SINTESIS BIODIESEL SAWIT MELALUI REAKSI
INTERESTERIFIKASI MENGGUNAKAN KATALIS
ENZIM LIPASE TERIMOBILISASI: KAJIAN
PENGGUNAAN ULANG (RECYCLE) ENZIM
SEBAGAI KATALIS
SKRIPSI
Oleh
RICKY AFRIANTO
100405018
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
SINTESIS BIODIESEL SAWIT MELALUI REAKSI
INTERESTERIFIKASI MENGGUNAKAN KATALIS
ENZIM LIPASE TERIMOBILISASI: KAJIAN
PENGGUNAAN ULANG (RECYCLE) ENZIM
SEBAGAI KATALIS
SKRIPSI
Oleh
RICKY AFRIANTO
100405018
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
SINTESIS BIODIESEL SAWIT MELALUI REAKSI INTERESTERIFIKASI MENGGUNAKAN KATALIS ENZIM LIPASE TERIMOBILISASI:
KAJIAN PENGGUNAAN ULANG (RECYCLE) ENZIM SEBAGAI KATALIS
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, 5 Juli 2014
Ricky Afrianto
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
SINTESIS BIODIESEL SAWIT MELALUI REAKSI INTERESTERIFIKASI MENGGUNAKAN KATALIS ENZIM LIPASE TERIMOBILISASI:
KAJIAN PENGGUNAAN ULANG (RECYCLE) ENZIM SEBAGAI KATALIS
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara
Mengetahui,
Koordinator Skripsi
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Medan, 5 Juli 2014
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji I
Dr.Ir. Taslim, MSi
NIP. 19650115 199003 1 002
Dosen Penguji II
Dr.Ir. Fatimah, MT
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya
sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Sintesis Biodiesel Sawit Melalui Reaksi Interesterifikasi Menggunakan Katalis Enzim Lipase Terimobilisasi: Kajian Penggunaan Ulang (Recycle) Enzim
Sebagai Katalis”, 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 Crude Palm Oil (CPO) dengan
reaksi interesterifikasi menggunakan katalis enzim lipase terimobilisasi, 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 Ibu Ir. Renita Manurung, MT.
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, 5 Juli 2014
Penulis,
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :
1. Kedua orang tua penulis tercinta, Aminur Fajar Tanjung, ST dan Afriani
Guchi serta adik-adik tercinta, Putri dan Reva yang telah banyak
mendukung penulis sampai saat ini.
2. Ir. Renita Manurung, MT selaku dosen pembimbing serta koordinator
skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam
menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Dr. Ir. Fatimah, MT yang telah memberikan saran
dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik
Kimia USU.
5. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.
6. Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT sebagai Dosen Pembimbing
Akademik.
7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen
Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat
berharga kepada penulis
8. Melina Widyawati atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama
melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
9. Sari Liza Azura Nst (Icha) yang memberikan dukungan dan semangat
secara spesial kepada penulis.
10.Sahabat-sahabat terbaikku di Teknik Kimia, DJLAWR (Dwimas, Winda,
Ayu, Juli), dan semua stambuk 2010 serta senior-senior yang memberikan
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Ricky Afrianto
NIM : 100405018
Tempat, tanggal lahir : Medan, 6 Februari 1993 Nama orang tua : Aminur Fajar Tanjung, ST
dan Afriani Guchi Alamat orang tua :
Jl. Puri No. 154/94 Medan
Asal Sekolah:
SD Nurul Huda 2 YAPIS Jayapura 1998-2004 SMP Negeri 3 Medan tahun 2004 – 2007 SMA Negeri 1 Medan tahun 2007 – 2010 Beasiswa yang diperoleh:
Beasiswa BTN tahun 2012 Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Covalen Study Group (CSG) periode 2012-2013 sebagai Ketua Bidang Peningkatan Akademik dan Literatur (PAL)
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012/2013 sebagai Anggota Bidang Penelitian dan Pengembangan (Litbang)
3. Asisten Laboratorium Kimia Organik Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2012-2014 modul Karbohidrat, Alkohol-Fenol, Nitrasi, dan Penentuan Kadar Alfa Selulosa.
4. Asisten Peneliti dalam Penelitian Upgrade Kinerja Enzim Dalam Produksi Biodiesel Sawit tahun 2013
Artikel yang akan dipublikasikan dalam seminar internasional:
1. Recycleable of Lipozyme in Biodiesel Synthesis from CPO Through Interesterification Process pada seminar 27th Symposium of Malaysian Chemical Engineers (SOMChE 2014) in Conjunction with 21st Regional Symposium on Chemical Engineering (RSCE 2014) yang akan berlangsung di Selangor, Malaysia pada 29-30 Oktober 2014.
ABSTRAK
Sintesis biodiesel menggunakan enzim lipase terimobilisasi cukup menjanjikan karena kemampuannya yang dapat memperbaiki kelemahan penggunaan katalis alkali seperti tidak terjadinya reaksi samping (terbentuknya sabun) dan pemisahan katalis dengan produk lebih mudah serta keuntungan yang paling signifikan yaitu dapat dipakai ulang. Umumnya produksi biodiesel enzimatis yang telah dikaji oleh peneliti sebelumnya menggunakan refinedoil sebagai bahan baku sedangkan penggunaan refined oil sebagai bahan baku mengakibatkan biaya produksi biodiesel enzimatis menjadi sangat mahal dibandingkan dengan biaya produksi bahan bakar fosil pada umumnya. Kajian penggunaan ulang enzim dalam hal ini
Lipozyme untuk menghasilkan biodiesel menggunakan Crude Palm Oil (CPO)
sebagai bahan baku telah dilakukan. Dilakukan proses degumming terhadap
Crude Palm Oil (CPO) Sebagai pretreatment untuk menghilangkan impurities
yang berupa gum dan senyawaan fosfatida. Proses degumming ternyata juga menurunkan kadar ALB (Asam Lemak Bebas) sebesar 14,33%. Proses degumming ini harus dilakukan karena gum dan senyawaan fosfatida teradsorp kuat pada permukaan Lipozyme. Dalam penelitian ini, disajikan hasil penelitian sintesis biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO) dengan jalur interesterifikasi (penggunaan metil asetat sebagai aseptor asil) menggunakan Lipozyme yang dipakai ulang sebagai katalis dalam reaktor batch sehingga diperoleh biodiesel sebagai produk, yang dianalisis menggunakan Gas Chromatography (GC). Sebagai kajian dalam penelitian ini, dibahas mengenai penurunan aktivitas enzim lipase yang dipakai ulang dilihat dari perolehan yield biodiesel. Penurunan aktivitas enzim lipase terbaik yang diperoleh pada penelitian ini yaitu sebanyak 16,76% setelah digunakan sebanyak 3 kali dengan kondisi rasio molar 1:4, suhu reaksi 45 oC dan Lipozyme sebanyak 26%. Pengaruh rasio molar Crude Palm Oil
(CPO) dan jumlah Lipozyme yang digunakan diselidiki sebagai penyebab terjadinya penurunan aktivitas enzim setelah digunakan ulang.
