PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR
(Jatropha curcas ) MENGGUNAKAN KATALIS KOH 4 %
DENGAN VARIASI LAMA REAKSI 2 ; 4 DAN 6 JAM
TESIS
Oleh
PARLINDUNGAN SITORUS
097026004 / FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
TESIS
Oleh
PARLINDUNGAN SITORUS
097026004 / FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR
(Jatropha curcas ) MENGGUNAKAN KATALIS KOH 4 %
DENGAN VARIASI LAMA REAKSI 2 ; 4 DAN 6 JAM
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
PARLINDUNGAN SITORUS
097026004 / FIS
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JARAK PAGAR (Jatropha curcas ) MENGGUNAKAN KATALIS KOH DENGAN VARIASI LAMA REAKSI 2 ; 4 DAN 6 JAM
Nama : PARLINDUNGAN SITORUS
N I M : 097026004
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Nimpan Bangun, M.Sc
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, D e k a n ,
Dr. Nasruddin MN,M.Eng.Sc. Dr. Sutarman,M.Sc
PERYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha curcas) MENGGUNAKAN KATALIS KOH DENGAN
VARIASI LAMA REAKSI 2 ; 4 DAN 6 JAM
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, Juni 2011
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : PARLINDUNGAN SITORUS
N I M : 097026004
Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif ( Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha curcas) MENGGUNAKAN KATALIS KOH DENGAN
VARIASI LAMA REAKSI 2 ; 4 DAN 6 JAM
Beserta perangkat yang ada ( jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data – base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atas sebagai pemilik hak cipta.
Demikian surat peryataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, Juni 2011
Telah Diuji pada Tanggal : 24 Juni 2011
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr.Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Dr.Nimpan Bangun, M.Sc
DATA PRIBADI
Nama Lengkap berikut gelar : Parlindungan Sitorus ,S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir : Simarmata, 10 Mei 1974
Alamat : Jl. Bajak 2H Perumahan Puri Mediterania 64
Kelurahan Harjosari II Medan 20147
Telepon /HP : 081361647601
e-mail : parlindungansitorus@ymail.com
Instansi Tempat Bekerja : Kopertis Wilayah I Medan-NAD dpk
Sekolah Tinggi Teknologi Immanuel –Medan
Alamat Kantor : Jl Setia Budi Gg Sempurna Tanjung Sari
Telepon/Faks : +62618214878 ; +62618222619
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri Simarmata Tamat : 1986
SMP : SMP Negeri-2 Simanindo Tamat : 1989
SMA : SMA Negeri-1 Pangururan Tamat : 1992
Strata-1 : FMIPA USU Tamat : 1999
KATA PENGANTAR
Pertama-tama kami panjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
Pemerintah Republik Indonesia c.q Menteri Pendidikan Indonesia yang telah memberikan bantuan dana melalui program BPPS sehingga penulis dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof.Dr.dr.Syahrial Pasaribu, DTM&H,M.Sc(CTM),Sp.A(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak Dr.Anwar DharmaSembiring,M.S beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya, penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Komisi Pembimbing yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, demikian juga penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih untuk Bapak Dr. Nimpan Bangun, M.Sc selaku Anggota Komisi Pembimbing yang sangat sabar, menuntun dan membimbing hingga selesainya penelitian ini.
Kepada semua asisten Laboratoriun Kimia Anorganik USU yang telah meluangkan waktu tenaga dan pikiran yang membantu kami untuk proses pembuatan biodiesel.
Kepada kedua orang tua saya, Ayahanda J.Sitorus dan ibunda tercinta T.Simarmata yang setiap saat mendoakan penulis selama dalam pendidikan dan penyelesaian tesis ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan sayang yang mendalam buat istri tercinta Doris M Togatorop, yang senantiasa memberikan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada anak-anakku terkasih Cheryl Olivia Benedict Sitorus dan Christian Federico Sitorus yang setiap saat berdoa untuk keberhasilan penulis.
Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak, dan penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tulisan ini, kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya.
