49
LAMPIRAN 1
DATA BAHAN BAKU
L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISA GCMS
Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO Asam Lemak Komposis
i (%)
Berat
Molekul Mol %Mol %Mol x BM
Asam Laurat (C12:0)
0,05 200,32
0,00025
0 0,000680 0,136148 Asam Miristat (C14:0)
0,51 228,37
0,00221
3 0,006025 1,375910 Asam Palmitat (C16:0)
35,03 256,42
0,13660
4 0,371966 95,379440 Asam Palmitoleat
(C16:1) 0,24 254,41
0,00094
0 0,002559 0,651059 Asam Stearat (C18:0)
3,64 284,48
0,01277
8 0,034793 9,897946 Asam Oleat (C18:1)
50,03 282,46
0,17713
3 0,482326 136,237671 Asam Linoleat (C18:2)
9,77 280,45
0,03483
9 0,094864 26,604644 Asam Linolenat (C18:3)
0,31 278,43
0,00112
2 0,003056 0,850924 Asam Arakidat (C20:0)
0,32 312,53
0,00101
8 0,002771 0,866172 Asam Eikosenoat
(C20:1) 0,11
310,51 0,00035
3 0,000960 0,298164
Jumlah 100% 0,36724
8
50
L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO Trigliserida Komposis
i (%)
Berat
Molekul Mol %Mol %Mol x BM Trilaurin (C39H74O6) 0,05 639,010 0,00008 0,00067 0,42751 Trimiristin (C45H86O6) 0,51 723,160 0,00070 0,00597 4,32046 Tripalmitin (C51H98O6) 35,03 807,320 0,04339 0,37098 299,49884
Tripalmitolein
(C51H92O6) 0,24 801,270 0,00030 0,00255 2,04438 Tristearin (C57H110O6) 3,64 891,480 0,00408 0,03486 31,08032
Triolein (C57H104O6) 50,03 885,432 0,05651 0,48315 427,79685 Trilinolein (C57H98O6) 9,77 879,384 0,01111 0,09500 83,54065 Trilinolenin (C57H92O6) 0,31 873,337 0,00036 0,00306 2,67197 Triarakidin (C63H122O6) 0,32 975,640 0,00033 0,00279 2,71985
Trieikosenoin
(C63H116O6) 0,11 969,624 0,00011 0,00097 0,93626
Jumlah 100% 0,36724
8 855.03707
Dari perhitungan, maka diperoleh berat molekul rata-rata FFA CPO sebesar 855.04 gr/mol
L1.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) CPO
Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO Kadar FFA (%)
Sebelum Degumming Setelah Degumming
4,92 3,18
% Penurunan FFA = Sebelum Degumming - Setelah Degumming
Sebelum Degumming
= 4,92-3,18
4,92
51
LAMPIRAN 2
DATA HASIL PENELITIAN
L2.1 DATA HASIL ANALISA DENSITAS BIODIESEL Tabel L2.1 Hasil Analisa Densitas Biodiesel Jumlah Biokatalis
(b/b)
Rasio Molar Reaktan
Suhu (oC)
Densitas Biodiesel (g/ml)
30 % 1 : 3 45 0,87766
L2.2 DATA HASIL ANALISA VISKOSITAS KINEMATIKA BIODIESEL Tabel L2.2 Hasil Analisa Viskositas Biodiesel
Jumlah Biokatali s (b/b) Rasio Molar Reaktan Suh u (oC)
Waktu Alir (detik) trata-rata Biodiesel
(detik)
Viskositas Kinemati
k (cSt)
t1 t2 t3
30 % 1 : 3 45 434,5 3
455,0 5
429,2
7 439,07 3,559 L2.3 DATAYIELD DAN TOTAL PENURUNAN YIELD BIODIESEL
Tabel L2.3 Hasil Yield dan Total Penurunan Yield Biodiesel
Variasi Run Kondisi Reaksi Jumlah Pemakaian Yield (%) Penurunan Yield (%) Suhu
(oC)
Rasio Molar CPO : Cairan Ionik Jumlah Biokatalis (b/b) Tanpa Cairan Ionik 45 - 30
1 63.56
12,33 2 57.11
3 54.09 4 44.62 Dengan
Cairan
Ionik 1:1,5
1 35.77
4,28 2 31.18
3 26.56 4 68.98
52
Tabel L2.4 Hasil Analisa Aktivitas Enzim Berdasarkan Persen Hidrolisa CPO
Variasi Run
Kondisi Reaksi Persen Hidrolisa CPO (%)
Suhu (oC)
Rasio Molar CPO : Cairan Ionik
Jumlah Biokatalis
(b/b)
Sebelum Pemakaian
Setelah Pemakaian
IV
Tanpa Cairan Ionik
45
-
30 1,01
0,34
Dengan Cairan
53
LAMPIRAN 3
CONTOH PERHITUNGAN
L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO
Kadar FFA = N x V x M
10 x Berat sampel %
Keterangan: N = Normalitas larutan NaOH V = Volume larutan NaOH terpakai
M = Berat molekul FFA (BM FFA CPO = 272,30 gr/mol)
L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPOSebelumDegumming Normalitas NaOH = 0,25 N
Volume larutan NaOH yang terpakai = 5,1 ml BM FFA = 272,298078gr/mol
Berat CPO = 7,05 gram
Kadar FFA =
sampel massa x 10 NxVxM % = 05 , 7 10 272,298078 1 , 5 25 , 0 x x x % = 4,92 %
L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO SetelahDegumming Normalitas NaOH = 0,25 N
Volume larutan NaOH yang terpakai = 3,3 ml BM FFA = 272,298078gr/mol
Berat CPO = 7,05 gram
Kadar FFA =
54 = 05 , 7 10 272,298078 3 , 3 25 , 0 x x x % = 3,18 %
L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL
Massa CPO = 2 gr
Metanol : CPO = 3 : 1 (mol/mol)
% katalis = 30 % (b/b)
BM Trigliserida = 855,04 gr/mol Mol CPO =
da Trigliseri BM Massa = mol gr gr / 04 , 855 2
= 0,0023 mol Mol CPO = 3
1 x 0,0023 = 0,0069 mol
Maka, massametanol = mol metanol x BM metanol = 0,0069 mol x 32,04 gr/mol = 0,22gram
Volume metanol = � �
=
0,22��0,7918��/��
= 0,27
Untuk kebutuhan metanol yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL
Volume piknometer = berat air
densitas air = 5,64 ml
Densitas sampel = berat sampel
volume piknometer
55
Berat piknometer + biodiesel = 20,37 gr = 0,02037 kg Berat biodiesel = 4,95 gr = 0,00495 kg
Densitas minyak biodiesel = 0,00495 kg
0,00000564 m3 = 877,66 kg/m 3
Untuk data yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL
sg = densitas sampel
densitas air
viskositas sampel = k x sg x t Dimana t = waktu alir Kalibrasi air:
ρair (40oC) = 992,25 kg/m3 = 0,99225 g/m3 [48] Viskositas air (40oC) = 0,656 x 10-3 kg/m.s [48] t air = 81,54 detik
sgair= 1
Viskositas air = k x sg x t 0,6560 x 10-3 kg/m.s = k x 1 x 81,54 s
k = 8,045 x 10-6 kg/m.s2 Viskositas Biodiesel
t rata-rata biodiesel= 439,07 detik sg biodiesel= 877,66 kg/m
3
992,25 kg/m3 = 0,885
Viskositas biodiesel = k x sg x t
= 8,045 x 10-6x 0,885 x 439,07 = 0,00312kg/m.s
Viskositas kinematik = 0,00312kg/m.s
877,66kg/m3 = 3,559 x 10
-6 m2/s
= 3,559 mm2/s = 3,559cSt Untuk data yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
56 % 95 , 68 Yield % 100 gr 2 0,70 gr x 1,97 Yield % 100 baku bahan massa kemurnian praktik x biodiesel massa Yield = = = x x
Untuk data lainnya mengikuti contoh perhitungan di atas
L3.6 PERHITUNGAN PERSEN HIDROLISA CPO
BM Trigliserida CPO = 855,03 gr/mol = 855,03 mg/mmol Berat 2 ml CPO = 1,85 gram = 1850 mg
Volume NaOH terpakai = 1,32 ml Molaritas NaOH = 0,05 M
Mol Trigliserida dalam 2 ml CPO = Berat 2 ml CPO
BM Trigliserida CPO [38]
= 1850
855,03
= 2,16 mmol Mol FFA (teoritis) = 3 x mol Trigliserida CPO
= 3 x 2,16 mmol
= 6,48 mmol
Mol FFA (praktek) = mol NaOH
= Molaritas NaOH x Volume NaOH terpakai
= 0,05 x 1,32
= 0,066 mmol
Persen Hidrolisa = Mol FFA (Praktek)
Mol FFA (Teoritis)×100 %
= 0,066
6,48 ×100 %
= 1,01 %
57
LAMPIRAN 4
DOKUMENTASI PENELITIAN
L4.1 PROSES DEGUMMING CPO
Gambar L4.1 Proses Degumming CPO
58
Gambar L4.2 Proses Transesterifikasi L4.3 HASILTRANSESTERIFIKASI
59
Gambar L4.4 Penyaringan Enzim
L4.5PRODUK AKHIR BIODIESEL
Gambar L4.5 (a) Biodiesel yang Dihasilkan, (b) Penyimpanan Biodiesel dalam Botol L4.6 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM
(a)
60
Gambar L4.6 (a) Lipozyme Sebelum Dipakai, (b) Lipozyme Setelah Dipakai, (c) Analisis Aktivitas Enzim, (d) Penyimpanan Lipozyme dalam Botol L4.7ANALISIS DENSITAS
Gambar L4.7 Analisis Densitas
L4.8ANALISIS VISKOSITAS
(a) (b)
61
Gambar L4.8 Analisis Viskositas
LAMPIRAN 5
62
L5.1 HASIL ANALISISKOMPOSISI ASAM LEMAK CPO
63
Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO (Crude Palm Oil)
64
65
Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pengulangan I
66
Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pengulangan III
67
Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pengulangan I
68
Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pengulangan III
44
4. Disarankan dilakukan pemurnian terlebih dahulu terhadap biodiesel sebelum dilakukan analisa viskositas, densitas dan kandungan metil ester.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Xu Y, Du, W. & Liu, D. “Study on the kinetics of enzymatic interesterification of triglycerides for biodiesel production with methyl acetate as the acyl acceptor”. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, Vol. 32, No. 5-6, 2005 : Hal 241-245.
