Pembuatan Biodiesel dari Treated Waste Cooking Oil (TWCO) dengan Katalis Zeolit Alam dan CaO yang Berasal dari Cangkang Telur Ayam: Pengaruh Berat Katalis dan Suhu Reaksi

(1)

LAMPIRAN 1

DATA BAHAN BAKU

L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK MINYAK JELANTAH Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Jelantah Asam Lemak Komposisi

(%)

Berat Molekul (gr/mol)

% x BM (gr/mol)

Asam Laurat (C12:0) 0,3169 200,324 0,634827

Asam Miristat (C14:0) 0,9158 228,378 2,091486

Asam Palmitat (C16:0) 39,8943 256,432 102,3018 Asam Palmitoleiat (C16:1) 0,1612 254,32 0,409964

Asam Stearat (C18:0) 3,9618 284,486 11,27077

Asam Oleat (C18:1) 44,4939 282,486 125,689

Asam Linoleat (C18:2) 9,5429 280,486 26,7665

Asam Linolenat (C18:3) 0,2166 278,486 0,603201

Asam Arakidat (C20:0) 0,3574 312,54 1,117018

Asam Eikosenoat (C20:1) 0,1392 310,54 0,432272

Jumlah 100 271,3168

Dari perhitungan pada Tabel L1.1, diperoleh berat molekul rata-rata asam lemak minyak jelantah sebesar 271,3168 gr/mol.

L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA MINYAK JELANTAH Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Minyak Jelantah Asam Lemak Komposisi

(%)

% x BM (gr/mol)

Tri Laurin 0,3169 639,021 2,025058

Tri Miristin 0,9158 723,183 6,62291

Tri Palmitatin 39,8943 807,345 322,0846

Tri Palmitolein 0,1612 801,345 1,291768

Tri Stearin 3,9618 891,507 35,31972

Tri Olein 44,4939 885,507 393,9966

Tri Linolein 9,5429 879,426 83,92274

Tri Linolenin 0,2166 873,507 1,892016

Tri Arakhidatin 0,3574 975,669 3,487041

(2)

Dari perhitungan pada Tabel L1.2, diperoleh berat molekul rata-rata trigliserida minyak jelantah sebesar 851,9923 gr/mol.

L1.3 KOMPOSISI ASAM LEMAK TREATED WASTE COOKING OIL

(TWCO)

Tabel L1.3 Komposisi Asam Lemak Treated Waste Cooking Oil (TWCO) Asam Lemak Komposisi

(%)

% x BM (gr/mol)

Asam Laurat (C12:0) 0,3204 200,324 0,641838

Asam Miristat (C14:0) 0,9069 228,378 2,07116

Asam Palmitat (C16:0) 39,2970 256,432 100,7701 Asam Palmitoleiat (C16:1) 0,1629 254,32 0,414287

Asam Stearat (C18:0) 3,9210 284,486 11,1547

Asam Oleat (C18:1) 44,9953 282,486 127,1054

Asam Linoleat (C18:2) 9,6922 280,486 27,18526

Asam Linolenat (C18:3) 0,2174 278,486 0,605429

Asam Arakidat (C20:0) 0,3474 312,54 1,085764

Jumlah 100 271,4671

Dari perhitungan pada Tabel L1.3, diperoleh berat molekul rata-rata asam lemak bahan baku treated waste cooking oil (TWCO) sebesar 271,4671 gr/mol.

L1.4 KOMPOSISI TRIGLISERIDA TREATED WASTE COOKING OIL

(TWCO)

Tabel L1.4 Komposisi Trigliserida Treated Waste Cooking Oil (TWCO) Asam Lemak Komposisi

(%)

% x BM (gr/mol)

Tri Laurin 0,3204 639,021 2,047423

Tri Miristin 0,9069 723,183 6,558547

Tri Palmitatin 39,2970 807,345 317,2624

Tri Palmitolein 0,1629 801,345 1,305391

Tri Stearin 3,9210 891,507 34,95599

Tri Olein 44,9953 885,507 398,4365

Tri Linolein 9,6922 879,426 85,23573

Tri Linolenin 0,2174 873,507 1,899004

Tri Arakhidatin 0,3474 975,669 3,389474

(3)

Dari perhitungan pada Tabel L1.4, diperoleh berat molekul rata-rata trigliserida treated waste cooking oil (TWCO) sebesar 852,4431 gr/mol.

L1.5 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) PADA BAHAN BAKU Tabel L1.5 Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku

Bahan Kadar FFA (%) Minyak Jelantah 1,25

TWCO 0,4

= 68%

(4)

LAMPIRAN 2

DATA PENELITIAN

L2.1 DATA DENSITAS BIODIESEL

Hasil perhitungan densitas biodiesel yang diperoleh dalam penelitian ini disajikan dalam Tabel L2.1.

(5)

L2.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIK BIODIESEL

Hasil perhitungan viskositas kinematik biodiesel yang diperoleh dalam penelitian ini disajikan dalam Tabel L2.2.

Tabel L2.2 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel

(6)

L2.3 DATA YIELD BIODIESEL

Hasil perhitungan yield biodiesel yang diperoleh dalam penelitian ini disajikan dalam Tabel L2.3 dan Tabel L2.4.

(7)

(8)

LAMPIRAN 3

Keterangan : N = Normalitas larutan NaOH (mol/l) V = Volume larutan NaOH terpakai (ml) M = Berat molekul FFA bahan baku (gr/mol)

L3.1.1 PERHITUNGAN KADAR FREE FATTY ACID (FFA) MINYAK JELANTAH

Normalitas larutan NaOH = 0,1 N Volume larutan NaOH terpakai = 9,2 ml

BM FFA = 271,3168 gr/mol

Berat Minyak Jelantah = 20 gram

Kadar FFA = x 100% WASTE COOKING OIL (TWCO)

Normalitas larutan NaOH = 0,1 N Volume larutan NaOH terpakai = 3 ml

BM FFA = 271,4671 gr/mol

(9)

Kadar FFA = x 100%

L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL

Gambar C.1 Reaksi Transesterifikasi dengan Menggunakan Metanol

Massa TWCO = 50 gram Massa Metanol = mol Metanol x BM Metanol

= 0,7039 mol x 32,04 gr/mol

Untuk kebutuhan metanol yang lainnya analog dengan perhitungan di atas.

Trigliserida Metanol

Cao/Zeolit

(10)

L3.3 PERHITUNGAN KEBUTUHAN KATALIS

Massa TWCO = 50 gram

Kadar CaO dalam Cangkang Telur = 60,08%

Katalis CaO/Zeolit Alam = 8% (terhadap massa TWCO) Massa CaO/Zeolit Alam =

100 CaO/Zeolit alam yang lainnya analog dengan perhitungan di atas.

L3.4 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL Analisis densitas dilakukan pada suhu 40 _°C Massa piknometer kosong = 14,7 gram Massa piknometer + air = 24,5 gram

Massa piknometer + biodiesel= 23,3 gram Massa biodiesel = 8,6 gram

(11)

L3.5 PERHITUNGAN VISKOSITAS KINEMATIK BIODIESEL

Untuk data perhitungan viskositas kinematik yang lainnya analog dengan perhitungan di atas.

(12)

LAMPIRAN 5

DOKUMENTASI PENELITIAN

L5.1 FOTO PERSIAPAN BAHAN BAKU PENELITIAN

Gambar L5.1 Foto Minyak Jelantah

Gambar L5.2 Foto Pre-Treatment Minyak Jelantah

(13)

L5.2 FOTO PERSIAPAN KATALIS

Gambar L5.4 Foto Cangkang Telur Ayam Sebelum Kalsinasi

Gambar L5.5 Foto Abu Cangkang Telur Ayam Hasil Kalsinasi

(14)

Gambar L5.7 Foto Zeolit Alam Teraktivasi L5.3 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI

Gambar L5.8 Foto Rangkaian Peralatan Proses Transeterifikasi

(15)

Gambar L5.10 Foto Pemisahan Metil Ester dengan Corong Pemisah

Gambar L5.11 Foto Pencucian Biodiesel

(16)

Gambar L5.13 Foto Analisis Densitas Biodiesel

(17)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Haigh, Kathleen F., Vladisavljevic, Goran T., Reynolds, James C., Nagy, Zoltan dan Saha, Basudeb. 2014. “Kinetics of The pre-treatment of Using Novozyme 435 for Biodiesel Production”. Chemical Engineering Research and Design. 92 (713-719). Elsevier.

[2] Berrios, M., M. A. Martin, A. F. Chica, dan A. Martin. 2010. “Study of Esterification and Transesterification in Biodiesel Production from Used Frying Oils in A Closed System”. Chemical Engineering Journal 160. Halaman 473 – 479. Elsevier B. V.

[3] Uzun, Basak Burcu, Murat Kilic, Nurgul Ozbay, Ayse Putun, dan Ersan Putun. 2012. “Biodiesel Production from Waste Frying Oils:

Optimization of Reaction Parameters and Determination of Fuel Properties”. Energy 44. Halaman 347-351. Elsevier Ltd.

[4] Galadima, Ahmad dan Oki Muraza. 2014. “Biodiesel Production from

Algae by Using Heterogeneous Catalysts : A Critical Review”. Energy. Elsevier Ltd.

[5] Mahesh, Sneha E., Anand Ramanathan, K.M. Meera S. Begum,dan Anantharaman Narayanan. 2014.“Biodiesel Production from Waste

Cooking Oil Using KBr Impregnated CaO As Catalyst”. Energy

Conversion and Management 91 (442 – 450). Elsevier Ltd.

