASTM D 6751

Densitas (15°C) g/cm3 0,879 0,86 – 0,90 - Viskositas

kinematik (40°C) cSt 4,84

a

Sumber: Knothe (2006)

Gübitz et al. (1999) untuk biodiesel jarak pagar

Keterangan: a = viskositas pada 30°C d = dalam satuan % massa b = dalam satuan mg/kg e = dalam satuan % massa c = dalam satuan % volume

(35)

sedangkan minyak yang memiliki nilai FFA di atas 1 persen, seperti minyak jarak pagar, sebaiknya menggunakan proses dua tahap (esterifikasi-transesterifikasi). Menurut Lele (2004), transesterifikasi hanya bekerja dengan baik terhadap minyak yang mempunyai kualitas yang tinggi. Minyak yang mengandung asam lemak bebas lebih dari 1 persen akan membentuk formasi emulsi sabun yang menyulitkan pada saat pemisahan biodiesel.

Esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak bebas dengan alkohol sehingga membentuk ester dan melepaskan molekul air (Sonntag, 1982). Reaksi esterifikasi dapat terjadi dengan bantuan katalis asam, seperti H2SO4 atau HCl. Proses yang terjadi dalam reaksi esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 3.

R1COOH + CH3OH R1COOCH3 + H2O

Asam lemak Metanol Metil Ester Air bebas Katalis (Biodiesel)

asam

Gambar 3. Reaksi Esterifikasi Asam Lemak Bebas dan Metanol

Reaksi esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antaranya adalah jumlah pereaksi, waktu reaksi, suhu, konsentrasi katalis, dan kandungan air pada minyak. Semakin tinggi asam lemak bebas dan jumlah metanol yang digunakan, maka semakin tinggi pula rendemen metil ester yang dihasilkan dan semakin kecil kandungan asam lemak bebas pada produk (Canakci dan Gerpen, 2003). Katalis asam selain mengesterifikasi asam lemak bebas juga mengkonversi trigliserida menjadi metil ester, tetapi kecepatannya lebih rendah dibandingkan dengan transesterifikasi menggunakan katalis basa (Freedman etal., 1984 di dalam Canakci dan Gerpen, 2003).

(36)

bahwa esterifikasi dengan katalis asam terhadap minyak FFA tinggi dan telah dikeringkan terlebih dahulu memerlukan alkohol dalam jumlah banyak (20:1), suhu 60°C, dan waktu 1-2 jam. Apabila suhu dinaikkan menjadi 135°C, maka waktu dapat dipersingkat menjadi 45 menit.

Tahapan proses untuk memperoleh biodiesel setelah esterifikasi adalah transesterifikasi berkatalis basa. Secara kimia, transesterifikasi (juga disebut alkoholisis) berarti mengambil molekul trigliserida atau kompleks asam lemak, menetralisir asam lemak bebas, menghilangkan gliserol, dan membentuk alkil ester. Reaksi ini dapat dilihat pada Gambar 4. Katalis biasanya digunakan untuk memperbesar laju reaksi dan rendemen. Secara teoritis, reaksi transesterifikasi adalah reaksi kesetimbangan. Dalam reaksi ini sejumlah besar alkohol digunakan untuk mengarahkan reaksi ekuilibrium ke kanan dan memproduksi metil ester, produk akhir yang diinginkan, dalam jumlah tinggi (Demirbaş, 2003). Alkohol adalah monohidrat alifatik primer atau sekunder yang memiliki 1-8 atom karbon. Beberapa jenis alkohol yang dapat digunakan untuk reaksi transesterifikasi adalah metanol, etanol, propanol, dan butanol. Metanol dan etanol adalah jenis yang paling sering digunakan, terutama metanol karena harganya murah serta menguntungkan sifat fisik dan kimianya, yaitu memiliki rantai alkohol terpendek. Sifat metanol ini menyebabkannya cepat bereaksi dengan trigliserida serta membuat NaOH lebih mudah larut di dalamnya (Ma dan Hanna, 1999).

O H O

R1 C O C H R1 C O R HO CH2

O O

13 R2 C O C H + 3R OH R2 C O R + HO CH

O O

R3 C O C H R3 C O R HO CH2 H

Katalis basa

Minyak atau lemak Alkohol Biodiesel Gliserol

(37)

14 Gambar 4. Reaksi Transesterifikasi Trigliserida dengan Alkohol

Untuk memenuhi stoikiometrik transesterifikasi, dibutuhkan rasio mol alkohol dan trigliserida sebesar 3:1. Dalam prakteknya rasio tersebut harus lebih besar untuk mendorong reaksi memperoleh rendemen ester maksimum. Reaksi transesterifikasi dapat dikatalisa oleh alkali, asam atau enzim. Katalis alkali terdiri atas NaOH, KOH, karbonat, dan sodium atau potasium alkoksida seperti sodium metoksida, sodium etoksida, sodium propoksida, dan sodium butoksida. Asam sulfat, asam sulfonat, dan asam hidroklorin biasanya digunakan sebagai katalis asam. Lipase juga dapat digunakan sebagai biokatalis. Transesterifikasi yang dikatalisa alkali lebih cepat daripada transesterifikasi yang dikatalisa asam, dan lebih sering digunakan secara komersial. Untuk reaksi transesterifikasi yang dikatalisa alkali, gliserida dan alkohol harus bersifat anhidrous karena air dapat menyebabkan reaksi saponifikasi yang menghasilkan sabun (Wright et al., 1944).