ABSTRACT
Synthesis of biodiesel using immobilized lipase is promising because of its ability to fix the disadvantages of using an alkali catalyst such as non-occurrence of side reactions (formation of soap) and separation of the catalyst from product more easily, and most significant advantage is that it could be recycle. Usually, enzymatic biodiesel production has been studied by previous researchers using refined oil as feedstock. Cost of biodiesel produced from refined oil is higher than fossil fuel. Recycled Lipozyme to produced biodiesel from Crude Palm Oil (CPO) as feedstock has been investigated. Degumming process for crude palm oil as a pretreatment has done to removed impurities in form of gum and phosphatides compound Degumming process was also decreased content of FFA reaches 14.33 %. Degumming process has to be done because gum and phosphatides compounds strongly adsorbed on the surface of Lipozyme . In this research, synthesis of biodiesel from Crude Palm Oil (CPO) through interesterification (using of methyl acetate as acyl acceptor) and recycled lipozyme as catalysts in a batch reactor to obtain biodiesel as product were analyzed using Gas Chromatography (GC). As a study in this research, discussed the decreasing of lipase activity while recycled that seen from the acquisition yield of biodiesel as a result. The best result showed that decreasing lipase activity obtained in this research was 16.76 % after 3 times with the conditions of 1:4 molar ratio, temperature of reaction 45 ° C and amount of Lipozyme was 26%. The effect of molar ratio and amount of Lipozyme were investigated as the cause of decrease in enzyme activity after recycled.
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI vii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR LAMPIRAN xv
DAFTAR SINGKATAN xvii
DAFTAR SIMBOL xviii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 PERUMUSAN MASALAH 2
1.3 TUJUAN PENELITIAN 2
1.4 MANFAAT PENELITIAN 3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 BIODIESEL 5
2.2 PROSES SINTESIS BIODIESEL 7
2.2.1 Proses Transesterifikasi 7
2.2.2 Proses Interesterifikasi 8
2.3 ENZIM LIPASE 9
2.4 IMOBILISASI ENZIM 11
2.4.1 Metode Adsorpsi 13
2.4.2 Metode Penjeratan dan Pengkapsulan 13
2.5 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI CPO 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 17
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 17
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 17
3.2.1 Bahan Penelitian 17
3.2.2 Peralatan Penelitian 17
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 18
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 19
3.4.1 Prosedur Degumming CPO 19
3.4.2 Prosedur Utama 19
3.4.3 Prosedur Analisis 20
3.4.3.1 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan 20 Metode Hidrolisis
3.4.3.2 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 20 CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40
3.4.3.3 Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Bahan 21 Baku CPO dan Biodiesel yang dihasilkan
menggunakan GCMS
3.4.3.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan 21 dengan Metode Tes ASTM D 445
3.4.3.5 Analisis Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan 21 Metode Tes OECD 109
3.4 FLOWCHART PENELITIAN 22
3.5.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO 22
3.5.2 Flowchart Prosedur Utama 22
3.5.3 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode Hidrolisis 23
3.5.4 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO 24 dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40
3.5.5 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 25 Metode Tes ASTM D 445
3.5.6 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 25 Metode Tes OECD 109
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 26
4.1 ANALISIS BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM OIL) 26
4.2.1 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Penurunan Yield 32
Biodiesel Akibat Pemakaian Ulang (Recycle)Lipozyme
4.2.2 Pengaruh Jumlah Biokatalis Terhadap Penurunan Yield 33
Akibat Pemakaian Ulang (Recycle) Lipozyme
4.3 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM LIPOZYME 35
4.4 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL 36
4.4.1 Analisis Densitas 36
4.4.2 Analisis Viskositas Kinematik 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 38
5.1 KESIMPULAN 38
5.2 SARAN 38
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Trigliserida dengan Metanol 8
Gambar 2.2 Reaksi Interesterifikasi Trigliserida dengan Metil Asetat 9
Gambar 2.3 Bagan Struktur Molekul Enzim 10
Gambar 2.4 Mekanisme Kerja Enzim 10
Gambar 2.5 Mekanisme Kinerja Lipase Terimobilisasi 12
Gambar 2.6 Imobilisasi Enzim dengan Metode Adsorpsi 13
Gambar 2.7 Imobilisasi Enzim dengan Metode Penjeratan dan 14
Pengkapsulan
Gambar 2.8 Imobilisasi Enzim dengan Metode Covalent Attachment 14
Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO 22
Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Utama 23
Gambar 3.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode 23 Hidrolisis
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 24 CPO
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan 25
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan 25
Gambar 4.1 Analisis Kadar FFA terhadap CPO Sebelum dan Sesudah 26
Degumming
Gambar 4.2 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak 27
CPO
Gambar 4.3 Reaksi Interesterifikasi Triasilgliserol Menggunakan Lipase 28 Spesifik sn-1,3 (A,B,C,X = Asam Lemak / Gugus Asil)
Gambar 4.4 Hubungan Jumlah Pemakaian Terhadap Perolehan Yield 30 Biodiesel
Gambar 4.5 Skema Sisi Aktif Lipozyme yang Tertutup oleh Inhibitor 31
Gambar 4.6 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Penurunan Yield 32
Biodiesel Akibat Pemakaian Ulang (Recycle) Biokatalis
Gambar 4.7 Variabel Korelasi Menggunakan Software SPSS 32
Gambar 4.8 Pengaruh Jumlah Biokatalis Terhadap Penurunan Yield 33 Biodiesel Akibat Pemakaian Ulang (Recycle) Biokatalis
Gambar 4.10 Diagram Aktivitas Enzim oleh Lipozyme Sebelum Pemakaian 35 dan Setelah Pemakaian III
Gambar L4.1 Proses Degumming CPO 53
Gambar L4.2 Proses Interesterifikasi 53
Gambar L4.3 Hasil Interesterifikasi 54
Gambar L4.4 Penyaringan Enzim 54
Gambar L4.5 Proses Destilasi 55
Gambar L4.6 (a) Biodiesel yang Dihasilkan, (b) Penyimpanan Biodiesel 55 dalam Botol
Gambar L4.7 (a) Lipozyme Sebelum Dipakai, (b) Lipozyme Setelah Dipakai, 55 (c) Analisis Aktivitas Enzim, (d) Penyimpanan Lipozyme
dalam Botol
Gambar L4.8 Analisis Densitas 56
Gambar L4.9 Analisis Viskositas 57
Gambar L5.1 Kromatogram Standar GC-MS CPO (Crude Palm Oil) 58
Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO 59
(Crude Palm Oil)
Gambar L5.3 Kromatogram Standar GC Biodiesel 60
Gambar L5.4 Kromatogram Standar GC Biodiesel 61
Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pemakaian I 62
Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pemakaian II 63
Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pemakaian III64
Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pemakaian I 65
Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pemakaian II 66
Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 67 Pemakaian III
Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 68 Pemakaian I
Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 69 Pemakaian II
Gambar L5.13 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 70 Pemakaian III
Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4 71 Pemakaian I
Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4 73 Pemakaian III
Gambar L5.17 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5 74 Pemakaian I
Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5 75 Pemakaian II
Gambar L5.19 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5 76 Pemakaian III
Gambar L5.20 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6 77 Pemakaian I
Gambar L5.21 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6 78 Pemakaian II
Gambar L5.22 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6 79 Pemakaian III
Gambar L5.23 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7 80 Pemakaian I
Gambar L5.24 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7 81 Pemakaian II
Gambar L5.25 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7 82 Pemakaian III