[6] Sirisomboonchai, Suchada, Maidinamu Abuduwayiti, Guoqing Guan, Chanatip Samart, Shawket Abliz, Xiaogang Hao, Katsuki Kusakabe, dan Abuliti Abudula. 2015. “Biodiesel Production from Waste Cooking Oil Using Calcined Scallop Shell As Catalyst”. Energy Conversion and Management 95. Halaman 242-247. Elsevier Ltd.

[7] Atadashi, I.M., M.K. Aroua, A.R. Abdul Aziz, dan N.M.N Sulaiman. 2012. “Production of Biodiesel Using High Free Fatty Acid Feedstocks”. Renewable and Sustainable Energy Review 16. Halaman 3.275-3.285. Elsevier Publishings.

(18)

[9] Kouzu, Masato dan Jyu-suke Hidaka. 2012. “Transesterification of Vegetable Oil into Biodiesel Catalyzed by CaO: A Review”. Journal of Fuel 93. Halaman 1-12. Elsevier Ltd.

[10] Corro, Grisel, Nallely Sanchez, Umapada Pal, and Fortino Banuelos. “Biodiesel Production from Waste Frying Oil Using Waste Animal Bone and Solar Heat”. Waste Management xxx (In Press). Elsevier Ltd.

[11] Refaat, A. A. 2011. "Biodiesel Production Using Solid Metal Oxide Catalysts". Int. J. Environt. Sci. Tech. Vol. 8 (1). Halaman 203-221. [12] Merrisa, Shanti, Pipit Fitriani, Ferry Iskandar, Mikrajuddin Abdullah,

dan Khairurrijal. 2013. “Preliminary Study of Natural Zeolite As Catalyst for Decreasing The Viscosity of Heavy Oil”. Padjajaran International Physics Symposium 2013 – AIP Conference Proceedings 1554. Halaman 131 – 134. AIP Publishing LLC.

[13] Moteki, Takahiko, Yoichi Murakami, Suguru Noda, Shigeo Maruyama, dan Tatsuya Okubo. 2011. “Zeolite Surface As A Catalyst Support Material for Synthesi of Single-Walled Carbon Nanotubes”. The Journal of Physical Chemistry. American Chemical Society (ACS) Publications.

[14] Wu, Haitang, Junhua Zhang, Qin Wei, Jilu Zheng, Jianan Zhang. 2013. “Transesterification of Soybean Oil to Biodiesel Using Zeolite

Supported CaO As Strong Base Catalysts”. Fuel Processing Technology 109. Halaman 13-18. Elsevier B. V.

[15] Margaretha, Yosephine Yulia, Henry Sanaga Prastyo, Aning Ayucitra, dan Suryadi Ismadji. 2012. “Calcium Oxide from Pomacea sp. Shell As A Catalyst for Biodiesel Production”. Volume 3. International Journal of Energy and Environmental Engineering. Springer International Publishing AG.

[16] Degirmenbasi, Nebahat, Samet Cosku, Nezahat Boz, dan Dilhan M. Kalyon. 2015. “Biodiesel Synthesis from Canola Oil Via Heterogeneous Catalysis Using Functionalized CaO Nanoparticles”. Fuel 153. Halaman 620-627. Elsevier Ltd.

(19)

[18] Li, Jing. Hui Xu, Zhong An Fei, Huan Liu, Dari Rong Qiao, Yi Cao. 2012. “CaO/NaA Combined with Enzymatic Catalyst for Biodiesel Transesterification”. Catalysis Communications 28. Halaman 52-57. Elsevier B.V.

[19] Bart, Jan C. J., Natale Palmeri, dan Stefano Cavallaro. 2010. “Biodiesel Science and Technology : From Soil to Oil”. Cambridge : Woodhead Publishing Ltd.

[20] Demirbas, Ayhan dan M. Fatih Demirbas. 2010. “Importance of Algae Oil As Source of Biodiesel”. Energy Conversion and Management. 52 (163-170).

[21] Luque, Rafael dan Juan Antonio Melero. 2012. “Advances in Biodiesel Production : Process and Technologies”. Cambridge : Woodhead Publishing Ltd.

[22] ASTM D 6751. 2009. Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Middle Distillate Fuels.

[23] EN 14214. Automotive Fuels-Fatty Acid Methyl Esters (FAME) for Diesel Engines-Requirements and Test Methods. 2003.

[24] Pr EN 14214. Automotive Fuels-Fatty Acid Methyl Esters (FAME) for Diesel Engines-Requirements and Test Methods. 2009.

[25] BPS. 2015. “Statistik Kelapa Sawit Indonesia 2014”. Katalog BPS: 5504003. ISSN : 1978-9947. Jakarta : Badan Pusat Statistik Indonesia. [26] Amang, Beddu, Pantjar Simatupang, dan Anas Rachman. 1996.

“Ekonomi Minyak Goreng di Indonesia”. Bogor: IPB Press.

[27] GIMNI. 2015. “Ekspor Minyak Goreng Mulai Kesat”. Ed. Yudho Winarto. http://industri.kontan.co.id/news/ekspor-minyak-goreng-mulai-kesat. Diterbitkan tanggal 22 April 2015.

[28] Pakpahan, Julius Fernando, Tomas Tambunan, Agnes Harimby, dan M. Yusuf Ritonga. 2013. “Pengurangan FFA dan Warna dari Minyak Jelantah dengan Adsorben Serabut Kelapa dan Jerami”. Volume 2, No. 1. Jurnal Teknik Kimia USU.

[29] Charoenchaitrakool, Manop dan Juthagate Thienmethangkoon. 2011. “Statistical Optimization for Biodiesel Production from Waste Frying Oil Through Two –Step Catalyzed Process”. Fuel Processing

(20)

[30] Sun, Kaian, Jie Lu, Lingling Ma, Ying Han, Zhongjun Fu, dan Jincheng Ding. 2015. “A Comparative Study on The Catalytic Performance on Different Types of Zeolites for Biodiesel Production”. Journal of Fuel 158. Halaman 848-854. Elsevier Ltd.

[31] Kusuma, Ricky Indra, Johan Prabowo Hadinoto, Aning Ayucitra, Felycia Edi Soetaredjo, dan Suryadi Ismadji. 2012. “Natural Zeolite from Pacitan Indonesia, As Catalyst Support for Transesterification of Palm Oil”. Applied Clay Science 74. 121 – 126. Elsevier Ltd.

[32] Cejka, Jiri, Herman Van Bekkum, Avelino Corma, dan Ferdi Schuth. 2007. “Introduction to Zeolite Science and Practise”. Edisi Ketiga. Volume 168. Elsevier Science.

[33] Karakurt, Cenk dan Ilker Bekir Topcu. 2010. “Effect of Blended Cements Produced with Natural Zeolite and Industrial By-Products on Alkali-Silica Reaction and Sulfate Resistance of Concrete”. Construction and Building Materials 25. Halaman 1.789-1795. Elsevier Ltd.

[34] Breck, Donald W. 1974. “Zeolite Molecular Sieves : Structure, Chemistry, and Use”. John Wiley & Sons, Inc.

[35] Auerbach, Scott M., Kathleen A. Carrado, dan Prabir K. Dutta. 2003. “Handbook of Zeolite Science and Technology”. CRC Press.

[36] Jozefaciuk, Grzegorz dan Grzegorz Bowanko. 2002. “Effect of Acid and Alkali Treatments on Surface Arease and Adsorption Energies of

Selected Minerals”. Volume 50. Clay and Clay Minerals. Halaman 771-783. The Clay Minerals Society.

[37] Ozkan, Fehmie Cakicioglu dan Semra Ulku. 2004. “The Effect of HCl Treatment on Water Vapor Adsorption Characteristics of Clinoptilolite Rich Natural Zeolite”. Microporous and Mesoporous Materials 77. Halaman 47-53. Elsevier Inc.

[38] Farias, Ana Flavia F., Kleber F. Moura, Juliana K. D. Souza, Regineide O. Lima, Jakeline D. S. S. Nascimento, Adriana A. Cutrim, Elson Longo, Antonio S. Araujo, Jose Rodrigues Carvalho-Filho, Antonio G. Souza, dan Ieda M. G. Santos. 2015. “Biodiesel Obtained by Ethylic Transesterification Using CuO, ZnO and CeO2Supported on Bentonite”. Fuel 60. Halaman 357-365.

(21)

[40] Qiu, Fengxian, Yihuai Li, Dongya Yang, Xiaohua Li, dan Ping Sun. 2010. “Heterogenous Solid Base Nanocatalyst: Preparation,

Characterization, and Application in Biodiesel Production”. Bioresource Technology 102. Halaman 4.150-4.156. Elsevier Ltd.

[41] Mossadegh, Elaheh. 2013. “Ultrasonic-Assisted Preparation of Nano Eggshell Powder: A Novel Catalyst in Green and High Efficient Synthesis of 2-aminochromenes”. Ultrasonics Sonochemistry. [42] Dawodu, Folasegun A., Olubunmi O. Ayodele., Jiayu Xin., Suojiang

Zhang. 2014. “Dimethyl Carbonate Mediated Production of Biodiesel at Different Reaction Temperatures”. Renewable Energy 68. Halaman 581-587. Elsevier Ltd.

