Pembuatan Biodiesel dari Mesokarp Buah Sawit dengan Teknologi Reactive Extraction

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT

DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION

SKRIPSI

OLEH :

PASCALIS NOVALINA S

110405076

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

AGUSTUS 2015

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT

DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION

SKRIPSI

OLEH :

PASCALIS NOVALINA S

110405076

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

AGUSTUS 2015

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP BUAH SAWIT DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku

Medan, 10 Agustus 2015

Pascalis Novalina S NIM 11405076

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP BUAH SAWIT DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan

judul “Pembuatan Biodiesel dari Mesokarp Buah Sawit dengan Teknologi Reactive

Extraction”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Melalui penelitian ini diperoleh hasil biodiesel dari mesokarp buah sawit dengan teknologi reactive extraction menggunakan katalis novozyme 435, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar fosil.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr.Ir. Taslim, M.Si.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 10 Agustus 2015 Penulis,

Pascalis Novalina S

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Kedua orang tua penulis tercinta, Parlin Sitorus dan Romelly Simanjuntak yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Seluruh keluarga penulis terutama opung tercinta, adik-adikku Rickhy, Bryan, Melani, Maktua, Paktua, Tulang, Nantulang, Bapauda, Nanguda, Amangboru, Namboru, dan sepupu (Apin, Fifi, Monik) semuanya yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Dr. Ir. Taslim, M.Si, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

4. Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT, dan Bode Haryanto, ST, MT, PhDyang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

5. Bapak Dr. Ir. Tjahjono Herawan dan Ibu Meta Rivani, ST, selaku pembimbing lapangan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian dan penyelesaian skripsi ini.

6. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia USU.

7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU. 8. Dr. Ir. Zuhrina Masyithah, MT, sebagai Dosen Pembimbing Akademik . 9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik

Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis

10.Seluruh pegawai di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang telah membantu dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

11.Arya Josua Simanullang selaku partner penelitian atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini dan untuk dukungan serta semangat yang diberikan secara spesial kepada penulis.

12.Widi Aulia Widakdo, S.Pd sahabat tersayang yang selalu ada setiap waktu memberikan saran dan motivasi kepada penulis hingga saat ini.

13.Sahabat-sahabat terbaikku di Teknik Kimia, D’IVY (Windi, Anita, Golda) William, Johan dan semua teman stambuk 2011 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.

14.Rekan-rekan semasa menjabat asisten di Laboratorium Proses Industri Kimia Teknik Kimia USU, Kak Ely, Kak Sari, Bang Ruben, Bang Ridho, Rahayu, Nadya, Aidil, Nora, dan Aidil.

15.Kakak dan abang senior yang telah memberikan saran dan motivasi kepada penulis.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Pascalis Novalina S NIM : 110405076

Tempat, tanggal lahir : Batam, 12 April 1993 Nama orang tua : Parlin Sitorus dan Romelly

Simanjuntak Alamat orang tua :

Perum. Mutiara Indah Blok A3 No.26, Batam

Asal Sekolah:

 SD Swasta Kartini I Batam tahun 1999 – 2005

 SMP Negeri 11 Batam tahun 2005 – 2008

 SMA Negeri 1 Batam tahun 2008 – 2011

 Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara 2011 – 2015 Beasiswa yang diperoleh:

1. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik tahun 2012

2. Beasiswa Dinas Pendidikan Kepulauan Riau tahun 2013&2014 Pengalaman Kerja dan Organisasi:

1. Ikatan Mahasiswa Kepulauan Riau - Medan (IMKR-Medan) periode 2012-2013 sebagai Anggota Bidang Dana dan Usaha (Danus)

2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012/2013 sebagai Sekretaris Bidang Pengembangan Bakat dan Minat (Bakmi)

3. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2014-2015 modul Reaktor Fasa Cair, Esterifikasi, Transesterifikasi Biodiesel, dan Proses Pembuatan Pulp.

4. K3M English Club Fakultas Teknik 2011-2013 Artikel yang akan dipublikasikan dalam jurnal :

Pengaruh Variasi Variabel Reaksi pada Proses Ekstraksi Reaktif Mesokarp Sawit Untuk Menghasilkan Biodiesel

ABSTRAK

Metode konvensional untuk produksi biodiesel diperlukan minyak yang diekstrak dari biomassa sebelum dapat ditransesterifikasikan menjadi asam lemak metil ester (FAME). Ekstraksi reaktif dapat digunakan untuk menghasilkan biodiesel dengan perolehan yield tinggi, biaya produksi yang rendah, mengurangi waktu reaksi dan penggunaan reagen serta co-pelarut, sehingga mempermudah untuk menghasilkan biodiesel. Dalam penelitian ini, ekstraksi reaktif diterapkan untuk menghasilkan biodiesel dari CPO hasil ekstraksi mesokarp buah sawit menggunakan dimetil karbonat sebagai pelarut dan reagen, dan novozym®435 sebagai katalis. Metanol digantikan oleh dialkil karbonat, terutama dimetil karbonat. Dimetil karbonat dapat digunakan sebagai pelarut dan sebagai reagen, ekstraksi reaktif sehingga sangat mudah untuk diaplikasikan. Variabel yang dipelajari meliputi suhu reaksi (50, 60, dan 70 °C), waktu reaksi (8, 16, 24 jam), rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit (50:1, 60:1, 70:1 n/n), jumlah konsentrasi novozym®435 (5%, 10%, 15% b/b). Dan

yield biodiesel tertinggi diperoleh pada kondisi suhu reaksi 60 °C, waktu reaksi 24 jam, rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit 60:1 (n/n), dan konsentrasi novozym®435 sebesar 10% b/b.

Kata kunci: biodiesel, dimetil karbonat, Novozym®435, mesokarp buah sawit, ekstraksi reaktif.

ABSTRACT

The conventional method for biodiesel production required oil that was extracted from the biomass before it can be transesterified into fatty acid methyl esters (FAME). Reactive extraction can be used to produce biodiesel to achieve high yields, low production costs, reduce the reaction time and the use of reagents as well as co-solvent, so it simplify to produce biodiesel. In this study, reactive extraction applied to produce biodiesel of CPO in palm fruit fiber from mesocarp using dimethyl carbonate as a solvent and reagents, and novozym®435 as catalyst. Methanol replaced by dialkyl carbonate, especially dimethyl carbonate. Dimethyl carbonate can be used as solvent and as reagents, so reactive extraction is very easy to aplied. The variables were studied that reaction temperature (50, 60, and 70 °C), reaction time (8, 16, 24 hours), the molar ratio of reactants palm mesocarp to DMC (1:50, 1:60, 1:70 mol), the amount of novozym®435 concentration (5%, 10%, 15% wt). The results showed that the highest biodiesel yield can be achivied at conditions temperature of 60 °C, reaction time 24 hours, molar ratio of reactants palm mesocarp to DMC 1:60, and novozym®435 concentration of 10wt%.

Keywords: biodiesel, dimethyl carbonate, Novozym®435, palm mesocarp, reactive extraction.

DAFTAR ISI

Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

DAFTAR SINGKATAN xv

DAFTAR SIMBOL xvi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 6 1.3 Tujuan Penelitian 6 1.4 Manfaat Penelitian 6 1.5 Ruang Lingkup Penelitian 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8

2.1 BIODIESEL 8

2.2 BAHAN 10

2.2.1 Mesokarp Buah Sawit 10 2.2.2 Dimethyl Carbonate (DMC) 12

2.2.3 Novozym 435 13

2.3 EKSTRAKSI REAKTIF 15 2.4 TRANSESTERIFIKASI 16 2.5 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT 18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 20 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 20

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 20 3.2.1 Bahan Penelitian 20 3.2.2 Peralatan Penelitian 20 3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 21 3.4 PROSEDUR PENELITIAN 22 3.4.2 Proses Esktraksi Reaktif 22 3.4.2 Prosedur Analisis 22 3.4.2.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku 22 3.4.2.2 Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Bahan 23

Baku Mesokarp Buah Sawit

3.4.2.3 Analisis Kemurnian Biodiesel yang Dihasilkan 23 3.4.2.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan 23 3.4.2.5 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 24 3.5 FLOWCHART PENELITIAN 24 3.5.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku 24 3.5.2 Proses Ekstraksi Reaktif 25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 26

4.1 ANALISIS BAHAN BAKU MESOKARP BUAH SAWIT 26 4.2 PROSES REAKTIF EKSTRASI 29 4.2.1 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Perolehan Yield 29

Biodiesel

4.2.2 Pengaruh Konsentrasi Katalis Terhadap Perolehan Yield 31` Biodiesel

4.2.3 Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Perolehan Yield 32 Biodiesel

4.3 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL 34 4.3.1 Analisis Densitas Biodiesel 34 4.3.2 Analisis Viskositas Biodiesel 35 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 37