[2] Hermansyah, Heri., Marno, S., Arbianti, R., Utami, T.S.,& Wijanarko, A, “Interesterifikasi Minyak Kelapa Sawit dengan Metil Asetat untuk Sintesis Biodiesel menggunakan Candida Rugosa Lipase Terimobilisasi,” JTKI Aptekindo, 8(1) 2009 : hal. 24 – 32.
[3] Ruzich NI and Bassi AS.“Proposed kinetic mechanism of biodieselproduction through lipase catalysed interesterification with amethyl acetate acyl acceptor and ionic liquid [BMIM][PF6] cosolvent”.Canadian J Chem Eng Vol. 89, 2011 : Hal. 3]166–170.
[4] Ha SH, Lan MN and Koo Y-M.“Continuous production and in situseparation of fatty acid ester in ionic liquids”.Enzyme MicrobiolTechnol Vol. 47, 2007 : Hal.6-10.
[5] Sunitha S, Kanjilal S, Reddy PS and Prasad RBN.“Ionic liquids as a reaction medium for lipase-catalyzed methanolysis of sunfloweroil”.Biotechnol LettVol. 29, 2007 : Hal. 1881–1885.
[6] Yang Z, Zhang K-P, Huang Y and Wang Z. “Both hydrolytic and transesterification activities of Penicillium expansum lipase aresignificantly enhanced in ionic liquid [BMIm][PF6]”. J Mol Catal B:Enzyme Vol. 63, 2010 : Hal :23–30.
[7] Zhao H, Baker GA and Holmes S.“New eutectic ionic liquids for lipaseactivation and enzymatic preparation of biodiesel”. Org BiomolChem Vol. 9, Hal. 1908–1916, 2012.
[8] Marchetti, J. M., Miguel, V. U., Errazu, A. F. “Possible methods for biodiesel production”.Renewable & Sustainable Energy Reviews, Vol. 11,No. 6, Hal: 1300-1311, 2007.
[9] Lozano P, Bernal JM, Piamtongkam R, Fetzer D and Vaultier M. “Onephaseionic liquid reaction medium for biocatalytic production ofbiodiesel”. ChemSusChem Vol. 3, Hal :1359–1363, 2010.
45
[11] Muchtadi, “Karakterisasi Komponen Intrinsik Utama Buah Sawit (Elaisguineensis) dalam Rangka Optimalisasi Proses Ekstraksi Minyak dan Pemanfaatan Provitamin A”. Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, 1992.
[12] Kurniasih, Eka, “Produksi Biodiesel dari Crude Palm Oil melalui Reaksi Dua Tahap”. Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe, 2012.
[13] Basiron, Y, “Baileys Industrial Oil and Fat Products”. Hoboken John Wiley &
Sons, Inc. Edisi ke-6, Vol. 2, 2005.
[14] Ayustaningwarno, Fitriyono, “Proses Pengolahan dan Aplikasi Minyak Sawit Merah pada Industri Pangan”. Program Studi Ilmu Gizi, Fakultas Kedokteran, Universitas Diponegoro. Vol. 2, Hal: 1-11, 2012.
[15] Suhara, Pengantar tentang Enzim, Jurusan Pendidikan Biologi, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung, 2010.
[16] Dupont, J., Suarez, P. A. Z., Meneghetti, M. R.,Meneghetti, S. M. P., “Catalytic production ofbiodiesel and diesel-like hydrocarbons fromtriglycerides”. Energy & Environmental Science, No. 2, Hal: 1258-1265, 2009.
[17] Liang, X., Gong, G., Wu, H., Yang, J. “Highlyefficient procedure for the synthesis of biodieselfrom soybean oil using chloroaluminate ionic liquid as catalyst”. Fuel, Vol. 88, No. 4, Hal: 613-616, 2009.
[18] Gamba, M., Lapis, A. A. M., Dupont, J. “Supportedionic liquid enzymatic catalysis for theproduction of biodiesel”. Advanced Synthesis & Catalysis, Vol. 350, No. 1, Hal: 160-164,2008
[19] Al-Juhair, Sulaiman., Fan, Wei, Ling., Lim Song Jun, “Proposed Kinetic Mechanism of the Production of Biodiesel from Palm Oil Using Lipase”. Process Biochemistry, Vol. 42, Hal: 951-960, 2007.
[20] Kumar, Santhosh. “Enzymatic Transesterification of Waste Animal Fats for Production of Biodiesel”, Dalhousie University Halifax, Nova Scotia July, Hal: 128-130, 2013.
[21] Andreani, L., Rocha, J.D, “Use of Ionic Liquids in Biodiesel Production”. Brazilian Journal of Chemical Engineering, Vol. 29, No. 01, Hal: 1-13, 2012.
[22] Tavares, Ana P.M. Oscar, Rodriguez and Eugenia A. Macedo. “New Generations of Ionic Liquids Applied to EnzymaticBiocatalysis”. INTECH Chapter 20, Hal: 538-556, 2013.
46
[24] Parthu, Republik Daudi, “Sintesis Biodiesel Rute Non Alkohol dari Minyak Goreng dengan Biokatalis Terimobilisasi Entrapment pada Reaktor Batch dan Reaktor Packed Bed”. Skripsi.Universitas Indonesia.Depok. 2012.
[25] McCormick, Robert L., Teresa Alleman, Aaron Williams, Yoshio Coy, Andrew Hudgins, and Wendy Dafoe. “Status and Issues for Biodiesel in the United States”.National Renewable Energy Laboratory. 2009.
[26] News. “UA Researchers Create Biodiesel Fuel from Chicken Fat”. University of Arkansas.2005.
[27] Ma, F. and Hanna, M. A.“Biodiesel production: areview”. Bioresource Technology, Vol. 70, No. 1, Hal: 1-15, 1999.
[28] Du, W., Xu, Y., Liu D., & Zeng, J (2004). “Comparative Study on Lipase-Catalyzed Transformation of Soybean Oil for Biodiesel Production with Different Acyl Acceptors”.Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, Vol. 30, No. 3-4, Hal: 125-129.
[29] Diego Teresa et al. “A Recyclable Enzymatic Biodiesel Production Process in Ionic Liquids”. Journal Bioresource Technology. No 102. 2011 Hal 6336-6339. [30] Muhammad Nawshad et al. “An Overview of the Role of Ionic Liquids in Biodiesel Reactions. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. No 10. 2012. [31] Baidawi, A., Latif, I., Rachmania, O, “Transesterifikasi Dengan Co-Solvent Sebagai Salah Satu Alternatif Peningkatan Yield Metil Ester Pada Pembuatan Biodiesel Dari Crude Palm Oil (CPO),”Jurnal Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya.2009.
[32] Charlie Van Doorslaer, A Joos Wahlen, Pascal Martens, Koen Binnemansb and Dirk De Vos, “Immobilization of Moleculer Catalysts in Supported Ionic Liquid Phases”. The Royal Society of Chemistry, Vol. 39, Hal: 8377-8390, 2010.
[33] Wheler, Christy, “Ionic Liquids as Catalytic Green Solvents for Nucleophilic Displacement Reactions”. School of Chemical Engineering, Georgia Institute of Technology Atlanta, The Royal Society of Chemistry, Hal: 887-888, 2001.
[34] “Analisa Sederhana Program Biodiesel dari CPO”, Kompas, 1 Juli 2014.
[35] Satriana dan Muhammad D. Supardan, Kinetic Study of Esterification of Free Acid in Low Grade Crude Palm Oil Using Sulfuric Acid, AJChe, 8(1), 2008: hal. 1-8.
47
[37] Alkabbashi, A.N., Alam, Md. Z., Mirghani, M.E.S., Al-Fusaiel, A.M.A., Biodiesel Production from Crude Palm Oil by Transesterification Process, Journal of Applied Science 9 (17), 2009: hal 3166-3170.
[38] Minovska,Vilma., Eleonora Winkelhausen, Slobodanka Kuzmanova. “Lipase Immobilized by Different Techniques on Various Support Materials Applied in Oil Hydrolysis”.Journal Serb Chemical Soc (JSCS), Vol. 70 (4), 2005.Hal : 609-624. [39] Haryono, Muhammad Ali, Wahyuni, “Proses Pemucatan Minyak Sawit Mentah dengan Arang Aktif”, Berkala Ilmiah Teknik Kimia, Vol. 1, No. 1, 2012.
[40] Manurung, Renita., Ricky Afrianto, Melina Widyawati, “Synthesis Biodiesel from Palm Oil Through Interesterification Using Imobilized Lipase Enzym as Catalyst The Effect of Amount of Biocatalyst, Mole Ratio of Reactan, Temperature to Yield ”.International Journal of Science and Engineering, Vol. 7 (2), 2014.
[41] Arita, Susila., Meta Berlian Dara, Jaya Irawan, “Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dari CPO off Grade dengan Metode Esterifikasi-Transesterifikasi”, Jurnal Teknik Kimia Universitas Sriwijaya, Vol. 15, No. 2, 2008.
[42] Meng Liu & Jailani Salihon, “Conversion of Palm Oil to Methyl and Ethyl Ester using Crude Enzymes”, Biotechnology and Biomaterials, Vol. 1, 2011.
