BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Kebutuhan energi untuk bahan bakar seperti transportasi dan industri hampir
seluruhnya berasal dari bahan bakar fosil [1]. Bahan Bakar Minyak (BBM) yang
dipakai pada saat ini berasal dari fosil yang merupakan sumber daya alam tak terbarukan, sehingga pada suatu saat akan habis [2]. Selain itu pengurangan subsidi BBM yang dilakukan oleh pemerintah untuk menekan defisit Anggaran Pendapatan dan Belanja Negara (APBN) dan menyesuaikan harga BBM dengan harga pasar internasional, secara langsung berakibat harga BBM akan semakin mahal. 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 merupakan asam lemak metil ester yang terkandung dalam minyak nabati atau lemak hewani untuk digunakan sebagai alternatif yang paling tepat untuk menggantikan bahan bakar mesin diesel [4]. Biodiesel dihasilkan menggunakan reaksi transesterifikasi. Transesterifikasi adalah tahap konversi dari
trigliserida menjadi metil ester, melalui reaksi dengan alkohol dan katalis,
menghasilkan produk samping yaitu gliserol [5].
Jazie, et al (2013) melakukan penelitian pembuatan biodiesel dengan menggunakan bahan baku minyak lobak dan katalis heterogen kulit telur ayam yang dikalsinasi pada suhu tinggi. Variabel tetap yang digunakan yaitu waktu kalsinasi kulit telur ayam selama 2 jam, perbandingan rasio mol metanol dengan minyak 9:1, jumlah katalis 3%-b, suhu reaksi transesterifikasi 60oC, waktu reaksi transesterifikasi 3 jam dan kecepatan pengadukan 600 rpm. Variabel berubah yang digunakan yaitu suhu kalsinasi kulit telur ayam (800oC, 900oC, 1000oC). Yield biodiesel tertinggi yaitu 96% dengan suhu kalsinasi kulit telur ayam 900oC [10].
Penggunaan katalis homogen memiliki kelemahan yaitu pemisahan katalis dari produknya cukup rumit [11]. Penggunaan katalis heterogen dalam produksi biodiesel dapat mengatasi kelemahan yang dimiliki oleh katalis homogen. Pemisahan katalis heterogen dari produknya cukup sederhana yaitu dengan menggunakan penyaringan [12]. Salah satu sumber katalis heterogen yang dapat digunakan dalam reaksi metanolisis adalah kalsium karbonat (CaCO3) yang diperoleh dari limbah kulit telur ayam yang dikalsinasi pada suhu tinggi [13]. CaCO3 dari limbah kulit telur ayam yang telah dikalsinasi akan terdekomposisi menjadi kalsium oksida (CaO) dan karbondioksida (CO2) [14]. CaO merupakan oksida basa kuat yang memiliki aktivitaskatalitik yang cukup tinggi dibandingkan Ca(OH)2 dan CaCO3 sehingga dapat digunakansebagai katalis [15].
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel dari Lemak Sapi dan Penggunaan Katalis Heterogen CaO
No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel
% Yield Maksimum
Biodiesel
1 Da Cunha, et al
[6] 2009
Beef Tallow Biodiesel Produced in
A Pilot Scale KOH
Metanol / lemak = 6:1, jumlah katalis 1,5%, suhu reaksi 65oC, waktu reaksi 3
jam, kecepatan pengadukan 400 rpm 96,4%
2 Laksono, Tejo
[16] 2013
Pengaruh Jenis Katalis NaOH dan KOH serta Rasio Lemak dengan Metanol terhadap Kualitas Biodiesel Berbahan Baku Lemak Sapi
NaOH dan KOH
Variabel tetap : jumlah katalis 1,5%, suhu reaksi 70oC, waktu reaksi 2 jam, kecepatan pengadukan 2000 rpm Variabel berubah : jenis katalis (NaOH dan KOH), metanol / lemak = 3:1, 5:1,
Biodiesel dari Campuran Lemak Sapi (Beef Tallow) dan Minyak Sawit
NaOH
Variabel tetap : lemak sapi / minyak sawit = 3:1, metanol / minyak = 6:1, jumlah katalis 1%, suhu reaksi 65oC, waktu reaksi 1,5 jam
Variabel berubah : sampel (campuran lemak sapi dengan minyak sawit dan minyak sawit saja)