ABSTRAK
Bahan bakar minyak bumi adalah salah satu sumber energi utama yang digunakan di banyak negara di dunia saat ini. Kebutuhan akan bahan ini semakin meningkat, seiring dengan penggunaannya di bidang industri dan transportasi, sehingga mendorong diperlukannya sumber energi alternatif baru. Minyak tumbuhan merupakan bahan yang potensial sebagai sumber energi terbarukan untuk dapat menghasilkan metil ester (biodiesel) sebagai bahan pengganti minyak diesel. Penelitian ini menggunakan minyak jarak pagar sebagai bahan mentahnya. Transesterifikasi salah suatu reaksi kimia yang cocok untuk pembuatan biodiesel, reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis basa. Katalis KOH digunakan dalam reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha curcas) untuk pembuatan biodiesel. Minyak ini mengandung kadar asam lemak bebas yang tinggi, dengan kadar asam lemak bebasnya 7,78 % yang berpotensi menimbulkan reaksi sampingan yaitu penyabunan. Proses transesterifikasi dijalankan pada dengan perbandingan molar minyak jarak dengan zat pelarutnya 1 : 6, jumlah katalis basa KOH 4 % dari berat minyak, suhu reaksi dibuat tetap 65 oC, dan waktu reaksi divariasikan mulai dari 2jam, 4 jam dan 6 jam. Larutan yang dihasilkan dinetralkan menggunakan asam HCl, kemudian ditambahkan n-heksan dan dicuci dengan aquadest. Lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol,metanol sisa, dan zat pengotor yang lain. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan dengan Na2SO4anhidrous dan didiamkan selama 3 jam ,larutan disaring kemudian didestilasi vakum, residu ditimbang. Dari 500 gr minyak jarak pagar ditransesterifikasi, selama 2 jam,4 jam, dan 6 jam diperoleh diperoleh konversi FAME 68,31%,74,03%, 75,75%. Sifat-sifat fisis dan kimia biodiesel yang diperoleh dari reaksi transesterifikasi dengan lama reaksi waktu 2 jam; 4 jam dan 6 jam masing-masing: flash point 40 oC ; 35 oC ; 35 oC kadar air 0,978 % ; 0,7033%; 0,1014% cloud point 6 oC ; 8 oC ; 1,75 oC viskositas 8,58 cSt ; 8,98 cSt ; 5,99 cSt densitas 0,84 gr/cm3; 0,91 gr/cm3 ; 0,88 gr/cm3 bilangan jodium 67,03 mg/g; 67,09 mg/g, 67,57 mg/g. Makin lama reaksi makin banyak konversi metil ester yang diperoleh, dan dari pengujian sifat fisisnya menunjukkan biodiesel turunan minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar pengganti solar.
PRODUCTION OF BIODIESEL FROM JATROPHA CURCAS OIL (Jatropha curcas )THROUGH OPTIMISED KOH 4% CATALYSED
WITH VARIATION REACTION TIME FOR 2 ; 4 AND 6 HOURS
ABSTRACT
Petroleum fuel is one of especial source energy used a lot of state world in this time. Human need for energy sources in the form of fuel increasing, along with its use in industrial area and transportation, so that push needing of new alternative source energy. Plant oil represent the potential substance as new source energy to yield the ester methyl (biodiesel) as substitution of diesel oil. This research use the jatropha curcas oil as raw material. Transesterification is one of the appropriate chemical reaction for the making of biodiesel, this reaction constructively base catalyzed. KOH catalyst used in transesterification reaction the Jatropha curcas oil (Jatropha curcas) for the making of biodiesel. This oil the high free fatty acid contain, with the free fatty acid contents 7,78 % have potency to generate the peripheral reaction that is lathering. Proces transesterification conducted with ratio of molar Jatropha curcas oil to the solvent is 1 : 6, amount of KOH base catalyzed 4 % from oil weight, temperature reaction made remain to 65oC, and time variation reaction start from 2 hours, 4 hours and 6 hours. Condensation yielded neutralized use the HCL acid, then enhanced n-heksan and cleaned by aquadest. Flake contain the methyl ester (FAME) and substratum of gliserol and methanol is remainder and other pollutant. Flake in funnel apart to contain the FAME enhanced by Na2SO4anhidrous and hushed during 3 hours, condensation filtered then vacuum destilation, deliberated residual. From 500 gr of jatropha curcas oil transesterification, during 2 hours, 4 hours, and 6 hours obtained FAME conversion 68,31%, 74,03%, 75,75%. Physical propertis and chemical properties and biodiesel obtained from transesterification reaction with time reaction 2 hours; 4 hours and 6 hours of each : flash point 40 oC; 35oC ;35 oC water rate 0,978% ; 0,7033%; 0,1014% cloud point 6 oC ; 8 oC ; 1,75 oC viscositas 8,58 cSt ; 8,98 cSt ; 5,99 cSt densitas 0,84 gr/cm3; 0,91 gr/cm3; 0,88 gr/cm3jodium number 67.03 mg/g; 67,09 mg/g, 67,57 mg/g. Longer time reaction more obtained ester methyl conversion, and from examination nature of physical properties show the biodiesel jatropha curcas oil generation usable fence as one of alternative of substitution of fuel of diesel fuel substitution.