[43] Vasudevan, P. T. & M. Briggs, “Biodiesel production-current state of the art and and challenges”, Journal of Industry Microbiology and Biotechnology, No. 35, 2008 : Hal 421-430.
[44] Fukuda, H., A. Kondo & H. Noda, “Biodiesel fuel Production by Transesterification of Oils”. Journal of Bioscience and Bioengineering, No. 2001 : Hal 405-416.
[45] Chen, J. W & W. T. Wu, “Regeneration of immobilized Candida antarctica lipase for transesterification”. Journal of Bioscience and Bioengineering No. 95, 2003 : Hal 466-469.
[46] Royon, D., M. Daz, G. Ellenrieder and S. Locatelli, “Enzymatic production of Biodiesel from cotton seed oil using t-butanol as a solvent”, Bioresource of Technology, No. 98, 2007 : Hal 648-653.
[47] Ranganathan, S. V., S. L. Narasimhan and K. Muthukumar, “An overview of enzymatic production of biodiesel”, Bioresource of Technology, No. 99, 2008 : Hal 3975-3981.
48
[49] Yilmaz, E., & Sezgin, M., “Immobilization of Candida rugosa Lipase on Glass Beads for Enantioselective Hydrolysis of Racemic Naproxen Methyl Ester”, Bioresource Technology, Vol. 102, No, 2, Hal 499-506. 2011.
[50]Badan Standarisasi Nasional, Standar Nasional Indonesia,
[51] Dube´ M.A., Tremblay A.Y., dan Cao P, “A Novel Membrane Reactor for the Continuous Production ofBiodiesel”, Departement of Chemical Engineering, University of Ottawa, Canada, 2006.
[52] Cao P., Dube´ M.A., dan Tremblay A.Y, “Methanol recycling in the production of biodiesel in a membranereactor”, Fuel, 87, 2008, hal. 825–833.
[53] Sari, Ariza Budi Tanjung. “Proses Pembuatan Biodiesel Minyak Jarak Pagar dengan Transesterifikasi Satu dan Dua Tahap”, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Skripsi 2007.
22
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
2.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 6 bulan.
2.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 BahanPenelitian
Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain: 1. Degummed Palm Oil (DPO)
2. Metanol 3. Lipozyme 4. Aquadest (H2O)
5. Natrium Hidroksida (NaOH) 6. Etanol(C2H5OH)
7. Phenolftalein (C20H14O4) 8. Poly Vinil Alcohol Teknis 9. ([BMIM][PF6])
3.2.2PeralatanPenelitian
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain: 1. Erlenmeyer
2. Shaker
3. Magnetic stirrer 4. Pemanas
23 9. Neraca Digital
10.BatangPengaduk 11.Termometer 12.CorongGelas 13.PipetTetes 14.StatifdanKlem 15.Stopwatch 16.Piknometer
17.Viskosimeter Ostwald 18.KaretPenghisap 19.Buret
2.3 RANCANGAN PERCOBAAN
Penelitian ini dilakukan dengan mengulangi sebanyak 4 kali variabel acak dalam rancangan percobaan Aira. Adapun kombinasi perlakuan penelitian dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian
Variasi Run
KondisiReaksi
JumlahPemak aian Suhu
(oC)
Rasio Molar DPO : CairanIonik JumlahBiokat alis (b/b) TanpaCairanIo nik 45 - 30 1 2 3 4 DenganCairanI
onik 1:1,5
24 2.4 PROSEDUR PENELITIAN 3.4.1 ProsedurDegumming CPO
Proses degumming ini dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan olehSatrianadan Muhammad [35], Prateepchaikul dkk [36] dan Alkabbashi dkk [37] yaitu:
1. CPO sebanyak 300 gram dimasukkan kedalam erlenmeyer dan dipanaskan dalam hot plate dimana temperatur air dan minyak dijaga konstan pada 60 o
C.
2. Asamfosfat(H3PO4) sebanyak0,6 % (b/b) CPO ditambahkankedalamerlenmeyer
3. Campuran diaduk homogen pada kecepatan 400 rpm selama 15 menit hingga kandungan CPO itu terlihat semi-transparan, cokelat gelap.
4. Campuranhasilreaksidisaringdengankertassaring.
3.4.2ProsedurUtamaSintesis Biodiesel denganReaksiTransesterifikasi
1. Degummed Palm Oil (DPO), methanoldancairanionik denganrasiomoltertentudimasukkankedalamerlenmeyer.
2. Lipozymesebanyakjumlahtertentudariberat total DPO danmethanoldimasukkankedalamcampuran.
3. Campurandipanaskandenganpemanashinggamencapaisuhureaksitertentuke mudiandihomogenkancampuranmenggunakanshakerdengankecepatan150 rpmselama6jam.
4. Pemanasdanshakerdimatikankemudiancampurandibiarkansampaiterbentuk 3 lapisan
25 3.4.3 ProsedurAnalisis
3.4.3.1 AnalisisAktivitasEnzimLipasedenganMetodeHidrolisis
Analisisa aktivitas enzim lipase dengan metode hidrolisis yang dilakukan oleh Minosvka [38] yaitu :
1. 2 ml Degummed Palm Oil (DPO) dan 15 ml aquadestditambahkan ke dalam erlenmeyer.
2. PVA teknis (Poly Vinil Alcohol) sebanyak 0,3 gram dimasukkan kedalamcampuran.
3. Lipozyme dimasukkan ke dalam campuran dengan konsentrasi 10% dari berat total DPO dan aquadest.
4. Reaksi hidrolisis ini dilangsungkan selama 1 jam pada suhu 33 °C.
5. Setelah tercapai waktu reaksi, sampel sebanyak 2 ml diambil untuk dititrasi menggunakan NaOH 0,05 M.
6. Kemudian nilai FFA yang terbentuk dari hasil reaksi hidrolisis dihitung untuk menyatakan aktivitas lipase.
3.4.3.2 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku DPOdenganMetode TesAOCS Official MethodCa 5a-40
Untuk Analisis kadar FFA bahan baku DPO sesuai dengan AOCS Official MethodCa 5a-40 dengan prosedur sebagai berikut
1. Bahan baku DPO sebanyak 7,05 ± 0,05 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer. 2. Ditambahkan etanol 95% sebanyak 75 ml.
3. Campuran dikocok kuat dan dilakukan titrasi dengan NaOH 0,25 N dengan
indikator fenolftalein 3-5 tetes. Titikakhirtercapaijikawarnalarutanberwarnamerahrosa dan warna ini bertahan
selama 10 detik.
Kadar FFA= T x V x BM beratsampel x 10 Dimana: T = normalitaslarutanNaOH
26
3.4.3.3 AnalisisKomponenAsamLemakDalamTrigliseridaBahan Baku DPO dan Biodiesel yang dihasilkanmenggunakan GCMS
Komposisi bahan baku DPO serta biodiesel yang dihasilkanakan di Analisis menggunakan instrumen GCMS pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) untuk mengetahui komponen asam lemak dalam trigliserida seperti asam oleat, asam palmitat, dan asam stearat.
3.4.3.4 AnalisisViskositas Biodiesel yang dihasilkandenganMetodeTes ASTM D 445
Viskositasadalahukuranhambatancairanuntukmengalirsecaragravitasi, untukalirangravitasidibawahtekananhidrostatis,
tekanancairansebandingdengankerapatancairan.Satuanviskositasdalamcgsadalah cm2 per detik (Stokes).Satuan SI untukviskositas m2 per detik (104 St).Lebihseringdigunakan centistokes (cSt) (1cSt =10-2 St = 1 mm2/s). UntukAnalisisviskositasmenggunakanmetodetes ASTM D-445.Untukpengukuranviskositasinimenggunakanperalatanutamayaituviskosimeter
Ostwald tube tipekapiler,viscosimeter holderdan bath pemanaspada 37,8oC.Termometer yangdigunakandenganketelitian0,02oC danmenggunakan stop watch denganketelitian 0,2detik
3.4.3.5 Analisis Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode Tes OECD 109
UntukAnalisisdensitasmenggunakanmetodetesOECD
27 3.5 FLOWCHART PENELITIAN
[image:31.595.110.519.118.571.2]3.5.1 Flowchart ProsedurDegumming CPO
Gambar 3.1 Flowchart ProsedurDegumming CPO
300gram CPO dimasukkan ke dalam erlenmeyer lalu ditambah asam fosfat (H3PO4) 0,6 % b/b dari berat CPO
Dipanaskan dalam hot plate pada temperatur konstan 60 oC
Selesai Mulai
Diaduk dan dihomogenkan pada kecepatan 400 rpm selama 15 menit hingga terlihat semi-tansparan atau cokelat gelap
28
[image:32.595.118.505.152.692.2]3.5.2 Flowchart ProsedurSintesis Biodiesel denganReaksiTransesterifikasi
Gambar 3.2 Flowchart Sintesis Biodiesel denganReaksiTransesterifikasi Mulai
DPO,metanoldanionic
liquiddimasukkandenganrasiomoltertentukedalamerlenme
Campurandihomogenkanmenggunakanshakerdengankecepatan150 rpm selama6 jam
Lipozymedenganjumlahtertentudariberat total DPO danmetanoldimasukkankedalamcampuran
Campurandipanaskandenganpemanashinggamencapaisuh ureaksitertentu
Pemanasdan shakerdimatikan Campurandibiarkanhinggaterbentuk3la
pisan
Diambillapisanatasyang merupakanmetil ester kemudiandipisahkandaricampuran
Lapisanbawahdigunakankembaliuntukpeng ulanganselanjutnya
29
[image:33.595.141.500.175.586.2]3.5.3Flowchart AnalisisAktivitasEnzim Lipase denganMetodeHidrolisis
Gambar 3.3Flowchart AnalisisAktivitasEnzim Lipase denganMetodeHidrolisis Mulai
2ml Degummed Palm Oil (DPO) dan 15 ml aquadestditambahkankedalamerlenmeyer.