[43] Chen, Guanyi, Rui Shan, Jiafu Shi, dan Beibei Yan. 2014. “Ultrasonic -Assisted Production of Biodiesel from Transesterification of Palm Oil Over Ostrich Eggshell-Derived CaO Catalysts”. Bioresource

Technology.

[44] Kulkarni, M.G dan A. K. Dalai. 2006. “Waste Cooking Oils An

Economical Source for Biodiesel: A Review”. Ind. Eng. Chem. Res. 45. Halaman 2.901-2.913. American Chemical Society.

[45] Kheang, Loh Soh, Fueziah Subari, dan Sharifah Aishah Syed A Kadir. 2011. “Pre-Treatment of Palm Olei-Derived Used Frying Oil As A Feedstock for Non-Food Applications”. Volume 23. Journal of Oil Palm Research. Halaman 1185 – 1192. Kuala Lumpur : Malaysian Palm Oil Board.

[46] Zhang, Y., M. A. Dube, D. D. McLean, dan M. Kates. 2003. “Biodiesel Production from Waste Cooking Oil: 1. Process Design and

Technological Assesment”. Bioresource Technology 89. Halaman 1-16. Elsevier Science Ltd.

[47] Yuan, Xingzhong, Jia Liu, Guangming Zeng, Jingang Shi, Jingyi Tong, dan Guohe Huang. 2007. “Optimization of Conversion of Waste

Rapeseed Oil with High FFA to Biodiesel Using Response Surface Methodology”. Renewable Energy 33. Halaman 1.678-1.684. Elsevier Ltd.

[48] Clowutimon, Weerawat, Prakob Kitchaiya, dan Pornsawan

(22)

[49] Fadhil, Abdelrahman B., Mohammed M. Dheyab, Abdul-Qader Y. Abdul-Qader. 2012. “Purification of Biodiesel Using Activated Carbons Produces from Spent Tea Waste”. Journal of The Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences 11. Halaman 45-49. Elsevier B.V.

[50] Tan, Yie Hua, Mohammad Omar Abdullah, dan Cirilo Nolasco-Hipolito. 2015a. “The Potential of Waste Cooking Oil-Based Biodiesel Using Heterogenous Catalyst Derived From Various Calcined Eggshells Coupled with An Emulsification Technique : A Review On The Emission Reduction and Engine Performance”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 47. Elsevier Ltd.

[51] Pathak, Swarnali. 2015. “Acid Catalyzed Transesterification”. Journal of Chemical and PharmaceuticalResearch. Vol. 7, No. 3.

[52] Predojevic, Zlatica J. 2008. “The Production of Biodiesel from Waste Frying Oils: A Comparison of Different Purification Steps”. Fuel 87. Halaman 3.522-3.528. Elsevier Ltd.

[53] Atadashi, I.M., M.K. Aroua, A.R. Abdul Aziz, dan N.M.N Sulaiman. 2011. “Refining Technologies for The Purification of Crude Biodiesel”. Applied Energy 88. Halaman 4.239-4.251. Elsevier B.V.

[54] Saleh, Jehad, Andre Y. Tremblay, dan Marc A. Dube. 2009. “Glycerol Removal from Biodiesel Using Membrane Separation Technology”. Fuel 89. Halaman 2.260-2.266. Elsevier Ltd.

[55] Nakpong, Piyanuch dan Sasiwimol Wootthikanokkhan. 2010. “High Free Fatty Acid Coconut Oil As A Potential Feedstock for Biodiesel Production in Thailand”. Renewable Energy 35. Halaman 1.682-1.687. Elsevier Ltd.

[56] Singh, S. P. dan D. Singh. 2010. “Biodiesel Production Through The Use of Different Sources and Characterization of Oils and Their Esters As The Substitute of Diesel: A Review”. Renewable Sustainable Energy 14. Halaman 1.982-1.988. Elsevier Ltd.

[57] Zadra, R. 2006. “Improving Process Efficiency By The Usage of Alcoholates in The Biodiesel Production”. Forum

Brazil-Alemanhasobrebrazil Aracatuba.

[58] Mathiyazhagan, M. dan A. Ganapathi. 2011. “Factors Affecting

(23)

[59] Leung, D. Y. C., dan Y. Guo. 2008. “Biodiesel Production from Waste Cooking Oils”. Fuel 87. Halaman 3.490-3.496. Elsevier Ltd.

[60] Freedman, Bernard, Royden O. Butterfield, dan Everett H. Pryde. 1986. “Transesterification Kinetics of Soybean Oil”. Volume 63. Issue 10.

Journal of The American Oil Chemists’ Society.

[61] Demirbas, Ayhan. 2008. “Comparison of Transesterification Methods for Production of Biodiesel from Vegetable Oils and Fats”. Energy Conversion and Management 49. Halaman 125-130. Elsevier Ltd. [62] Sangsri, Pichaya, Sukritthira Ratanawilai, Pim-Phan Meyer, dan Chakrit

Tongurai. 2011. “Feasibility of Biodiesel Production from

Transmethylation of Used Cooking Oil”. The 5th PSU-UNS International Conference on Engineering and Technology (ICET-2011).

[63] Kai, Takami, Goon Lum Mak, Shohei Wada, Tsutomu Nakazato, Hirokazu Takanashi, dan Yoshimitsu Uemura. 2014. “Production of Biodiesel Fuel from Canola Oil with Dimethyl Carbonate Using An Active Sodium Methoxide Catalyst Prepared by Crystallization”. 2014. Bioresource Technology xxx (In Press). Elsevier Ltd.

[64] Putra, Rudy Syah, Tatang Shabur Julianto, Puji Hartono, Ratih Dyah Puspitasari, dan Angga Kurniawan. 2014. “Pre-Treatment of Used Cooking Oil As Feedstocks of Biodiesel Production by Using Activated Carbon and Clay Minerals”. International Journal of Renewable Energy Development 3. Halaman 33-35.

[65] Buczek, Bronislaw dan Wojciech Chwialkowski. 2008. “Purification of Used Palm Oil by Adsorption”. Polish Journal of Chemical Technology 10 (1). Halaman 19-21.

[66] Fadhil, Abdelrahman B., Mohammed M. Dheyab, Abdul-Qader Y. Abdul-Qader. 2012. “Purification of Biodiesel Using Activated Carbons Produces from Spent Tea Waste”. Journal of The Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences 11. Halaman 45-49. Elsevier B.V.

[67] Tan, Yie Hua, Mohammad Omar Abdullah, Cirilo Nolasco-Hipolito, dan Yun Hin Taufiq-Yap. 2015b. “Waste Ostrich- and Chicken-Eggshells As Heterogeneous Base Catalyst for Biodiesel Production from Used

Cooking Oil: Catalyst Characterization and Biodiesel Yield Performance”. Applied Energy 160. Halaman 58-70. Elsevier Ltd. [68] Stuart, Barbara H. 2004. “Infrared Spectroscopy: Fundamentals and

(24)

[69] Wei, Ziku, Chunli Xu, dan Baoxin Li. 2009. Application of Waste Eggshell As Low-Cost Solid Catalyst for Biodiesel Production. Bioresource Technology 100. Halaman 2.883-2.885. Elsevier Ltd. [70] Khemthong, P., C. Luadthong, W. Nualpaeng, P. Changsuwan, P.

Tongprem, N. Viriya-empikul, dan K. Faungnawakij. 2012. Industrial Eggshell Wastes As The Heterogeneous Catalysts for Microwave-Assisted Biodiesel Production. Catalysis Today 190. Halamam 112-116. Elsevier B.V.

[71] Anastopoulos, G., G. S. Dodos, S. Kalligeros, dan F. Zannikos. 2012. CaO Loaded with Sr(NO3)2 As A Heterogeneous Catalyst for Biodiesel Production from Cottonseed Oil and Waste Frying Oil. Journal of Biomass Conv. Bioref. Springer.

[72] Abbah, E. C., G. I. Nwandikom, C. C. Egwuonwu, dan N. R. Nwakuba. 2016. Effect of Reaction Temperature on The Yield of Biodiesel from Neem Seed Oil. American Journal of Energy Science. Vol. 3, No. 3. Halaman 16-20.

[73] SNI 7182:2015. Biodiesel. 2015 Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. [74] Geankoplis, Christie J. 1993. “Transport Processes and Unit

(25)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Sedangkan pengujian sampel dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Sumatera Utara; Laboratorium Fisika Universitas Negeri Medan, Sumatera Utara; dan Laboratorium Sentral Universitas Malang, Jawa Timur. Penelitian ini dilakukan selama 2 bulan.