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN ix
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Batasan Masalah 5
1.3 Perumusan Masalah 5
1.4 Tujuan Penelitian 6
1.5 Manfaat Penelitian 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 Jarak Pagar (Jatropha curcas) 7
2.2 Bioenergi 8
2.3 Bioethanol 10
2.4 Minyak Nabati 11
2.4.1. Komposisi Dalam Minyak Nabati 13
2.4.2. Monogliserida, Digliserida, Trigliserida dan
Total Gliserol Massa) 13
2.4.3. Asam Lemak Bebas 14
2.5. Minyak Jarak Pagar 15
2.6. Bahan Bakar Diesel 18
2.7. Biodiesel 25
2.7.1 Sifat-Sifat Biodiesel 26
2.7.2 Keuntungan –Keuntungan dari Biodiesel 26
2.7.3 Emisi Biodiesel 27
2.8. Proses Pembuatan Biodiesel 28
2.8.1 Esterifikasi 28
2.8.2 Transesterifikasi 29
2.9. Kromatografi Gas 34
2.10 Persyaratan Kualitas Biodiesel 35
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 36
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 36
3.2. Proses Pembuatan Biodiesel 36
3.2.1. Alat dan Bahan 36
3.2.2. Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak
Jarak Pagar 37
3.2.3. Diagram Alir Uji Karakterisasi Biodiesel dari
Minyak Jarak Pagar 38
. 3.2.4. Prosedur Kerja 38
3.4 Pengujian Massa Jenis (Densitas) 41
3.5. Pengujian Bilangan Jodium 43
3.6. Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 45
3.7. Pengujian Kadar Air 45
3.8. Pengujian Titik Nyala ( Flash Point) 47
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 48
4.1 Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar 48
4.2 Hasil Analisa Sifat Fisika , Kimia dan Konversi FAME 52
4.3 Kadar Air 53
4.4 Viskositas (kekentalan) 54
4.5 Flash Point (Titik Nyala) 54
4.6 Cloud Point ( Titik Kabut) 55
4.7 Kerapatan (Densitas) 56
4.8 Bilangan Jodium 57
BAB V KESMPULAN DAN SARAN 59
5.1. Kesimpulan 59
5.2. Saran 59
Tabel
1.1 Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 1995-2010 2
1.2 Keberlanjutan Produksi Minyak Bumi Dunia 3
1.3 Perbandingan Emisi Biodiesel dan Petrosolar 4
2.1 Komposisi Kandungan Zat pada Biji Jarak Pagar Tanaman 8
2.2 Potensi Energi Terbarukan di Indonesia 9
2.3 Tanaman Penghasil Minyak Nabati serta Produktivitasnya 12 2.4 Spesifikasi Minyak Jarak Pagar untuk Biodiesel 16 2.5 Komposisi Bahan Kimia dari Biji, kulit dan Buah Jarak Pagar 17 2.6 Perbandingan Kandungan Minyak Beberapa Tanaman 18
2.7 Standar ASTM Untuk Bahan Bakar Biodiesel 19
2.8 Masalah Kinerja dan Kemungkinan Penyebabnya 23
2.9 Sifat Fisis Minyak Diesel dan Pengaruhnya pada Mesin 24 2.10 Perbandingan EmisiBiodiesel dan Petroleum Diesel 27 2.11 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 34
4.1 Kandungan Asam Lemak,Jumlah Trigliserida dalam Minyak 48 Jarak Pagar ((Jatropha curcas) dalam Basis Hitungan 100 gr
[image:14.612.110.515.105.408.2]DAFTAR GAMBAR Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1 Pohon Jarak Pagar (Jatropha curcas) 7
2.2 Buah /Biji Pohon Jarak Pagar 8
2.3 Struktur molekul monogliserida, digliserida dan trigliserida 14
2.4 Struktur Asam Lemak Bebas 14
2.5 Struktur Kimia Minyak Jarak Pagar 16
2.6 Struktur Kimia Minyak Jarak Pagar Kepyar 16
2.7 Reaksi Esterifikasi dari Asam Lemak Menjadi Metil Ester 29 2.8 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida Menjadi Metil Ester 29
2.9 Tahapan Reaksi Transesterifikasi 30
4.1 Grafik Hubungan Antara Konversi FAME dengan lama reaksi 50 4.2 Grafik hubungan antara persentase Konversi FAME dengan