Trigliserida yang mengandung asam lemak bebas dalam kadar rendah diperlukan dalam proses transesterifikasi yang dikatalisa alkali. Jika trigliserida mengandung asam lemak bebas dan kadar air yang tinggi, transesterifikasi yang dikatalisa asam dapat digunakan terlebih dahulu (Keim, 1945 di dalam Ma dan Hanna, 1999). Transesterifikasi terdiri atas sejumlah reaksi reversibel yang berurutan. Trigliserida dikonversi secara bertahap menjadi digliserida, monogliserida, dan akhirnya gliserol. Dari setiap tahap akan dihasilkan metil ester, laju konversi monogliserida menjadi metil ester lebih cepat daripada digliserida dan trigliserida. Hal tersebut terjadi karena monogliserida lebih mudah larut dalam fase polar (gliserol) tempat katalis berada (Darnoko dan Cheryan, 2000). Gambar 5 memperlihatkan mekanisme transesterifikasi berkatalis basa NaOH (Ma dan Hanna, 1999).

(38)

bentuk ester asam lemak dan digliserida. Ketika NaOH, KOH, K2CO3 atau katalis sejenis lainnya dicampur dengan alkohol, katalis sebenarnya (grup alkoksida) terbentuk. Sejumlah kecil air, akibat reaksi transesterifikasi, dapat menyebabkan terbentuknya sabun selama transesterifikasi, reaksinya dapat dilihat pada Gambar 6 (Ma dan Hanna, 1999). Menurut Rodica dan Caprita (2005), adanya sabun akan mengurangi rendemen ester karena sabun akan mengikat metil ester dengan air.

Pre-step:

15

Tahap 1:

Tahap 2:

Tahap 3:

OR R1COOR + R’O¯ R1 – C – O¯

OR’

ROH+

R1 – C – O¯ R1COOR’ + ROH OR’

OR ROH+

R1 – C – O¯ + R’OH R1 – C – O¯ + R’O¯ OR’ OR’

OH¯ + R’OH R’O¯ + H2O atau R’ONa R’O¯ + Na+

Dimana R–OH digliserida, R1 grup alkil berantai panjang, dan R’ grup alkil berantai pendek

Gambar 5. Mekanisme Transesterifikasi Trigliserida (Ma dan Hanna, 1999)

(39)

1999). Reaksi transesterifikasi berkatalis basa dipengaruhi oleh faktor internal dan eksernal. Faktor internal di antaranya kualitas minyak itu sendiri seperti kadar air dan asam lemak bebas yang dapat mempengaruhi reaksi. Faktor eksternal dapat berupa jenis katalis, rasio mol antara alkohol dan minyak, suhu, waktu reaksi, dan parameter-parameter pascatransesterifikasi (Gerpen dan Knothe, 2004).

CH2 – O – CO – R1 CH2 – OH R1 – COOCH3 CH – O – CO – R2 CH – OH + R2 – COOCH3 CH2 – O – CO – R3 CH2 – OH R3 – COOCH3

Trigliserida Gliserin Metil ester (Biodiesel)

16 CH2 – O – CO – R1 CH2 – OH R1 – COONa CH – O – CO – R2 CH – OH + R2 – COONa CH2 – O – CO – R3 CH2 – OH R3 – COONa

NaOH CH3OH

NaOH H2O

Trigliserida Gliserin Sabun

Gambar 6. Reaksi Penyabunan Saat Transesterifikasi (Ma dan Hanna, 1999)

(40)

Dengan demikian, tahapan proses pembuatan biodiesel dari minyak jarak pagar dengan cara transesterifikasi berkatalis basa dapat digambarkan dalam diagram alir seperti terlihat pada Gambar 7.