5.1 KESIMPULAN 37

5.2 SARAN 37

DAFTAR PUSTAKA 38

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Bagian dan Komposisi Buah Sawit 10 Gambar 2.2 Transesterifikasi Enzimatik Minyak Nabati dengan 17

Dimetil Karbonat (DMC) dalam Sistem Pelarut

Gambar 3.1 Flowchart Analisis Kadar Minyak Bahan Baku 24 Gambar 3.2 Flowchart Proses Ekstraksi Reaktif 25 Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak 27

CPO

Gambar 4.2 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Perolehan Yield 29 Biodiesel, pada waktu reaksi 24 jam, suhu reaksi 60 oC,

kecepatan pengadukan 300 rpm

Gambar 4.3 Reaksi Transesterifikasi Enzimatis dari Trigliserida 29 Menjadi Metil Ester Menggunakan Pelarut Dimetil Karbonat Gambar 4.4 Pengaruh Konsentrasi Katalis Novozym 435 Terhadap 31

Perolehan Yield Biodiesel, pada rasio molar reaktan 60:1, suhu reaksi 60 oC, kecepatan pengadukan 300 rpm

Gambar 4.5 Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Perolehan Yield 32 Biodiesel, pada Konsentrasi katalis novozym 435 10%,

suhu reaksi 60 oC, kecepatan pengadukan 300 rpm

Gambar L4.1 (a) Mesokarp Setelah Diiris, (b) Mesokarp Setelah 50 Dihancurkan

Gambar L4.2 (a) Novozym 435 Sebelum Digunakan, (b) Novozym 435 50 Dibungkus, (c) Novozym 435 Setelah Digunakan

Gambar L4.3 Foto Proses Ekstraksi CPO dari Mesokarp Sawit 50 Gambar L4.4 (a) Proses Ekstraksi Reaktif, (b) Hasil Proses Reaksi 51 Gambar L4.5 Penyaringan Hasil Proses Ekstraksi Reaktif 51 Gambar L4.6 Proses Evaporasi 52 Gambar L4.7 (a) Biodiesel yang Dihasilkan, (b) Penyimpanan Biodiesel 52

dalam Vial

Gambar L4.8 (a) Alat mengukur viskositas dan densitas biodiesel, 54 (b) Hasil pembacaan nilai viskositas dan densitas biodiesel,

(c) Hasil pembacaan nilai viskositas dan densitas biodiesel duplo, (d) Salinan hasil pembacaan nilai viskositas dan densitas biodiesel

Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO 55

(Crude Palm Oil)

Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 56 Gambar L5.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 57 Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 58 Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4 59 Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5 60 Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6 61 Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7 62 Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 8 63 Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9 64 Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 10 65 Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11 66 Gambar L5.13 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 12 67 Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 13 68 Gambar L5.15 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 14 69 Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 15 70 Gambar L5.17 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 16 71 Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 17 72 Gambar L5.19 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 18 73 Gambar L5.20 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 19 74 Gambar L5.21 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 20 75 Gambar L5.22 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 21 76 Gambar L5.23 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 22 77 Gambar L5.24 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 23 78 Gambar L5.25 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 24 79 Gambar L5.26 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 25 80 Gambar L5.27 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 26 81 Gambar L5.28 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 27 82

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel 4

Dengan Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dan Penggunaan Katalis Heterogen Novozym 435

Tabel 2.1 Standar Biodiesel Berdasarkan ASTM D 6751/09, EN 14214/03, 9 dan Pr EN 14214/09

Tabel 2.2 Data Volume dan Nilai Ekspor CPO Indonesia pada Tahun 11 2001-2013

Tabel 2.3 Komposisi Komponen Utama dalam CPO 11 Tabel 2.4 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Dimetil Karbonat 13 Tabel 2.5 Sifat-Sifat Biokatalis Novozym 435 15 Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian 21 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) 27 Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh pada CPO 28 Tabel 4.3 Hasil Analisis Densitas Metil Ester 34 Tabel 4.4 Hasil Analisis Viskositas Metil Ester 35 Tabel 4.5 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Metil Ester 35 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis GCMS 45 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO 45 Tabel L2.1 Data Hasil Analisis Densitas Biodiesel 46 Tabel L2.2 Data Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel 46 Tabel L2.3 Data Yield dan Kemurnian Metil Ester 46

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 45 L1.1 KOMPOSISI TRIGLISERIDA ASAM LEMAK 45

BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISIS GCMS

L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO 45 LAMPIRAN 2 DATA HASIL PENELITIAN 46 L2.1 DATA HASIL ANALISIS DENSITAS BIODIESEL 46 L2.2 DATA HASIL ANALISIS VISKOSITAS KINEMATIKA 46

BIODIESEL

L2.3 DATA YIELD DAN KEMURNIAN YIELD BIODIESEL 46 LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 48 L3.1 PERHITUNGAN KADAR MINYAK MESOKARP 48

SAWIT

L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN DIMETIL KARBONAT 48 L3.3 PERHITUNGAN YIELD METIL ESTER 49 LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 50 L4.1 BAHAN BAKU MESOKARP SAWIT 50 L4.2 BAHAN BAKU ENZIM 50 L4.3 PROSES EKSTRAKSI CPO DARI MESOKARP 50

SAWIT

L4.4 FOTO PROSES EKSTRAKSI REAKTIF 51 L4.5 FOTO PENYARINGAN HASIL PROSES 51 EKSTRAKSI REAKTIF L4.6 FOTO PROSES EVAPORASI 52 L4.7 FOTO PRODUK AKHIR BIODIESEL 52 L4.8 FOTO ANALISIS VISKOSITAS DAN DENSITAS 53 LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN 55

BIODIESEL

L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK CPO 55 L5.2 HASIL ANALISIS BIODIESEL 56

DAFTAR SINGKATAN

ASTM American Society for Testing and Material (ASTM)

OECD Organization for Economic Co-operation and Development

BM Berat Molekul dkk dan kawan-kawan et al et alia

CPO Crude Palm Oil

cSt centistokes

DMC Dimethyl Carbonate

FFA Free Fatty Acid

GC Gas Chromatography

GC-MS Gas Chromatography Mass Spechtrophometry

PPKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit

rpm Rotary per minute

SNI Standar Nasional Indonesia TBS Tandan Buah Segar

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

T Suhu ºC

V Volume larutan DMC ml m Berat Sampel gram V Volume awal ml

sg Specific Gravity

ABSTRAK

Metode konvensional untuk produksi biodiesel diperlukan minyak yang diekstrak dari biomassa sebelum dapat ditransesterifikasikan menjadi asam lemak metil ester (FAME). Ekstraksi reaktif dapat digunakan untuk menghasilkan biodiesel dengan perolehan yield tinggi, biaya produksi yang rendah, mengurangi waktu reaksi dan penggunaan reagen serta co-pelarut, sehingga mempermudah untuk menghasilkan biodiesel. Dalam penelitian ini, ekstraksi reaktif diterapkan untuk menghasilkan biodiesel dari CPO hasil ekstraksi mesokarp buah sawit menggunakan dimetil karbonat sebagai pelarut dan reagen, dan novozym®435 sebagai katalis. Metanol digantikan oleh dialkil karbonat, terutama dimetil karbonat. Dimetil karbonat dapat digunakan sebagai pelarut dan sebagai reagen, ekstraksi reaktif sehingga sangat mudah untuk diaplikasikan. Variabel yang dipelajari meliputi suhu reaksi (50, 60, dan 70 °C), waktu reaksi (8, 16, 24 jam), rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit (50:1, 60:1, 70:1 n/n), jumlah konsentrasi novozym®435 (5%, 10%, 15% b/b). Dan

yield biodiesel tertinggi diperoleh pada kondisi suhu reaksi 60 °C, waktu reaksi 24 jam, rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit 60:1 (n/n), dan konsentrasi novozym®435 sebesar 10% b/b.

Kata kunci: biodiesel, dimetil karbonat, Novozym®435, mesokarp buah sawit, ekstraksi reaktif.

ABSTRACT

The conventional method for biodiesel production required oil that was extracted from the biomass before it can be transesterified into fatty acid methyl esters (FAME). Reactive extraction can be used to produce biodiesel to achieve high yields, low production costs, reduce the reaction time and the use of reagents as well as co-solvent, so it simplify to produce biodiesel. In this study, reactive extraction applied to produce biodiesel of CPO in palm fruit fiber from mesocarp using dimethyl carbonate as a solvent and reagents, and novozym®435 as catalyst. Methanol replaced by dialkyl carbonate, especially dimethyl carbonate. Dimethyl carbonate can be used as solvent and as reagents, so reactive extraction is very easy to aplied. The variables were studied that reaction temperature (50, 60, and 70 °C), reaction time (8, 16, 24 hours), the molar ratio of reactants palm mesocarp to DMC (1:50, 1:60, 1:70 mol), the amount of novozym®435 concentration (5%, 10%, 15% wt). The results showed that the highest biodiesel yield can be achivied at conditions temperature of 60 °C, reaction time 24 hours, molar ratio of reactants palm mesocarp to DMC 1:60, and novozym®435 concentration of 10wt%.