Flash Point biodiesel turunan minyak jarak pagar
52
4.3 Grafik hubungan antara persentase Konversi FAME dengan Kadar Air biodiesel turunan minyak jarak pagar
53
4.4 Hubungan antara persentase Konversi FAME dengan Cloud Point Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar
54
4.5 Hubungan antara persentase Konversi FAME dengan Viskositas Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar
55
4.6 Hubungan antara persentase Konversi FAME dengan Densitas Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar
57
4.7 Hubungan antara persentase Konversi FAME dengan Bilangan jodium Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar
[image:15.612.111.514.97.423.2]A Hasil Uji Titrasi Minyak Jarak Pagar L-1 B Data Hasil Uji Fisis Biodiesel Minyak Jarak Pagar L-2
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha curcas) MENGUNAKAN KATALIS KOH 4 %
DENGAN VARIASI LAMA REAKSI 2 ; 4 DAN 6 JAM
ABSTRAK
Bahan bakar minyak bumi adalah salah satu sumber energi utama yang digunakan di banyak negara di dunia saat ini. Kebutuhan akan bahan ini semakin meningkat, seiring dengan penggunaannya di bidang industri dan transportasi, sehingga mendorong diperlukannya sumber energi alternatif baru. Minyak tumbuhan merupakan bahan yang potensial sebagai sumber energi terbarukan untuk dapat menghasilkan metil ester (biodiesel) sebagai bahan pengganti minyak diesel. Penelitian ini menggunakan minyak jarak pagar sebagai bahan mentahnya. Transesterifikasi salah suatu reaksi kimia yang cocok untuk pembuatan biodiesel, reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis basa. Katalis KOH digunakan dalam reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha curcas) untuk pembuatan biodiesel. Minyak ini mengandung kadar asam lemak bebas yang tinggi, dengan kadar asam lemak bebasnya 7,78 % yang berpotensi menimbulkan reaksi sampingan yaitu penyabunan. Proses transesterifikasi dijalankan pada dengan perbandingan molar minyak jarak dengan zat pelarutnya 1 : 6, jumlah katalis basa KOH 4 % dari berat minyak, suhu reaksi dibuat tetap 65 oC, dan waktu reaksi divariasikan mulai dari 2jam, 4 jam dan 6 jam. Larutan yang dihasilkan dinetralkan menggunakan asam HCl, kemudian ditambahkan n-heksan dan dicuci dengan aquadest. Lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol,metanol sisa, dan zat pengotor yang lain. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan dengan Na2SO4anhidrous dan didiamkan selama 3 jam ,larutan disaring kemudian didestilasi vakum, residu ditimbang. Dari 500 gr minyak jarak pagar ditransesterifikasi, selama 2 jam,4 jam, dan 6 jam diperoleh diperoleh konversi FAME 68,31%,74,03%, 75,75%. Sifat-sifat fisis dan kimia biodiesel yang diperoleh dari reaksi transesterifikasi dengan lama reaksi waktu 2 jam; 4 jam dan 6 jam masing-masing: flash point 40 oC ; 35 oC ; 35 oC kadar air 0,978 % ; 0,7033%; 0,1014% cloud point 6 oC ; 8 oC ; 1,75 oC viskositas 8,58 cSt ; 8,98 cSt ; 5,99 cSt densitas 0,84 gr/cm3; 0,91 gr/cm3 ; 0,88 gr/cm3 bilangan jodium 67,03 mg/g; 67,09 mg/g, 67,57 mg/g. Makin lama reaksi makin banyak konversi metil ester yang diperoleh, dan dari pengujian sifat fisisnya menunjukkan biodiesel turunan minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar pengganti solar.