17 Biodiesel

Recovery

metanol Gliserol

Purifikasi Separasi

Biodiesel kasar Pencampuran

Transesterifikasi Pemanasan

Minyak jarak Katalis Metanol

Gambar 7. Diagram Alir Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak (Hambali et al., 2006)

D. GLISEROL

(41)

18 atau lemak. Istilah ’gliserol’ diaplikasikan hanya pada bahan campuran kimia murni 1,2,3-propanatriol, sedangkan istilah ’gliserin’ diaplikasikan pada produk komersial yang umumnya mengandung lebih dari 95% gliserol setelah proses pemurnian. Beberapa sifat fisik gliserol dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Sifat-sifat Fisik Gliserol

Parameter Nilai Tegangan permukaan (20°C, mN/m) 63,4

Viskositas (20°C, mPa.s) 1499

Sumber: Appleby (2004)

Menurut Kirk dan Othmer (1964) di dalam Agustina (2004), gliserin dapat berasal dari industri sabun, oleokimia, dan dapat juga berasal dari industri kimia. Penggunaan gliserol sangat kompleks, terutama dalam industri. Sebagian besar gliserol digunakan dalam obat-obatan, kosmetika, pasta gigi, busa uretan, resin sintetik, dan gum ester. Industri berbahan baku tembakau dan pangan juga menggunakan gliserol dalam jumlah besar.

(42)

19 dimana pada akhir proses akan terpisah dengan metil ester (biodiesel) akibat adanya perbedaan berat jenis. Selain itu, sifat gliserol yang tidak mudah larut dalam metil ester juga mempermudah dan mempercepat proses pemisahan kedua fasa tersebut, baik dengan cara pengenapan (settling) atau sentrifugasi. Gliserol yang diperoleh setelah proses pemisahan ini mengandung sebagian kecil ekses metanol dan sebagian besar sisa katalis serta sabun (Gerpen dan Knothe, 2004). Gliserol harus dipisahkan dari biodiesel karena gliserol dapat membentuk senyawa akrolein dan terpolimerisasi menjadi senyawa plastis yang agak padat. Senyawa ini akan membentuk deposit pada pompa injektor sehingga menyebabkan kerusakan pada mesin diesel (Prihandana et al., 2006).

E. SENTRIFUGASI

Proses separasi memiliki peranan penting dalam industri, termasuk penghilangan zat-zat pengotor dari bahan baku, pemurnian produk, separasi produk recycle, dan penghilangan kontaminan dari fluida gas dan air. Sejauh ini, proses separasi mengkonsumsi sebesar 40-70% dari biaya operasi dan kapital di industri serta penggunaannya yang tepat dapat menurunkan biaya produksi dan meningkatkan keuntungan (Humphrey dan Keller, 1997).

Proses separasi dengan cara pengenapan atau settling membutuhkan waktu yang lama karena gaya gravitasi yang dibutuhkan akan dilawan oleh gaya difusi dan gerak Brown dari globula-globula dalam suspensi (Ford dan Graham, 1991). Rickwood (1984) menambahkan bahwa kecepatan pengenapan fasa terdispersi dalam suspensinya tidak hanya tergantung pada sifat fisik fasa tersebut, tetapi juga sifat fisik media dimana fasa terdispersi tersuspensi serta besarnya gaya yang digunakan. Seperti terlihat pada Gambar 8, gaya yang sebenarnya dialami globula fasa terdispersi tidak hanya ditentukan oleh gaya gravitasi (g), tetapi juga efek flotasi yang menunjukkan perbedaan densitas antara media kontinyu dan globula fasa terdispersi. Oleh karena itu, laju pengenapan perlu ditingkatkan dengan menggunakan gaya sentrifugal.

(43)

padat dengan menggunakan gaya pemusingan (sentrifugal) yang lebih besar daripada gaya gravitasi sehingga mempercepat laju pengenapan fasa terdispersi. Umumnya, sentrifugasi digunakan untuk memisahkan komponen tak larut (insoluble) dari media cair (Ford dan Graham, 1991; Ruthven, 1997).

Buoyancy

Molekular Interaksi

Settling

Gambar 8. Mekanisme Gaya pada Globula Fasa Terdispersi dalam Larutan

Prinsip pemisahan sentrifugasi didasarkan pada perbedaan berat jenis dari komponen-komponen yang ada. Cairan tak larut (fasa terdispersi) dalam fase cair kontinyu akan terenap hingga kecepatan konstan akhir tercapai. Hubungan antara komponen tak larut, media, dan medan sentrifugal ditunjukkan dalam Persamaan 1.

d2(ρp - ρl)ω2r

v = Persamaan 1

18μ

Keterangan: v = kecepatan pengenapan fasa terdispersi d = diameter globula fasa terdispersi ρp = berat jenis globula fasa terdispersi ρl = berat jenis media cair (kontinyu)

ω = kecepatan angular

r = jari-jari yang diukur dari pusat rotor μ = viskositas media kontinyu

(44)

21 jenis antara fasa terdispersi dan berat jenis media kontinyu. Laju sedimentasi akan menurun jika viskositas media kontinyu meningkat, dan akan meningkat jika gaya sentrifugal meningkat (Ford dan Graham, 1991).