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 State of The Art Penggunaan Enzim Lipase dalam Reaksi-Reaksi 1 Kimia
Tabel 1.2 State of The Art Sintesis Biodiesel Menggunakan Biokatalis 2
Tabel 2.1 Komposisi Kandungan Utama Crude Palm Oil (CPO) 6
Tabel 2.2 Perkembangan Volume dan Nilai Ekspor CPO Indonesia pada 7 Tahun 2000-2010
Tabel 2.3 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Metil Asetat 9
Tabel 2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kinerja Enzim Terimobilisasi 12
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian 18
Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) 28
Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh 29
Tabel 4.3 Hasil Analisis Densitas Biodiesel 36
Tabel 4.4 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel 37
Tabel 4.5 Viskositas Kinematik Biodiesel 37
Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO 46
Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO 46
Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO 47
Tabel L.2.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel 48
Tabel L.2.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel 48
Tabel L.2.3 Hasil Yield dan Total Penurunan Yield Biodiesel 48
Tabel L.2.4 Hasil Analisis Aktivitas Enzim Berdasarkan Persen
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 44
L1.1 KOMPOSISI TRIGLISERIDA ASAM LEMAK 44 BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISIS GCMS
L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO 44
L1.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) 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 TOTAL PENURUNAN YIELD 46 BIODIESEL
L2.4 DATA HASIL ANALISIS AKTIVITAS ENZIM 47 BERDASARKAN PERSEN HIDROLISA CPO
LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 48
L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO 48
L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPO SebelumDegumming 48
L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO Setelah Degumming 48
L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METIL ASETAT 49
L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL 50
L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL 50
L3.5 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL 51
L3.5.1 Perhitungan Yield Biodiesel tanpa Degumming 51
L3.5.2 Perhitungan Yield Biodiesel dengan Degumming 51
L3.6 PERHITUNGAN PERSEN HIDROLISA CPO 51
LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 53
L4.1 PROSES DEGUMMING CPO 53
L4.2 PROSES INTERESTERIFIKASI 53
L4.3 HASIL INTERESTERIFIKASI 54
L4.4 PENYARINGAN ENZIM 54
L4.6 PRODUK AKHIR BIODIESEL 55
L4.7 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM 56
L4.8 ANALISIS DENSITAS 56
L4.9 ANALISIS VISKOSITAS 57
LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN 58 BIODIESEL
L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK CPO 58
DAFTAR SINGKATAN
ASTM American Society for Testing and Material
(ASTM)
OECD Organization for Economic Co-operation and
Development
ESDM Energi dan Sumber Daya Minyak
BBM Bahan Bakar Minyak
PLTD Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
BM Berat Molekul
dkk dan kawan-kawan
et al et alia
CPO Crude Palm Oil
cSt centistokes
FFA Free Fatty Acid
GC Gas Chromatography
GC-MS Gas Chromatography Mass Spechtrophometry
PKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit
rpm Rotary per minute
SNI Standar Nasional Indonesia
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
T Suhu ºC
R Konstanta gas umum cal/gmol K
E Tenaga aktivasi cal/gmol
A Faktor tumbukan
K Konstanta kecepatan
reaksi
N Normalitas N
V Volume larutan NaOH
terpakai
ml
M Berat molekul FFA CPO Gr/mol
m Berat Sampel gram
V Volume awal ml
ρ Massa jenis kg/m3
sg Specific Gravity
t Waktu alir s
ABSTRAK
Sintesis biodiesel menggunakan enzim lipase terimobilisasi cukup menjanjikan karena kemampuannya yang dapat memperbaiki kelemahan penggunaan katalis alkali seperti tidak terjadinya reaksi samping (terbentuknya sabun) dan pemisahan katalis dengan produk lebih mudah serta keuntungan yang paling signifikan yaitu dapat dipakai ulang. Umumnya produksi biodiesel enzimatis yang telah dikaji oleh peneliti sebelumnya menggunakan refinedoil sebagai bahan baku sedangkan penggunaan refined oil sebagai bahan baku mengakibatkan biaya produksi biodiesel enzimatis menjadi sangat mahal dibandingkan dengan biaya produksi bahan bakar fosil pada umumnya. Kajian penggunaan ulang enzim dalam hal ini
Lipozyme untuk menghasilkan biodiesel menggunakan Crude Palm Oil (CPO)
sebagai bahan baku telah dilakukan. Dilakukan proses degumming terhadap
Crude Palm Oil (CPO) Sebagai pretreatment untuk menghilangkan impurities
yang berupa gum dan senyawaan fosfatida. Proses degumming ternyata juga menurunkan kadar ALB (Asam Lemak Bebas) sebesar 14,33%. Proses degumming ini harus dilakukan karena gum dan senyawaan fosfatida teradsorp kuat pada permukaan Lipozyme. Dalam penelitian ini, disajikan hasil penelitian sintesis biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO) dengan jalur interesterifikasi (penggunaan metil asetat sebagai aseptor asil) menggunakan Lipozyme yang dipakai ulang sebagai katalis dalam reaktor batch sehingga diperoleh biodiesel sebagai produk, yang dianalisis menggunakan Gas Chromatography (GC). Sebagai kajian dalam penelitian ini, dibahas mengenai penurunan aktivitas enzim lipase yang dipakai ulang dilihat dari perolehan yield biodiesel. Penurunan aktivitas enzim lipase terbaik yang diperoleh pada penelitian ini yaitu sebanyak 16,76% setelah digunakan sebanyak 3 kali dengan kondisi rasio molar 1:4, suhu reaksi 45 oC dan Lipozyme sebanyak 26%. Pengaruh rasio molar Crude Palm Oil
(CPO) dan jumlah Lipozyme yang digunakan diselidiki sebagai penyebab terjadinya penurunan aktivitas enzim setelah digunakan ulang.
ABSTRACT
Synthesis of biodiesel using immobilized lipase is promising because of its ability to fix the disadvantages of using an alkali catalyst such as non-occurrence of side reactions (formation of soap) and separation of the catalyst from product more easily, and most significant advantage is that it could be recycle. Usually, enzymatic biodiesel production has been studied by previous researchers using refined oil as feedstock. Cost of biodiesel produced from refined oil is higher than fossil fuel. Recycled Lipozyme to produced biodiesel from Crude Palm Oil (CPO) as feedstock has been investigated. Degumming process for crude palm oil as a pretreatment has done to removed impurities in form of gum and phosphatides compound Degumming process was also decreased content of FFA reaches 14.33 %. Degumming process has to be done because gum and phosphatides compounds strongly adsorbed on the surface of Lipozyme . In this research, synthesis of biodiesel from Crude Palm Oil (CPO) through interesterification (using of methyl acetate as acyl acceptor) and recycled lipozyme as catalysts in a batch reactor to obtain biodiesel as product were analyzed using Gas Chromatography (GC). As a study in this research, discussed the decreasing of lipase activity while recycled that seen from the acquisition yield of biodiesel as a result. The best result showed that decreasing lipase activity obtained in this research was 16.76 % after 3 times with the conditions of 1:4 molar ratio, temperature of reaction 45 ° C and amount of Lipozyme was 26%. The effect of molar ratio and amount of Lipozyme were investigated as the cause of decrease in enzyme activity after recycled.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dewasa ini perkembangan dari penggunaan enzim lipase dalam reaksi-reaksi
kimia cukup meluas dengan adanya berbagai penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya seperti yang disajikan dalam tabel 1.1 berikut:
Tabel 1.1 State of The Art Penggunaan Enzim Lipase dalam Reaksi-Reaksi Kimia
Enzim Reaksi Peneliti Tahun
Lipase
Asidolisis Istiqamah, Tatik [1] 1998 Alkoholisis Ardhian, David [2] 1998
Hidrolisis Nasution, Nivi Maharani [3]
2001
Transesterifikasi Halim, et al., [4] 2009 Interesterifikasi Ognjanovic, et al., [5] 2009
Penggunaan enzim lipase sebagai biokatalis untuk sintesis biodiesel memiliki
prospek yang menguntungkan karena dapat memperbaiki kelemahan katalis basa
yaitu tidak bercampur homogen sehingga pemisahannya mudah dan mampu
mengarahkan reaksi secara spesifik tanpa adanya reaksi samping yang tidak
diinginkan [6].