3.2BAHAN PERCOBAAN 1. Minyak Jelantah 2. Metanol (CH3OH) 3. Karbon Aktif

4. Limbah Cangkang Telur Ayam 5. Zeolit Alam

6. Aquadest (H2O) 7. Etanol (C2H5OH)

8. Phenolphtalein (C20H14O4)

3.3PERALATAN PERCOBAAN 1. Furnace

2. Oven 3. Hot Plate 4. Magnetic Stirrer 5. Refluks Kondensor 6. Water Bath

(26)

11.Erlenmeyer 12.Gelas Ukur 13.Labu Leher Tiga 14.Piknometer 15.Selang 16.Termometer

17.Viskosimeter Otswald

Adapun rangkaian peralatan pembuatan biodiesel dengan proses transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dengan Proses Transesterifikasi

Keterangan gambar: 1. Statif dan klem 2. Stirrer

3. Termometer 4. Labu leher tiga 5. Heater

6. Refluks kondensor 7. Ember

8. Selang air masuk 9. Selang air keluar

6 9

2 4

8

7 1

(27)

3.4RANCANGAN PERCOBAAN

Pembuatan biodiesel dari treated waste cooking oil (TWCO) yang dilakukan melalui dengan variabel tetap berupa rasio molar minyak (TWCO) terhadap metanol, waktu reaksi, dan kecepatan pengadukan, serta varibael bebas berupa berat katalis dan suhu reaksi. Adapun rancangan percobaan transesterifikasi TWCO dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Tahap Transesterifikasi

(28)

3.5PROSEDUR PERCOBAAN

3.5.1 Tahap Pre – Treatment Minyak Jelantah

Prosedur pre – treatment minyak jelantah [45, 64] dilakukan dengan modifikasi dapat dilihat sebagai berikut :

1. Minyak jelantah diuji densitas, viskositas, dan kadar FFA-nya.

2. Karbon aktif dimasukkan sebanyak 10% berat terhadap minyak jelantah pada sebuah wadah.

3. Pengadukan dilakukan dengan kecepatan 250 rpm selama 30 menit. 4. Campuran didiamkan hingga impuritas mengendap.

5. Pemisahan dilakukan dengan menggunakan kertas saring Whatman No. 1. 6. Filtrat diambil sebagai treated waste cooking oil (TWCO) dan dianalisis

densitas, viskositas, komposisis, dan kadar FFA.

7. TWCOdisimpan dalam wadah tertutup dan siap digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan biodiesel.

3.5.2 Tahap Persiapan Katalis

3.5.2.1Persiapan Penyangga dari Zeolit Alam

Prosedur persiapan penyangga dari zeolit alam dapat dilihat sebagai berikut:

1. Sebanyak 500 gram zeolit alam dimasukkan dalam ball mill dan ball mill dioperasikan selama 4 jam.

2. Zeolit alam hasil ball mill diayak dengan menggunakan ayakan 200 mesh. 3. Hasil ayakan zeolit alam disimpan dalam wadah tertutup dan siap digunakan.

3.5.2.2Persiapan Katalis CaO dari Cangkang Telur Ayam

Prosedur persiapan katalis CaO [6] dari cangkang telur ayam dilakukan dengan modifikasi dapat dilihat sebagai berikut:

1. Cangkang telur ayam dicuci dengan aquadest untuk menghilangkan impuritas dan dikeringkan dengan oven pada suhu 110 °_{C selama 4 jam.}

(29)

4. Cangkang telur yang lolos ayakan 200 mesh lalu dikalsinasi menggunakan furnace pada suhu 1000 °_{C selama 2 jam.}

5. Analisis kadar CaO dilakukan pada hasil kalsinasi.

6. Katalis disimpan dalam wadah tertutup dan siap digunakan.

3.5.3 Tahap Transesterifikasi

Prosedur reaksi transesterifikasi [5] dilakukan dengan modifikasi dapat dilihat sebagai berikut :

1. Analisis kadar asam lemak bebas, densitas, dan viskositas TWCO dilakukan. 2. TWCO dimasukkan sebanyak 50 gram ke dalam labu leher tiga.

3. TWCO dipanaskan dengan hot plate hingga mencapai suhu reaksi.

4. Pelarut metanol dengan rasio 12:1 terhadap TWCO dan katalis CaO/Zeolit dimasukkan ke dalam labu leher tiga.

5. Reaksi dilangsungkan dengan pengadukan menggunakan magnetic stirrer sebesar 700 rpm hingga waktu reaksi tercapai.

6. Produk transesterifikasi dipisahkan dari katalis dengan menggunakan pompa vakum.

7. Campuran dimasukkan ke dalam corong pemisah dan dibiarkan selama 18 jam hingga terbentuk 2 lapisan.

8. Lapisan bawah dikeluarkan dari corong pemisah.

9. Air panas pada suhu 80 °_{C ditambahkan ke dalam metil ester.}

10. Campuran metil ester dikocok perlahan dan didiamkan hingga 5 menit hingga terbentuk 2 lapisan.

11. Lapisan bawah dikeluarkan dari corong pemisah. Langkah pencucian diulang hingga air buangan menjadi jernih.

12. Lapisan atas (metil ester) dipanaskan pada suhu 105 °_{C menggunakan}

hotplate dan diaduk menggunakan magnetic stirrer.

(30)

3.6FLOWCHART PERCOBAAN

3.6.1 Tahap Pre – Treatment Minyak Jelantah

Adapun flowchart tahap pre-treatment minyak jelantah dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Mulai

Karbon aktif dimasukkan sebanyak 20% berat terhadap minyak jelantah pada sebuah wadah

Pengadukan dilakukan pada 250 rpm selama 30 menit

Campuran didiamkan hingga impuritas mengendap

Pemisahan dilakukan dengan menggunakan filtrasi vakum

Selesai

Filtrat diambil sebagai TWCO dan dilakukan uji densitas, viskositas, komposisi, serta kadar FFA

Minyak jelantah diuji densitas, viskositas, dan kadar FFA-nya

TWCOdisimpan dan digunakan untuk proses pembuatan biodiesel

(31)

3.6.2 Tahap Persiapan Katalis

3.6.2.1Persiapan Katalis Zeolit Alam

Adapun flowchart tahap persiapan katalis zeolit alam dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Mulai

Zeolit alam sebanyak 500 gram dihancurkan dengan ball

mill selama 4 jam

Zeolit alam sebanyak 500 gram dihancurkan dengan ball

mill selama 4 jam

Zeolit alam diayak menggunakan ayakan 200 mesh

Selesai

Hasil ayakan disimpan dalam wadah tertutup dan siap digunakan

(32)

3.6.2.2Persiapan Katalis CaO dari Cangkang Telur Ayam

Adapun flowchart tahap persiapan CaO dari cangkang telur ayam dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Mulai

Cangkang telur ayam dicuci dengan aquadest untuk menghilangkan impuritas

Cangkang telur dikeringkan dengan oven pada suhu 110 °C selama 4 jam

Cangkang telur dihancurkan dengan ball mill selama 4 jam

Cangkang telur diayak menggunakan ayakan 200 mesh

Selesai

Cangkang telur yang lolos ayakan dikalsinasi dengan

furnace pada suhu 1.000 °C selama 2 jam

Cangkang telur yang lolos ayakan dikalsinasi dengan

furnace pada suhu 1.000 °C selama 2 jam

Katalis disimpan dalam wadah tertutup dan siap digunakan

Analisis kadar CaO dilakukan terhadap hasil kalsinasi

(33)

3.6.3 Tahap Transesterifikasi TWCO

Adapun flowchart tahap transesterifikasi TWCO dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Mulai

Analisis kadar asam lemak bebas, densitas, dan viskositas TWCO dilakukan

TWCO dimasukkan sebanyak 50 gram ke dalam labu leher tiga

TWCO dipanaskan dengan hot plate hingga mencapai suhu reaksi

Reaksi dilangsungkan dengan pengadukan menggunakan

magnetic stirrer hingga waktu reaksi tercapai.

Reaksi dilangsungkan dengan pengadukan menggunakan

magnetic stirrer hingga waktu reaksi tercapai.

Campuran dimasukkan ke dalam corong pemisah dan dibiarkan hingga terbentuk 2 lapisan.

Pelarut metanol dan katalis CaO/Zeolit dimasukkan ke dalam labu leher tiga

Lapisan bawah dikeluarkan dari corong pemisah

Air panas pada suhu 80 °_{C ditambahkan ke dalam metil} ester, dikocok perlahan, dan didiamkan selama 5 menit

Air panas pada suhu 80 °_{C ditambahkan ke dalam metil}

ester, dikocok perlahan, dan didiamkan selama 5 menit

Lapisah bawah dikeluarkan dari corong pemisah

A

Campuran dipisahkan dari katalis dengan pompa vakum

(34)

Metil ester didinginkan lalu ditimbang dan dilakukan analisis dengan instrumen, yaitu: densitas, viskositas,

kemurnian, dan titik nyala

Metil ester didinginkan lalu ditimbang dan dilakukan analisis dengan instrumen, yaitu: densitas, viskositas,

kemurnian, dan titik nyala

Selesai

A

Pencucian diulang hingga air buangan menjadi jernih

Metil ester dipanaskan pada suhu 105 °_{C menggunakan}

Gambar 3.5 Flowchart Percobaan Tahap Transesterifikasi TWCO

3.7PROSEDUR ANALISIS 3.7.1 Analisis Gugus Fungsi

Analisis gugus fungsi katalis dilakukan dengan menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) di Laboratorium Sentral Universitas Malang, Jawa Timur.

3.7.2 Analisis Kadar Free Fatty Acid

Analisis kadar free fatty acid bahan baku dilakukan di Laboratorium Oleokimia, Pusat Penelitian Kelapa Sawit menggunakan standar AOCS 5a – 40 (1989).

3.7.3 Analisis Kadar CaO

(35)

3.7.4 Analisis Morfologi dan Komposisi Unsur pada Katalis

Analisis morfologi dan komposisi unsur pada katalis dilakukan dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) serta Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX) di Laboratorium Sentral Universitas Malang dan Laboratorium Fisika Universitas Negeri Medan.

3.7.5 Analisis Komposisi Bahan Baku dan Biodiesel

Analisis komposisi bahan baku minyak jelantah dan TWCO menggunakan instrumen Gas Chromatography (GC) dengan AOCS Official Method Cd 11b-91, sedangkan analisis komposisi biodiesel menggunakan AOCS Official Method Ce 1b-89.