PVA teknis (Poly Vinil Alcohol) sebanyak 0,3 gram dimasukkankedalamcampuran.
Lipozymedimasukkankedalamcampurandengankons entrasi 10% dariberat total DPO danaquadest
Reaksihidrolisisinidilangsungkanselama 1 jampadasuhu 33 °C
Sampelsebanyak 2 ml
diambiluntukdititrasimenggunakanNaOH 0,05
Nilai FFA kemudiandihitung
30
[image:34.595.180.514.203.590.2]3.5.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku DPO denganMetodeTesAOCS Official MethodCa 5a-40
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku DPO Mulai
BahanbakuDPO sebanyak7,05 ± 0,05 gram dimasukkankedalamerlenmeyer.
Ditambahkanetanol 95% sebanyak 75 ml
Campurandikocokkuatkemudianditambahkan indikatorfenolftalein 3-5 tetes
CampurandititrasidenganNaOH 0,25 N
Apakahlarutanberwarname rahrosa?
Ya
Tidak
Kadar FFA dihitung
31
[image:35.595.117.524.143.518.2]3.5.5 Flowchart AnalisisViskositas Biodiesel yang DihasilkandenganMetode Tes ASTM D 445
Gambar 3.5 Flowchart AnalisisViskositas Biodiesel yang Dihasilkan
3.5.6 Flowchart AnalisisDensitas Biodiesel yang DihasilkandenganMetode Tes OECD 109
Mulai
Piknometerdikalibrasidengan air untukmengetahui volume piknometer Piknometerdiisidenganhasilsintesis biodiesel
Massanyaditimbang Densitassampelpercobaandihitung
Selesai Mulai
Viskosimeterdikalibrasidengan air untukmenentukankonstantaviskosimeter
Sampelberupa biodiesel dimasukkansebanyak 5 ml kedalamviskosimeter
Sampeldihisapdengankaretpenghisaphinggamelewat ibatasatasviskosimeter
Waktualirsampeldicatatdaribatasatashinggabatasbawah
Selesai
Sampeldibiarkanmengalirkebawahsampaibatas bawahviskosimeter
Pengukurandilakukansebanyak 3 kali
32
Gambar 3.6Flowchart AnalisisViskositas Biodiesel yang Dihasilkan
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 ANALISIS BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM OIL)
Pada penelitian ini bahan baku yang digunakan yaitu CPO (Crude Palm Oil). CPO (crude palm oil) merupakan minyak kasaryang diperoleh dengan cara ekstraksi daging buahsawit dan biasanya masih mengandung kotoranterlarut dan tidak terlarut dalam minyak. Pengotoryang dikenal dengan sebutan gum atau getah ini terdiridari fosfatida, protein, hidrokarbon, karbohidrat, air, logam berat dan resin), asam lemak bebas (FFA),tokoferol, pigmen dan senyawa lainnya (Ristianingsih).CPO juga merupakan bahan baku yang potensial untuk energi terbarukan, khususnya biodiesel dengan menghilangkan gumyang mampu menyumbat pori-pori dan sisi aktif enzim sehingga mengurangi kinerja dari enzim lipase sendiri.
[image:36.595.179.442.451.595.2]Berikut adalah perbandingan ALB pada CPO dengan menganalisis kadar FFA sebelum dan setelah proses degumming seperti yang terlihat pada gambar 4.1
Gambar 4.1 Analisis Kadar FFA terhadap CPO Sebelum dan Sesudah Degumming
Berdasarkan gambar 4.1, diperolehpenurunan kadar FFA setelah degumming sebesar 35,37%. Menurut Haryono dkk [39] proses degumming dilakukan agar gum atau getahdapat diminimalkan terdapat di dalam CPO. Karenapada dasarnyagum merupakan senyawa organik berupa phospolipid atau phospatida, maka pada penelitian inikadar gum diukur berdasarkan kadar fosfornya.Bedasarkan hasil
0 1 2 3 4 5 6
Ka
d
a
r FFA
(
%
)
33
analisis, dengan penambahan 0,6 % (b/b) asam posfat (H3PO4) 85% telah terjadi penurunan kadar fosfor sebelum diperlakuan (CPO) mengalami penurunan yaitudari 28,8 ppm menjadi 6,87-17,87 ppmsetelah perlakuan[39]. Penurunan kadar FFA ini berarti juga meningkatkan kinerja enzim karena berkurangnya kadar dan jumlah zat pengotor berupa getah (gum) yang berpotensi menghambat pori-pori dan sisi aktif enzim. Manurung, dkk., 2014 telah melakukan penelitian sebelumnya menggunakan bahan baku CPO tanpa degumming dan metil asetat sebagai akseptor asil diperoleh yield biodiesel sebesar 16,05 %, dimana perolehan yield ini jauh lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan bahan baku CPO yang telah di-degumming [40]. Perolehan yield yang lebih kecil ini disebabkan masih banyak pengotor berupa getah pada CPO sebelum degummingyang menghambat kerja lipase pada reaksi sintesis biodiesel. Berdasarkan hal tersebut maka proses degumming sebaiknya dilakukan sebagai pretreatment dalam penggunaan CPO sebagai bahan baku biodiesel secara enzimatis.
[image:37.595.145.467.463.700.2]Selanjutnya, minyak sawit (CPO) ini dianalisis dengan menggunakan GC (Gas Chromatography) untuk mengetahui komposisi asam-asam lemak yang terkandung didalamnya dan untuk menghitung berat molekul CPO (dalam bentuk trigliserida). Berikut merupakan komposisi asam lemak hasil analisis GC dari CPO yang ditunjukkan pada gambar 4.2
34
Dari hasil analisis pada gambar 4.2, 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 13,336 Asam Laurat (C12:0) 0,05
2 16,301 Asam Miristat (C14:0) 0,51
3 18,952 Asam Palmitat (C16:0) 35,03 4 19,255 Asam Palmitoleat (C16:1) 0,24
5 21,218 Asam Stearat (C18:0) 3,64
6 21,545 Asam Oleat (C18:1) 50,03
7 22,043 Asam Linoleat (C18:2) 9,77
8 22,749 Asam Linolenat (C18:3) 0,31 9 23,418 Asam Arakidat (C20:0) 0,32 10 23,783 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,11
Berdasarkan data komposisi asam lemak dari CPO maka dapat ditentukan bahwa berat molekul CPO (dalam bentuk trigliserida) adalah 855,03707 gr/mol sedangkan berat molekul FFA CPO adalah 272,298078 gr/mol. Selanjutnya, berdasarkan hasil analisis GC, komponen asam lemak yang dominan pada sampel CPO adalah pada puncak 6 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam oleat sebesar 50,0330% (b/b) dan pada puncak 3 yaitu asam lemak jenuh berupa asam palmitat sebesar 35,0279% (b/b). Komponen trigliserida dapat dihidrolisis oleh lipase, karena lipase bereaksi denganikatanesterasamkarboksilatuntuk menghidrolisislemakatau minyak.Minyak sawit kasar mengandung trigliseridasebagai penyusun utama, dan sebagian kecil komponen nontrigliserida.
[image:38.595.135.509.147.317.2]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 Jenuh 39,2172 Asam Lemak Tak Jenuh 60,7827
35
Berdasarkan komposisi asam lemak jenuh dan tidak jenuh dalam CPO maka dimungkinkan paling sedikit 39,2172% asam lemak akan terkonversi menjadi ester dengan menggunakan Lipozyme. Tetapi karena asam lemak pada CPO yang lebih dominan adalah asam lemak tak jenuh yaitu sekitar 60,7827 % penggunaan enzim yang non spesifik seperti Novozym 435 memungkinkan akan memberikan hasil yang lebih baik karena Lipozyme bekerja pada posisi spesifik sn1 dan sn3. Tetapi dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh yield sebesar 79% dengan menggunakan Lipozyme, sedangkan Manurung dkk (2014) memperoleh 68,14% menggunakan Novozyme 435 [37]. Sehingga meskipun lypozimemerupakan enzim spesifik ternyata pada penelitian ini memperoleh yield yang lebih besar dengan variabel waktu 15 jam, suhu 45°C dan jumlah biokatalis 30%. Biodiesel terbentukmelalui reaksi antara senyawa ester (CPO) dengansenyawa alkohol (metanol) sehingga terbentuksenyawa ester baru [41].
4.2 PENGARUH IL[BMIM (PF6)]TERHADAP PEROLEHAN YIELD
[image:39.595.128.449.435.630.2]Adapun pengaruh IL[BMIM (PF6)]terhadap perubahan yield diperlihatkan pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Pengaruh IL [BMIM (PF6)] terhadap Perolehan Yield
Pada gambar 4.3 dapat dilihat bahwa IL berpengaruh terhadap peningkatan persen yield.IL BMIM termasuk kedalam golongan immidazolium yang memiliki sifat katalitik, sehingga IL juga dapat mengkatalisa reaksi dan memungkinkan dapat memperbaiki kemampuan katalitik dari enzim.Dilaporkan oleh (Zhou, 2011), selain
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Y ie ld ( % )
Tanpa Cairan Ionik Dengan Cairan ionik Pengulangan 1
36
dapat mempertahankan aktifitas enzim, cairan ionik pada golongan immidazolium memiliki kemampuan sifat katalitik yang mampu meningkatkan konversi [7]. Sehingga kemungkinan bahwa peningkatan yield disebabkan oleh BMIM mengkatalisa reaksi bersama enzim disamping peranya sebagai solventatau dengan peranya sebagai solvent dapat memperbaiki kinerja katalitik enzim. Berdasarkan grafik hasil penelitian diatas dapat dilihat bahwa total persen perolehan yield tanpa IL sebesar 63,56 % dan terjadi peningkatan sebesar 5,42 % pada penggunaan IL, sehingga perolehan persen yield menjadi sebesar 68,89 %.