ABSTRACT
Petroleum fuel is one of especial source energy used a lot of state world in this time. Human need for energy sources in the form of fuel increasing, along with its use in industrial area and transportation, so that push needing of new alternative source energy. Plant oil represent the potential substance as new source energy to yield the ester methyl (biodiesel) as substitution of diesel oil. This research use the jatropha curcas oil as raw material. Transesterification is one of the appropriate chemical reaction for the making of biodiesel, this reaction constructively base catalyzed. KOH catalyst used in transesterification reaction the Jatropha curcas oil (Jatropha curcas) for the making of biodiesel. This oil the high free fatty acid contain, with the free fatty acid contents 7,78 % have potency to generate the peripheral reaction that is lathering. Proces transesterification conducted with ratio of molar Jatropha curcas oil to the solvent is 1 : 6, amount of KOH base catalyzed 4 % from oil weight, temperature reaction made remain to 65oC, and time variation reaction start from 2 hours, 4 hours and 6 hours. Condensation yielded neutralized use the HCL acid, then enhanced n-heksan and cleaned by aquadest. Flake contain the methyl ester (FAME) and substratum of gliserol and methanol is remainder and other pollutant. Flake in funnel apart to contain the FAME enhanced by Na2SO4anhidrous and hushed during 3 hours, condensation filtered then vacuum destilation, deliberated residual. From 500 gr of jatropha curcas oil transesterification, during 2 hours, 4 hours, and 6 hours obtained FAME conversion 68,31%, 74,03%, 75,75%. Physical propertis and chemical properties and biodiesel obtained from transesterification reaction with time reaction 2 hours; 4 hours and 6 hours of each : flash point 40 oC; 35oC ;35 oC water rate 0,978% ; 0,7033%; 0,1014% cloud point 6 oC ; 8 oC ; 1,75 oC viscositas 8,58 cSt ; 8,98 cSt ; 5,99 cSt densitas 0,84 gr/cm3; 0,91 gr/cm3; 0,88 gr/cm3jodium number 67.03 mg/g; 67,09 mg/g, 67,57 mg/g. Longer time reaction more obtained ester methyl conversion, and from examination nature of physical properties show the biodiesel jatropha curcas oil generation usable fence as one of alternative of substitution of fuel of diesel fuel substitution.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Minyak bumi adalah salah satu sumber energi utama yang banyak digunakan berbagai negara didunia pada saat ini. Kebutuhan bahan bakar selalu meningkat , seiring dengan pengunaannya di bidang industri maupun transpostasi. Tetapi saat ini dunia mengalami krisis bahan bakar minyak. Krisis BBM (bahan bakar minyak) fosil mendorong pencarian sumber bahan bakar alternatif terbarukan. Sumber bahan bakar alternatif itu antara lain berupa tanaman yang terbarukan (Nurcholis. M, 2007)
Akhir – akhir ini dunia sangat prihatin terhadap pemanasan global maupun polusi udara, penggunaan energi berbasis bahan fosil (minyak tanah, batu bara) sangat merugikan kepada manusia, misalnya dapat memberikan emisi nitrogen oksida (NOx), belerang oksida (SOx), CO2, partikel-partikel halus maupun logam logam berat (Gupta. R.B dan Dermibas. A, 2010)
mudah berubah menjadi lemak atau minyak kembali, melalui fotosintesis. Karena itu kedua bahan itu digolongkan dalam energi renewable (Gupta. R.B dan Dermibas. A, 2010) Polusi udara disebabkan zat-zat yang berbahaya seperti partikel yang terjadi karena pembakaran fosil,gas CO, uap bahan kimia NOxdan SO2. Emisi CO2 yang bertambah dan terus terakumulasi membuat suhu alam bertambah disebut global warming.
Banyak negara, terutama Indonesia mengalami masalah kekurangan bahan bakar minyak ( dari bahan bakar fosil) untuk negaranya sendiri. Kebutuhan bahan bakar untuk mesin diesel di Indonesia tiap tahunnya semakin meningkat seiring dengan pertambahan jumlah mesin industri dan jumlah kendaraan bermesin diesel. Dengan semakin terbatasnya cadangan minyak bumi, maka perlu dicari alternatif sumber energi , konsumsi minyak solar di Indonesia dapat dilihat pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 19952010
Tahun 1995 2000 2005 2010
Transportasi Milyar liter 6,91 9,69 13,12 18,14 Total Milyar liter 15,84 21,39 27,05 34,71
Porsi % 43,62 45,29 48,50 52,27
Jumlah minyak solar yang diimpor adalah :
• 1999 : 5 milyar liter atau 25% kebutuhan nasional • 2001 : 8 milyar liter atau 34% kebutuhan nasional
• 2006 :15milyar liter atau 50% kebutuhan nasional asumsi tak ada pembangunan kilang baru( Mescha.D.dkk, 2007)
Stok minyak mentah yang berasal dari fosil ini terus menurun sedangkan jumlah konsumsinya terus meningkat setiap tahunnya.