Dalam prakteknya gaya sentrifugal yang menggerakkan globula fasa terdispersi menjauh dari sumbu rotasi jumlahnya jauh lebih besar daripada gaya gravitasi bumi. Selain gaya apung dan settling, globula fasa terdispersi juga dipengaruhi oleh gaya molekul dari media sekitarnya. Jika globula berukuran kecil, maka gaya sentrifugal yang besar diperlukan untuk meniadakan gaya molekul ini dan membuat globula terenap. Suspensi dimasukkan ke dalam tabung sentrifus yang ditempatkan di dalam rotor yang berputar dengan kecepatan dan waktu yang dapat dikendalikan. Rotor digerakkan dari pusat sumbu sentrifus dengan jari-jari tertentu. Jari-jari diukur dari pusat rotasi sampai bagian tengah cairan dalam tabung sentrifus sehingga untuk mendapatkan hasil yang akurat, kecepatan sentrifugasi (rpm) dikonversikan ke dalam satuan gravitasi (g). Adapun besarnya g dinyatakan sebagai RCF (relative centrifuce force) yang dinyatakan dalam Persamaan 2. Persamaan 2 menunjukkan bahwa gaya sentrifugal yang bekerja pada partikel berbanding lurus dengan jumlah kuadrat dari kecepatan sentrifugasi dan jarak dari sumbu rotasi (Rickwood, 1984).

RCF = 11,18x10-6 (r) (N)2 Persamaan 2

Keterangan: r = jari-jari yang diukur dari pusat rotor (sumbu rotasi) N = kecepatan dalam satuan rpm (revolutions per minute)

(45)

22 waktu yang lama dan globula-globula yang halus tetap tersuspensi dalam cairan.

(46)

23 III. METODOLOGI PENELITIAN

A. ALAT DAN BAHAN

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah labu leher tiga, erlenmeyer, gelas piala, neraca analitik, buret, pipet volumetrik, gelas ukur,

hot plate stirrer, kondensor, penangas air, termometer, Hitachicentrifuge tipe CR21G, viskosimeter Cannon-Fenske, piknometer, cawan aluminium, oven, dan desikator. Bahan-bahan yang digunakan adalah minyak jarak pagar dan metanol yang berasal dari SBRC (Surfactant and Bioenergy Research Center) Bogor, katalis KOH, alkohol netral 95%, kloroform, larutan Hanus, larutan KI 20%, larutan Na2S2O3 0,1 N, larutan KOH 0,1 N, larutan KOH-alkohol 0,5 N, larutan HCl 0,5 N, larutan aseton 2%, larutan HCl 0,01 N, indikator fenolftalein (PP), indikator kanji, dan aquades.

B. METODE PENELITIAN

Kajian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kecepatan putaran sentrifugasi terhadap karakteristik biodiesel jarak pagar serta mengetahui apakah proses sentrifugasi dapat meminimalisir tahapan pencucian katalis KOH dalam biodiesel. Metode penelitian meliputi penelitian pendahuluan untuk mengetahui karakteristik minyak jarak pagar dan penelitian utama untuk mengetahui pengaruh kecepatan sentrifugasi dan menganalisis karakteristik biodiesel yang diperoleh.

1. Penelitian Pendahuluan

(47)

24 2. Penelitian Utama

Penelitian utama meliputi proses esterifikasi dan transesterifikasi minyak jarak pagar untuk membuat biodiesel, mengetahui pengaruh kecepatan sentrifugasi biodiesel setelah transesterifikasi terhadap karakteristiknya, dan analisa biodiesel yang diperoleh setelah sentrifugasi. Proses pembuatan biodiesel diawali dengan mengisi labu leher tiga dengan minyak jarak, kemudian dipanaskan di atas hot plate stirrer hingga suhu minyak berkisar 55-60°C. Katalis asam H2SO4 sebanyak 1% dari bobot minyak dilarutkan dalam metanol (rasio mol metanol:minyak = 20:1). Campuran katalis asam dan metanol dimasukkan ke dalam labu leher tiga berisi minyak jarak pagar, kemudian proses esterifikasi dilakukan selama satu jam. Setelah melalui proses esterifikasi, dilakukan penyaringan produk yang didapat dengan menggunakan kapas untuk menyaring kotoran-kotoran padat yang mungkin terbentuk selama reaksi.

Selanjutnya untuk memperoleh metil ester (biodiesel), dilakukan proses transesterifikasi selama satu jam dalam kisaran suhu yang sama dengan proses esterifikasi, hanya saja dalam proses transesterifikasi digunakan katalis basa berupa KOH sebanyak 1% dari bobot minyak jarak awal dan rasio mol metanol:minyak = 6:1. Pengadukan dengan magnetic stirrer selama proses esterifikasi dan transesterifikasi menggunakan kecepatan pengadukan skala 6-7 pada alat hot plate stirrer LabTech model LMS 3006. Setelah proses transesterifikasi selesai, dilakukan sentrifugasi untuk memisahkan gliserol dari metil ester yang terbentuk. Contoh penghitungan jumlah metanol dan katalis yang dibutuhkan untuk proses esterifikasi dan transesterifikasi dapat dilihat pada Lampiran 1.