Keywords: biodiesel, dimethyl carbonate, Novozym®435, palm mesocarp, reactive extraction.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Saat ini, bahan bakar fosil merupakan sumber utama energi secara global. Namun, karena ketersediaannya semakin terbatas, maka diperkirakan bahwa era bahan bakar yang murah dan mudah diakses tersebut akan segera berakhir [1]

.

Kebutuhan akan sumber bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dan terbarukan tidak hanya bertujuan untuk melindungi lingkungan dari efek gas rumah kaca dan polutan lain seperti NOx dan partikulat, tetapi juga akibat menipisnya cadangan bahan bakar fosil dunia sebagai hasil dari ketergantungan yang berlebihan pada sumber daya ini untuk pengembangan industri dan peningkatan populasi manusia [2]. Oleh karena itu, untuk mengatasi persoalan tersebut dan mengurangi ketergantungan pada BBM perlu diadakan diversifikasi energi dengan cara mencari energi alternatif yang terbarukan (renewable). Salah satu energi alternatif yang berasal dari minyak tumbuhan atau lemak hewan adalah biodiesel [3].

Biodiesel didefinisikan sebagai mono-alkil ester dari rantai panjang asam lemak yang berasal dari sumber yang terbarukan, khususnya minyak tumbuhan dan lemak hewan [4]. Biodiesel merupakan bahan bakar terbarukan, biodegradable, tidak beracun, dan ramah lingkungan. Biodiesel menghasilkan emisi yang lebih rendah, memiliki titik flash tinggi, daya pelumas yang lebih baik, dan cetane number tinggi. Penggunaan biodiesel memiliki potensi untuk mengurangi tingkat polusi dan kemungkinan karsinogen [5,6].

Bahan baku yang digunakan untuk produksi biodiesel bervariasi tergantung kepada wilayah geografis dan kondisi budidaya serta ketersediaannya [7]. Indonesia merupakan salah satu produsen minyak sawit terbesar di dunia diikuti oleh Malaysia sebagai produsen minyak sawit terbesar kedua. Indonesia diprediksi akan berkembang pesat, memperkuat posisinya sebagai dunia terkemuka produsen kelapa sawit. Total area perkebunan saat ini sekitar 8 juta hektar dan diperkirakan mencapai 13 juta hektar pada tahun 2020. Indonesia menghasilkan lebih dari 23 juta ton minyak sawit pada tahun 2012. Areal perkebunan sebagian besar berada di Sumatera dan Kalimantan; sisanya terletak di Sulawesi, Jawa dan Pulau Papua [8]. Daya tarik

buah sawit terletak pada kandungan minyaknya yang tinggi, jauh melebihi dari minyak nabati lainnya, dan biaya produksi yang lebih rendah [9]. Oleh sebab itu, pemanfaatan buah sawit sebagai bahan baku biodiesel selain murah, ketersediannya yang melimpah menjadi langkah penting menuju proses produksi biodiesel yang ekonomis dan berkelanjutan untuk menggantikan bahan bakar fosil.

Biodiesel umumnya diperoleh melalui proses transesterifikasi lemak dan minyak [10]. Transesterfikasi adalah alkoholisis minyak trigliserida dengan alkohol dengan adanya katalis yang menghasilkan ester monoalkil dan gliserol [7]. Transesterifikasi secara kimia banyak digunakan dalam produksi industri biodiesel namun memiliki beberapa kelemahan seperti pemulihan katalis dan gliserol yang sulit dan memerlukan banyak air pencuci. Penggunaan katalis enzim dapat mengatasi kelemahan tersebut. Proses enzimatis mampu bereaksi pada kondisi suhu moderat, rasio alkohol yang rendah terhadap minyak, pemulihan produk lebih mudah, dan konversi yang tinggi [11]. Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang pembuatan biodiesel dapat dilihat pada tabel 1.1.

Lipase adalah katalis yang cocok untuk transesterifikasi berbagai bahan baku, bahkan bahan baku dengan nilai asam tinggi, yang dianggap sebagai bahan baku berkualitas rendah [7]. Salah satu jenis lipase termobilisasi (IL) komersial yang paling umum adalah Novozym 435, Candida antarctica Lipase B [4, 12].

Metode konvensional untuk produksi biodiesel membutuhkan minyak yang diekstrak dari biomassa sebelum dapat ditransesterifikasikan menjadi ester. Ini merupakan proses yang panjang [13]. Pengembangan ekstraksi reaktif atau transesterifikasi langsung memiliki potensi untuk mengurangi biaya pengolahan dengan segala jenis bahan baku. Ekstraksi reaktif berbeda dari proses produksi biodiesel konvensional di mana bantalan minyak kontak langsung dengan alkohol bukan bereaksi dengan minyak yang diekstraksi. Dengan kata lain, ekstraksi dan transesterifikasi dilanjutkan dalam satu langkah tunggal, dimana alkohol bertindak sebagai ekstraksi pelarut dan pereaksi transesterifikasi [14].

Untuk meningkatkan aktivitas enzim dan konversi biodiesel, telah ditemukan akseptor asil selain alkohol. Dimetil karbonat (DMC) adalah sebuah alternatif untuk menggantikan metanol sebagai akseptor asil dan bahan kimia ramah lingkungan karena sifatnya netral, tidak berbau, tidak korosif dan tidak beracun [15]. Dimetil

karbonat (DMC) dihasilkan dari metanol, karbon monoksida dan oksigen, merupakan senyawa serbaguna dibandingkan dengan metanol dan metil asetat dilihat dari kereaktifan kimia, sifat fisik, dan lebih ramah lingkungan. Hal yang paling signifikan dari semua itu, tidak ada gliserol yang diproduksi selama proses transesterifikasi minyak dan DMC dalam pembuatan biodiesel. Oleh karena itu, DMC sangat menjanjikan sebagai substitusi metanol untuk akseptor asil dalam produksi biodiesel [16].

Atas dasar pemikiran yang telah dipaparkan, maka penulis ingin melakukan penelitian pembuatan biodiesel dengan teknologi ekstraksi reaktif dari mesokarp buah sawit menggunakan katalis Novozym 435 sehingga metode ini nantinya dapat dikembangkan untuk skala industri dan mampu meminimalkan dampak lingkungan.

4

Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel dengan Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dan Penggunaan Katalis Heterogen Novozym 435

No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel

% Yield Maksimum

Biodiesel

1 Jairurob, et al 2013

Reactive Extraction of After-Stripping Sterillized Palm Fruit to

Biodiesel

KOH

Variabel tetap : suhu reaksi 60 oC, kecepatan pengadukan 300 rpm Variabel berubah : jumlah katalis 1-4%

w/v KOH, rasio metanol:minyak = 147:1, 225:1

97,25% (katalis 3,85% w/v, waktu reaksi

9 jam 36 menit, rasio metanol:minyak

225:1, suhu reaksi 60 oC)

2 Lee, et al 2013

Highly efficient extraction and lipase-catalyzed

transesterification of triglycerides from Chlorella sp. KR-1 for

production of Biodiesel

Novozyme 435

Variabel tetap : waktu reaksi 24 jam, kecepatan pengadukan 300 rpm Variabel bebas : suhu reaksi 30-70oC

rasio biomass:DMC = 1:10 - 1:30,

75,5% (jumlah katalis 0,2% (v/v), suhu

reaksi 60oC, waktu reaksi 6

jam

5

Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan .... (lanjutan)

No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel

% Yield Maksimum

Biodiesel

3 Wang, et al 2011

Lipase Catalyzed

Transesterification of Tung Palm Oil for Biodiesel

Novozyme 435

Variabel tetap : jumlah katalis 10% w/v, rasio metanol:minyak = 3:1, kecepatan

pengadukan 700 rpm, waktu reaksi 24 jam,

Variabel berubah : suhu reaksi 40-60 oC

Suhu reaksi 55oC selama 24 jam : konversi Tung oil

48%, Palm oil 63%, Suhu reaksi

50oC : Tung oil 20%, Palm oil

65%, model kinetika

4 Su, et al 2009

In-situ Lipase-catalyzed Reactive Extraction of Oilseed with

Short-Chained Dialkyl Carbonates for Biodiesel Production

Novozyme 435

Ekstraksi :

Jenis pelarut : n-heksana, DEC, DMC, waktu ekstraksi 8 jam, suhu ekstraksi 50

o

C, rasio pelarut:minyak = 3:1, kecepatan pengadukan 180 rpm

Transesterifikasi : Jumlah katalis 10%, rasio

pelarut:minyak = 3:1, suhu reaksi 50 oC, waktu reaksi 12 jam, kecepatan

pengaduk 180 rpm

Insitu reactive extraction with Pistacia chinensis Bunge seed DMC : 74,6%, DEC :

78,2% Jatropha curcas I.