Adapun kekurangan produksi biodiesel menggunakan katalis enzimatis yang
dihadapi sampai saat ini masih terkendala dengan tingginya biaya produksi. Oleh
karena itu, dengan mengimobilisasi enzim memungkinkan untuk penggunaan
kembali katalis sehingga membuat produksi biodiesel secara enzimatis lebih
menarik untuk industri biodiesel. Tujuan imobilisasi dari enzim ini adalah untuk
meningkatkan sifat-sifat seperti thermostability dan aktivitas pada media bukan
larutan serta untuk meningkatkan penangan, pemulihan dan daur ulang biokatalis,
yang dimana hal tersebut sangat mengurangi biaya produksi biodiesel yang mahal
[7].
Masalah yang juga dihadapi produksi biodiesel enzimatik adalah ketika
menggunakan senyawa alkohol sebagai reaktan (jalur transesterifikasi)
menyebabkan efek inaktivasi biokatalis dan adsorbsi gliserol pada permukaan
Pada penelitian-penelitian sebelumnya, umumnya bahan baku yang digunakan
untuk memproduksi biodiesel menggunakan minyak nabati yang sumber bahan
bakunya cukup mahal serta kadar pengotornya rendah seperti minyak biji bunga
matahari, minyak kedelai dll. Souza et al., 2012 menggunakan minyak kedelai
sebagai bahan baku menggunakan biokatalis Lipozyme menghasilkan yield
biodiesel sebesar 29% [8]. Yield yang diperoleh oleh Souza et al., 2012 cukup
kecil, sehingga pada penelitian ini dipilih bahan baku yang ekonomis yaitu CPO
dengan tujuan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dari penelitian-penelitian
yang sebelumnya.
Beberapa hasil penelitian tentang sintesis biodiesel dengan menggunakan
biokatalis dapat dipaparkan pada tabel 1.2 berikut:
Tabel 1.2 State of The Art Sintesis Biodiesel Menggunakan Biokatalis
Biokatalis Minyak Akseptor
Asil Waktu
Jumlah
Biokatalis Yield Referensi Novozym
435
Minyak
Sapi 2-Butanol 16 jam 10% 96,4%
Nelson, et al., 1996 [9] Novozym
435
Minyak
Kedelai Metil Asetat 14 jam 30% 92 %
Du, et al., 2004 [10] Novozym
435
Unrefined
Palm Oil Metanol
2-10
jam 4%
91-92 %
Talukder, et al., 2009 [11]
Novozym 435
Minyak Biji Bunga
Matahari
Metil Asetat 8 jam 3% >95%
Ognjanovic, et al., 2009
[5]
Novozym 435
Minyak
Kedelai Etanol 8 jam 20% 93%
Brusamarelo, et al., 2010
[12]
Lipozyme Minyak
Kedelai Etanol 4 jam 5% 29%
Souza et al., 2012 [8]
Atas dasar pemikiran yang telah dipaparkan, maka penulis ingin melakukan
penelitian penggunaan enzim lipase terimobilisasi sebagai katalis dalam sintesis
biodiesel sawit melalui reaksi interesterifikasi untuk mendapatkan informasi
penting terkait intensitas penggunaan ulang (recycle) dari enzim lipase yang
terimobilisasi sehingga metode ini nantinya dapat dikembangkan untuk skala
1.2PERUMUSAN MASALAH
Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh penggunaan ulang (recycle) terhadap yield biodiesel
yang diperoleh. .
2. Berapa besar penurunan aktivitas enzim lipase terimobilisasi dalam
penggunaan ulang (recycle) untuk sintesis biodiesel.
1.3TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengkaji pengaruh penggunaan ulang (recycle) enzim lipase
terimobilisasi sebagai katalis terhadap yield biodiesel yang dihasilkan.
2. Mengkaji hubungan penggunaan ulang (recycle) dengan penurunan
aktivitas enzim lipase terimobilisasi dalam sintesis biodiesel.
1.4MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah
1. Untuk memperoleh informasi mengenai kemungkinan penggunaan ulang
(recycle) dalam sintesis biodiesel sawit melalui reaksi interesterifikasi.
2. Untuk memperoleh informasi mengenai aktivitas enzim lipase
terimobilisasi yang dipakai ulang pada reaksi interesterifikasi.
3. Untuk memberikan informasi dasar kelayakan proses untuk sintesis
biodiesel.
4. Untuk meningkatkan nilai ekonomis dari Crude Palm Oil (CPO) yang
merupakan produk dasar dari perkebunan kelapa sawit.
1.5RUANG LINGKUP PENELITIAN
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah :
1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.
2. Bahan baku untuk sintesis biodiesel adalah Crude Palm Oil (CPO), metil
asetat, dan Lipozyme.
3. Reaksi sintesis biodiesel dilangsungkan dengan memvariasikan empat
- Pemakaian ulang biokatalis sebanyak 3 kali
- Jumlah biokatalis : 10 % - 30 %* [13]
- Rasio mol reaktan : 1:3 – 1:9* [14] - Suhu reaksi : 40 oC – 60 oC* [15] Sedangkan variabel tetap nya adalah
- Waktu reaksi : 10 jam [10]
- Kecepatan pengadukan: 150 rpm [16]
Analisis yang dilakukan adalah :
1. Analisis kadar Free Fatty Acid (FFA) bahan baku CPO Metode Tes AOCS
Official Method Ca 5a-40
2. Analisis aktivitas enzim lipase dengan metode hidrolisis.
3. Analisis komposisi bahan baku CPO dan biodiesel yang dihasilkan dengan
menggunakan GCMS.
4. Analisis viskositas biodiesel yang dihasilkan dengan metode tes ASTM D
445
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIODIESEL
Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang sedang
dikembangkan. Secara konvensional pembuatan biodiesel disintesis melalui reaksi
transesterifikasi dengan menggunakan katalis homogen. Tetapi penggunaan
katalis homogen menimbulkan beberapa masalah, seperti susahnya proses
pemurnian produk biodiesel sehingga biaya produksinya pun akan tinggi. Secara
teknis biodiesel merupakan sumber daya yang dapat diperbaharui karena pada
umumnya dapat diekstrak dari berbagai hasil produk pertanian seperti minyak
kacang kedelai, minyak kelapa, minyak bunga matahari maupun minyak sawit.
Biodiesel merupakan bahan bakar berbasis non-petruleum yang diperoleh dari
transesterifikasi trigliserida maupun esterifikasi asam lemak bebas (Free Fatty
Acids/FFAs) menggunakan alkohol dengan berat molekul yang rendah. Biodiesel
atau fatty acid methyl esters dapat dipergunakan dengan mudah karena dapat
bercampur dengan segala komposisi dengan minyak solar sebab memiliki
sifat-sifat fisik yang mirip dengan solar biasa sehingga dapat diaplikasikan langsung
untuk mesin-mesin diesel tanpa perlu modifikasi yang signifikan terhadap mesin
tersebut. Sebagai perbandingan, biodiesel murni menghasilkan energi sekitar 90%
seperti yang dihasilkan solar, sehingga unjuk kerja mesin yang diharapkan pun
hampir sama dalam hal torsi mesin dan daya kuda [17].