Pada saat fasa gliserol terbentuk, kehadiran IL membuat gliserol tertarik ke fasa IL sehingga tidak menutup permukaan enzim dan menyebabkan aktifitas enzim dapat dipertahankan.Jika tanpa IL, gliserol yang terbentuk dapat teradsorp kuat ke permukaan enzim. Meng and Salihon (2011), menggunakan minyak sawit sebagai bahan baku dan metanol sebagai akseptor asil dengan rasio molar 1:3 pada suhu reaksi 40 oC selama 5 jam memperoleh yield biodiesel sebesar 22% [42]. Sedangkan pada penelitian ini dengan waktu 6 jam dan suhu 45 oC diperoleh yield biodiesel sebesar 63,56 %. Namun, setelah pemakaian IL dan variabel yang sama terjadi peningkatan yield biodiesel menjadi 68,89 %.
37
4.3 PENGARUH IL[BMIM (PF6)] TERHADAP KINERJA ENZIM
Pada penelitian ini pemakaian ulang Lipozymesebanyak 4 kali baik tanpa IL maupun dengan IL. Pengaruh IL terhadap kinerja enzim diperlihatkan pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Pengaruh Cairan Ionik terhadap Kinerja Enzim
Pada gambar 4.4 faktor penurunan yield dapat disebabkan oleh site active dan sifat alami enzim, dimana sisi aktif enzim dipengaruhi oleh gliserol dan sifat alami dipengaruhi oleh metanol yang mampu mendenaturasi enzim. Sifat lain dari katalis enzim mampu mengkonversi seluruh asam lemak bebas didalam reaksi dengan menghasilkan produk dari bahan baku minyak dan lemak [44]. Deaktivasi enzim ditentukan oleh penurunan atom karbon dalam alkohol [45].
Pada penelitian ini aseptor asil yang digunakan adalah metanol. Metanol umumnya lebih tepat untuk meningkatkan perpindahan dari reaksi kesetimbangan ke arah produk dalam proses transesterifikasi, rasio stoikiometri antara alkohol dan minyak adalah 3:1 [8]. Dalam mengatasi masalah aktifitas enzim yang dipengaruhi oleh metanol, penggunaan pelarut cairan ionik dapat menjadi solusi untuk menurunkan efek penghambatan dari metanol.Beberapa sifat dari cairan ionik yang berkaitan dengan aktivitas dan stabilitas enzimadalah polaritas, kapasitas ikatan hidrogen, viskositas dan hidrofobik [22].
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Y ie ld ( % )
Tanpa Cairan Ionik Dengan Cairan Ionik
Jumlah Pemakaian Ulang
Pengulangan 1
Pengulangan 2
Pengulangan 3
38
Berdasarkan grafik hasil penelitian diatas dapat dilihat bahwa terjadi penurunan kinerja enzim pada tiap pemakaian ulang dari perolehan yield baik menggunakan IL maupun tanpa IL. Pada reaksi transesterifikasi pengulangan I menggunakan IL diperoleh yield sebesar 68,98 % tanpa IL sebesar 63,56 %, pengulangan II menggunakan IL diperoleh yield sebesar 65,22 % tanpa IL sebesar 57,11 %, pengulangan III menggunakan IL diperoleh yield sebesar 62,16 % tanpa IL sebesar 44,62 %, pengulangan IV menggunakan IL diperoleh yiled sebesar 56,12 % tanpa IL sebesar 26,56 %. Penurunan yield dapat disebabkan karena menurunya aktifitas enzim dengan rata-rata penurunan yield dengan menggunakan IL sebesar 4,28 %, sedangkan tanpa IL penurunan yield sebesar 12,33 %. Hal ini disebabkan cairan ionik mampu mempertahankan aktifitas kerja enzim sehingga penggunaan cairan ionik berpengaruh terhadap kinerja biokatalis yang di ulang.
Pelarut juga dapat melarutkan gliserol oleh produk yang dapat mencegah lapisan permukaan enzim dan efek penghambatan [46].Sistem pelarut memberikan campuran homogen antara reaktan dan produk yang mengurangi penghambatan enzim dan menstabilkan lipase dalam reaksi [47].Vasudevan dan Briggs (2008) menyatakan bahwa laju reaksi transesterifikasi meningkat dalam sistem pelarut bila dibandingkan dengan sistem bebas pelarut [43].
4.4 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM LIPOZYME
Analisis aktivitas enzim lipase dengan metode hidrolisis yang dilakukan oleh Minosvka [38].Pada penelitian ini digunakan persen hidrolisa minyak sawit (DPO) sebagai parameter untuk mengetahui kinerja aktivitas enzim Lipozyme.diperlihatkan pada gambar 4.5 berikut.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 P ers en H id ro li sa
Tanpa Cairan Ionik Dengan Cairan Ionik Sebelum Pemakaian Ulang
39
Gambar 4.5 Aktivitas Enzim Oleh Lipozyme Sebelum Pemakaian dan Setelah Pemakaian Ulang IV
Gambar 4.5 terjadi Penurunan tingkat hidrolisis tersebut dikarenakan rusaknya struktur tiga dimensi enzim sebab pada kondisi tersebut gugus OH- dari lingkungan akan berikatan dengan ion H+ dari gugus COO- sisi aktif enzim membentuk H2O. Hal tersebut mengakibatkan rusaknya ikatan antara atom hidrogen dengan oksigen, akibatnya enzim kehilangan aktivitas katalitiknya.Penambahan air dibutuhkan untuk mengaktifkan sisi katalitik dari enzim. Jumlah air yang sedikit akan mengurangi kemungkinan kontak fisik antara enzim dengan air, sehingga proses hidrolisis tidak berjalan optimal [48].
Berdasarkan grafik hasil penelitian di atas, diagram aktivitas enzim oleh Lipozyme dilakukan pada sebelum dan setelah pemakaian ulang IV. Dapat dilihat bahwa aktivitas enzim setelah pemakaian IV tanpa cairan ionik jauh menurun sebesar 0,34 % dibandingkan dengan cairan ionik yaitu sebesar 0,57 %.
Penurunan aktivitas enzim yang cukup signifikan setelah pemakaian IV ini disebabkan oleh inhibitor sehingga tertutupnya pori - pori pada Lipozyme yang berperan sebagai sisi aktif enzim.Adapun yang menjadi inhibitor berupa terakumulasinya minyak sawit yang tidak terkonversi pada pori-pori Lipozyme.Akumulasi minyak sawit pada lipozyme berupa asam oleat.Hal ini didasari oleh sifat asam oleat yang dapat teradsorp pada pori-pori enzim terimobilisasi [49].
4.5ANALISIS PRODUK BIODIESEL
[image:43.595.136.497.579.668.2]Adapun persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 4.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI [50]
No Parameter Standar
1 Densitas pada 40oC, kg/m3 850 – 890 2 Viskositas kinematik pada 40oC, cSt 2,3 – 6,0
14 Gliserol bebas, % massa maks 0,02
15 Gliserol total, % massa maks 0,24
16 Kadar ester metil, % massa min 96,50
4.5.1 Analisis Kemurnian Metil Ester (%)
40
dan sifat-sifat biodiesel yang sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) biodiesel untuk melihat apakah biodiesel yang diproduksi telah sesuai dengan syarat SNI. Berdasarkan hasil analisa GC (Gas Chromatography) yang dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Jl. Brigjen Katamso 51, Medan, kemurnian metil ester yang terbaik sebesar 70,03 % pada kondisi suhu reaksi 45oC, jumlah katalis Lipozyme 30 %, waktu reaksi 6 jam dan perbandingan rasio mol alkohol dengan minyak 3:1. Hasil Analisis GC untuk setiap run ditunjukkan pada Lampiran 5.
Persentase kemurnian metil ester menggambarkan berapa banyak trigliserida yang telah berhasil di ubah menjadi metil ester melalui reaksi transesterifikasi.Selain itu faktor yang menyebabkan rendahnya hasil kemurnian yaitu adanya campuran produk dengan alkohol berupa metanol, gliserol bebas dan trigliserida (TG) yang masih banyak sehingga belum terkonversi menjadi metil ester. Gliserol merupakan produk samping yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi, sehingga gliserol harus dipisahkan dari metil ester agar kemurnian metil ester yang diperoleh cukup baik. Pada penelitian ini tidak dilakukan purifikasi atau pemisahan terhadap produk, sehingga rendahnya hasil kemurnian kemungkinan dapat dipengaruhi oleh gliserol dan zat pengotor seperti trigliserida(TG), digliserida (DG), monogliserida (MG) dan kehilangan reaktan [51].
Berdasarkan hasil penelitian perolehan kemurnian sebesar 70,03 %, dalam hal ini kemurnian dapat ditingkatkan lagi dengan cara pemisahan produk seperti menggunakan metode membran reaktor. Dimana biodiesel dilewatkan melalui pori membran bersama dengan alkohol, gliserol dan katalis karena memiliki ukuran molekul yang lebih kecil daripada pori membran. Hal ini memungkinan perolehan kemurnian produk biodiesel dapat meningkat lebih tinggi sekalipun reaksi tidak berlangsung sempurna.Sistem reaksi transesterifikasi merupakan sistem heterogen karena terbentuk fasapolar (alkohol) dan nonpolar (trigliserida) yang saling tidak larut.Pada operasi dengan menggunakanmembran reaktor pembentukan sistem dua fasa tersebut merupakan hal yang penting untuk mencegah perpindahantrigliserida (TG) dan reaktan yang tidak bereaksi ke arah aliran produk [52].
41 4.5.2 Analisis Densitas
Densitas dapat menjadi parameter keberhasilan reaksi transesterifikasi. Biodiesel dengan densitas lebih dari 0,900 g/cm3 pada 60 °F, kemungkinan merupakan hasil dari reaksi yang tidak sempurna. Densitas biodiesel seharusnya berkisar 0.860-0.900 g/cm3 [53].