(48)

25

relative centrifuce force yang dinyatakan dalam satuan gravitasi (g). Contoh penghitungan konversinya dapat dilihat pada Lampiran 2.

Analisa biodiesel yang diperoleh setelah sentrifugasi berupa viskositas kinematik, densitas, kadar katalis KOH, penghitungan perolehan biodiesel setelah sentrifugasi, kadar air, bilangan asam, kadar asam lemak bebas, bilangan iod, bilangan penyabunan, dan angka setana. Selain itu juga dilakukan uji Gas Chromatography-Mass Spectrometric untuk biodiesel hasil sentrifugasi dengan kecepatan terendah dan menghasilkan karakteristik biodiesel terbaik. Prosedur untuk analisa karakteristik minyak jarak pagar maupun biodiesel dapat dilihat pada Lampiran 3. Diagram alir penelitian utama dapat dilihat pada Gambar 9.

C. RANCANGAN PERCOBAAN

Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian utama adalah Rancangan Acak Lengkap dengan pengamatan satu faktor perlakuan, yaitu kecepatan sentrifugasi. Faktor ini terdiri dari empat taraf dengan tiga kali ulangan untuk masing-masing taraf perlakuan. Bentuk model linier rancangan percobaan yang digunakan dapat dituliskan sebagai berikut:

Yij = μ + τi + εij

Yij = pengamatan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

μ = rataan umum (nilai tengah populasi)

τi = pengaruh kecepatan sentrifugasi taraf ke-i (i = 1, 2, 3, 4) εi = pengaruh galat pada perlakuan ke-i ulangan ke-j (j = 1, 2, 3) Perlakuan terdiri dari:

S1 = 500 rpm (30 g) S2 = 1000 rpm (120 g) S3 = 1500 rpm (270 g) S4 = 2000 rpm (480 g)

(49)

Gambar 9. Diagram Alir Penelitian Utama

H2SO4

(1% dari bobot minyak)

Metanol (Rasio mol metanol:minyak=20:1)

Analisa

Selesai Minyak jarak pagar

Mulai

Pemanasan hingga suhu 55-60°C

Esterifikasi (55-60°C, 1 jam)

Penyaringan (kapas)

Transesterifikasi (55-60°C, 1 jam)

Sentrifugasi (25°C, 1 menit, 500 rpm, 1000 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm)

Gliserol kasar Metil ester

(biodiesel) kasar

KOH (1%dari bobot

minyak)

Metanol (Rasio mol metanol:minyak=6:1) Kotoran

padat

(50)

27 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. PENELITIAN PENDAHULUAN

Penelitian pendahuluan dilakukan salah satunya untuk mengetahui karakteristik minyak jarak pagar sebelum diproses menjadi metil ester (biodiesel). Hasil karakterisasi minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Hasil Karakterisasi Minyak Jarak Pagar dan Pembanding

Parameter Hasil

Analisis

Karakteristik Pembanding

Kadar air (%b/b) 0,0025 0,07

Densitas (15°C, g/cm3₎ _{0,92 0,92}

Viskositas kinematik (30°C, cSt) 35,84 52

Bilangan asam (mg KOH/g minyak) 10,39 0,92 Kadar asam lemak bebas (%) 5,22 0,45 Bilangan penyabunan (g KOH/g minyak) 207,63 202,6* Bilangan iod (g I2/100 g minyak) 96,44 96,5** Sumber: a = Gübitz, et al. (1999)

* = Hambali et al. (2006) ** = Azam et al. (2005)

(51)

28 menjadi minyak, biasanya biji jarak pagar dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari untuk mengurangi kadar air yang terdapat dalam biji.

Densitas atau berat jenis minyak jarak pagar yang diperoleh dari hasil pengukuran sama besarnya dengan densitas pembanding, yaitu sebesar 0,92 g/cm3. Semakin tinggi bobot molekul asam lemak dan gliserida dan semakin rendah ketidakjenuhannya, maka semakin besar densitasnya (Formo, 1979). Komposisi asam lemak tidak jenuh terbesar dari minyak jarak pagar adalah asam oleat (18:1) yang secara otomatis mempengaruhi densitas minyak jarak.