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang menjanjikan yang dapat
diperoleh dari minyak bekas, lemak binatang, atau minyak tumbuhan yang telah
dikonversi menjadi Methyl Ester melalui proses transeseterifikasi dengan alkohol.
Biodiesel memberikan sedikit polusi dibandingkan bahan bakar petroleum dan
dapat digunakan tanpa modifikasi ulang mesin diesel [18].
Biodiesel dapat diproduksi secara katalis dan non-katalis. Katalis yang biasa
digunakan dapat digolongkan kedalam kedalam tiga jenis yaitu katalis enzim,
katalis asam, atau katalis basa. Contoh dari katalis basa yang biasa digunakan
asam adalah asam sulfat (H2SO4), sedangkan untuk katalis enzim adalah enzim
lipase. Lipase sebagai biokatalis mampu mengarahkan reaksi secara spesifik ke
arah produk yang diinginkan tanpa terjadinya reaksi samping yang merugikan.
Biokatalis ini merupakan katalis heterogen, sehingga pemisahannya dari produk
setelah reaksi berakhir dapat dilakukan dengan mudah. Namun, enzim lipase
mudah terdeaktivasi oleh alkohol yang merupakan reaktan dalam proses enzimatik
sintesis biodiesel ini [19].
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 [20]. Adapun, potensi CPO sebagai bahan baku biodiesel
dapat dilihat berdasarkan komposisi kandungan CPO itu sendiri seperti yang
dijelaskan pada tabel 2.1 berikut:
Tabel 2.1 Komposisi Kandungan Utama Crude Palm Oil (CPO) [21]
Konstituen Jumlah
Trigliserida 95 %
Free Fatty Acids (FFA) 2 – 5 %
Moisture & Impurities 0,5 – 3 %
Crude palm oil mengandung asam-asam lemak tidak jenuh dalam jumlah sedikit dibandingkan minyak nabati lainnya. Berdasarkan kandungan asam lemaknya CPO digolongkan ke dalam minyak asam oleat, karena kandungan asam oleatnya yang paling besar dibandingkan dengan asam lemak lainnya [21].
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 [22].
Indonesia sebagai salah satu negara eksportir CPO terbesar di dunia telah
mengekspor CPO sejak pelita I sampai pelita II (1969-1978) dengan peningkatan
dihasilkan. Peningkatan volume ekspor tersebut secara langsung dipengaruhi oleh
tingginya konsumsi CPO dunia sebagai salah satu minyak nabati dengan
pertumbuhan sebesar 14,21 persen per tahun melampaui volume perdagangan
jenis minyak nabati lainnya [23]. Adapun perkembangan ekspor CPO Indonesia
tahun 2000-2010 dilihat pada tabel 2.2 berikut:
Tabel 2.2 Data Volume dan Nilai Ekspor CPO Indonesia pada Tahun 2001-2013 [24]
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
2.2 PROSES SINTESIS BIODIESEL
Proses sintesis biodiesel jika ditinjau dari donor gugus asilnya dapat
dibedakan menjadi dua proses yaitu:
2.2.1 Proses Transesterifikasi
Transesterifikasi adalah proses yang mereaksikan trigliserida dalam minyak
nabati atau lemak hewani dengan alkohol rantai pendek yang menghasilkan metil
ester asam lemak (Fatty Acid Methyl Esters / FAME) atau biodiesel dan gliserol
(gliserin) sebagai produk samping. Transesterifikasi merupakan reaksi perubahan
dari suatu ester ke tipe ester yang lain. Ester adalah rantai hidrokarbon yang akan
terikat dengan molekul yang lain. Molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester
yang menempel pada satu molekul gliserin. Sekitar 20% dari minyak nabati
adalah gliserin. Gliserin pada minyak nabati mempunyai viskositas yang tinggi
dan berubah-ubah terhadap temperatur. Pada proses transesterifikasi, gliserin
diganti kedudukannya oleh alkohol. Pada dasarnya molekul trigliserida
merupakan triester dari gliserol. Mono dan digliserida dapat diperoleh dari
hidroksil. Pada saat ini alkohol rantai pendek yang sering digunakan adalah
metanol karena harganya murah dan reaktivitasnya tinggi [17].
Adapun skema reaksi transesterifikasi untuk menghasilkan metil ester
[image:30.595.193.436.165.461.2](biodiesel) disajikan pada gambar 2.1 :
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Trigliserida dengan Metanol [17]
2.2.2 Proses Interesterifikasi
Reaksi interesterifikasi adalah suatu cara untuk mengubah struktur dan
komposisi minyak dan lemak melalui penukaran gugus radikal asil di antara
trigliserida dan asam alkohol (alkoholisis), lemak (asidolisis), atau ester
(transesterifikasi). Interesterifikasi tidak mempengaruhi derajat kejenuhan asam
lemak atau menyebabkan terjadinya isomerisasi asam lemak yang memiliki ikatan
ganda. Jadi dapat dikatakan bahwa reaksi interesterifikasi tidak akan mengubah
sifat dan profil asam lemak yang ada, tetapi mengubah profil lemak dan minyak
karena memiliki susunan trigliserida yang berbeda dari trigliserida awalnya [25].
Pada interesterifikasi trigliserida dapat digunakan aseptor asil seperti metil
asetat. Reaksi interesterifikasi trigliserida dengan metil asetat ini menghasilkan
transesterikasi dengan alkohol. Keuntungan triasetilgliserol yang dihasilkan tidak
berefek pada aktifitas lipase yang merupakan salah satu kelebihan dengan
mekanisme interesterifikasi ini [19].
Adapun skema reaksi interesterifikasi untuk menghasilkan metil ester
(biodiesel) disajikan pada gambar 2.2 :
Gambar 2.2 Reaksi Interesterifikasi Trigliserida dengan Metil Asetat [26]
Untuk proses interesterifikasi, dapat digunakan metil asetat sebagai donor
gugus asil. Metil asetat merupakan sumber alkil yang menggantikan metanol
dalam produksi biodiesel, dimana dengan penggantian ini menjadikan reaksi
pembentukan biodiesel berupa reaksi interesterifikasi yang menghasilkan
biodiesel dan triasilgliserol [27].
Keuntungan metil asetat yang menggantikan metanol sebagai penyuplai
gugus metil adalah untuk mampu mencegah deaktivasi dan meningkatkan
stabilitas biokatalis selama berlangsungnya proses reaksi.
Tabel 2.3 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Metil Asetat [28]
Sifat Fisika Sifat Kimia
Berwujud Cair Tidak bersifat korosif Berat Molekul : 74,08 g/mol Stabil pada suhu kamar
Titik Didih : 570C Larut dalam air Titik Leleh : - 98,050C Reaktif terhadap alkali
Spesific Graviti : 0,92 Larut dalam metanol
2.3 ENZIM LIPASE
Enzim adalah suatu protein yang bertindak sebagai katalisator reaksi biologi
(biokatalisator) [29]. Enzim yang strukturnya sempurna dan aktif mengkatalisis,
bersama-sama dengan koenzim atau gugus logamnya disebut holoenzim. Secara
Gambar 2.3 Bagan Struktur Molekul Enzim [30]
Substrat berikatan dengan sisi aktif suatu enzim melalui beberapa bentuk
ikatan kimia yang lemah (misalnya interaksi elektrostatik, ikatan hidrogen, ikatan
van der Waals, dan interaksi hidrofobik). Setelah berikatan dengan bagian sisi
aktif enzim, substrat bersama-sama enzim kemudian membentuk suatu kompleks
enzim-substrat, selanjutnya terjadi proses katalisis oleh enzim untuk membentuk
produk. Ketika produk sudah terbentuk enzim menjadi bebas kembali untuk
selanjutnya bereaksi kembali dengan substrat [30].