3.7.6 Analisis Densitas dan Viskositas Kinematik

Untuk analisis densitas menggunakan metode tes OECD 109. Untuk pengukuran densitas ini menggunakan peralatan utama yaitu piknometer. Perbedaan berat kosong dan penuh dihitung pada suhu 40 °_{C. Sedangkan Untuk}

analisis viskositas menggunakan metode tes ASTM D-445. Untuk pengukuran viskositas ini menggunakan peralatan utama yaitu viskosimeter Ostwald tube tipe kapiler, viscosimeter holder dan bath pemanas pada 37,8oC. Termometer yang digunakan dengan ketelitian 0,02oC dan menggunakan stop watch dengan ketelitian 0,2 detik.

3.7.7 Analisis Titik Nyala

(36)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bahan baku berupa minyak jelantah yang diperoleh dari pedagang makanan di lingkungan Jalan Sumatera, Medan, dimana mengandung asam oleat yang tinggi, yaitu 44,4939%, oleh karena itu minyak jelantah cenderung berwarna kuning muda dalam fase cair pada suhu kamar. Tabel 4.1 menunjukkan hasil analisis komposisi asam-asam lemak yang terkandung di dalam minyak jelantah menggunakan AOCS Official Method Ce 1b–89.

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari Minyak Jelantah No.

4 11,454 Asam Palmitoleiat (C16:1) 0,1612

5 13,648 Asam Stearat (C18:0) 3,9618

6 13,988 Asam Oleat (C18:1) 44,4939

7 14,493 Asam Linoleat (C18:2) 9,5429

8 15,172 Asam Linolenat (C18:3) 0,2166

9 15,907 Asam Arakidat (C20:0) 0,3574

10 16,250 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,1392

Berdasarkan data komposisi asam lemak dari minyak jelantah maka dapat ditentukan bahwa berat molekul asam lemak minyak jelantah adalah 271,3168 gr/mol yang dapat dilihat dari lampiram L1.1 dan berat molekul minyak jelantah (dalam bentuk trigliserida) sebesar 851,9923 gr/mol. Berdasarkan hasil analisis GC, komponen asam lemak yang dominan pada sampel minyak jelantah adalah pada puncak 6 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam oleat sebesar 44,4939% dan puncak 3 yaitu asam lemak jenuh berupa asam palmitat sebesar 39,8943%.

(37)

jelantah dengan AOCS Official Method Ca 5a-40 dan diperoleh kadar FFA minyak jelantah sebesar 1,25%.

4.2 PRE-TREATMENT MINYAK JELANTAH

Tahap penelitian ini dilakukan dengan melakukan proses adsorpsi menggunakan karbon aktif sebanyak 10%(b/b) terhadap minyak jelantah. Minyak jelantah yang telah diberi perlakuan treatment lalu disebut sebagai treated waste cooking oil (TWCO) dimana mengandung asam oleat yang tinggi, yaitu 44,9953%, oleh karena itu TWCO juga cenderung berwarna kuning muda dalam fase cair pada suhu kamar. Tabel 4.2 menunjukkan hasil analisis komposisi asam-asam lemak yang terkandung di dalam TWCO menggunakan AOCS Official Method Ce 1b–89.

Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak dari TWCO No.

4 11,462 Asam Palmitoleiat (C16:1) 0,1629

5 13,675 Asam Stearat (C18:0) 3,9210

6 14,015 Asam Oleat (C18:1) 44,9953

7 14,509 Asam Linoleat (C18:2) 9,6922

8 15,180 Asam Linolenat (C18:3) 0,2174

9 15,913 Asam Arakidat (C20:0) 0,3474

10 16,255 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,1395

(38)

bersifat non-polar, namun seiring jumlah penggunaannya pada suhu tinggi, terbentuk berbagai senyawa yang menyebabkan sifat minyak jelantah menjadi polar. Senyawa polar ini dapat diadsorpsi oleh karbon aktif yang mengandung gugus polar [65]. Pada tahap pre – treatment yang dilakukan oleh peneliti, terjadi penurunan volume minyak yang dihasilkan (TWCO) terhadap volume minyak sebelum perlakuan. Sehingga, penurunan kadar asam lemak jenuh dapat terjadi disebabkan oleh terjadinya adsorpsi senyawa polar pada pre-treatment minyak jelantah.

Selain mengidentifikasi komponen asal lemak dalam minyak jelantah, dilakukan juga identifikasi kandungan asam lemak bebas (FFA) pada minyak jelantah dengan AOCS Official Method Ca 5a-40 dan diperoleh kadar FFA TWCO sebesar 0,4%. Adsorben ini memiliki kemampuan adsorpsi asam dan basa yang tinggi [53]. Karbon aktif memiliki luas permukaan yang besar dan distribusi ukuran poros yang bervariasi sehingga mampu untuk mengikat polutan dengan berbagai ukuran molekul. Selain itu, adsorben juga dapat berfungsi sebagai agen bleaching dan de-coloring [49, 66]. Penggunaan karbon aktif dapat menurunkan kadar FFA minyak jelantah sebesar lebih dari 60% dari keadaan awal [45]. Dengan kata lain, proses pre-treatment minyak jelantah pada penelitian ini berhasil menurunkan kadar FFA sebesar 68% dari keadaan awal menjadi bahan baku yang layak digunakan untuk proses transesterifikasi dan sesuai dengan kajian yang dilaporkan oleh Kheang [45].

4.3 KATALIS ABU DARI LIMBAH CANGKANG TELUR AYAM

(39)

komposisi yang terkandung dalam katalis abu limbah cangkang telur ayam menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometry) dan oven.

Tabel 4.3 Komposisi Katalis Abu dari Limbah Cangkang Telur Ayam Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji

CaO % 60,08 IK.01.P.09 (AAS)

Kadar Air % 0,1 IK.01.P.01 (Oven)

Pada penelitian ini, dilakukan analisis SEM (Scanning Electron Microscope) untuk melihat perbandingan morfologi cangkang telur sebelum dan setelah dikalsinasi yang disajikan dalam Gambar 4.1.

(a) (b)

Gambar 4.1 Hasil Analisis SEM pada Cangkang Telur (a) Sebelum Kalsinasi dengan Perbesaran 2.500 kali (b) Setelah Kalsinasi dengan Perbesaran

2.500 kali

(40)

Dari Tabel 4.3 dan Gambar 4.1, dapat dilihat bahwa abu cangkang telur yang dihasilkan dari kalsinasi cangkang telur ayam pada suhu 1.000 °C selama 2 jam memiliki ukuran partikel 2 – 4 μm, mengandung kadar CaO sebesar 60,08%, dengan kadar air sebesar 0,1%. Dengan demikian, abu hasil kalsinasi cangkang telur ayam dapat digunakan sebagai katalis heterogen dalam pembuatan biodiesel.

4.4 ZEOLIT ALAM

Dalam penelitian ini, zeolit alam digunakan sebagai penyangga senyawa CaO dari abu cangkang telur yang diperoleh dari kalsinasi. Zeolit merupakan senyawa mesoporous yang mengandung ragam logam oksida serta dapat digunakan untuk menyangga basa dan logam transisi [18, 39]. Morfologi zeolit alam dapat dilihat melalui analisis SEM yang disajikan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Hasil Analisis SEM pada Zeolit Alam dengan Perbesaran 1.000 Kali

(41)

Gambar 4.3 Hasil Analisis FTIR Zeolit Alam Tanpa Aktivasi dan Zeolit Alam Teraktivasi

Dari Gambar 4.3, hasil analisis FTIR zeolit alam tanpa aktivasi dapat dilihat pada spektrum berwarna hitam, sedangkan hasil analisis FTIR zeolit alam teraktivasi dapat dilihat pada spektrum berwarna abu-abu. Kedua jenis sampel mengandung gugus fungsi C-H Alkena yang muncul pada bilangan gelombang 675 – 995 cm-1. Kedua jenis sampel mengandung gugus fungsi C-H cincin monomer alkohol/fenol yang muncul pada angka gelombang 3.590 – 3.650 cm-1.

Dari perbandingan spektrum kedua sampel, dapat dilihat perbedaan intensitas peak pada gugus C-H Alkena, O-H monomer asam karboksilat, dan O-H monomer alkohol fenol cenderung lebih tinggi pada zeolit alam tanpa aktivasi bila dibandingkan dengan zeolit alam teraktivasi. Dari Lampiran D, dapat

(42)

dilihat bahwa zeolit alam tanpa aktivasi memiliki peak dan intensitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan zeolit alam teraktivasi.

Sumbu Y pada spektrum menunjukkan persentase transmisi, yang dapat diubah menjadi absorbansi (Absorbansi = -log Transmisi). Absorbansi lalu dapat dihubungkan dengan konsentrasi komponen melalui Hukum Beer – Lambert, dimana konsentrasi komponen berbanding lurus dengan absorbansi [67]. Dengan kata lain, jika selisih % transmisi semakin besar, absorbansi semakin besar, dan konsentrasi komponen juga semakin besar. Dari spektrum pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa terjadi penurunan selisih % transmisi pada spektrum zeolit alam teraktivasi. Hal ini menandakan terdapat komponen yang menghilang ataupun berkurang selama proses aktivasi. Namun, dari spektrum tersebut, belum dapat ditentukan zeolit alam yang optimal untuk digunakan sebagai penyangga CaO.