3
membuka peluang penggunaan energi terbarukan seperti biodiesel dan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil. Selain menipisnya jumlah cadangan bahan bakar fosil, alasan penting lain untuk mengurangi penggunaanya adalah masalah kerusakan lingkungan, harga yang terus melambung, dan beban subsidi yang semakin membengkak.
Tabel 1.2 Keberlanjutan Produksi Minyak Bumi Dunia
Cadangan Minyak
Negara
< 10 tahun Amerika Serikat, Kanada, Inggris, Indonesia*, Norwegia, Mesir, Argentina, Australia, Ekuador
< 50 tahun Cina, Nigeria*, Aljazair*, Malaysia, Kolombia, Oman, India, Qatar*, Angola, Rumania, Yaman, Brunei
< 100 tahun Saudi Arabia*, Rusia, Iran*, Venezuela*, Meksiko, Libya*, Brasil, Azerbaijan, Trinidad
>100 tahun tahun Irak*, Emirat Arab*, Kuwait*, Kazakhstan, Turkmenistan, Tunisia, Uzbekistan
(Diolah dari U.S. Geological Survey Oil and Gas Journal, 1995-2000) Keterangan: *) Anggota OPEC
Kontinuitas penggunaan bahan bakar minyak berbasis fosil (fossil fuel) memunculkan paling sedikit dua ancaman serius:
(1) faktor ekonomi, berupa jaminan ketersediaan bahan bakar fosil untuk beberapa dekade mendatang, masalah supplai, harga dan fluktuasinya (2) polusi akibat emisi pembakaran bahan bakar fosil ke lingkungan. Polusi
yang ditimbulkan oleh pembakaran bahan bakar fosil memiliki dampak langsung maupun tidak langsung kepada derajat kesehatan manusia
Polusi langsung bisa berupa gas – gas berbahaya, seperti CO, NOx, SO2 dan UHC (Unburn Hydrocarbon), juga unsur metalik seperti timbal (Pb) sedangkan polusi tidak langsung mayoritas. Emisi gas CO2 yang bertambah dan terus terakumulasi membuat suhu alam bertambah disebut global warming. Sumber utama CO2berasal dari pembakaran batu bara, petroleum dan gas alam.
geotermal dan biomasa. Energi matahari, angin, geotermal dan biomasa maupun biodiesel dikelompokkan dalam sumber energi terbarukan.
Tabel 1.3 Perbandingan Emisi Biodiesel dan Petrosolar
Kriteria Biodiesel Solar
SO2(ppm) 0 78
CO (ppm) 10 40
NO (ppm) 37 64
NO2(ppm) 1 1
Total partikulat (mg/Nm3) 0,25 5,6
Benzen (mg/Nm3) 0,3 5,01
Toluen(mg/Nm3) 0,57 2,31
Xylen(mg/Nm3) 0,37 1,57
Etil benzen(mg/Nm3) 0,3 0,37
Sumber: Soerawidjaja.T.H, 2000 Meskipun penggunaan biomasa dan biodiesel sebagai sumber energi menghasilkan CO2, tetapi bahan ini dari tumbuhan dan kembali kepada tumbuhan, sehingga total CO2 diudara tidak bertambah. Bahan bakar biodiesel pada awal diambil dari dan digunakan sebagai trigliserida. Namun tidak efisien karena terlalu kental (viskositasnya tinggi) sehingga terganggu pada sistim ionisasi pembakaran mesin. Untuk menurunkan kekentalan ini maka dilakukan proses transesterifikasi.
5
heterogen seperti oksida logam atau senyawa karbonat maupun metode yang lain seperti super kritis metanol, biokatalisis.
Reaksi transesterifikasi di katalisis dengan asam dapat terjadi pada gliserida. Transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha curcas)tanpa menggunakan katalis dapat berlangsung dalam kondisi metanol superkritis. Kondisi reaksi pada suhu 512 K – 613 K dengan tekanan antara 5,7 MPa – 8,6 MPa dan menggunakan perbandingan alkohol terhadap minyak adalah 10 : 43 mol menghasilkan FAME 100%.