Gambar 2.4 Mekanisme Kerja Enzim [30]
Lipase adalah enzim yang mengkatalisis reaksi hidrolisis ester karboksilat
pada molekul triasilgliserol untuk membentuk asam lemak bebas, di-dan
monogliserida dan gliserol. Selain untuk mengkatalisis reaksi hidrolisis ester
karboksilat, lipase juga dapat mengkatalisis reaksi esterifikasi, penghubung
alkohol antara gugus hidroksil dan gugus karboksil dari asam karboksilat. Oleh
karena itu, mereka dapat mengkatalisis, hidrolisis, alkoholisis, esterifikasi dan
transesterifikasi. sehingga mereka memiliki spektrum yang luas dari aplikasi
bioteknologi. Lipase juga sangat spesifik sebagai kemo-, regio-katalis dan
enantioselektif. Berkat adanya evolusi langsung dan rekayasa protein, ini
memungkinkan untuk meningkatkan potensi katalitik lipase dan untuk
menyesuaikan mereka pada aplikasi dan kondisi proses tertentu, serta
Di antara lipase dari tanaman, hewan dan mikroba, yang paling sering
digunakan adalah lipase mikroba. Lipase mikroba memiliki banyak keunggulan
dibandingkan lipase dari hewan dan tumbuhan. Penggunaan mikroorganisme
memungkinkan untuk mendapatkan enzim lipase dalam jumlah yang banyak
dengan sifat yang diinginkan untuk konversi lemak dan minyak alami menjadi
biodiesel [7].
Penggunaan lipase sebagai biokatalis memungkinkan untuk sintesis alkil
ester secara spesifik, pemurnian gliserol yang mudah dan reaksi transesterifikasi
gliserida dengan kandungan free fatty acid (FFA) yang tinggi [9].
2.4 IMOBILISASI ENZIM
Imobilisasi enzim adalah kurungan enzim untuk fase (matriks/dukungan)
berbeda antara substrat dan produk. Enzim terimobilisasi dengan efisiensi
fungsional dan reproduktifitas yang ditingkatkan digunakan sebagai alternatif
untuk mengurangi biaya yang mahal. Biokatalis terimobilisasi dapat berupa enzim
atau seluruh sel.. Polimer inert dan bahan organik biasanya digunakan sebagai
pembawa matriks karena keuntungannya yang bisa bertahan lama karena bentuk
dan kekuatan fisik yang kuat dibandingkan dengan matrik pembawa lain seperti
gel atau yang lainnya. Selain terjangkau, matriks yang ideal harus mencakup
karakteristik seperti inertness, kekuatan fisik, stabilitas, regenerability,
kemampuan untuk meningkatkan kekhususan dan aktivitas enzim dan mengurangi
produk inhibisi, adsorpsi spesifik dan cemaran mikroba. Imobilisasi menghasilkan
operasi ekonomi berkelanjutan, otomatisasi, rasio investasi/kapasitas yang tinggi
dan pemulihan produk dengan kemurnian yang jauh lebih besar [31]. Kinerja
enzim terimobilisasi dipengaruhi oleh berbagai macam faktor guna untuk
menunjang agar selalu aktif untuk mengkatalisis suatu reaksi. Adapun berbagai
yang mempengaruhi kinerja enzim terimobilisasi disajikan dalam tabel 2.4
Tabel 2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kinerja Enzim Terimobilisasi [31]
Faktor Efek pada Imobilisasi
Partisi Hidrofobik Peningkatan laju reaksi dari substrat hidrofobik
Mikro Pembawa Hidrofobik alami mennyetabilkan enzim
Kendala Difusi Aktivitas enzim yang menurun dan stabilitas meningkat Struktur alami pembawa seperti ukuran
pori
Retensi aktivitas tergantung pada ukuran pori
Kehadiran substrat dan inhibitor Retensi aktivitas yang cukup tinggi Perlakuan fisik Meningkatkan kinerja enzim Mekanisme kinerja lipase terimobilisasi dan proses inhibisi dapat
dijelaskan dengan gambar berikut:
Gambar 2.5 Mekanisme Kinerja Lipase Terimobilisasi [32]
Pada gambar 2.5 dapat dilihat mekanisme kinerja lipase terimobilisasi.
Substrat dalam keadaan bebas masuk ke bagian aktif enzim yang terimobilisasi
sehingga terjadi ikatan antara substrat dan enzim untuk menghasilkan produk.
Selain itu, pada gambar 2.5 juga menjelaskan inhibitor yang menutupi bagian aktif
enzim terimobilisasi sehingga substrat tidak dapat masuk ke bagian aktif enzim.
Imobilisasi enzim terbagi menjadi beberapa macam yang dibagi
berdasarkan metode imobilisasinya seperti berikut, metode adsorpsi menggunakan
pembawa yang tidak larut dalam air seperti derivate polisakarida, polimer sintetik
dan kaca. Pada metode cross-linking, digunakan reagen multifungsi seperti
glutaraldehid, bisdiobenzidin dan hexametilena diisosianat. Polimer seperti
kolagen, selulosa dan k-carrageenan digunakan pada metode entrapment, (a) Reaction
Substrate
Enzyme
Active site
Enzyme binds substrate Enzyme conditions products (b)Inhibiton
Inhibitor
Enzyme
Active
sedangkan metode kurungan membran mencakup perumusan liposom dan
mikrokapsul [31].
2.4.1 Metode Adsorpsi
Adsorpsi fisik seperti pada gambar 2.6 dianggap sebagai metode yang
paling sederhana untuk imobilisasi enzim. Fiksasi enzim dilakukan melalui ikatan
hidrogen, hubungan garam, dan gaya Van der Waal. Proses ini dilakukan dalam
kondisi ringan, tanpa atau dengan dukungan aktivasi minimal dan aplikasi
prosedur bersih, dan tidak adanya reagen tambahan. Dengan demikian adsorpsi
merupakan metode ekonomis dan memungkinkan untuk menjaga aktivitas dan
spesifisitas enzim. Komposisi kimia pembawa, rasio molar hidrofilik terhadap
kelompok hidrofobik, serta ukuran partikel dan luas permukaan yang menentukan
jumlah enzim terikat dan perilaku enzim setelah imobilisasi [33].
Gambar 2.6 Imobilisasi Enzim dengan Metode Adsorpsi [34]
Pada gambar 2.6 dapat dilihat enzim teradsorp pada permukaan partikel
pembawa melalui ikatan hidrogen, hubungan garam, dan gaya Van der Waal
antara enzim dan partikel pembawa.
2.4.2 Metode Penjeratan dan Pengkapsulan
Penjeratan melibatkan penangkapan enzim dalam matriks polimer,
meskipun penjeratan enzim mengacu pada pembentukan membran seperti
penghalang fisik sekitar enzim. Matriks biasanya terbentuk selama proses
imobilisasi, dimana matriks yang terbentuk tidak memiliki muatan yang dapat
mempengaruhi larutan dalam reaksi yang berlangsung. Enzim terperangkap dalam
matriks gel seperti pada gambar 2.7 sehingga terkapsulasi. Kedua proses
membutuhkan peralatan sederhana dan reagen yang relatif murah. Hal ini
menyatakan bahwa enzim amobil dengan jeratan dan / atau enkapsulasi lebih
stabil daripada metode adsorpsi fisik. Pada saat yang sama enzim amobil
digunakan untuk menjerat dan / atau pengkapsulan lipase seperti k-carrageenan,
silika gel, silika aerogel dll [33].