Viskositas kinematik minyak jarak pagar yang digunakan sebagai bahan baku dalam penelitian lebih rendah daripada viskositas minyak jarak pembanding. Hal ini dipengaruhi oleh komposisi masing-masing jenis asam lemak yang terdapat pada minyak jarak pagar. Minyak menunjukkan viskositasnya yang relatif tinggi terhadap tingkah laku intermolekular dari rantai panjang molekul-molekul gliserida. Secara umum, viskositas minyak menurun dengan semakin tingginya ketidakjenuhan, dan meningkat dengan adanya hidrogenasi. Minyak yang mengandung asam-asam lemak berbobot molekul rendah cenderung memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan minyak dengan derajat ketidakjenuhan sama yang hanya mengandung asam-asam lemak berbobot molekul tinggi (Formo, 1979). Viskositas minyak jarak yang tinggi ini menjadi salah satu kendala dalam penggunaannya secara langsung terhadap mesin diesel.

(52)

katalis CH3H5(OOCR)3 + 3HOH C3H5(OH)3 + 3HOOCR

Gambar 10. Reaksi Hidrolisis antara Minyak dan Air

Bilangan penyabunan minyak jarak pagar menggambarkan besarnya bobot molekul minyak, dimana keduanya berbanding terbalik. Semakin tinggi bobot molekul minyak, maka bilangan penyabunan akan semakin rendah, sedangkan semakin rendah bobot molekul minyak, maka semakin tinggi bilangan penyabunan. Hasil karakterisasi menunjukkan bilangan penyabunan minyak jarak yang lebih tinggi dibandingkan pembanding. Bilangan penyabunan minyak jarak pagar yang cukup tinggi disebabkan minyak jarak mengandung asam lemak bebas dalam jumlah besar. Asam-asam lemak bebas ini memiliki bobot molekul yang lebih rendah dibandingkan trigliseridanya. Kandungan lainnya seperti monogliserida dan digliserida yang juga berbobot molekul lebih rendah daripada trigliserida juga mempengaruhi tingginya bilangan penyabunan minyak jarak.

Karakteristik lain yang diamati pada bahan baku adalah bilangan iod, yang menyatakan tingkat ketidakjenuhan minyak. Minyak jarak pagar mengandung asam-asam lemak tidak jenuh seperti asam palmitoleat, oleat, linoleat, dan linolenat. Asam oleat (18:1) dan linoleat (18:2) memiliki kadar terbesar dari komposisi asam-asam lemak yang terdapat dalam minyak jarak. Bilangan iod minyak jarak yang digunakan dalam penelitian jumlahnya tidak jauh berbeda dibandingkan minyak jarak pembanding.

29 B. PENELITIAN UTAMA

(53)

30 konversi transesterifikasi berkatalis basa. Minyak yang mengandung asam lemak bebas dalam jumlah besar tidak dapat dikonversi menjadi biodiesel dengan menggunakan katalis basa karena dapat membentuk formasi sabun yang menyulitkan pemisahan biodiesel dari gliserol selama proses berlangsung. Alternatif prosesnya adalah menggunakan katalis asam yang tidak akan membentuk sabun. Oleh karena itu, pembuatan biodiesel dari minyak jarak pagar terdiri atas dua tahap proses, yaitu esterifikasi dilanjutkan dengan transesterifikasi (estrans). Proses esterifikasi terlebih dahulu dilakukan untuk menurunkan kadar asam lemak bebas pada minyak mengingat bilangan asam minyak jarak yang digunakan cukup tinggi.

Reaksi esterifikasi terjadi antara asam lemak bebas dan alkohol sehingga menghasilkan ester dan air. Reaksi ini merupakan reaksi reversibel dan kebalikan dari reaksi hidrolisis. Alkohol yang digunakan (baik untuk proses esterifikasi maupun transesterifikasi) dalam penelitian berjenis metanol, berdasarkan pertimbangan ekonomis dan keuntungan sifat fisikokimianya. Metanol untuk proses esterifikasi ditambahkan dengan perbandingan rasio mol metanol:minyak=20:1. Reaksi esterifikasi membutuhkan energi aktivasi yang sangat tinggi sehingga diperlukan katalis untuk mempercepat reaksi, biasanya digunakan katalis asam. Keberadaan katalis asam ini dapat mengganggu proses esterifikasi jika kadar air minyak berada dalam kisaran yang tinggi karena trigliserida minyak akan terhidrolisis menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Namun, hal tersebut tidak terlalu berpengaruh karena kadar air minyak jarak pagar yang digunakan dalam penelitian sangat rendah, yaitu sebesar 0,0025%.

(54)

31 udara. Ma dan Hanna (1999) mengatakan bahwa suhu dan kecepatan reaksi dapat ditingkatkan jika digunakan sistem tertutup atau reflux. Oleh karena itu, dalam proses estrans digunakan kondensor untuk menjaga kekonstanan suhu dan mencegah terjadinya penguapan metanol selama proses.