Seed DMC: 77,6%, DEC :

84,2%

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Proses sintesis biodiesel secara enzimatis menggunakan pelarut metanol dapat menghambat aktivitas enzim, sehingga diperlukan suatu pelarut yang dapat menggantikan metanol tersebut. Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dilaporkan mampu menjaga stabilitas kerja enzim sekaligus dapat berfungsi sebagai reagen pereaksi dalam sintesis biodiesel. Penelitian ini diarahkan untuk mendapatkan yield

biodiesel yang terbaik dengan menggunakan teknologi ekstraksi reaktif, yang mana bahan baku mesokarp buah sawit yang digunakan diekstrak dan ditransesterifikasi secara simultan dalam satu tahap menggunakan pelarut DMC.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mendapatkan teknologi pembuatan biodiesel dari mesokarp buah sawit dengan metode teknologi ekstraksi reaktif.

2. Mengamati pengaruh variabel waktu reaksi, rasio mol mesokarp terhadap DMC, dan jumlah katalis Novozym 435 dalam proses sintesis biodiesel. 3. Menganalisis sifat fisik biodiesel yang dihasilkan.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat :

1. Memberikan informasi keunggulan teknologi reaktif ekstraksi dalam proses pembuatan biodiesel.

2. Memberikan informasi kondisi proses transesterifikasi terbaik untuk mendapatkan yield biodiesel tertinggi.

3. Meningkatkan nilai ekonomis dari buah sawit yang tidak memenuhi kriteria matang panen dari perkebunan kelapa sawit.

1.5 Ruang Lingkup Penelitian

Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah :

1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Oleokimia dan Laboratorium Oleopangan, Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS), Jalan Bridgen Katamso No. 51, Medan.

2. Bahan baku untuk sintesis biodiesel adalah mesokarp buah kelapa sawit, pelarut sekaligus reagen transesterifikasi Dimethyl Carbonate (DMC), dan Novozym435.

3. Reaksi sintesis biodiesel dilangsungkan dengan memvariasikan variabel seperti berikut :

a. Variabel tetap :

1. Kecepatan pengadukan = 300 rpm [17] 2. Suhu reaksi = 60 oC [18] 3. Berat mesokarp buah sawit = 2 gram

b. Variabel berubah :

1. Waktu reaksi = 8, 16, 24 jam [19] 2. Jumlah katalis novozym 435 = 5%, 10%, 15% [20] 3. Rasio mol mesokarp : DMC = 1:50, 1:60, 1:7 [17]

Parameter yang dianalisis pada bahan baku mesokarp buah sawit meliputi analisis komposisi asam lemak dan analisis kadar minyak.

Analisis produk biodiesel yang dilakukan :

1. Analisis kemurnian biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan GCMS.

2. Analisis viskositas biodiesel menggunakan metode tes ASTM D 445 3. Analisis densitas biodiesel menggunakan metode tes OECD 109

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 BIODIESEL

Biodiesel didefinisikan sebagai mono-alkil ester asam lemak rantai panjang yang berasal dari sumber yang terbarukan, khususnya minyak nabati dan lemak hewan [21]. Produksi biodiesel yang dikembangkan saat ini umumnya dibuat dari minyak tumbuhan (minyak kedelai, canolla oil, rapseed oil, crude palm oil), lemak hewani (beef talow, lard, lemak ayam, lemak babi) dan bahkan dari minyak goreng bekas [22].

Biodiesel merupakan bahan bakar pembakaran bersih, biodegradable, tidak beracun dan memiliki profil emisi rendah. Penggunaan biodiesel memiliki potensi untuk mengurangi tingkat polusi dan potensial atau kemungkinan karsinogen [5]. Sifatnya bervariasi tergantung pada bahan baku minyak dan alkohol yang digunakan tetapi selalu dapat digunakan sebagai pengganti langsung untuk bahan bakar diesel [23]. Secara umum, biodiesel, asam lemak metil ester (FAME), secara efisien dihasilkan dari transesterifikasi minyak tumbuhan atau lemak hewan atau dari esterifikasi asam lemak dengan alkohol rantai pendek menggunakan katalis homogen atau heterogen [24]. Kini biodiesel sebagai biofuel generasi pertama yang muncul sebagai pelopor pelaksanaan B5, B10, B20 dan bahan bakar B100 berdasarkan spesifikasi di daerah Eropa, Amerika Utara dan bagian lain di dunia [25].

Menurut Canakci dan Gerpen (2001) [23], keuntungan penggunaan biodiesel yaitu memiliki bilangan setana (cetane number) yang tinggi dibandingkan bahan bakar dari petroleum, tidak mengandung bahan aromatik, mengandung oksigen sekitar 10 sampai 11% berat, mengurangi emisi CO (karbon monoksida), HC (hidrokarbon), dan beberapa bahan lainnya pada gas hasil pembakaran.

Menurut Romano dan Sorichetti (2011) [26], beberapa keuntungan menggunakan biodiesel sebagai pengganti bahan bakar diesel, antara lain;

1. Toksisitas rendah, dibandingkan dengan bahan bakar diesel.

2. Mendegradasi lebih cepat daripada bahan bakar diesel, meminimalkan dampak lingkungan dari tumpahan biofuel

3. Emisi yang lebih rendah kontaminan: karbon monoksida, partikel, hidrokarbon aromatik polisiklik, aldehida

4. Resiko kesehatan rendah, karena mengurangi emisi zat karsinogenik 5. Tidak ada emisi sulfur dioksida (SO2)

6. Titik nyala lebih tinggi 100oC

7. Dapat dicampur dengan bahan bakar diesel; kedua bahan bakar dapat dicampur selama pasokan bahan bakar untuk kendaraan

8. Bersifat baik sebagai pelumas

9. Satu-satunya bahan bakar alternatif yang dapat digunakan dalam mesin diesel konvensional, tanpa modifikasi

10. Oli bekas memasak dan residu lemak dari pengolahan daging dapat digunakan sebagai bahan baku

Persyaratan kualitas biodiesel dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Standar Biodiesel Berdasarkan ASTM D 6751/09, EN 14214/03, dan Pr EN 14214/09

No. Parameter Satuan ASTM D

6751/09 EN 14214/03

Pr EN 14214/09

1. Kandungan ester % w/w - ≥96,5 ≥96,5

2. Densitas kg/m3 - 860-900 860-900

3. Viskositas kinematik mm2/s 1,9-6,0 3,5-5,0 3,5-5,0

4. Titik nyala oC

≥ 130 ≥ 93 (gelas tertutup)

≥120 ≥101

5. Kandungan sulfur mg/kg ≤ 15 ≤10 ≤10

6. Residu karbon % w/w ≤0,05 ≤0,30 -

7. Angka Setana ≥47 ≥51 ≥51

8. Kadar abu tersulfatasi % w/w ≤0,02 ≤0,02 ≤0,02

9. Air dan sedimen % w/w ≤0,05 - -

10. Kandungan air mg/kg - ≤500 ≤500

11. Total kontaminasi mg/kg - ≤24 ≤24

12. Korosi pada jalur

tembaga ≤No.3 Kelas 1 Kelas 1

13. Stabilitas oksidasi H ≥3 ≥6 ≥8

14. Angka asam mg KOH/g ≤0,80 ≤0,50 ≤0,50

15. Nilai Iodin g Iodin/100 g - ≤120 ≤120

16. Linolenat metil ester % w/w - ≤12,0 ≤12,0

17. Metil ester ganda tak

jenuh % w/w - ≤1 ≤1

18. Kandungan metanol % w/w ≤0,20 ≤0,20 ≤0,20

19. Kandungan

monogliserida % w/w - ≤0,80 ≤0,80

20. Kandungan digliserida % w/w - ≤0,20 ≤0,20

No. Parameter Satuan ASTM D

6751/09 EN 14214/03

Pr EN 14214/09 21. Kadungan trigliserida % w/w - ≤0,20 ≤0,20

22. Gliserol bebas % w/w ≤0,020 ≤0,020 ≤0,020

23. Total gliserol % w/w ≤0,24 ≤0,25 ≤0,25

24. Logam kelompok I

(natrium dan kalium) mg/kg ≤5,0 ≤5,0 ≤5,0

25.