Gambar 2.7 Imobilisasi Enzim dengan Metode Penjeratan dan Pengkapsulan [34]
Pada gambar 2.7 dapat dilihat enzim terperangkap dalam matriks sehingga
enzim menjadi amobil. Enzim yang terperangkap tidak sepenuhnya tertutup oleh
matriks, namun masih terdapat celah-celah yang menjadi sisi aktif untuk kerja
enzim terhadap substrat.
2.4.3 Metode Covalent Attachment
Covalen Attachment merupakan hasil dari reaksi kimia antara residu asam
amino aktif diluar katalitik aktif dan bagian pengikat dari enzim, dan fungsi aktif
dari pembawa. Meskipun rumit dan dipengaruhi kuat oleh sifat pembawanya,
covalen attachment seperti pada gambar 2.8 merupakan teknik yang paling efisien
untuk imobilisasi enzim. Beberapa pembawa yang digunakan untuk metode
covalent attachment ini seperti resin, chitosan, silika, polimer dll [33].
Gambar 2.8 Imobilisasi Enzim dengan Metode Covalent Attachment [34]
Pada gambar 2.8 dapat dilihat enzim terikat pada pembawanya. Enzim dapat terikat pada pembawa nya akibat hasil dari reaksi kimia antara residu asam amino aktif pembawa dan bagian pengikat pada enzim.
2.5 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI CPO
Indonesia merupakan salah satu produsen CPO terbesar di dunia dengan
kapasitas produksi terakhir tahun 2013 sebesar 6.584.732 ton. Produksi CPO di
Indonesia dari tahun ke tahun semakin meningkat. CPO memiliki potensi yang
memiliki potensi yang cukup besar, CPO 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 CPO.
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 CPO dan biodiesel.
Harga CPO = Rp 7500/ liter [35]
Harga Biodiesel = Rp 8400/ liter [35]
Dapat dilihat bahwa, harga jual CPO sebagai bahan baku hampir sama
dengan harga jual biodiesel sebagai produk dimana biaya produksi belum
termasuk dalam perhitungan. Tentu hal ini tidak membawa nilai ekonomis dalam
pembuatan biodiesel dari CPO. Namun, 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 101%. Pada Agustus 2013 lalu, konsumsi nabati (fatty acid
methyl ester/ FAME) yang dicampurkan ke dalam solar sehingga menjadi
biodiesel, masih 57.871 kiloliter. Sementara itu, bulan Oktober 2013 ini konsumsi
telah mencapai 116.261 kiloliter.Mulai September 2013, perusahaan di sektor
transportasi, industri, komersial, dan pembangkit listrik diwajibkan memakai
FAME (fatty acid methyl ester) minimal 10% dalam campuran solar. Hal ini
sesuai yang tercantum dalam Peraturan Menteri ESDM Nomor 25/2013 tentang
Bahan Bakar Lain. Biodiesel yang digunakan dalam campuran solar juga
diwajibkan merupakan produk lokal, bukan produk impor.
Dengan adanya kebijakan pemerintah yang ditetapkan oleh peraturan
menteri ESDM, penetapan harga jual biodiesel sendiri bisa fleksibel mengikuti
harga bahan baku serta biaya produksi saat ini yang ditutupi dengan subsidi,
sehingga produksi biodiesel menggunakan bahan baku CPO dapat tetap
menguntungkan dan berpotensi untuk menjadi industri yang berkembang ke
depannya menjadikan Indonesia sebagai penghasil terbesar biodiesel dan pelaku
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Organik, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, 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. Crude Palm Oil (CPO)
2. Metil Asetat
3. Lipozyme
4. Aquadest (H2O)
5. Natrium Hidroksida (NaOH)
6. Etanol (C2H5OH)
7. Phenolftalein (C20H14O4)
8. Poly Vinyl Alcohol (PVA) Teknis
3.2.2Peralatan Penelitian
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain:
1. Erlenmeyer
2. Magnetic Stirrer
3. Pemanas
4. Hot Plate
5. Shaker
6. Beaker Glass
7. Gelas Ukur
8. Neraca Digital
9. Batang Pengaduk
11.Corong Gelas
12.Pipet Tetes
13.Statif dan Klem
14.Stopwatch
15.Piknometer
16.Viskosimeter Ostwald
17.Karet Penghisap
18.Buret
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN
Penelitian ini dilakukan dengan mengulangi sebanyak 2 kali variabel acak
dalam rancangan percobaan Melina. Adapun kombinasi perlakuan penelitian
dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian
No. Run
Kondisi Reaksi
Jumlah Pemakaian Suhu (oC)
Rasio Molar Reaktan Jumlah Biokatalis (b/b)
1 45 1:4 26
1 2 3
2 45 1:8 14
1 2 3
3 45 1:8 26
1 2 3
4 50 1:6 10
1 2 3
5 50 1:6 30
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian (Lanjutan)
6 50 1:9 20
1 2 3
7 60 1:6 20
1 2 3
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 3.4.1 Prosedur Degumming CPO
Proses degumming CPO yang dilakukan diadopsi dari penelitian Hermanto
& Sihotang (2013) [36] dengan prosedur sebagai berikut:
1. CPO sebanyak 300 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan
dipanaskan dalam hot water bath dimana temperatur air dan minyak
dijaga konstan pada 60 oC.
2. Asam fosfat (H3PO4) sebanyak 0,6 % (b/b) CPO ditambahkan ke dalam
erlenmeyer
3. Campuran diaduk homogen pada kecepatan 400 rpm selama 15 menit
hingga kandungan CPO itu terlihat semi-transparan, cokelat gelap.
4. Campuran hasil reaksi disaring dengan kertas saring.
3.4.2 Prosedur Utama
1. Crude Palm Oil (CPO) dan metil asetat dengan rasio mol tertentu
dimasukkan ke dalam erlenmeyer.
2. Lipozyme sebanyak jumlah tertentu dari berat total CPO dan metil asetat
dimasukkan ke dalam campuran.
3. Campuran dipanaskan dengan pemanas hingga mencapai suhu reaksi
tertentu kemudian dihomogenkan campuran menggunakan shaker
dengan kecepatan 150 rpm selama 10 jam
4. Pemanas dan shaker dimatikan kemudian campuran reaksi dikeluarkan
dari erlenmeyer setelah tercapai waktu reaksi kemudian campuran
disaring pada erlenmeyer lain dan Lipozyme disimpan pada suhu 20 oC.
6. Campuran yang telah didestilasi kemudian dimasukkan ke dalam botol
penyimpanan untuk dianalisis
7. Prosedur di atas diulangi dengan menggunakan ulang biokatalis
Lipozyme tersebut sebanyak 3 kali.
3.4.3 Prosedur Analisis
3.4.3.1Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode Hidrolisis
Analisis aktivitas enzim lipase dengan metode hidrolisis diadopsi dari
Maulana (2012) [6] dengan prosedur sebagai berikut:
1. 2 ml Crude Palm Oil (CPO) dan 15 ml aquadest ditambahkan ke dalam
erlenmeyer.
2. PVA teknis (Poly Vinil Alcohol) sebanyak 0,3 gram dimasukkan ke dalam
campuran.