Selama proses estrans berlangsung minyak jarak dicampur dengan metanol menggunakan magnetic stirrer. Proses pengadukan ini akan meningkatkan kontak antara minyak, metanol, dan katalis sehingga meningkatkan kecepatan reaksi pembentukan metil ester. Selain itu, adanya pemanasan menyebabkan molekul-molekul minyak terdispersi dan terdistribusi ke dalam molekul-molekul metanol dan bereaksi sehingga memutuskan ikatan gliserida membentuk metil ester (Noureddini dan Zhu, 1997). Gunadi (1999) menambahkan bahwa pemanasan akan meningkatkan pergerakan molekul-molekul yang terdapat dalam campuran minyak dan metanol sehingga menyebabkan terjadinya tumbukan antarmolekul dan memberikan energi yang cukup untuk mencapai kompleks aktivasi, akibatnya terjadilah reaksi estrans. Selama proses esterifikasi sebenarnya juga terjadi perubahan trigliserida menjadi metil ester, hanya saja kecepatan konversinya lebih rendah dibandingkan saat transesterifikasi.

(55)

Stoikiometri reaksi transesterifikasi adalah 3:1 (metanol:minyak), tetapi karena reaksi ini reversibel, digunakan perbandingan 6:1 untuk mendorong reaksi ke arah kanan. Menurut Sonntag (1982), reaksi transesterifikasi harus menggunakan ekses metanol sebanyak 100% atau lebih untuk meningkatkan rendemen metil ester. Transesterifikasi terdiri dari sejumlah reaksi reversibel, dimana trigliserida dikonversi bertahap menjadi digliserida, monogliserida, dan akhirnya gliserol (Gambar 11). Masing-masing tahap menghasilkan metil ester. Reaksi ini berlangsung selama satu jam.

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

Gambar 11. Reaksi Transesterifikasi Trigliserida dengan Alkohol

Setelah proses transesterifikasi selesai, produk yang diperoleh adalah campuran metil ester, gliserol, metanol yang tidak bereaksi, katalis, sabun serta tri-, di-, dan monogliserida yang tidak bereaksi sempurna menjadi metil ester. Campuran tersebut kemudian disentrifugasi untuk memisahkan metil ester kasar dengan gliserol dan senyawa-senyawa hidrofilik lainnya yang diperoleh selama proses estrans. Sentrifugasi dilakukan pada suhu 25°C karena umumnya pemisahan metil ester dan gliserol dikondisikan pada suhu ruang. Waktu yang digunakan untuk sentrifugasi adalah satu menit berdasarkan waktu minimum yang dapat dicapai alat centrifuge yang digunakan. Biodiesel yang telah terpisah dengan gliserol selanjutnya dianalisis, baik sifat fisik dan kimianya, di antaranya viskositas kinematik, densitas, dan kadar katalis KOH. Ketiga analisa tersebut akan dibandingkan dengan biodiesel hasil pengenapan (settling) konvensional yang belum mengalami proses pencucian. Selain itu juga perolehan biodiesel setelah sentrifugasi, kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan asam, bilangan iod, bilangan penyabunan, dan angka setana dianalisis sebagai data tambahan untuk mengetahui karakteristik biodiesel yang diperoleh.

(56)

33 1. Viskositas Kinematik

Viskositas yang tinggi adalah kelemahan pokok minyak nabati karena nilainya jauh lebih besar (10 kali lipat) dari viskositas solar sehingga akan menyulitkan pemompaan bahan bakar dari tangki ke ruang bakar mesin. Viskositas asam lemak lebih tinggi daripada metil atau etil esternya karena adanya ikatan hidrogen intermolekular dalam asam di luar grup karboksil. Viskositas metil ester tidak jenuh akan menurun dengan adanya ketidakjenuhan, tetapi ikatan rangkap berturut-turut tidak terlalu berpengaruh terhadap fluiditas daripada ikatan rangkap tunggal dalam rantai asam lemak (Formo, 1979).

Knothe dan Steidley (2005) mengatakan bahwa viskositas kinematik akan meningkat seiring dengan panjang rantai asam lemak dan alkohol dalam ester asam atau dalam hidrokarbon alifatik. Percabangan memiliki efek yang tidak signifikan terhadap viskositas kinematik dibandingkan adanya ikatan rangkap, namun posisi ikatan rangkap tidak terlalu mempengaruhi viskositas. Alkohol bercabang tidak mempengaruhi viskositas secara signifikan dibandingkan rantai lurus, sedangkan adanya asam lemak bebas akan meningkatkan viskositas secara nyata. Kisaran viskositas campuran asam lebih besar daripada berbagai macam hidrokarbon yang terdapat dalam petrodiesel.

Biodiesel adalah campuran dari ester-ester asam lemak, dimana masing-masing komponennya berkontribusi terhadap viskositas kinematik biodiesel secara keseluruhan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa viskositas biodiesel dipengaruhi oleh panjang rantai dan komposisi asam lemak, posisi dan jumlah ikatan rangkap (derajat ketidakjenuhan) dalam biodiesel serta jenis alkohol yang digunakan untuk proses estrans. Hasil uji viskositas kinematik dapat dilihat pada Tabel 9.