Penelitian dilakukan dengan menggunakan kedua jenis zeolit alam pada variabel rasio molar TWCO terhadap metanol sebesar 1 : 12, suhu reaksi 65 °C, waktu reaksi 3 jam, berat katalis sebesar 8%, dan perbandingan CaO terhadap zeolit alam sebesar 1 : 3. Perbandingan hasil transesterifikasi dengan menggunakan zeolit alam tanpa aktivasi dan zeolit alam teraktivasi dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Perbandingan Karakteristik Komponen Biodiesel Menggunakan Zeolit Alam Tanpa Aktivasi dan Zeolit Alam Teraktivasi

Run

%Komponen Metil

Ester Monogliserida Digliserida Trigliserida Teraktivasi 56,3216 8,8399 15,1943 16,4315

Tanpa

Aktivasi 99,319 0,4732 0,1222 0,0856

(43)

penyangga CaO yang berasal dari limbah cangkang telur ayam sebagai paduan katalis dalam pembuatan biodiesel dari TWCO.

4.5 PADUAN KATALIS ZEOLIT ALAM/CaO

Dalam penelitian ini, digunakan zeolit alam sebagai penyangga dan CaO yang berasal dari limbah cangkang telur ayam yang dipadukan menjadi katalis (dengan perbandingan CaO terhadap zeolit sebesar 1 : 3). Penggunaan CaO sendiri sebagai katalis heterogen telah banyak dikaji oleh peneliti karena sifatnya yang mudah dipisahkan dari produk biodiesel. Sedangkan penggunaan zeolit alam sebagai katalis harus melalui proses aktivasi terlebih dahulu.Penggunaan mineral seperti zeolit sebagai penyangga katalis (catalyst support) bertujuan untuk meningkatkan luas permukaan kontak, meningkatkan dispersi area aktif, sehingga mampu meningkatkan kemampuan katalitik katalis tersebut [38]. Katalis tersebar pada permukaan zeolit dan bagian dalam zeolit, sehingga mempengaruhi kemampuan katalitik dari katalis tersebut [13, 38]. Dalam penelitian ini, peneliti juga melakukan proses transesterifikasi menggunakan CaO dari limbah cangkang telur ayam sebagai katalis tunggal dan zeolit alam sebagai katalis tunggal sebagai perbandingan, dengan variabel rasio molar TWCO terhadap metanol sebesar 1 : 12, berat katalis 8%, suhu reaksi 65°C, dan waktu reaksi 3 jam yang disajikan dalam Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Perbandingan Karakteristik Komponen Biodiesel Menggunakan Zeolit Alam dan CaO dari Limbah Cangkang Telur Ayam sebagai Katalis Tunggal

Run

%Komponen Metil

Ester Monogliserida Digliserida Trigliserida

CaO 98,0264 0,5146 0,4050 1,0540

Zeolit Alam

Tanpa CaO 9,0385 0,4719 12,2905 78,1991

(44)

mengkombinasikan katalis dengan ragam penyangga, seperti logam oksida, alumina, dan silika [8]. Perbandingan kemurnian biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan katalis CaO serta penggunaan paduan katalis zeolit alam/CaO disajikan dalam Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Perbandingan Penggunaan Katalis CaO dan Paduan Katalis Zeolit Alam/CaO

(45)

(a) (b)

(c)

Gambar 4.5 Hasil Analisis SEM (a) Zeolit Alam (b) Abu Cangkang Telur (c) Paduan Katalis Zeolit Alam/CaO dari Abu Cangkang Telur Ayam

dengan Perbesaran 1.000 Kali

(46)

Gambar 4.6 Hasil Analisis FTIR Paduan Katalis Zeolit Alam/CaO

Gambar 4.6 menunjukkan hasil analisis FTIR zeolit alam yang dapat dilihat pada spektrum berwarna hitam, sedangkan hasil analisis FTIR paduan katalis zeolit alam/CaO dapat dilihat pada spektrum berwarna abu-abu. Kedua jenis sampel mengandung gugus fungsi C-H Alkena yang muncul pada bilangan gelombang 675 – 995 cm-1. Kedua jenis sampel mengandung gugus fungsi C-H cincin aromatik yang muncul pada bilangan gelombang 690 – 900 cm-1. Kedua jenis sampel mengandung gugus C-H Alkana yang muncul pada angka gelombang 1.340 – 1.470 cm-1. Kedua jenis sampel mengandung gugus C=C Alkena yang muncul pada angka gelombang 1.610 – 1.680 cm-1. Kedua jenis sampel mengandung gugus O-H monomer asam karboksilat yang muncul pada angka gelombang 3.500 – 3.650 cm-1. Kedua jenis sampel mengandung gugus O-H monomer alkohol/fenol yang muncul pada angka gelombang 3.590 – 3.650 cm-1. Peak pada katalis memiliki intensitas yang lebih besar dibandingkan dengan peak pada zeolit alam, yang dapat dilihat pada angka gelombang 3.590 – 3.650 cm-1.

Sumbu Y pada spektrum menunjukkan persentase transmisi, yang dapat diubah menjadi absorbansi (Absorbansi = -log Transmisi). Absorbansi lalu dapat

(47)

dihubungkan dengan konsentrasi komponen melalui Hukum Beer – Lambert, dimana konsentrasi komponen berbanding lurus dengan absorbansi [68]. Dengan kata lain, peningkatan peak ini dapat mengindikasikan terbentuknya senyawa metoksida pada katalis paduan yang diindikasikan oleh peningkatan konsentrasi komponen dengan gugus O-H, yang ditandai peningkatan peak pada gugus O-H monomer alkohol fenol. Selain itu, untuk mengetahui komposisi dalam katalis, dilakukan analisis EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) pada bagian yang sama dengan analisis SEM (pada Gambar 4.5) yang disajikan pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Hasil Analisis EDX pada Paduan Katalis Zeolit Alam/CaO

Dari Gambar 4.7 dan Lampiran L4.2.3, dapat dilihat bahwa katalis memiliki persentase atom O sebesar 46,43%, C sebesar 23,18%, Ca sebesar 14,84%, Si sebesar 10,02%, Al sebesar 2,90%, K sebesar 1,39%, dan Mg sebesar 1,24% (dalam persen berat). Adapun komposisi dalam bentuk senyawa dapat diketahui dengan kombinasi data yang diperoleh dari analisis lebih lanjut menggunakan PXRD (Powder X-Ray Diffraction).

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

keV 0.0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

cps/eV

O C

Ca

(48)

4.6 PROSES TRANSESTERIFIKASI

4.6.1 Pengaruh Berat Katalis terhadap Yield Biodiesel

Adapun hasil penelitian pembuatan biodiesel dari TWCO dengan menggunakan paduan katalis dari zeolit alam dan CaO dari limbah cangkang telur ayam dengan variasi berat katalis dapat dilihat pada Tabel L2.3 Hubungan antara berat katalis terhadap kadar ester dengan berbagai variasi suhu reaksi dalam penelitian ini disajikan pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Hubungan antara Berat Katalis dengan Yield Biodiesel pada Kondisi Rasio Molar TWCO terhadap Metanol 1 : 12, Waktu Reaksi

3 Jam, dan Kecepatan Pengadukan 700 rpm

Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa semakin besar jumlah katalis yang digunakan maka yield biodiesel yang dihasilkan akan semakin meningkat hingga mencapai titik tertentu, lalu mengalami penurunan. Pada suhu reaksi 50 °C, reaksi tidak dapat berjalan dengan baik, dimana jumlah kadar ester sangat sedikit, yakni di bawah 20%. Pada suhu reaksi 65 °C, kadar ester semakin meningkat hingga berat katalis sebesar 8%, lalu mengalami penurunan pada penggunaan katalis sebanyak 9% dan 10%. Hal yang serupa dapat dilihat dalam Gambar 4.9, dimana pada suhu reaksi 60 dan 65 °C, yield semakin meningkat hingga berat katalis sebesar 8%, lalu mengalami penurunan pada penggunaan katalis sebanyak 9% dan 10%. Sedangkan pada suhu 55 °C, penurunan yield mulai terjadi pada penggunaan

(49)

katalis sebanyak 10%. Hal ini dapat terjadi karena terhambatnya pencampuran katalis dan reaktan. Jumlah katalis yang besar menyebabkan campuran katalis dan reaktan menjadi kental, menyebabkan hambatan dalam pencampuran dan terjadi peningkatan energi yang dibutuhkan untuk pencampuran yang efisien. Sedangkan penggunaan katalis yang terlalu sedikit tidak akan mampu mengkatalisis reaksi [69-71].

Dari Gambar 4.8 dapat dilihat bahwa kondisi terbaik yang diperoleh dalam penelitian ini adalah pada berat total katalis sebesar 8% (dengan perbandingan 1:3, maka berat CaO sebesar 2%), suhu reaksi 65 °C, dan rasio molar TWCO terhadap metanol 1 : 12 yang menghasilkan yield sebesar 87,40%. Hal ini masih kurang unggul dibandingkan dengan kajian oleh Wu [14] mengenai penggunaan paduan katalis CaO dan zeolit sintetik NaY, dimana yield terbaik sebesar 95% dapat dicapai dengan katalis sebanyak 3% terhadap berat minyak kedelai, suhu reaksi 65 °C, waktu reaksi 3 jam, dan rasio molar metanol : minyak sebesar 9 : 1.