3. Lipozyme dimasukkan ke dalam campuran dengan konsentrasi 10% dari berat
total CPO dan aquadest.
4. Reaksi hidrolisis ini dilangsungkan selama 1 jam
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
3.4.3.2Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40
Untuk Analisis kadar FFA bahan baku CPO sesuai dengan AOCS Official
Method Ca 5a-40 dengan prosedur sebagai berikut
1. Bahan baku CPO 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. Titik akhir tercapai jika warna larutan
Kadar FFA= N x V x BM berat sampel x 10
Dimana: N = normalitas larutan NaOH
V = volum larutan NaOH terpakai
M = berat molekul FFA
3.4.3.3Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Bahan Baku CPO dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS
Komposisi bahan baku CPO serta biodiesel yang dihasilkan akan
diAnalisis 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.
3.4.3.4Analisis Viskositas Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode Tes ASTM D 445
Viskositas adalah ukuran hambatan cairan untuk mengalir secara gravitasi,
untuk aliran gravitasi dibawah tekanan hidrostatis, tekanan cairan sebanding
dengan kerapatan cairan. Satuan viskositas dalam cgs adalah cm2 per detik
(Stokes). Satuan SI untuk viskositas m2 per detik (104 St). Lebih sering digunakan
centistokes (cSt) (1cSt =10-2 St = 1 mm2/s). Untuk Analisis viskositas
menggunakan metode tes ASTM D-445. Untuk pengukuran viskositas ini
menggunakan peralatan utama yaitu viskosimeter Ostwald tube tipe kapiler,
viscosimeter holder dan bath pemanas pada 40oC. Termometer yang digunakan
dengan ketelitian 0,02oC dan menggunakan stop watch dengan ketelitian 0,2 detik
3.4.3.5Analisis Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode Tes OECD 109
Untuk Analisis densitas menggunakan metode tes OECD 109. Untuk
pengukuran densitas ini menggunakan peralatan utama yaitu piknometer.
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
3.5.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO
Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO
3.5.2 Flowchart Prosedur Utama
Mulai
Crude Palm Oil (CPO) dan metil asetat dimasukkan
dengan rasio mol tertentu ke dalam erlenmeyer
Campuran dihomogenkan menggunakan shaker dengan kecepatan 150 rpm selama 10 jam
Lipozyme dengan jumlah tertentu dari berat total CPO
dan metil asetat dimasukkan ke dalam campuran
Campuran dipanaskan dengan pemanas hingga mencapai suhu reaksi tertentu
300 gram CPO dimasukkan ke dalam erlenmeyer lalu ditambah asam fosfat (H3PO4) 0,6 % b/b dari berat CPO
Dipanaskan dalam hot water bath
pada temperatur konstan 60 oC
Selesai Mulai
Diaduk dan dihomogenkan pada kecepatan 400 rpm selama 15 menit hingga
Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Utama
3.5.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode Hidrolisis
Gambar 3.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode Hidrolisis
Shaker dimatikan
Campuran dikeluarkan dari erlenmeyer disaring, setelah itu dimasukkan ke dalam erlenmeyer lain sehingga
Lipozyme dan campuran terpisah
Lipozyme disimpan
pada suhu 20 oC
Campuran didestilasi dengan suhu 65 oC dan dimasukkan ke dalam botol penyimpanan
Dianalisis biodiesel yang dihasilkan
Mulai
2 ml Crude Palm Oil (CPO) dan 15 ml
aquadest ditambahkan ke dalam erlenmeyer.
PVA teknis (Poly Vinil Alcohol) sebanyak 0,3 gram dimasukkan ke dalam campuran.
Lipozyme dimasukkan ke dalam campuran
dengan konsentrasi 10% dari berat total CPO
Reaksi hidrolisis ini dilangsungkan selama 1
Sampel sebanyak 2 ml diambil untuk dititrasi menggunakan NaOH 0,05 M
Nilai FFA kemudian dihitung
Selesai
3.5.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO Mulai
Bahan baku CPO sebanyak 7,05 ± 0,05 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer.
Ditambahkan etanol 95% sebanyak 75 ml
Campuran dikocok kuat kemudian ditambahkan indikator fenolftalein 3-5 tetes
Campuran dititrasi dengan NaOH 0,25 N
Apakah larutan berwarna merah rosa?
Ya
Tidak
Kadar FFA dihitung
3.5.5 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan Metode Tes ASTM D 445
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan
3.5.6 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan Metode Tes OECD 109
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan Mulai
Piknometer dikalibrasi dengan air untuk mengetahui volume piknometer
Piknometer diisi dengan hasil sintesis biodiesel
Massanya ditimbang
Densitas sampel percobaan dihitung
Selesai Mulai
Viskosimeter dikalibrasi dengan air untuk menentukan konstanta viskosimeter
Sampel berupa biodiesel dimasukkan sebanyak 5 ml kedalam viskosimeter
Sampel dihisap dengan karet penghisap hingga
melewati batas atas viskosimeter
Waktu alir sampel dicatat dari batas atas hingga batas bawah
Selesai
Sampel dibiarkan mengalir ke bawah sampai
batas bawah viskosimeter
Pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 ANALISIS BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM OIL)
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah minyak sawit mentah
atau CPO (Crude Palm Oil). CPO (crude palm oil) merupakan minyak kasar
yang diperoleh dengan cara ekstraksi daging buah sawit dan biasanya masih
mengandung kotoran terlarut dan tidak terlarut dalam minyak. Pengotor yang
dikenal dengan sebutan gum atau getah ini terdiri dari fosfatida, protein,
hidrokarbon, karbohidrat, air, logam berat dan resin), asam lemak bebas (FFA),
tokoferol, pigmen dan senyawa lainnya [37]. Untuk kerja enzim lipase
terimobilisasi (Lipozyme), adanya gum memungkinkan terjadinya penyumbatan
pada pori-pori sebagai sisi aktif enzim sehingga kinerja lipase menjadi tidak
maksimal.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bahan baku berupa Crude
Palm Oil (CPO) yang telah di degumming. Degumming merupakan suatu proses
pemisahan getah atau lendir-lendir yang terdiri atas fosfatida, protein, residu,
karbohidrat, air dan resin [38].
Pada penelitian ini, bahan baku yang telah di-degumming dianalisis kadar
FFA dengan dibandingkan sebelum di-degumming. Gambar 4.1 berikut
merupakan hasil analisis kadar FFA CPO sebelum dan setelah degumming.
Gambar 4.1 Analisis Kadar FFA terhadap CPO Sebelum dan Sesudah
Degumming 0 1 2 3 4 5
Sebelum Degumming Setelah Degumming
Berdasarkan gambar 4.1, diperoleh penurunan kadar FFA setelah
degumming sebesar 14,33 %. 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. Penelitian
pendahuluan menggunakan bahan baku CPO tanpa degumming, diperoleh yield
biodiesel sebesar 16,05 %, dimana perolehan yield ini jauh lebih kecil
dibandingkan dengan menggunakan bahan baku CPO yang telah di-degumming.
Perolehan yield yang lebih kecil ini disebabkan masih banyak pengotor berupa
getah pada CPO sebelum degumming yang 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.
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
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). Dapat dilihat kandungan asam oleat pada CPO
cukup tinggi. Menurut Knothe, 2005 minyak dengan kandungan asam oleat
(C18:1) terbesar adalah minyak yang paling cocok untuk memproduksi biodiesel
[39].
CPO yang digunakan sebagai bahan baku merupakan minyak nabati.
Minyak dan lemak nabati, asam lemak jenuh umumnya terdapat