75,93%
Egg Shell As Eco-Friendly Catalyst
for Transesterification of Rapeseed Kulit telur ayam yang
Variabel tetap : waktu kalsinasi 2 jam, metanol / minyak = 9:1, jumlah katalis 3%, suhu reaksi 60oC, waktu reaksi 3
96%
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel dari Lemak Sapi dan Penggunaan Katalis Heterogen CaO (Lanjutan)
5
Viriya-Empikul, et al [18]
2009 Waste Shells of Mollusk and Egg As Biodiesel Production Catalyst
Kulit telur
Variabel tetap : suhu kalsinasi 800oC, metanol / minyak = 18:1, jumlah katalis 10%, suhu reaksi 60oC
Variabel berubah : jenis katalis (kulit telur ayam, kulit keong mas, kulit meretrix venus), waktu kalsinasi (0,5 jam, 2 jam, 4 jam, 8 jam), waktu reaksi (30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit)
Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa melalui Reaksi Metanolisis Menggunakan Katalis CaCO3 yang Dipijarkan
CaCO3 yang dipijarkan
Variabel tetap : waktu kalsinasi 1,5 jam pada suhu 900oC, suhu reaksi 60oC, waktu reaksi 1,5 jam
Variabel berubah : jumlah katalis (1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%), metanol /
Pembuatan Biodiesel dari Minyak Biji Kapuk Randu (Ceiba
Pentandra) melalui Proses Transesterifikasi dengan
Menggunakan CaO Sebagai Katalis
CaO
1.2PERUMUSAN MASALAH
Limbah lemak sapi mengandung kadar asam lemak bebas yang tinggi sehingga harus dilakukan proses esterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas. Penggunaan katalis homogen dalam produksi biodiesel memiliki kelemahan yaitu pemisahan katalis dari produknya cukup rumit. Penggunaan katalis heterogen CaO yang berasal dari limbah kulit telur ayam diharapkan dapat mengatasi kelemahan yang dimiliki oleh katalis homogen. Oleh karena itu, penelitian ini diarahkan kepada penyelidikan keefektifan katalis heterogen CaO yang berasal dari limbah kulit telur ayam sebagai katalis dalam pembuatan biodiesel.
1.3TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mempelajari pembuatan biodiesel dari limbah lemak sapi dengan proses esterifikasi dan transesterifikasi katalis heterogen CaO yang berasal dari limbah kulit telur ayam.
2. Mempelajari kondisi terbaik dari proses transesterifikasi untuk mendapatkan yield metil ester tertinggi.
1.4MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini diharapkan dapat :
1. Memberikan informasi bahwa limbah lemak sapi dan limbah kulit telur ayam dapat dijadikan bahan baku dan katalis padat dalam pembuatan biodiesel sehingga dapat mengurangi masalah limbah di lingkungan masyarakat.
2. Memberikan informasi mengenai pengaruh penggunaan katalis heterogen CaO yang berasal dari limbah kulit telur ayam pada pembuatan biodiesel.
1.5RUANG LINGKUP PENELITIAN
penelitian ini yaitu limbah lemak sapi sebagai bahan baku dan CaCO3 dari limbah kulit telur ayam yang dikalsinasi sebagai katalis.
Variabel yang digunakan adalah :
Kalsinasi CaCO3 dari limbah kulit telur ayam [10] :
1. Suhu = 900oC
2. Waktu = 2 jam
Esterifikasi [20] :
1. Perbandingan rasio mol alkohol/FFA = 6:1
2. Suhu reaksi = 60oC
3. Jumlah katalis H2SO4 98% = 0,5%
4. Waktu reaksi = 240 menit
5. Kecepatan pengadukan = 250 rpm
Transesterifikasi : a. Variabel tetap :
1. Perbandingan rasio mol alkohol/lemak = 9:1 [10]
2. Waktu reaksi = 90 menit [14]
3. Kecepatan pengadukan = 600 rpm [10]
b. Variabel berubah [10] :
1. Suhu reaksi = 50, 55, 60oC
2. Jumlah katalis CaO = 2, 3, 4%
Parameter yang dianalisis pada biodiesel adalah : 1. Analisis kemurnian.