4.6.2 Pengaruh Suhu Reaksi terhadap Yield Biodiesel

(50)

Gambar 4.9 Hubungan antara Suhu Reaksi dengan Yield Biodiesel pada Kondisi Rasio Molar TWCO terhadap Metanol 1 : 12, Waktu Reaksi

3 Jam, dan Kecepatan Pengadukan 700 rpm

Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu reaksi maka yield biodiesel semakin meningkat. Berbagai kajian telah dilakukan peneliti terkait pengaruh suhu reaksi terhadap yield biodiesel yang dihasilkan, yakni peningkatan suhu reaksi akan menyebabkan peningkatan yield sebagai dampak dari semakin besarnya konversi trigliserida menjadi metil ester. Penggunaan suhu reaksi yang tinggi juga dapat mempersingkat waktu reaksi yang dibutuhkan. Namun, apabila suhu reaksi yang melewati titik didih dari reaktan (metanol), metanol akan menguap dan membentuk gelembung dalam jumlah besar, sehingga menghambat reaksi pada permukaan antar 3 fasa [71, 72].

(51)

4.7 ANALISIS SIFAT FISIKA BIODIESEL

Biodiesel yang dihasilkan dalam penelitian ini dianalisis sifat fisikanya yang meliputi densitas, viskositas kinematik, titik nyala, dan kemurniannya. Berdasarkan data hasil biodiesel yang ditunjukkan Lampiran L2.3, kemurnian produk yang memenuhi standar adalah 7 run. Analisis densitas dan viskositas kinematik dilakukan terhadap produk tersebut. Tabel 4.6 menunjukkan hasil analisis sifat fisika biodiesel dan perbandingannya dengan Standar Nasional Indonesia (SNI 7182:2015) [73].

Tabel 4.6 Hasil Analisis Densitas, Viskositas, dan Kadar Ester pada Biodiesel Katalis

(52)

Tabel 4.7 Perbandingan Sifat Fisika Biodiesel Hasil Penelitian dengan Standar Biodiesel di Indonesia, Amerika Serikat, dan Eropa [22, 23, 73]

Seperti yang disajikan dalam Tabel 4.7, biodiesel pada run tersebut telah memenuhi sebagian dari standar yang telah ada. Produk biodiesel dapat dibandingkan dengan kajian yang sudah dilakukan oleh Mahesh [5] tentang penggunaan katalis CaO yang diimpregnasi dengan larutan KBr. Yield maksimum sebesar 80,30% dicapai dengan kondisi rasio molar alkohol terhadap minyak 12:1, berat katalis 3%, suhu reaksi 65 °C, dan waktu reaksi 1,8 jam. Penggunaan loaded catalyst dapat dilihat juga pada kajian Wu [14] mengenai penggunaan paduan katalis CaO dan zeolit sintetik NaY dengan metode irradiasi, dimana yield terbaik sebesar 95% dapat dicapai dengan katalis sebanyak 3% terhadap berat minyak kedelai, suhu reaksi 65 °C, waktu reaksi 3 jam, dan rasio molar metanol : minyak sebesar 9 : 1.

Sedangkan penelitian yang dilakukan peneliti dapat mencapai yield sebesar 87,40%. Dengan suhu reaksi 65 °C, berat total katalis 8% (dengan perbandingan 1:3, maka berat CaO sebesar 2%), waktu reaksi 3 jam, dan rasio molar TWCO terhadap metanol 1 : 12. Selain itu, katalis yang digunakan dalam penelitian ini cukup digabungkan secara konvensional dengan senyawa penyangga (zeolit) tanpa irradiasi ataupun impregnasi. Hal ini tentunya jauh lebih menguntungkan dibandingkan dengan kajian yang sudah ada karena dapat mencapai yield yang lebih tinggi dengan persentase CaO yang lebih kecil, menggunakan loaded

(53)

(54)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan adalah :

1. Asam lemak yang terdapat dalam bahan baku untuk transesterifikasi, yakni treated waste cooking oil (TWCO) merupakan asam oleat sebesar 44,9953%. 2. TWCO dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel setelah

mengalami penurunan kadar FFA sebesar 68% dengan pre-treatment menggunakan karbon aktif.

3. Proses kalsinasi pada limbah cangkang telur ayam menghasilkan kandungan CaO sebesar 60,08%.

4. Paduan katalis CaO dengan zeolit alam sebagai penyangga katalis memiliki persentase atom O sebesar 46,43%, C sebesar 23,18%, Ca sebesar 14,84%, Si sebesar 10,02%, Al sebesar 2,90%, K sebesar 1,39%, dan Mg sebesar 1,24% (dalam persen berat).

5. CaO (katalis abu dari cangkang telur ayam) yang dicampurkan dengan zeolite alam dapat digunakan sebagai katalis heterogen dalam pembuatan biodiesel dari TWCO.

6. Penambahan zeolit alam menyebabkan penurunan kadar monogliserida, digliserida, dan trigliserida yang dapat disebabkan adsorpsi senyawa gliserida pada permukaan zeolit alam.

7. Kondisi terbaik diperoleh dari variabel rasio molar TWCO terhadap metanol 1 : 12, suhu reaksi 65 oC, waktu reaksi 3 jam, berat katalis 8%, rasio CaO terhadap zeolit alam 1 : 3 yang menghasilkan biodiesel dengan kemurnian 99,32% dan yield sebesar 87,40%.

(55)

9. Analisis sifat fisika pada biodiesel dengan kondisi terbaik meliputi analisis kadar ester, densitas, viskositas kinematik, total gliserol, kandungan monogliserida, kandungan digliserida, kandungan trigliserida, dan titik nyala telah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI 7182:2015), dan sebagian dari ASTM D-6751 serta EN 14214.

5.2 SARAN

Adapun saran yang dapat diberikan dari penelitian yang telah dilakukan untuk penelitian selanjutnya adalah

1. Sebaiknya dilakukan analisis PXRD pada katalis untuk mengetahui komposisi senyawa dalam katalis hasil paduan.

2. Sebaiknya dilakukan penelitian dengan variasi waktu dan suhu kalsinasi cangkang telur, untuk memperoleh pengaruh perbandingan komposisi CaO dalam cangkang telur terhadap karakteristik biodiesel yang dihasilkan.

3. Sebaiknya dilakukan studi lebih lanjut mengenai penggunaan suhu reaksi di atas 65 °C pada proses treansesterifikasi untuk memperoleh data kemampuan katalitik.

4. Sebaiknya dilakukan studi lebih lanjut mengenai penggunaan katalis yang berulang (reuse) untuk memperoleh data kemampuan katalitik.

(56)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1BIODIESEL

Biodiesel (Fatty Acid Methyl Ester ; FAME) merupakan bahan bakar yang disusun oleh mono-alkil ester dari asam lemak rantai panjang yang diturunkan dari bahan baku terbarukan, seperti minyak nabati atau lemak hewani [19, 20]. Biodiesel merupakan cairan kuning muda yang jernih dapat digunakan dalam bentuk murni (B100) atau sebagai campuran dengan bahan bakar diesel dari petroleum (B5, B20). Petrodiesel merupakan hasil fraksinasi pada pertengahan proses cracking, yang dikenal dengan “middle distillates”. Viskositas biodiesel adalah dua kali lebih besar daripada petrodiesel, sehingga biodiesel memiliki sifat pelumas yang lebih baik. Biodiesel dapat dihasilkan melalui alkoholisis kompleks (transesterifikasi) dari minyak nabati dan lemak hewani [19]. Metanol adalah alkohol yang paling banyak digunakan karena lebih murah dan merupakan senyawa polar dengan rantai pendek [2].

(57)

Tabel 2.1 Standar Biodiesel Berdasarkan ASTM D 6751/09, EN 14214/03, dan Pr EN 14214/09 [22-24]

No. Parameter Satuan ASTM D 28. Cold filter plugging

(58)

2.2BAHAN BAKU 2.2.1 Minyak Jelantah

Indonesia merupakan negara produsen dan eksportir kelapa sawit terbesar di dunia. Produksi minyak kelapa sawit (CPO) di Indonesia mengalami peningkatan drastic dari 21,39 juta ton pada tahun 2009 menjadi 30,95 juta ton pada tahun 2015. Pasar potensial yang menyerap pemasaran minyak sawit maupun minyak inti sawit adalah industri fraksinasi/rafinasi (industri minyak goreng), lemak khusus, margarin, oleokimia, dan sabun mandi [25]. Pada masa sebelum Orde Baru dan sampai pada awal Pembangunan Jangka Panjang (PJP) I, minyak goreng yang dikonsumsi masyarakat didominasi oleh jenis minyak goreng asal kelapa, akan tetapi sejak tahun 1970-an sejajar dengan meningkatnya produksi kelapa sawit, minyak goreng asal kelapa tergeser oleh minyak goreng asal sawit [26]. Kebutuhan minyak goreng sawit sendiri mencapai 6,58 juta ton pada tahun 2015 [27].