Logam kelompok II (kalsium dan magnesium)

mg/kg ≤5,0 ≤5,0 ≤5,0

26. Kandungan fosfor mg/kg ≤10,0 ≤10,0 ≤2,0

27. Cold soak filterability S ≤360 - -

28. Cold filter plugging

point (CFPP)

o

C - Bergantung

pada kelas

Bergantung pada kelas

(ASTM D 6751, 2009; EN 14214, 2003 dan Pr EN 14214, 2009)

2.2 BAHAN

2.2.1 Mesokarp Buah Sawit

[image:30.595.264.406.486.667.2]

Kelapa sawit adalah tanaman tropis yang mencapai ketinggian 20-25 m dengan siklus hidup sekitar 25 tahun. Produksi penuh tercapai setelah 8 tahun ditanam. Dua jenis minyak yang diperoleh dari buah sawit: minyak sawit yang pekat, dari pulp atau daging buah, dan minyak inti sawit, dari biji buah (setelah ekstraksi minyak, bungkil inti sawit digunakan sebagai makanan ternak). Permintaan internasional untuk minyak sawit terus meningkat selama beberapa tahun terakhir [26]. Bagian-bagian buah sawit ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Bagian dan Komposisi Buah Sawit [27]

Salah satu minyak nabati potensial yang dapat dijadikan sebagai sumber bahan baku biodiesel adalah minyak sawit mentah (Crude Palm Oil) dimana CPO ini sudah

cukup komersial dan Indonesia sudah menjadi negara penghasil CPO kedua terbesar di dunia [28].

[image:31.595.119.516.332.531.2]

Indonesia adalah negara penghasil CPO terbesar pada tahun 2011 dengan produksi sebesar 23 juta ton per tahun. Pola peningkatan permintaan CPO untuk ekspor maupun konsumsi domestik menunjukkan bahwa komoditas non migas ini memiliki potensi untuk dikembangkan. Konsumsi negara-negara tujuan ekspor rata-rata meningkat dengan laju 26,97% dari tahun 1980-2010. Tahun 2010 ekspor CPO sebesar 16.480.000 ton. Konsumsi domestik CPO tercatat juga mengalami kenaikkan dari tahun ke tahun, sampai bulan Agustus tahun 2010 konsumsi CPO dalam negeri tetap mengalami kenaikkan hingga 5.240.000 ton [29]. Adapun data ekspor CPO Indonesia tahun 2001-2013 dilihat pada tabel 2.2 berikut:

Tabel 2.2 Data Volume dan Nilai Ekspor CPO Indonesia pada Tahun 2001-2013 [30]

Tahun Nilai Ekspor (US $) Volume Ekspor (kg)

2001 476.438.245 1.817.644.367 2002 406.409.025 1.849.142.144 2003 891.998.644 2.804.792.251 2004 1.061.214.890 2.892.130.288 2005 1.444.421.828 3.819.926.626 2006 1.593.295.437 4.565.624.657 2007 1.993.666.661 5.199.286.871 2008 3.738.651.552 5.701.286.129 2009 6.561.330.490 7.904.178.630 2010 5.702.126.189 9.566.746.050 2011 7.649.965.932 9.444.170.400 2012 6.948.103.408 7.252.519.443 2013 4.978.532.881 6.584.732.226

Adapun, potensi CPO sebagai bahan baku biodiesel dapat dilihat berdasarkan komposisi kandungan CPO itu sendiri seperti yang dijelaskan pada tabel 2.3 berikut:

Tabel 2.3 Komposisi Komponen Utama dalam CPO [31, 32]

Komponen Jumlah

Trigliserida > 90 % Free Fatty Acids (FFA) 3 - 7 % Moisture 0,031 ± 0,1 % Impurities 0,014 %

[image:31.595.185.451.633.705.2]

Harga biodiesel lebih mahal daripada bahan bakar fosil karena bahan baku dan biaya produksi yang lebih tinggi [33]. Dengan demikian, pilihan bahan baku yang murah, tersedia melimpah dan berkelanjutan menjadi langkap penting menuju proses produksi biodiesel secara ekonomi layak dan berkelanjutan untuk menggantikan bahan bakar fosil.

2.2.2 Dimethyl Carbonate (DMC)

Transesterifikasi dapat dilakukan baik menggunakan pelarut organik atau dalam media bebas pelarut. Contoh pelarut organik non-polar yang sangat baik untuk minyak yaitu heksana [34]. Tujuan penggunaan pelarut organik untuk transesterifikasi yaitu untuk memastikan campuran reaksi bersifat homogen, mengurangi viskositas campuran reaksi sehingga meningkatkan laju difusi dan dapat mengurangi masalah perpindahan massa di sekitar enzim [35], untuk meningkatkan stabilisasi enzim sehingga memungkinkan untuk digunakan berulang kali [36], dan juga meningkatkan kelarutan alkohol sehingga dapat mengurangi efek inaktivasi alkohol dan gliserol pada aktivitas lipase [37].

Dimetil karbonat (DMC) dihasilkan dari metanol, karbon monoksida dan oksigen, merupakan senyawa serbaguna dibandingkan dengan metanol dan metil asetat dilihat dari kereaktifan kimia, sifat fisik, dan lebih ramah lingkungan [16]. Dimetil karbonat digunakan sebagai pelarut polar yang baik dan resin fungsional dan intermediet kimia untuk berbagai jenis senyawa organik [38].

Su et al. (2007) telah melaporkan produksi biodiesel menggunakan dimetil karbonat (DMC) sebagai akseptor asil, yang bisa menghilangkan resiko deaktivasi lipase yang disebabkan oleh alkohol rantai pendek. Selain itu, reaksi antara minyak dan DMC tidak dapat kembali, dan karena itu meningkatkan kecepatan reaksi dan meningkatkan hasil biodiesel [19,39]

Untuk meningkatkan aktivitas enzim dan konversi biodiesel, telah dilaporkan studi dari akseptor asil selain alkohol. Dimetil karbonat (DMC) adalah sebuah alternatif untuk metanol sebagai akseptor asil dan bahan kimia ramah lingkungan karena sifat netral, tidak berbau, tidak korosif dan tidak beracun [15]. Hal yang paling signifikan dari semua itu, tidak ada gliserol yang diproduksi selama proses transesterifikasi minyak dan DMC dalam pembuatan biodiesel [16].

Seperti proses ekstraksi reaktif sederhana tanpa katalis tambahan mungkin sangat mengurangi langkah-langkah pengolahan dan biaya produksi biodiesel. Dalam hal itu, n-heksana digunakan sebagai co-solvent untuk mempercepat transesterifikasi in situ. Namun, n-heksana tidak menguntungkan bagi aktivitas lipase serta pemisahan produk. Untuk menghindari penggunaan tambahan pelarut ekstraksi dan meningkatkan stabilitas lipase, DMC mungkin menjadi kandidat yang lebih baik dan sangat menjanjikan yang dapat digunakan sebagai substitusi metanol untuk akseptor asil dan pelarut ekstraksi pada saat yang sama dalam produksi biodiesel [16,40]. Sifat-sifat fisika dan kimia dimetil karbonat dapat dilihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Dimetil Karbonat [41] Berat molekul 90,08 g/mol

Wujud Cairan tak berwarna Titik didih 90 oC (194 oF) Titik leleh 2 oC (35,6 oF)

Spesific gravity 1,069 pada 20 oC

Kelarutan Larut dalam air dingin, air panas

Untuk produksi skala industri, bagaimanapun harus dipertimbangkan bahwa jika pelarut memiliki manfaat, itu akan menjadi solusi yang memperkenalkan masalah lain seperti pengurangan kapasitas (sebagai pelarut membutuhkan volume), isu lingkungan (toksisitas, emisi) dan biaya (pemulihan dan kerugian). Isu-isu negatif harus diimbangi dengan efek positif [42].

2.2.3 Novozyme 435

Katalis digunakan untuk meningkatkan kecepatan reaksi dan nilai yield. Klasifikasi katalis dapat berupa alkali, asam dan enzim [43]. Reaksi transesterifikasi dapat dikatalisasi baik dengan katalis homogen maupun heterogen [44]. Katalis yang sering digunakan dalam produksi biodiesel adalah katalis homogen (KOH dan NaOH). Namun, penggunaan katalis homogen memiliki kelemahan yaitu pemisahan katalis dari produknyacukup rumit [45].

Sintesis biodiesel biasanya dilakukan dengan transesterifikasi dikatalisis alkali kimia atau asam, yang memungkinkan waktu reaksi singkat dan konversi yang tinggi. Namun, metode ini memerlukan pretreatment terhadap substrat yang berair dan menyebabkan kesulitan dalam memulihkan katalis dan gliserol. Hal ini juga membutuhkan banyak energi dan pengolahan produk limbah. Transesterifikasi

enzimatik dapat menghindari masalah transesterifikasi kimia dengan beroperasi di bawah kondisi moderat dan enzim dapat digunakan kembali. Selain itu, tidak menghasilkan limbah [38].

Penggunaan katalis heterogen dalam produksi biodiesel dapat mengatasi kelemahan yang dimiliki oleh katalis homogen, seperti reaksi enzimatik memiliki keuntungan dari konsumsi energi yang rendah, kondisi reaksi ringan dan ramah terhadap lingkungan. Pemisahan katalis heterogen dari produknya cukup sederhana yaitu dengan menggunakan penyaringan [40,46].

