II-1 II-1 BAB II BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES SELEKSI DAN URAIAN PROSES
2.1 Macam-Macam Proses 2.1 Macam-Macam Proses
Proses pembuatan biodiesel dapat dilakukan dengan dua macam proses Proses pembuatan biodiesel dapat dilakukan dengan dua macam proses yaitu :
yaitu : 1.
1. PrPrososes Eses Esteterirififikakasisi 2.
2. PrPrososes Tres Tranans-es-estesteririfikfikasiasi 2.1.1
2.1.1 Proses Proses EsterifikasiEsterifikasi
Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Est
Esterierifikfikasi asi mermereakeaksiksikan an minminyak yak lemlemak ak dendengan gan alkalkohoohol. l. KatKatalialis-kas-kataltalis is yayangng cocok adalah zat berkarakter asam kuat, dan karena ini, asam sulfat, asam sulfonat cocok adalah zat berkarakter asam kuat, dan karena ini, asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpil
terpilih ih dalam praktek dalam praktek induindustrial (Soerawidjastrial (Soerawidjaja, ja, 20062006). ). UntuUntuk k mendmendorong agar orong agar reak
reaksi si bisbisa a berberlanlangsugsung ng ke ke konkonverversi si yayang ng semsempurpurna na padpada a temtemperperatur atur renrendahdah (mi
(misalnsalnya ya palpaling ing tintinggi ggi 120120° ° C), C), reareaktaktan n metmetanoanol l harharus us di di tamtambahbahkan kan daldalamam jumlah
jumlah yang yang sangat sangat berlebih berlebih (biasanya (biasanya lebih lebih besar besar dari dari 10 10 kali kali nisbahnisbah stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak. Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi yaitu fasa minyak. Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi re
reakaksi si dadan n memetotode de pepenynyingingkikiraran n aiair, r, kokonvnversersi i semsempupurnrna a asasamam-as-asam am lelemamak k keestermetilnya dapat di tuntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi keestermetilnya dapat di tuntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester adalah :
esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester adalah : R C O O H + C H
R C O O H + C H33O H < - - - > R C O O HO H < - - - > R C O O H33 + + HH22OO Asam
Asam Lemak Lemak Metanol Metanol Metil Metil Ester Ester Air Air
(Supranto,2003). (Supranto,2003).
Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak berkadar asam lemak bebas tinggi (berangka-asam > 5 mg-KOH/g). Pada tahap
ini, asam lemak bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi biasa diikuti dengan tahap transesterfikasi. Namun sebelum produk esterifikasi diumpankan ke tahap trans-esterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang dikandungnya harus disingkirkan terlebih dahulu.
Faktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi esterifikasi antara lain : a. Waktu Reaksi
Semakin lama waktu reaksi maka kemungkinan kontak antar zat semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka dengan bertambahnya waktu reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil.
b. Pengadukan
Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan reaksi terjadi sempurna. Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga kecepatan reaksi.
c. Katalisator
Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar. Pada reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan biasanya menggunakan konsentrasi katalis antara 1 - 4 % berat sampai 10 % berat campuran pereaksi (Mc Ketta, 1978).
d. Suhu Reaksi
Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Bila suhu naik maka reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar.
2.1.2 Proses Trans-esterifikasi
Trans-esterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-alkohol monohidrik yang menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis). Jadi, di sebagian besar dunia ini, biodiesel praktis identik dengan estermetil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil Ester, FAME). Reaksi trans-esterifikasi trigliserida menjadi metil ester adalah :
(Supranto,2003). Trans-esterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya katalis, konversi yang dihasilkan maksimum namun reaksi berjalan dengan lambat (Mi ttlebatch, 2004). Katalis yang biasa digunakan pada reaksi trans-esterifikasi adalah katalis basa, karena katalis ini dapat mempercepat reaksi. (http://eprints.undip.ac.id/ 13465/1/ARTIKEL_ILMIAH.pdf)
Reaksi trans-esterifikasi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahap yaitu sebagai berikut:
(Supranto,2003). Produk yang diinginkan dari reaksi trans-esterifikasi adalah ester metil asam-asam lemak.Terdapat beberapa cara agar kese timbangan lebih ke arah produk, yaitu:
a. Menambahkan metanol berlebih ke dalam reaksi b.Memisahkan gliserol
c. Menurunkan temperatur reaksi (trans-esterifikasi merupakan reaksi eksoterm) Hal-hal yang Mempengaruhi Reaksi Trans-esterifikasi
Tahapan reaksi trans-esterifikasi pembuatan biodiesel selalu menginginkan agar didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui trans-esterifikasi adalah sebagai berikut (Freedman, 1984):
a. Pengaruh air dan asam lemak bebas
Minyak nabati yang akan ditrans-esterifikasi harus memiliki angka asam yang lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5% (<0.5%). Selain itu, semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air. Karena air akan bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar dari kontak dengan udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida.
b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah
Secara stoikiometri, jumlah alkohol yang dibutuhkan untuk reaksi adalah 3 mol untuk setiap 1 mol trigliserida untuk memperoleh 3 mol alkil ester dan 1 mol gliserol. Perbandingan alkohol dengan minyak nabati 4,8:1 dapat menghasilkan konversi 98% (Bradshaw and Meuly, 1944). Secara umum di tunjukkan bahwa semakin banyak jumlah alkohol yang digunakan, maka konversi yang diperoleh juga akan semakin bertambah. Pada rasio molar 6:1, setelah 1 jam konversi yang dihasilkan adalah 98-99%, sedangkan pada 3:1 adalah 74-89%. Nilai perbandingan yang terbaik adalah 6:1 karena dapat memberikan konversi yang maksimum.