Minyak goreng bekas (jelantah) adalah minyak goreng yang sudah digunakan beberapa kali pemakaian oleh konsumen. Selain warnanya yang tidak menarik dan berbau tengi, minyak jelantah juga mempunyai potensi besar dalam membahayakan kesehatan tubuh. Minyak jelantah kaya akan asam lemak bebas [28]. Kandungan asam lemak dalam minyak jelantah dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak pada Minyak Jelantah [29]

No. Komponen Rumus Molekul %Komposisi

1 Asam Laurat C12H24O2 0,4

2 Asam Miristat C14H28O2 1,1

3 Asam Palmitoleat C16H30O2 1,0

4 Asam Palmitat C16H32O2 25,8

5 Asam Linolenat C18H30O2 2,5

6 Asam Linoleat C18H32O2 29,4

7 Asam Oleat C18H34O2 34,6

8 Asam Stearat C18H36O2 4,7

9 Asam Arakidonat C20H40O2 0,2

(59)

Bahan baku dalam pembuatan biodiesel harus memiliki biaya produksi yang rendah dan dapat digunakan pada skala produksi yang besar. Minyak jelantah adalah minyak nabati yang telah digunakan pada pengolahan bahan pangan dan tidak dapat digunakan lagi. Minyak jelantah tersedia dalam jumlah yang besar di seluruh belahan dunia. Minyak jelantah dapat diperoleh dengan biaya setengah dari minyak goreng yang baru. Penggunaan minyak jelantah sebagai reaktan biodiesel tidak hanya mengurangi masalah pembuangan limbah minyak jelantah, tetapi juga menurunkan biaya produksi [5].

2.2.2 Zeolit

Zeolit adalah senyawa padat dan bersifat asam, berupa alumina-silikat yang berbentuk kristal dan memiliki ukuran pori yang seragam [30-32] dengan rumus molekul (Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].mH2O). Zeolit juga memiliki sifat – sifat khusus seperti kemampuan menukar ion, saringan molekul, luas permukaan yang besar, dan aktivitas katalitiknya, sehingga zeolit menjadi bahan yang banyak dipilih untuk ragam aplikasi dalam industri, seperti: katalis heterogen, pemisahan, penukar ion, pemisahan kimiawi, adsorpsi, membrane, dan lain-lain [32-34]. Kinerja zeolit dipengaruhi oleh beberapa parameter, yakni: tipe struktur zeolit, perbandingan silika terhadap aluminium, dan distribusi aluminium itu sendiri [32]. Stabilitas termal zeolit bervariasi pada interval suhu yang besar, misalnya zeolit dengan kandungan silika rendah akan terdekomposisi pada suhu 700 _°C sedangkan zeolit silikat stabil hingga suhu 1.300 _°C [35].

Zeolit alam memiliki kemampuan sebagai katalis dalam beberapa reaksi kimia. Namun, zeolit alam perlu diaktivasi terlebih dahulu agar dapat bekerja dengan optimal [12]. Secara umum, aktivasi zeolit dilakukan menggunakan larutan basa kuat ataupun larutan asam kuat. Metode – metode ini memiliki kekurangan, seperti pengurangan rasio kandungan Si/Al dalam zeolit serta terjadinya proses dealuminasi [12, 36, 37]. Sebagai katalis, zeolit dapat digunakan berulang kali, sebanyak 5 kali dengan penurunan konversi yang dapat diabaikan [30].

(60)

[38]. Zeolit merupakan senyawa mesoporous yang mengandung ragam logam oksida serta dapat digunakan untuk menyangga basa dan logam transisi [18, 39]. Katalis tersebar pada permukaan zeolit dan bagian dalam zeolit, sehingga mempengaruhi kemampuan katalitik dari katalis tersebut. Semakin tinggi rasio Si/Al pada zeolit, maka stabilitas termal zeolit juga semakin tinggi [13].

Gambar 2.1 Struktur Zeolit Alam [31] 2.2.3 Kalsium Oksida (CaO)

Kalsium oksida (CaO) adalah salah satu logam alkali tanah oksida yang terbentuk dari kristal ionik dan karakter kation logam dari asam Lewis yang dimiliki sangat rendah karena nilai elektronegatif yang rendah. Katalis CaO juga tersedia dalam jumlah besar dan biaya yang murah. Selain itu, CaO dapat diproduksi dari bahan – bahan limbah / buangan yang mengandung kalsium karbonat. Penggunaan bahan limbah / buangan tak hanyak meningkatkan keuntungan dari segi biaya, namun juga terkait dengan daur ulang sumber mineral alami [9]. Katalis basa heterogen juga dikenal mudah diregenerasi dan tidak korosif, sehingga penggunaannya lebih aman, hemat, dan ramah lingkungan [40].

(61)

Penggunaan senyawa basa padat sebagai katalis [42] seperti CaO dari cangkang telur / hewan dapat mempermudah tahap pemurnian biodiesel dan pemisahan katalis dari biodiesel yang diperoleh.

Kemampuan katalis CaO dapat ditingkatkan dengan mengkombinasikan katalis dengan ragam penyangga, seperti logam oksida, alumina, dan silika. CaO yang dikombinasikan dengan penyangga (disebut loaded CaO) cenderung memiliki kinerja katalitik yang lebih baik dibandingkan CaO murni. Sebagai tambahan, adanya ikatan antara CaO dan penyangga menyebabkan katalis lebih stabil terhadap pengaruh air dan asam lemak bebas (tidak membentuk sabun kalsium) [8]. Konversi dan yield yang dicapai dengan penggunaan katalis CaO dari cangkang telur/hewan juga cukup tinggi, seperti yang dikaji oleh Niju, dkk. (2014) yang mencapai konversi sebesar 94,52% dan Chen, dkk. (2014) dengan yield sebesar 92,7% [17, 43].

2.3PROSES PEMBUATAN BIODIESEL

2.3.1 Pre-Treatment dengan Menggunakan Karbon Aktif

Penggunaan minyak sebagai media penggorengan tidak dapat terhindar dari serangkaian reaksi kimia yang mampu mempengaruhi kualitas minyak tersebut. Kualitas minyak menurun sebagai dampak dari terbentuknya asam lemak bebas (FFA), gliserol, monogliserida, digliserida dan produk oksigenasi yang lain [44, 45]. Dalam hal ini, asam lemak bebas adalah yang paling tidak diinginkan [45-47] karena dapat mempengaruhi konversi minyak jelantah menjadi biodiesel. Sehingga, perlu dilakukan treatment untuk mengurangi impuritas dari minyak jelantah agar dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai aplikasi [45].

(62)

digunakan. Menurut Kheang [45] adsorben yang terbaik adalah silica gel, namun harganya relatif mahal. Sedangkan, karbon aktif terletak di urutan kedua, dimana terjadi penurunan kadar FFA (dari 1,3% menjadi 0,5%) dan lebih mudah diperoleh secara komersil. Pada pemurnian biodiesel, karbon aktif dapat diregenerasi dan digunakan kembali untuk fungsi pemurnian, dan hasilnya lebih baik dibandingkan penggunaan silica gel yang diregenerasi dan digunakan kembali [49].

2.3.2 Transesterifikasi

Ragam metode untuk menghasilkan biodiesel dari berbagai jenis bahan baku telah dikembangkan. Metode ini diklasifikasikan atas penggunaan/pencampuran minyak secara langsung dengan bahan bakar diesel, pirolisis, mikro-emulsi, dan transesterifikasi. Metode yang paling sering digunakan dalam menghasilkan biodiesel adalah reaksi transesterifikasi minyak nabati dengan alkohol rantai pendek, biasanya menggunakan metanol [7]. Berikut ini merupakan skema reaksi transesterifikasi katalitik dari minyak nabati:

Gambar 2.2 Skema Reaksi Transesterifikasi dengan Menggunakan Metanol [7] Transesterifikasi juga dikenal sebagai reaksi alkoholisis, dimana terjadi penggantian alkohol suatu ester oleh alkohol yang lain, proses ini mirip dengan hidrolisis, perbedaannya terletak pada molekul yang terlibat pada hidrolisis adalah molekul air, bukan molekul alkohol. Reaksi transesterifikasi awalnya merupakan metode yang digunakan untuk membentuk gliserin dalam pembuatan sabun. Produk samping dari proses tersebut adalah mono-alkil ester yang merupakan konstituen biodiesel [51]. Tahapan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut:

Triglycerides Methanol

Catalyst

(63)

Gambar 2.3 Tahapan Reaksi Transesterifikasi [50]

Ketidaklarutan lemak / minyak terhadap alkohol berpengaruh pada konversi yang rendah dari trigliserida menjadi produk biodiesel. Sehingga, untuk meningkatkan laju reaksi dan mencapai rendemen yang lebih baik, digunakan katalis pada reaksi. Pada metode konvensional, biasanya digunakan katalis homogen seperti katalis basa (NaOH, KOH, CH3ONA, CH3OK, dan lain – lain) serta katalis asam (asam sulfat, asam klorida, asam fosfat, dan lain – lain) dalam pembuatan biodiesel. Untuk pembuatan biodiesel secara komersial, banyak menggunakan katalis basa [7].

Reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis homogen yang bersifat basa memiliki keuntungan, yaitu laju reksi yang sangat cepat (4000 kali lebih cepat daripada transesterifikasi dengan katalis asam), reaksi dalam fasa cair dan membutuhkan konsumsi energi yang lebih sedikit, dan katalisnya mudah diperoleh dengan biaya yang murah. Namun, reaksi ini sensitif terhadap kandungan asam lemak bebas pada minyak [50]. Jika kadar asam lemak bebas pada minyak lebih besar daripada 0,5%, maka akan terjadi saponifikasi yang mengganggu proses pemisahan ester dan gliserin [2]. Pembentukan sabun yang berlebihan akan menurunkan konversi dan rendemen, sehingga membutuhkan air dalam jumlah yang besar untuk pemurnian produk [50].

Triglycerides Methanol

Catalyst

Methyl Esters Diglyceride

Diglyceride Monoglyceride

Monoglyceride Glycerol

Methyl Esters

Methyl Esters Methanol

Methanol

Catalyst