Lipase telah digunakan pada tingkat industri untuk berbagai aplikasi dalam industri pengolahan makanan, farmasi dan kosmetik. Dengan kemampuannya untuk mengkatalisis berbagai reaksi, lipase adalah katalis yang cocok untuk transesterifikasi berbagai bahan baku, bahkan bahan baku dengan nilai asam tinggi, yang dianggap sebagai bahan baku berkualitas rendah [7].

Penggunaan Immobilized Lipases (ILs) dalam proses transesterifikasi minyak merupakan proses yang menjanjikan karena ILs lebih toleran terhadap pelarut organik, panas dan kekuatan geser serta lebih mudah dipulihkan daripada lipase bebas. Namun, biaya menjalankan proses ini masih lebih tinggi daripada katalis kimia, seperti NaOH dan H2SO4. Untuk mengatasi hal ini, biaya dapat dikurangi

dengan meningkatkan masa pakai lipase selama proses transesterfikasi. Untuk mencapai tujuan tersebut, pelarut dapat digunakan untuk mencegah pencucian lipase dan menghilangkan efek inhibisi alkohol (metanol biasanya) dan gliserol [12].

Salah satu jenis enzim lipase terimmobilisasi yang telah banyak digunakan dalam produksi biodiesel yaitu Novozym 435. Novozym 435 dapat digunakan untuk mengkatalisasi transesterifikasi dan reaksi hidrolisis untuk produksi biodiesel. Novozym 435 memiliki struktur berpori dan lebih sensitif terhadap perubahan rasio mol serta dapat mencapai konversi yang tinggi dengan rasio mol, temperatur dan jumlah katalis yang lebih rendah [21]. Sifat-sifat Novozym 435 dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut.

Tabel 2.5 Sifat Biokatalis Novozym 435 [21]

Sifat katalis Candida antartica lipase B (CALB) bergerak di resin akrilik

Sifat fisik Berbentuk manik-manik bulat berwarna putih Distribusi ukuran partikel :

d10 (µm) 252

d50 (µm) 472

d90 (µm) 687

Luas permukaan BET (m2/g) 81,6 Volume pori total (cm3/g) 0,45 Diameter pori rata-rata (nm) 17,7 Densitas (g/cm3) 1,19 Porositas 0,349 Kapasitas asam (mmol/g) 0,436

Kehadiran kadar air secara signifikan dalam proses sintesis dapat mempengaruhi laju reaksi dan hasil. Air dapat mempengaruhi aktivitas katalitik dan stabilitas lipase. Dengan demikian diperlukan kadar air minimum dalam sistem untuk menjaga aktivitas enzim. Hal ini dikarenakan daerah antarmuka yang tersedia umumnya menentukan aktivitas enzim lipase. Kadar air terlalu tinggi dapat menyebabkan penurunan konsentrasi akseptor asil dalam sistem dan peningkatan hidrolisis gliserida untuk membentuk asam lemak. Akibatnya, jelas tingkat transesterifikasi dan hasil biodiesel menjadi lebih rendah [12].

2.3 EKSTRAKSI REAKTIF

Ekstraksi reaktif adalah proses langsung di mana semua padat, pelarut dan katalis dicampur dalam satu fase untuk mendapatkan hasil metil ester yang lebih tinggi. Dengan kata lain, dalam proses ini, alkohol bertindak sebagai keduanya yaitu ekstraksi pelarut dan reagen transesterifikasi selama proses ekstraksi reaktif. Akibatnya, jumlah alkohol diperlukan lebih banyak [18].

Perpindahan massa dan difusi terjadi yang membantu dalam pengambilan minyak. Ekstraksi reaktif dapat digunakan untuk mencapai hasil yang lebih tinggi dan membantu untuk menurunkan biaya produksi dan untuk menyederhanakan proses itu sendiri. Hal ini juga dapat mengurangi waktu reaksi dan penggunaan reagen dan co-pelarut [33].

Berdasarkan katalis yang digunakan dalam proses ekstraksi reaktif, metode produksi biodiesel dapat secara luas diklasifikasikan ke dalam dua kategori: kimia dan enzimatik berbasis transesterifikasi [40]. Ekstraksi reaktif menggunakan katalis

padat memiliki biaya operasional yang lebih rendah dan lebih ramah lingkungan [47]. Produksi biodiesel dengan teknologi ekstraksi reaktif dipengaruhi oleh enam parameter kunci ini, yaitu: ukuran partikel, kecepatan pengadukan, suhu reaksi, waktu reaksi, konsentrasi katalis dan rasio molar alkohol dengan minyak [48].

Produktivitas dan umur ILs dapat ditingkatkan dengan menggabungkan sistem pemisahan untuk menghilangkan produk samping gliserol atau kelebihan air secara bersamaan, seperti teknologi ekstraksi reaktif. Dengan menghapus gliserol secara bersamaan, resistensi perpindahan massa berkurang dan umur hidup lipase akan lebih panjang [12]. Oleh karena itu, ekstraksi reaktif diharapkan mampu untuk menggantikan metode konvensional dalam produksi biodiesel.

2.4 TRANSESTERIFIKASI

Transesterifikasi merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk mengubah minyak menjadi biodiesel. Transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida yang terkandung dalam minyak dan penerima gugus asil. Penerima gugus asil dapat berupa asam karboksilat (asidolisis), alkohol (alkoholisis) atau ester lain (interesterifikasi) [34]. Tahapan reaksi transesterifikasi merupakan salah satu tahapan yang penting untuk mempercepat jalannya produksi metil ester dan gliserol [49]. Transesterifikasi merupakan suatu reaksi kesetimbangan untuk mendorong reaksi agar bergerak ke kanan sehingga dihasilkan metil ester (biodiesel) [50]. Proses transesterifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan katalis asam, katalis basa, biokatalis, atau dengan menggunakan alkohol superkritis [51].

Metode konvensional untuk memproduksi biodiesel melibatkan katalis asam dan basa untuk membentuk asam lemak alkil ester. Biaya pengolahan dan masalah lingkungan yang terkait dengan produksi biodiesel dan pemulihan produk samping telah menyebabkan dibutuhkannya metode produksi alternatif. Reaksi enzimatik yang melibatkan lipase dapat menjadi alternatif yang sangat baik untuk menghasilkan biodiesel melalui proses yang biasa disebut alkoholisis, yaitu suatu bentuk reaksi transesterifikasi [52].

Panjang rantai hidrokarbon dari asam lemak, keberadaan cabang senyawa dan konfigurasi dari ikatan ganda dapat mempengaruhi produksi biodiesel. Novozym 435 dan Lipozyme TL IM digunakan karena konversi simultan yang lebih tinggi untuk

biodiesel dan gliserol karbonat. Novozym 435 sering dipilih sebagai lipase yang efektif untuk produksi biodiesel [38]. Li, et al (2006) dan Royan, et al. (2007) [53,54] melaporkan konversi gliserol dan DMC untuk gliserol karbonat melalui transesterifikasi menggunakan Novozym 435 yaitu 95%, 97% yield biodiesel dari minyak rapeseed dan minyak biji kapas dengan metanol inter-butanol.

[image:37.595.116.524.223.463.2]

Transesterifikasi enzimatik minyak nabati dengan dimetil karbonat (DMC) dalam sistem pelarut dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Transesterifikasi enzimatik minyak nabati dengan dimetil karbonat (DMC) dalam sistem pelarut [60]

Gliserol karbonat adalah cairan serbaguna, stabil dan tidak berwarna yang kemungkinan dapat diaplikasikan sebagai membran pemisahan gas, surfaktan dan deterjen, pelarut baru untuk beberapa jenis bahan termasuk cat, dan pelapis. Gliserol karbonat merupakan bahan baku terbarukan dan murah yang dihasilkan dari produksi biodiesel sebagai produk sampingan [38],

Keuntungan utama dari kerja lipase sebagai biokatalis adalah kondisi reaksi yang ringan dan mudah memisahkan gliserol tanpa pemurnian sehingga menghemat waktu, menghasilkan sedikit limbah dan kemurnian produk yang sangat tinggi [55, 56, 57]. Selain itu, asam lemak bebas dalam minyak dapat benar-benar dikonversi menjadi metil ester tanpa terjadinya pembentukan sabun sehingga meningkatkan yield biodiesel dan mengurangi biaya untuk pemurnian bahan bakar. Karakteristik

enzim memungkinkan penggunaan bahan dengan asam tinggi lemak bebas (FFA) atau kadar air yang tinggi seperti minyak non-pangan, minyak goreng dan minyak limbah industri dan berbagai alkohol seperti metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, dan isobutanol [55].