c. Pengaruh jenis alkohol
Pada rasio 6:1, metanol akan memberikan perolehan ester yang tertinggi dibandingkan dengaan menggunakan etanol atau butanol.
d. Pengaruh jenis katalis
Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi trans-esterifikasi bila dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling populer untuk reaksi trans-esterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), natrium metoksida (NaOCH3), dan kalium metoksida (KOCH3). Katalis sejati bagi reaksi sebenarnya adalah ion metilat (me toksida). Reaksi trans-esterifikasi akan menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah katalis 0,5-1,5%-b minyak nabati. Jumlah katalis yang efektif untuk reaksi adalah 0,5%-b minyak nabati untuk natrium metoksida dan 1%-b minyak nabati untuk natrium hidroksida. e. Pengaruh temperatur
metanol sekitar 65° C). Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat.
2.2.Seleksi Proses
Table 2.1 Perbandingan proses esterifikasi dan trans-esterifikasi
Parameter Esterifikasi Trans-esterifikasi
Bahan baku : - Kandungan asam lemak bebas >5% <5% Proses - Suhu - Katalis - Hasil samping 30 - 70° C Asam Air 30 - 70° C Basa Gliserol Peralatan Lebih sederhana Lebih rumit
Berdasarkan perbandingan proses pada tabel 2.1, maka proses yang dipilih dalam pembuatan Biodiesel adalah proses esterifikasi. Dengan pertimbangan sebagai berikut :
a. Proses pengolahan lebih sederhana
b. Proses sesuai dengan bahan baku yang digunakan c. Biaya operasi lebih murah
Untuk bahan baku yang digunakan dipilih DALMS karena harganya relatif lebih murah dibanding dengan CPO, karena DALMS merupakan hasil samping dari pengolahan CPO menjadi minyak goreng. Selain itu pemanfaatan DALMS masih kurang dibanding CPO dan biji jarak.
Dalam proses pembuatan Biodiesel, bahan baku yang digunakan adalah DALMS dan Etanol sedangkan katalisator yang digunakan adalah HCl. Bahan baku DALMS padat bersuhu 30oC dari Storage dipanaskan dalam Melter untuk
dilelehkan dan dinaikkan suhunya menjadi 70oC. Bahan baku etanol bersuhu 30oC dari tangki storage dicampur dengan larutan HCl bersuhu 30oC di dalam Mixer yang kemudian di naikkan suhunya menjadi 70oC. Campuran keluar dari mixer bersama-sama dengan DALMS cair dari melter, dimasukkan ke dalam Reaktor. Reaksi yang terjadi :
O
HCl II
C15H31COOH + C2H5OH C2H5-O-C-C15H31 +H2O
Asam Lemak Etanol Etil Ester Air
(Supranto,2003). Reaktor yang digunakan yaitu Reaktor Alir Tangki Berpengaduk 1 buah. Reaksi esterifikasi di atas merupakan reaksi endotermis sehingga untuk menjaga reaksi tetap berjalan pada suhu 70oC maka reaktor dilengkapi dengan jaket. Campuran produk dan sisa reaktan dimasukkan ke dalam Netralizer untuk dinetralkan pHnya dengan larutan KOH. Selanjutnya didiamkan beberapa saat sehingga terbentuk dua fasa. Hasil bawah neutralizer berupa fase cair yang masih mengandung etanol sebagian direcycle ke Reaktor. Hasil atas berupa fasa biodiesel dipanaskan dengan Heat Exchanger sampai 195oC lalu dimasukkan ke dalam Evaporator. Hasil akhir dari evaporator yang berupa biodiesel didinginkan dalam Kondensor sampai 40oC selanjutnya disimpan sebagai produk dalam Storage tank. Hasil penguapan etanol di direcycle ke Netralizer.
2.3.1.1 Biodiesel
Biodiesel harus disimpan dalam peralatan yang bersih, kering, dan dapat menyimpan biodiesel pada suhu 20-49° C. Hindarkan biodiesel dari zat yang menyebabkan oksidasi, panas yang berlebihan, dan sumber api. Simpan dan gunakan biodiesel pada area dengan ventilasi yang baik. Jangan menyimpannya di dekat panas, percikan api, ataupun nyala api. Simpan di tempat yang aman sehingga tidak terkena matahari langsung.
Flash point atau titik kilat biodiesel lebih dari 65° C, jauh di atas bahan bakar diesel petrolium yang flash point-nya sekitar 51° C. Oleh karena itu, biodiesel lebih aman dalam penyimpanan, penanganan dan penggunaan
dibandingkan dengan minyak diesel petrolium.
Jika terjadi tumpahan, segera pindahkan sumber api, isolasi tumpahan pada area yang sekecil mungkin. Ambil tumpahan yang kecil dengan bahan penyerap, seperti handuk, kertas, pasir atau lumpur. Ambil kembali tumpahan yang besar untuk pembuangan. Bersihkan permukaannya dengan pelarut yang aman untuk menghilangkan lapisan minyak yang tersisa karena dapat menyebabkan lantai licin.