[image:45.595.115.525.299.370.2]Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, diperoleh densitas biodiesel seperti yang telah disajikan pada tabel 4.4 berikut:
Tabel 4.4 Hasil Analisis Densitas Biodiesel Jumlah Biokatalis (b/b) Rasio Molar Reaktan Suhu Percobaan
(oC)
Densitas Biodiesel (gr/ml)
Standar SNI (kg/m3)
Suhu (oC)
30 % 1 : 3 45 877 840-890 40
Densitas yang diperoleh dari penelitian telah sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI).Selanjutnya densitas yang diperoleh digunakan untuk perhitungan viskositas kinematik biodiesel.
4.5.3 Analisis Viskositas Kinematik
Viskositas kinematik menjadi parameter utama dalam penentuan mutu metil ester, karena memiliki pengaruh besar terhadap efektifitas metil ester sebagai bahan bakar.Minyak nabati memiliki viskositas jauh di atas viskositas bahan bakar diesel, inilah yang menjadi kendala penggunaan langsung minyak nabati sebagai bahan bakar.Salah satu tujuan utamatransesterifikasi adalah menurunkan viskositas minyak nabati sehingga memenuhi standar bahan bakar diesel [53].
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, viskositas yang dihasilkan adalah seperti yang telah disajikan pada tabel 4.5 berikut:
Tabel 4.5 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel Jumlah Biokatalis (b/b) Rasio Molar Reaktan Suhu Percobaan
(oC)
[image:45.595.115.520.704.750.2]42
30 % 1 : 3 45 3,559 2,3-6,0 40
43
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan adalah : 1. Penggunaan IL dapat mempengaruhi peningkatan perolehan yield. Hal ini
disebabkan karena IL mampu mengkatalisa reaksi bersama enzim disamping peranya sebagai solvent. Sehingga diperoleh total persen perolehan yield tanpa IL sebesar 63,56 % dan terjadi peningkatan sebesar 5,42 % pada penggunaan IL, sehingga perolehan persen yield menjadi sebesar 68,89 %.
2. Penurunan yield dapat disebabkan karena menurunya aktifitas enzim dengan rata-rata penurunan yield dengan menggunakan IL sebesar 4,28 %, sedangkan tanpa IL penurunan yield sebesar 12,33 %.
3. Diperolehpenurunan kadar FFA setelah degumming sebesar 35,37%.
4. Berdasarkan hasil analisis GC, komponen asam lemak yang dominan pada sampel CPO adalah pada puncak 6 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam oleat sebesar 50,0330% (b/b) dan pada puncak 3 yaitu asam lemak jenuh berupa asam palmitat sebesar 35,0279% (b/b).
5. Kandungan asam lemak jenuh CPO sebesar 39,2172% dan asam lemak tak jenuh CPO sebesar 60,7827%.
5.2 SARAN
Adapun saran yang dapat diberikan adalah :
1. Sebaiknya untuk penelitian berikutnya disarankan menggunakan biokatalis lain yang lebih murah dan mudah didapat serta bekerja non-spesifik seperti Novozym 435.
2. Penelitian berikutnya disarankan dapat menggunakan pelarut yang lebih murah dan mudah didapat seperti choline chloride.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 MINYAK KELAPA SAWIT
Minyak kelapa sawit diperoleh dari pengolahan buah kelapa sawit (Elaeis guinensis).Secara garis besar buah kelapa sawit terdiri dari serabut buah(pericarp) dan inti (kernel).Serabut buah kelapa sawit terdiri dari tiga lapis yaitulapisan luar atau kulit buah yang diseb but pericarp, lapisan sebelah dalam disebutmesocarp atau pulp dan lapisan paling dalam disebut endocarp.Inti kelapa sawitterdiri dari lapisan kulit biji (testa), endosperm dan embrio. Mesocarpmengandung kadar minyak rata-rata sebanyak 56%, inti (kernel) mengandungminyak sebesar 44%, dan endocarp tidak mengandung minyak. Minyak kelapasawit seperti umumnya minyak nabati lainnya adalah merupakan senyawa yangtidak larut dalam air, sedangkan komponen penyusunnya yang utama adalahtrigliserida dan nontrigliserida [10].
Hampir semua bagian pohon kelapa sawit dapat dimanfaatkan.Batang pohon sawit dapat digunakan untuk pembuatan pulp, bahan kimia turunan, sumber energi, papan partikel, dan juga bahan kontruksi.Buah kelapa sawit memiliki nilai ekonomis yang tinggi, dapat diolah rnenjadi minyak sawit yang bermanfaat untuk bidang pangan maupun non pangan.Bagian lainnya seperti sabut dan sludge, tandan kosong, cangkang, rninyak inti sawit dan bungkilnya juga dapat dimanfaatkan. Buah sawit umumnya memiliki panjang 2 hingga 5 cm dan berat 3 hingga 30 gram, berwarna ungu hitam pada saat muda, kemudian menjadi berwama kuning merah pada saat tua dan rnatang [11].
6
per tahun karena pengembangan lahan. Tingginya biaya produksi biodiesel dari minyak nabati lainnya justru menjadi keunggulan bagi pengembangan crude palm oil (CPO) sebagai bahan bakar alternatif. Karena bila dibandingkan dengan jenis minyak nabati lain sebagai penghasil bahan bakar alternatif, penggunaan CPO sebagai bahan baku akan jauh lebih murah[12].
2.1.1 PENGOLAHAN BUAH SAWIT MENJADI CPO
Pengolahan buah sawit menjadi CPO dilakukan dalam beberapa tahap yaitu : Penerimaan tandan buah segar
Perebusan Perontokan Pelumatan Ekstraksi minyak Klarifikasi.
[image:49.595.267.377.483.579.2]CPO yang diekstrak secara komersial dari TBS walaupun dalamjumlah kecilmengandung komponen dan pengotor yang tidak diinginkan.Komponen ini termasuk serat mesokrap, kelembaban, bahan-bahan tidak larut, asam lemak bebas, phospholipida, logam, produk oksidasi, dan bahan-bahan yang memiliki bau yang kuat. Sehingga diperlukan proses pemumian sebelum digunakan[13].
Gambar 2.1 Crude Palm Oil[12].
7
pemumian fisik yangmerupakan metode pemumian yang lebih popularkarena lebih
efektif dan efisien[14].
2.1.2CPO SEBAGAI BAHAN BAKU BIODIESEL
Salah satu sumber minyak nabati yang dapat dimanfaatan sebagai bahan baku biodiesel adalah Crude Palm Oil (CPO). CPO mengandung 40% - 46% asam palmitat dan 39%-45% asam oleat.CPOadalah minyak yang berasal dari daging buah sawit yang telah melewati tahap perebusan di sterilizing station dan dilanjutkan dengan pengepresan di pressing station. Dalam daging buah sawit terdapat 43% crude palm oil yang tersusun atas berbagai jenis asam lemak, yaitu asam palmitat (C16) 40%-46%, asam Oleat (C18-1) 39%-45%, asam linoleat (C18-2) 7%-11%, asam stearat (C18) 3,6%-4,7% dan asam miristat (C14) 1,1%-2,5% [12].
Crude palm oil (CPO) mengandung asam lemak bebas yang relatif tinggi berkisar 3%-5%, sedangkan untuk memproduksi biodiesel asam lemak bebas harus ≤ 2%. Untuk itu, dalam penelitian ini dibutuhkan perlakuan untuk menurunkan kandungan asam lemak bebas dan menghilangkan pengotor pada minyak sebelum crude palm oil (CPO) digunakan sebagai bahan baku biodiesel.
Tahap Degumming
Pretreatment disebut juga degumming CPO yangdilakukan
denganpenggunaan asam fosfat dan diikuti olehpembersihan menggunakan bleaching
earth.Proses degumming dilakukan untukmemisahkan getah tanpa mereduksi asam
lemakyang ada di minyak. proses degummingdilakukan dengan memasukkanCPO
sebanyak 60 kg ke dalam reaktor kemudiandipanaskan mencapai 80°C,
kemudianditambahkan asam fosfat 85% sebanyak 0.15%dari berat CPO yang
digunakan. Minyakkemudian diaduk pada kecepatan 56 rpm selama 15 menit
sebelum melewati bleacher dimana bleaching earthditambahkan pada konsentrasi
0,8-2,0%,tergantung pada kualitas minyak mentah. Penambahan asam fosfat berguna
untukmengendapkan fosfatida yang tidak larutdalam air.
8
Menyerap pengotor yang tidak: diinginkan sepertilogam, air, bahan tidak
larut, sebagian karotenadan pigmen lainnya.
Mengurangi produkoksidasi.
Menyerap fosfolipid yang diendapkanoleh asam fosfat
Memisahkan asamfosfat berlebih setelah proses degumming.
Pemisahan asam fosfat secara sempuma sangatpenting, karena keberadaan asam
fosfat dapatmenyebabkan meningkatnya asam lemak bebasminyakyang
dihasilkan.Bleaching dilakukan pada kondisi vakum20-25 mmHgpada suhu
95-110°C denganwaktu tinggal30 hingga 45 menit.Untuk alasan kualitas, biasanya
minyak dilewatkan padabarisankantong penyaring untuk menjebakpartikel bleaching
earth.Proses ini sangat penting karena keberadaan sisa bleaching earthakan
mengurangi stabilitas oksidasi RBDPOyang dihasilkan[13].
2.2 MEKANISME KERJA ENZIM
Lipase adalah jenis enzim yang sifatnya tergantung pada substrat dan sumbernya.Lipase yang berasal dari mikroba tertentu, mempunyai aktivitas optimum yang berbeda dengan mikroba lipolitik lainnya. Aktivitas lipase dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : pH, suhu dan waktu reaksi.