Yield biodiesel tidak hanya tergantung pada asal usul lipase, tetapi juga pada susunan enzim (diimobilisasi atau tidak), alkohol yang digunakan, rasio molar alkohol terhadap minyak, aktivitas air optimum, suhu reaksi, waktu reaksi, masa pakai enzim, dan jenis solvent (jika ada) [56, 57]. Alkohol berlebih dapat memberikan hasil tinggi dalam sintesis biodiesel dan biokatalis dapat digunakan beberapa kali (terutama lipase terimmobilisasi). Lemak yang mengandung trigliserida dan FFA dapat dikonversi secara enzimatik menjadi biodiesel dalam proses satu tahap [56].

2.5 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT

Indonesia merupakan salah satu produsen minyak sawit terbesar di dunia diikuti oleh Malaysia sebagai produsen minyak sawit terbesar kedua. Indonesia diprediksi akan berkembang pesat. Total area perkebunan saat ini sekitar 8 juta hektar dan diperkirakan mencapai 13 juta hektar pada tahun 2020. Indonesia menghasilkan lebih dari 23 juta ton minyak sawit pada tahun 2012. Minyak sawit merupakan komoditi yang memiliki potensi yang cukup besar, mesokarp sawit diharapkan dapat menjadi sumber bahan baku utama untuk pembuatan biodiesel guna mencukupi kebutuhan bahan bakar dalam negeri yang semakin tinggi. Adapun peluang untuk mengembangkan potensi biodiesel sendiri di Indonesia cukup besar terutama untuk substitusi minyak solar mengingat saat ini penggunaan minyak solar mencapai sekitar 40% dari total penggunaan BBM untuk sektor transportasi. Sementara penggunaan solar pada industri dan PLTD adalah sebesar 74% dari total penggunaan BBM pada kedua sektor tersebut.

Untuk itu, perlu dilakukan kajian potensi ekonomi biodiesel dari mesokarp sawit. Namun, dalam tulisan ini hanya akan dikaji potensi ekonomi secara sederhana. Sebelum melakukan kajian tersebut, perlu diketahui harga bahan baku yang digunakan dalam produksi dan harga jual biodiesel. Dalam hal ini, harga biodiesel mengacu pada harga komersial TBS (Tandan Buah Segar) sawit dan biodiesel.

Harga TBS sawit = Rp 1700/kg [58] Harga Biodiesel = Rp 8500/liter [59]

Dapat dilihat bahwa, harga jual TBS sawit sebagai bahan baku lebih rendah dari harga jual biodiesel sebagai produk dimana biaya produksi belum termasuk dalam perhitungan. Tentu hal ini membawa nilai ekonomis dalam pembuatan biodiesel dari mesokarp sawit. Dengan adanya kebijakan dari pemerintah mengenai penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar yaitu pemberlakuan Peraturan Menteri ESDM Nomor 25/2013 sejak Agustus 2013 dimana memberikan dampak yang signifikan terhadap konsumsi biodiesel dalam negeri. Kementerian ESDM mengungkapkan bahwa konsumsi biodiesel dalam negeri meningkat hingga 100%.

Produksi biodiesel di Indonesia dalam lima tahun terakhir (2009-2014) terus meningkat dengan laju pertumbuhan rata-rata 49,8% per tahun, dari 412,98 ribu ton ditahun 2009 menjadi 2,58 juta ton ditahun 2013. Demikian pula dengan ekspor selama periode tersebut, pada tahun 2009 ekspor biodiesel sebesar 309,15 ribu ton dengan nilai US$ 199,6 juta, namun pada tahun 2013 ekspornya mencapai 1,69 juta dengan nilai US$ 1,41 milyar. Peraturan Menteri ESDM Nomor 25/2013 tentang Penyediaan, Pemanfaatan, dan tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain mewajibkan setiap badan usaha untuk menggunakan pencampuran bahan bakar nabati dengan bahan bakar solar sebesar 10% pada tahun ini dan akan meningkat hingga 20% pada tahun 2016.

Oleh karena itu, pemakaian biodiesel untuk menstubtitusi konsumsi solar semakin ditingkatkan. Dengan adanya kebijakan pemerintah yang ditetapkan oleh peraturan menteri ESDM, penetapan harga jual biodiesel dapat fleksibel mengikuti harga bahan baku serta biaya produksi saat ini yang ditutupi dengan subsidi. Produksi biodiesel menggunakan bahan baku mesokarp sawit dapat tetap menguntungkan dan berpotensi untuk menjadi industri yang berkembang ke depannya menjadikan Indonesia sebagai penghasil terbesar biodiesel dan pelaku ekspor biodiesel di dunia.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Oleokimia, Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Jl. Bridgen Katamso No. 51, Medan. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 6 bulan.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan Penelitian

Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain: 1. Mesokarp Kelapa Sawit

2. Novozyme 435 (Candida antarctica lipase B immobilized on acrylic resin) 3. Dimethyl Carbonate (C3H6O3)

3.2.2Peralatan Penelitian

Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain: 1. Erlenmeyer (100 mL)

2. Hot Plate

3. Magnetic Stirrer

4. Termometer 5. Water Bath

6. Rotary Vacum Evaporator

7. Stopwatch

8. Soxhlet

9. Reciprocal shaker

10. Neraca Digital 11. Kertas Saring 12. Pipet Volumetrik 13. Pipet Tetes 14. Karet Penghisap 15. Spatula

16. Beaker Glass

17. Gelas Ukur 18. Corong Gelas 19. Penjepit Tabung 20. Desikator 21. Oven

22. Statif dan Klem 23. Piknometer

24. Viskosimeter Ostwald 25. Buret

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN

[image:41.595.124.515.204.627.2]

Penelitian ini dilakukan dengan variabel bebas berupa rasio molar DMC : : mesokarp sawit, konsentrasi katalis novozym 435 dan waktu reaksi pada ekstraksi reaktif. Adapun rancangan percobaan yang akan dilakukan dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian Run Variabel Bebas

Rasio Molar Reaktan (n/n) %Katalis (b/b) Waktu Reaksi (jam)

1 50 5 8

2 50 10 8

3 50 15 8

4 60 5 8

5 60 10 8

6 60 15 8

7 70 5 8

8 70 10 8

9 70 15 8

10 50 5 16

11 50 10 16

12 50 15 16

13 60 5 16

14 60 10 16

15 60 15 16

16 70 5 16

17 70 10 16

18 70 15 16

19 50 5 24

20 50 10 24

21 50 15 24

22 60 5 24

23 60 10 24

24 60 15 24

25 70 5 24

26 70 10 24

27 70 15 24

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 3.4.1 Proses Ekstraksi Reaktif [60]

1. Novozyme 435 ditimbang sebanyak 5% dari 2 gram mesokarp buah sawit lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer.

2. Dimethyl carbonate (DMC) ditambahkan dari rasio molar DMC/mesokarp buah sawit 50:1 ke dalam erlenmeyer.

3. Campuran DMC/mesokarp buah sawit dan Novozyme 435 yang dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang ditutup dengan gabus dan dieratkan dengan selotip.

4. Campuran dipanaskan dengan hotplate yang dilengkapi termometer hingga mencapai suhu reaksi 60 oC kemudian dihomogenkan campuran menggunakan magnetic stirrer dan dibiarkan bereaksi selama 8 jam pada suhu konstan dengan kecepatan konstan 300 rpm.

5. Setelah tercapai waktu reaksi hotplate dimatikan kemudian campuran yang terbentuk disaring menggunakan Syringe filter (porositas 0,45 μm, 4 mm Nylon) untuk memisahkan residu katalis dan kelebihan DMC. Setelah dicuci dengan DMC enzim disimpan pada suhu 20 oC.

6. Setelah disaring, metil ester yang dihasilkan dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan dievaporasi menggunakan rotary vacuum evaporator pada suhu 50 oC kemudian diukur volumenya dan dianalisis.

7. Prosedur di atas diulangi dengan variasi jumlah katalis Novozyme 435 10% dan 15% dari berat mesokarp buah sawit, rasio mol DMC/mesokarp buah sawit 60:1 dan 70:1, waktu reaksi 16 jam dan 24 jam dan suhu reaksi 60 oC

3.4.2 Prosedur Analisis

3.4.2.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku

1. Mesokarp sawit yang telah diblender, ditimbang sebanyak 5 gram.

2. Mesokarp dikeringkan di oven pada suhu 105 oC sampai beratnya konstan. 3. Mesokarp yang telah dikeringkan tersebut dibungkus dengan kertas saring. 4. Mesokarp yang telah dibungkus dimasukkan ke dalam soxhlet yang berisi

pelarut n-heksana.

5. Campuran yang berada dalam soxhlet dipanaskan dan dilakukan proses ekstraksi minyak dari dalam mesokarp sawit selama 6 jam atau sampai campuran mesokarp dan pelarut n-heksana berwarna bening.

6. N-heksana yang digunakan dihilangkan menggunakan rotary vacuum evaporator pada suhu 50oC kemudian ditampung dalam wadah penyimpanan.