(57)

34 Openshaw (2000), solar adalah hidrokarbon dengan 8-10 atom karbon per molekul, tetapi minyak jarak memiliki 16-18 atom karbon per molekulnya. Oleh karena itu, minyak jarak jauh lebih viskous daripada diesel dan memiliki kualitas pembakaran yang rendah.

Tabel 9. Hasil Uji Viskositas Kinematik Biodiesel (40°C)

Kecepatan Sentrifugasi Viskositas Kinematik (cSt)

500 rpm (30 g) 4,61

1000 rpm (120 g) 4,71

1500 rpm (270 g) 4,65

2000 rpm (480 g) 4,65

(58)

35 2. Densitas

Parameter seperti densitas atau berat jenis minyak dan metil ester (biodiesel) dipengaruhi oleh panjang rantai asam lemak, ketidakjenuhan, dan temperatur lingkungan (Formo, 1979). Seperti halnya viskositas, semakin panjang rantai asam lemak, maka densitas akan semakin meningkat. Ketidakjenuhan juga mempengaruhi densitas, dimana semakin banyak jumlah ikatan rangkap yang terdapat dalam produk akan terjadi penurunan densitas. Biodiesel harus stabil pada suhu rendah, semakin rendah suhu, maka berat jenis biodiesel akan semakin tinggi dan begitu juga sebaliknya. Keberadaan gliserol dalam biodiesel mempengaruhi densitas biodiesel karena gliserol memiliki densitas yang cukup tinggi (1,26 g/cm3) sehingga jika gliserol tidak terpisah dengan baik dari biodiesel, maka densitas biodiesel pun akan meningkat. Hasil uji densitas biodiesel hasil sentrifugasi pada suhu 15°C dapat dilihat pada Tabel 10.

Tabel 10. Hasil Uji Densitas Biodiesel (15°C)

Kecepatan Sentrifugasi Densitas (g/cm3)

500 rpm (30 g) 0,8848

1000 rpm (120 g) 0,8832

1500 rpm (270 g) 0,8823

2000 rpm (480 g) 0,8831

Proses estrans dapat menurunkan densitas minyak jarak (0,92 g/cm3) karena sebagian besar trigliserida telah terkonversi menjadi metil ester yang memiliki densitas lebih kecil daripada minyak. Selama proses estrans rantai-rantai asam lemak dalam minyak jarak akan terpecah menjadi rantai metil ester yang lebih pendek sehingga densitas pun akan menurun seiring dengan penurunan bobot molekul.

(59)

36 adanya perbedaan nyata antara densitas biodiesel hasil sentrifugasi dan biodiesel hasil settling selama 12 jam (0,89 g/cm3). Hal ini dapat disebabkan karena senyawa-senyawa seperti sabun, katalis basa, dan metanol yang mengenap bersama gliserol lebih maksimal hasilnya melalui proses sentrifugasi. Kondisi tersebut menyebabkan berat jenis biodiesel hasil sentrifugasi lebih rendah dibandingkan settling.

Dengan demikian, jika dipertimbangkan keuntungan waktu dan kecepatan pemisahan campuran heterogen biodiesel-gliserol kasar hasil transesterifikasi, maka proses sentrifugasi lebih baik dibandingkan settling

selama 12 jam. Standar biodiesel yang juga menggunakan suhu 15°C adalah standar negara Eropa (EN 14214), dimana angka rata-rata densitas biodiesel kasar yang diperoleh dari perlakuan sentrifugasi memenuhi standar ini.

3. Kadar Katalis KOH

(60)

37 Tabel 11. Hasil Uji Kadar Katalis KOH dalam Biodiesel

Kecepatan Sentrifugasi Kadar Katalis KOH (ppm)

500 rpm (30 g) 714

1000 rpm (120 g) 982

1500 rpm (270 g) 749

2000 rpm (480 g) 719

Berdasarkan uji ANOVA (α=0,05) pada Lampiran 5(3), tidak terdapat perbedaan yang nyata dari perlakuan kecepatan sentrifugasi terhadap hasil uji kadar katalis biodiesel. Namun, uji t-student (Lampiran 6(3)) menunjukkan adanya perbedaan yang nyata antara nilai kadar katalis KOH pada biodiesel hasil sentrifugasi dan hasil settling selama 12 jam (1.714 ppm). Sebagian besar sisa katalis KOH hasil transesterifikasi terdapat dalam gliserol yang mengenap selama proses separasi karena sifat kepolarannya. Perbedaan proses pemisahan gliserol dari metil ester kasar dapat mempengaruhi kadar alkali dalam biodiesel hasil separasi, dimana proses sentrifugasi menghasilkan karakteristik biodiesel yang lebih baik dibandingkan proses settling dalam hal parameter kadar katalis basanya.