[image:51.595.168.486.511.619.2]Berikut merupakan gambar dari mekanisme enzim untuk menghasilkan suatu produk:
Gambar 2.2 Mekanisme Kerja Enzim [15].
2.2.1ENZIM SEBAGAI KATALIS
9
menghasilkan konversi yang lebih besar dapat bergantung kepada jenis katalis yang digunakan. Misalnya pada katalis asam yangdigunakan ketika minyak memiliki konsentrasi dan asam lemak bebas yang tinggi, dimana sulfat dan asam sulfonat sebagaikatalis yang paling umum dari kelas ini. Sebagai kerugian, katalisis asammemerlukan penggunaan alkohol dalam jumlah besar dalam rangkauntuk mendapatkan hasil biodiesel yang memuaskan dengan menerapkanrasio molar alkohol : minyak 30-150:1. Selain itu,katalis asam seperti asam sulfat yang mengkatalisistransesterifikasi trigliserida perlahan akan menyebabkan reaksi yang lamasekali seperti 48-96 jam[17].Akhirnya, ada risiko korosi dariperalatan yang digunakan karena keasaman tinggi katalis tersebut.Kemudian penggunaan katalis basa sebagai katalis memiliki waktu yang lebih cepat dibandingkankatalis asamdan tidak memerlukan jumlah alkohol yang besar. Katalis dasar yang paling sering digunakan adalahnatrium atau kalium hidroksida. Awalnyabereaksi dengan alkohol menghasilkan alkoksidanya,yang kemudian bereaksi dengan minyak untuk membentuk biodiesel dangliserol. Namun penggunaan katalis basa dapat memungkinkan terbentuknya rekasi saponifikasi trigliserida yang menyebabkan ester yang diperoleh tidak produktif[16]. Oleh karena itu,minyak yang digunakan dalam produksi biodiesel harus umpan dengan pemanasan,sehingga memakan waktu danproses yang mahal.Kelemahan lain dari metode ini adalahair yang dihasilkan selama reaksi.Sebuah alternatif untuk asam tradisional atau alkalikatalisis adalah dengan proses enzimatik, yang mengatasikelemahan sistem katalitik sebelumnya sepertisebagai perlengkapan korosi dan kebutuhan energi yang tinggi.Namun, biaya enzim yang tinggi tetap menjadi penghalanguntuk pelaksanaan proses enzimatik dalamindustri. Selain itu, kehadiran alkohol dapatmenonaktifkan enzim dan kadang-kadang bahkan terjadinya denaturasi.Aktivitas enzim juga dipengaruhi oleh gliserol.Karena kelarutan rendah dari gliserol biodiesel[18].
10
[image:53.595.112.525.146.650.2]penting dalam bioteknologi modern.Banyak industri yang telah mengaplikasikan penggunaan enzim sebagai biokatalis.
Gambar 2.3 Mekanisme Enzimatik Produksi FAME [19].
Pada gambar diatas melaporkan bahwakinetikabiodieselmengikutimekanisme Ping-Pong BiBidengan sebagian besarmodel sebelumnyayang
11
panjangdenganlipasesebagaikatalis.Mekanismeyang
diusulkantransesterifikasidengankatalisenzimatikterjadidalam empat langkah: (a) enzim-substrat kompleksterbentuk karenapenambahan oksigennukleofilikdalam
kelompokOHyanghadir padaenzim, (b)
asamterkonjugasidariaminamentransferprotondenganoksigenalkilsubstratdanpembent ukangliserolbagian(jika triacylglycerideadalahsubstrat, diacylglycerideakan membentukdengangliserolbagiandansebagainya), (c) atom
oksigendarimolekulalkoholditambahkan keatomkarbon dariC=Odariasilenzimmenengah,sehinggaterasilasikompleksenzim-alkohol
terbentukdan(d) oksigen darikompleksenzimdihilangkandanprotonditransfer dariasamterkonjugasidariamina, sehingga asam lemakmetilester [20].
2.2.2 STABILITAS ENZIM DI DALAM CAIRAN IONIK
Dilaporkan dalam literatur telah berhasil menerapkan cairan ionik sebagaipendukung enzimatik, menciptakan sistem katalitik yang dapat digunakan dalam transesterifikasi minyak menjadi biodiesel. Biokatalisis dalam cairan ionik menunjukkan selektivitas yang lebih tinggi, tingkat yang lebih tinggi dan stabilitas enzim yang lebih besar. Dalam produksi biodiesel,dukungan enzim dalam cairan ionik telahdikembangkan bertujuan untuk mengatasi masalah yang terkait dengan transesterifikasi enzimatik konvensional, seperti penonaktifan enzim oleh beberapa alkoholterutama metanol dan penyumbatan situs aktif enzim dengan gliserol yang menurunkan aktivitas mereka dan menghambat penggunaan kembali biokatalis tersebut. Karena kelemahan ini, enzimterutama lipase tidak diterapkan pada skala industri, meskipun menyajikan aktivitas katalitik yang tinggi untuk transesterifikasi trigliserida di bawah kondisi reaksi ringan [21].
12
besar untukmenguntungkan secara ekonomis. Metode untuk menstabilkan dan mengaktifkan enzim dalam ILS dapat dibagimenjadi dua strategi yang berbeda : yaitu dengan cara modifikasi enzim dan modifikasipelarut. Modifikasi enzimtermasuk liofilisasi (untuk mengubahmorfologi enzim padat), modifikasi kimia (untuk penambahan kimiafungsi ke dalam biomolekul enzim) dan imobilisasi dalam dukungan yang cocok.
[image:55.595.195.446.404.503.2]Selain itu memahami faktor-faktor yangmempengaruhi aktivitas enzim dan stabilitas di media ILS juga sangat penting. Telah dilaporkan bahwa reaksi enzim dalam ILS dapat dipengaruhi oleh beberapa faktorseperti aktivitas air, pH, bahan pembantu dan kotoran. Beberapa sifat ILS memilikijuga telah berkaitan dengan aktivitas dan stabilitas enzim,yang paling penting termasukpolaritas,kapasitas ikatan hidrogen, viskositas dan hidrofobik. Hal ini jelas dari set properti yang jenis dan kekuataninteraksi ILS dapat membangun dengan molekul enzim pasti akan mempengaruhi struktur 3D mereka.Pengaruh tersebut dapat menghasilkan atau tidak perubahan aktivitas enzim[22].
Gambar 2.4 Stabilitas Enzim di dalam Cairan Ionik [23]
2.3BIODIESEL
13
diuraialam secara alamiah, dan dapat diproduksi secara domestik dari hasil pertanian.Dibandingkan dengan minyak solar, biodisel dapat menghasilkan jumlahpower, dan torsi yang sama dengan minyak solar dalam jumlah yang sama. Hal inidikarenakan umumnya biodisel mempunyai nilai setana yang lebih tinggi dariminyak solar.Selain itu biodisel juga mempunyai efek pelumasan yang lebih baikdaripada minyak solar.Biodisel juga sesuai dengan komponen mesin disel emisigas buang yang dihasilkan ternyata juga lebih baik dalam beberapa hal biladibandingkan dengan menggunakan bahan bakar fosil [24].
Biodiesel terdiri dari mono-alkil ester asam lemak, yang biasanya ester metil dan kadang-kadang disebut sebagai FAME, atau metil ester asam lemak. Ini mono-alkil ester yang dihasilkan hari ini dari lemak, minyak, atau sayuran bahan baku minyak menggunakan reaksi kimia yang disebut transesterifikasi. Proses teknologi transesterifikasi mapan dan saat ini tidak merupakan faktor pembatas di pasar biodiesel. Bahan bakar terbarukan ini terutama digunakan sebagai 2- 20% volume campuran dengan petroleum diesel.Campuran biodiesel misalnya B5 menunjukkan 5% volume biodiesel campuran [25].
Bahan bakar biodiesel dibuat dengan mengkonversi minyak nabati dan lemak hewani menjadi dikenal sebagai asamlemak alkil ester. Untuk menjadi ester, minyak atau lemak harus dipanaskan dan dicampur dengan kombinasi metanol dan natrium hidroksida. Proses konversi ini disebut esterifikasi atau transesterifikasi.Aditif biodiesel memiliki banyak manfaat selain untukmengurangi ketergantungan pada minyak yang lain. Para peneliti telah berpaling ke lemak ayam sebagai pengganti yang lebih murah dari minyak kedelai.Mereka telah menunjukkan bahwa adanya bahan baku yang menguntungkan untuk produksi biodiesel karena tersedia dengan biaya yang rendah dan memiliki potensi hasil sangat tinggi. Namun, kehadiran asam lemak bebas dalam lemak ayam mentah telah menjadi hambatan yang signifikan untuk menghasilkan hasil biodiesel yang tinggi. Asam lemak menciptakan masalah dalam proses transesterifikasi karena mereka cenderung membentuk sabun sebagai produk sampingan. Sabun ini meningkatkan pembentukan gel, yang membuatnya lebih sulit untuk menghasilkan bahan bakar biodiesel yang tinggi [26].
14
Minyak mentah dan lemak dapat diekstrak dari sayurdan sumber hewani untuk menjadi salah satu alternatif penggunaanbahan bakar fosil , namun tidak dapat menjalanipembakaran langsung dalam mesin diesel modern karenaviskositas dan kerapatan yang tinggi [16]. Minyak terdiri dari trigliserida yangdapat dikonversi menjadi biofuel menggunakan tiga teknik pengolahanutamapirolisis, juga dikenal sebagaicracking, microemulsification dan transesterifikasi adalah metode yang paling popular [27]. Minyak juga terdapat asam lemak bebas yang dapat dikonversi keester dengan proses esterifikasi.