7. Minyak hasil ekstraksi yang telah dimurnikan, dikeringkan dalam oven pada suhu 105 oC.

8. Minyak ditimbang beratnya sampai konstan. 9. Kadar minyak dihitung dengan rumus berikut:

(Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan)

3.4.2.1 Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Trigliserida Bahan Baku Mesokarp Buah Sawit

Komposisi bahan baku mesokarp buah sawit dianalisis menggunakan instrumen Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GCMS) pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) untuk mengetahui komponen asam lemak dalam trigliserida seperti asam oleat, asam palmitat, dan asam stearat.

3.4.2.2 Analisis Kemurnian Biodiesel yang Dihasilkan

Kemurnian biodiesel yang dihasilkan akan dianalisis menggunakan instrumen

Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GCMS) pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) untuk mengetahui komponen metil ester, gliserol karbonat, maupun trigliserida, digliserida, dan monogliserida yang tidak terkonversi.

3.4.2.3 Analisis Viskositas Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode Tes ASTM D 445

Uji viskositas untuk biodiesel yang dihasilkan akan dianalisis menggunakan instrumen Stabinger Viscometer spesifikasi SVM 3000 pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) untuk mengetahui nilai viskositas dari biodiesel yang dihasilkan menggunakan teknologi ekstraksi reaktif.

3.4.2.4 Analisis Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode Tes OECD 109

Uji densitas untuk biodiesel yang dihasilkan akan dianalisis menggunakan instrumen Stabinger Viscometer spesifikasi SVM 3000 pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) untuk mengetahui nilai densitas dari biodiesel yang dihasilkan menggunakan teknologi ekstraksi reaktif.

[image:44.595.123.553.210.606.2]

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 3.5.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku

Gambar 3.1 Flowchart Analisis kadar Minyak Bahan Baku Mulai

Mesokarp sawit yang telah dihancurkan, ditimbang sebanyak 5 gram. Lalu dibungkus dengan kertas saring.

Mesokarp yang telah dibungkus tersebut dimasukkan ke dalam soxhlet yang berisi pelarut n-heksana.

Campuran yang berada dalam soxhlet dipanaskan dan dilakukan proses ekstraksi minyak dari dalam mesokarp sawit selama 6 jam atau sampai

campuran mesokarp dan pelarut n-heksana berwarna bening.

N-heksana yang digunakan dihilangkan menggunakan rotary vacuum evaporator pada suhu 50 oC

Selesai

Minyak sawit yang diperoleh ditimbang kadar minyaknya.

Kondensat n-heksana ditampung dalam botol penyimpanan

Dihitung kadar minyaknya

3.5.2 Proses Ekstraksi Reaktif

[image:45.595.109.548.112.737.2]

Gambar 3.2 Flowchart Proses Ekstraksi Reaktif Hasil reaksi dimurnikan dari DMC menggunakan rotary

vacuum evaporator pada suhu 50 0C

Metil ester yang telah kering ditimbang

Selesai Metil ester dianalisis Kondensat DMC ditampung

dalam botol penyimpanan

Mulai

Campuran dihomogenkan menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 300 rpm dengan variasi waktu tertentu (8, 16, 24) jam

DMC dimasukkan dengan rasio mol tertentu DMC/mesokarp buah sawit (1:50, 1:60, 1:70) ke dalam erlenmeyer lalu

ditutup dengan gabus dan dieratkan dengan selotip

Campuran dipanaskan dengan hot plate hingga mencapai variasi suhu reaksi tertentu 60 0C

Hot plate dimatikan

Campuran dikeluarkan dari erlenmeyer disaring dengan syringe filter, erlenmeyer, enzim, dan residu pada kertas saring dicuci dengan DMC untuk membersihkan hasil reaksi yang tertinggal

Enzim disimpan pada suhu 20 0C

Campuran dibiarkan hingga tidak ada lagi tetesan hasil saringan

Hasil reaksi yang telah disaring diteteskan THF untuk menghambat terjadinya reaksi reversibel Residu yang tertinggal pada

kertas saring disimpan

Novozyme 435 ditimbang sebanyak variasi jumlah tertentu (5; 10; 15) % dari 2 gram mesokarp sawit yang telah di blender lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 ANALISIS BAHAN BAKU MESOKARP BUAH SAWIT

Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah mesokarp sawit yang mengandung minyak sawit mentah atau CPO (Crude Palm Oil). CPO merupakan minyak kasar yang diperoleh dengan cara ekstraksi daging buah sawit. Bahan baku mesokarp sawit yang digunakan dianalisis kadar CPO didalamnya untuk mengetahui jumlah kandungan minyak dalam mesokarp sawit tersebut dan untuk menghitung

yield metil ester yang dihasilkan. Pada penelitian ini, diperoleh hasil analisis kadar minyak dalam bahan baku sebesar 83,324 %. Minyak sawit (CPO) hasil ekstraksi tersebut dianalisis menggunakan GC (Gas Chromatography) untuk mengetahui komposisi asam-asam lemak yang terkandung didalamnya dan untuk menghitung berat molekul CPO (dalam bentuk trigliserida). Sampel yang akan di analisis menggunakan GC harus memiliki titik didih yang rendah atau mudah menguap. Oleh karena itu, CPO yang memiliki titik didih relatif tinggi harus dibuat senyawa turunannya terlebih dahulu yaitu senyawa ester agar memiliki tiitk didih rendah sehingga mudah menguap dan dapat dianalisis menggunakan GC.

Berikut merupakan komposisi asam lemak hasil analisis GC dari CPO yang dianalisa di Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Jl. Brigjen Katamso 51, Medan.

[image:47.595.131.512.87.459.2]

Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak CPO Dari hasil analisis pada gambar 4.1, maka diperoleh komposisi asam lemak CPO yang dapat dilihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) No. Puncak Retention Time

(menit) Komponen Penyusun

Komposisi % (b/b)

1 16,645 Asam Miristat (C14:0) 1,0843

2 19,338 Asam Palmitat (C16:0) 47,5118

3 19,657 Asam Palmitoleat (C16:1) 0,1965

4 21,630 Asam Stearat (C18:0) 3,5314

5 21,958 Asam Oleat (C18:1) 38,3876

6 22,516 Asam Linoleat (C18:2) 8,4687

7 23,295 Asam Linolenat (C18:3) 0,3086

8 24,040 Asam Arakidat (C20:0) 0,3649

9 24,451 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,1461

Berdasarkan data komposisi asam lemak dari CPO maka dapat ditentukan bahwa berat molekul CPO (dalam bentuk trigliserida) adalah 857,1361 gr/mol

sedangkan berat molekul FFA CPO adalah 273,0454 gr/mol. Selanjutnya, berdasarkan hasil analisis GC, komponen asam lemak yang dominan pada sampel CPO adalah pada puncak 2 yaitu asam lemak jenuh berupa asam palmitat sebesar 47,5118% (b/b) dan pada puncak 5 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam oleat sebesar 38,3876% (b/b).

CPO yang digunakan sebagai bahan baku merupakan minyak nabati. Minyak dan lemak nabati, asam lemak jenuh umumnya terdapat pada posisi luar 1 dan sn-3 sedangkan asam lemak tak jenuh pada bagian dalam sn-2 [61]. Umumnya, lipase dibagi menjadi tiga tipe diantaranya ialah lipase 1,3-spesifik (menghidrolisis ikatan ester pada posisi R1 atau R3 trigliserida), lipase 2-spesifik (menghidrolisis ikatan

ester pada posisi R2 trigliserida) dan lipase non-spesifik (tidak membedakan antara

posisi ikatan ester) [62]. Komposisi asam lemak jenuh dan tak jenuh pada CPO disajikan pada tabel 4.2 berikut.

Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh pada CPO

Komposisi Persentasi (%)

Asam Lemak Tak Jenuh 47,5075 Asam Lemak Jenuh 52,4925

Dalam penelitian ini digunakan enzim lipase terimobilisasi yang menggunakan

support dari resin penukar ion berpori (Novozym 435). Novozym 435 merupakan enzim yang bekerja secara non-spesifik untuk reaksi transesterifikasi dan sintesis ester [63, 64]. Tiosso (2014) [65], menyebutkan dalam penelitiannya bahwa transesterifikasi minyak sawit menggunakan etanol dengan katalis novozym 435 menghasilkan yield biodiesel yang lebih tinggi dibandingkan lipase 1,3-spesifik (Lipozyme TL IM). Oleh karena novozym 435 bekerja secara non-spesifik maka penggunaan novozym 435 ini diperkirakan akan memberikan hasil yang lebih baik karena enzim ini bekerja dengan tidak membedakan posisi ikatan ester.

4.2 PROSES REAKTIF EKSTRAKSI

4.2.1 Pengaruh Rasio Molar Reaktan terhadap Perolehan Yie