Biodiesel dianggap sebagai bahan bakar yang menjanjikan sebagai bahan bakar fosil.Secara kimia, biodiesel merupakan campuran asam lemak alkil ester (FAME) yang dihasilkan dari berbagai bahan minyak, seperti minyak nabati, lemak hewan dan limbah minyak.FAME diperoleh dengan transesterifikasi katalitik dari trigliserida dengan alkohol (biasanya metanol atau etanol). Transesterifikasi kimia telah digunakan untuk produksi industri biodiesel meskipun proses memiliki beberapa kelemahan yaitu energi yang intensif, pemulihan gliserol yang harus dikeluarkan dari produk, limbah yang memerlukan perawatan dan asam lemak bebas yang mengganggu dalam reaksi [28].Baru-baru ini sintesis enzim biodiesel telah banyak dilakukan. Proses enzimatik ini memiliki banyak keuntungan dibandingkan metode kimia. Pemulihan produk lebih mudah dan konversi yang tinggi, sedangkan kelemahan utama adalah penonaktifan enzim sebagai akibat dari hidrofilik sifat substrat alkohol yang membatasi jumlah operasi daur ulang yang dapat dilakukan. Cairan ionik (ILS) telah terbukti sebagai pelarut yang baik untuk banyak proses biokimia dan memiliki kemampuan luar biasa untuk menstabilkan enzim selama terus menerus operasi [29].
15
Gambar 2.5 Campuran Reaksi Biodiesel, Gliserol dan Enzim dengan IL Padat [30] 2.4.1 REAKSI TRANSESTERIFIKASI
Reaksi antara minyak (trigliseraldehida) dan alkohol merupakan reaksi transesterifikasi. Transesterifikasi adalah suatu reaksi yang menghasilkan ester dimana salah satu pereaksinya juga merupakan senyawa ester. Jadi disini terjadi pemecahan senyawa trigliseraldehida dan migrasi gugus alkil antara senyawa ester. Ester yang dihasilkan dari dari reaksi transesterifikasi ini disebut biodiesel.Reaksi transesterifikasi merupakan reaksibolak balik yang relatif lambat. Untukmempercepat jalannya reaksi dan meningkatkanhasil, proses dilakukan dengan pengadukanyang baik, penambahan katalis dan pemberianreaktan berlebih agar reaksi bergeser ke kanan.Pemilihan katalis dilakukan berdasarkankemudahan penanganan dan pemisahannya dari produk.
Reaksi transesterifikasi memerlukan minyak berkemurnian tinggi (kandungan%FFA <2%). Kandungan FFA yang tinggi pada minyak akan mengakibatkan reaksitransesterifikasi terganggu akibat terjadinya reaksi penyabunan antara katalisdengan FFA. Reaksi penyabunan ini terjadi seiring dengan berjalannya reaksitransesterifikasi, apabila kandungan FFA kecil (<2%) maka kecepatan reaksipenyabunan relatif lebih lambat dibandingkan reaksi transesterifikasi begitu jugasebaliknya reaksi penyabunan akan berjalan jauh lebih cepat ketika kandunganFFA-nya tinggi sehingga yang terjadi bukanlah reaksi pembentukan metil ester(biodiesel) melainkan reaksi pembentukan sabun[31].
16
Gambar 2.6SkemadariSintesis Biodiesel dengan Proses Transesterifikasi [7] Seperti yang diamati, rasio stoikiometri antara alkoholdan minyak untuk transesterifikasi adalah 3:1. Namuntransesterifikasi minyak nabati adalah reaksireversibel, sehingga hasil reaksi tergantung pada pergeserandari kesetimbangan kimia dalam mendukung ester. Oleh karena itu, kelebihanalkohol umumnya lebihtepat untuk meningkatkan perpindahan darireaksi kesetimbangan ke arah produk [8]. Selain itu, diperlukan untuk mengoptimalkanfaktor lain seperti konsentrasi katalis,suhu dan agitasi media reaksi[18]. Lebih khusus lagi,proses transesterifikasi memiliki urutan tigatahap. Langkahpertama mengubahtrigliserida menjadi digliserida kemudian menjadi monogliserida, di langkah terakhir gliserol diperoleh dari monogliserida. Kehadirankatalis biasanya diperlukan untukkonversi yang lebih efektif dari minyak menjadi biodiesel.
2.5 CAIRAN IONIK SEBAGAI PELARUT PADA PROSES ENZIMATIS BIODIESEL
17
selama reaksi, penggunaan asil lainnya akseptor seperti metil dan etil asetat.imobilisasi enzim, penggunaan pelarut organik lainnya seperti t-butanol, heksana, n-heptana, 1,4-dioksan, penggunaan asam yang mengandung lemak bahan baku dan modifikasi genetik lipase untuk toleransi metanol yang lebih tinggi. Namun demikian beberapa pelarut tersebut dapat menjadi racun untuk enzim lipase sehingga turunya aktivitas dan stabilitas enzim.Selain itu juga mengamati bahwa lipase dapat dinonaktifkan oleh gliserol yang merupakan produk sampingan dari transesterifikasi.Dengan demikian dibutuhkan pelarut hijau dan ramah lingkungan untuk menghasilkan biodiesel.Karena sifat unik dan ramah lingkungan mereka, cairan ionik telah diidentifikasi sebagai pilihan yang menjanjikan untuk memenuhi kebutuhan tersebut.Transesterifikasi enzimatik minyak nabati dalam cairan ionik telah dibuktikan oleh beberapa kelompok dalam memproduksi biodiesel.Menempatkan enzim dalam katalis jenis cairan ionic imidazolium sebagai pelarutyang dapat melindungi lipase dari penonaktifan oleh methanol.Biasanya cairan ionik mengandung lebih pendek rantai kation 1,3-dialkylimidazolium (misalnya, [BMIM] PF6 atau [BMIM] NTf2) dan Reaksi dilakukan dalam sistem biphasic yang membutuhkan sejumlah air. Manfaat ini adalah untuk melindungi enzim dan menghindari interaksi langsung dengan metanol sehingga memungkinkan untuk digunakan kembali lipase di dalamreaksi transesterifikasi [30].
2.6PELARUT DALAM SINTESIS BIODIESEL 2.6.1 CAIRAN IONIK (IONIC LIQUID)
18
Ionic liquidsterdiri dari aniondan kation yang cair pada suhu kamar,berbeda dengan garam-garam anorganik sederhana yang hadirdengan titik lelehyang tinggi . Senyawa ini mungkin cairanpada suhu serendah -96°C. Namundaya tarik ioncukup untuk senyawa ini yang memiliki hampirtekanan uap nol yang berarti bahwa tidak adaemisi senyawa organik volatil (VOC)saat digunakan. Selain itumereka bisa berwarna,tidak mudah terbakar, memiliki aktivitas katalitik yang tinggi, rendahviskositas, potensi daur ulang dan mudahdimanipulasi.Karakteristik paling menarik dari IL adalah kemungkinan merancang molekulyang bertujuan pada aplikasi tertentu atau untukmendapatkan satu set sifat tertentu seperti peleburantitik, viskositas, densitas, kelarutan air danselektivitas.Senyawa ini juga memiliki kemampuan untuk melarutkanberbagai zat yang berbeda [18]. IL menyajikaninteraksi yang sama ditemukan di pelarut organik konvensionalseperti ikatan hidrogen, dipol – dipoldan interaksi van der Waals, tetapi juga hadirinteraksi ionik seperti reaksitarik elektrostatikatau tolak antara partikel bermuatan,yangmembuat mereka sangat larut.Selain itu, kation biasanya memilikialkil rantaipanjang yang menentukan kelarutan dalam cairan apolar.
Meskipun ada banyak cairan ionik yang tersedia, dua cairan ionik yang telah digunakan dalam rekasi transesterifikasi dengan hasil yang menguntungkan adalah 1butil-3-metilimidazoliumhexafluorophosphate[BMIM][PF6] dan 1-butil-3methylimidazoliumtetrafluoroborate [BMIM][BF4].Perbedaan utama antara kedua cairan ionik adalah bahwa [BMIM] [ PF6] adalah hidrofobik (yang jarang di antara pelarut organik polar), sementara [BMIM][BF4] adalah hidrofilik. Sebuah cairan ionik hidrofilik bisa strip air yang dibutuhkan untuk lipase untuk mempertahankan aktivitas katalitik, mengakibatkan deaktivasi lipase. Sebagai juga diketahui bahwa anion lain yang lebih nukleofilik dari PF6 anion, yang dapat menyebabkan mereka untuk mengkoordinasikan lebih kuat ke situs bermuatan positif dalam struktur lipase. Hal ini akan menyebabkan perubahan konformasi dalam struktur enzim, sehingga membuat mereka tidak aktif[21].
2.6.2 PENGGUNAAN ULANG TERHADAP CAIRAN IONIK
cair-19
cairdengan air dan heksana dalam dua langkah berturut-turut, serta pemulihan cairan ionik dan biokatalis yang kemudian dapat digunakan kembali dalam siklus berikutnya untuk produksi biodiesel setelah penambahan alkohol dan trigliserida sebagai substrat.
20 2.6.3[BMIM][PF6]
[image:63.595.236.407.211.272.2][BMIM][PF6] atau 1-Butyl-3-Methylimidazolium Hexafluorophosphate adalah suatu cairan ionik yang terdiri dari kation 1-Butyl-3-Methylimidazoliumdan anion PF6yang bersifat hidrofobik yang tidak mampu bercampur dengan air [32].[BMIM][ PF6] memiliki rumus molekul C8H15N2-PF6 dengan struktur sebagai berikut:
Gambar 2.7 Struktur Molekul [BMIM][ PF6] [33] Tabel 2.1 Sifat Fisik Cairan Ionik [BMIM][PF6] [33]
Moleculer weight
Density gr/cm-3
Viscosity (cP)
Melting point
(°C)
Solubility (%W/W)
Log Poct Solvent in
water
Water in solvent
284 1.362 300 -8 1.8 1.4 -0.69
2.7 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI CPO
Produksi CPO di Indone