Pengembangan tehnik reaksi dengan bahan minyak mengandung asam lemak telah dilaporkan,akhir ini bahwa katalis campuran amine dengan KOH mengkatalisis minyak yang mengandung asam lemak bebas yang tinggi, juga dapat diperoleh metil ester tanpa menghasilkan hasil samping berupa sabun (reaksi safonifikasi). Bahan baku yang akan ditransesterifikasi adalah minyak jarak pagar (Jatropha curcas).
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, peneliti membatasi masalah yakni : pembuatan sampel biodiesel turunan minyak jarak pagar menggunakan katalis KOH 4% mempelajari sifat-sifat fisis terhadap variasi lama reaksi transesterifikasi.
1.3 Perumusan Masalah
Sebagaimana Yao.J.dkk (2010) telah mencoba reaksi transesterifikasi menggunakan KOH sebagai katalis maka akan dicoba reaksi transesterifikasi dengan campuran KOH dan amine. Jadi permasalahan adalah
1. Apakah katalis KOH dapat bertindak sebagai katalis yang baik pada reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar
2. Apakah biodiesel dari turunan minyak jarak dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar solar
1.4 Tujuan Penelitian
1 Untuk mendapatkan lama reaksi yang diperlukan katalis KOH dengan minyak jarak pagar yang menghasilkan konversi minyak jarak pagar yang maksimum.
2. Untuk mempelajari sifat fisis biodiesel dari turunan minyak jarak pagar
1.5 Manfaat Penelitian
1 Hasil penelitian dapat memberikan informasi ilmiah tentang teknologi konversi minyak jarak pagar menjadi metil ester.
2 Bahan acuan untuk penelitian dan pengembangan lebih lanjut mengenai karakteristik senyawa-senyawa yang berpotensi sebagai pembangkit energi berbasis biodiesel guna menemukan sumber energi baru dan terbarukan. 3 Bahan masukan bagi pemerintah untuk mengembangkan tanaman jarak
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Tanaman jarak pagar ini berasal dari Amerika Tengah, mulai banyak ditanam di
Indonesia semenjak masa penjajahan Jepang, bijinya digunakan untuk bahan
bakar bagi pesawat tempur Jepang (Nurcholis.M, 2007 ) Istilah tumbuhan ini
dikenal dengan berbagai nama di Indonesia sesuai dengan daerahnya antara lain :
jarak kosta, jarak budge (Sunda); jarak gundul, jarak pager (Jawa); kalekhe paghar
(Madura) ; jarak pager (Bali) ; lulu mau, paku kase, jarak pageh (Nusa Tenggara);
kuman nema (Alor); jarak kosta, jarak wolanda, bindalo, bintalo, tondo utomene
(Sulawesi); ai huwa kama, balacai, kadoto (Maluku)
Gambar 2.1. Pohon Jarak Pagar Tanaman (Jatropha curcas)
Jarak pagar berupa pohon kecil atau perdu, umurnya dapat mencapai 50
tahun, tinggi tanaman 1,5 – 5 meter. Jarak pagar tumbuh pada kondisi
lingkungannya sesuai, dengan curah hujan 300 –700 mm/tahun (Bramasto.Y,
2003), meskipun demikian, jarak pagar tahan hidup didaerah sangat kering
ketinggian 0 – 800 m diatas permukaan laut, dengan suhu rata-rata 20oC – 35oC
PH tanah yang sesuai untuk tanaman ini adalah 5,0 – 6,2 ( Hamdi.A, 2005) Jarak
pagar dapat digunakan sebagai penahan erosi tanah oleh air dan deflasi pasir di
bukit pasir (wind barrier). Produksi biji sangat beragam, mulai dari 0,4
ton/ha/tahun sampai lebih dari 12,5 ton/ha/tahun. Faktor yang dapat
mempengaruhi produktivitas antara lain varietas, umur tanaman, pengairan, iklim
dan tanah.
Gambar 2.2. Buah/Biji Pohon Jarak Pagar Tanaman
Jarak pagar mudah dibudidayakan dan dapat tumbuh dengan cepat.
Kandungan minyak pada jarak pagar sebanyak 25 % – 35 % pada bijinya dan
[image:26.612.223.418.246.357.2]50% – 60% pada dagingnya.
Tabel 2.1 Komposisi Kandungan Zat pada Biji Jarak Pagar Tanaman
Kandungan Zat Komposisi (dalam %)
air 20
Protein 18
Lemak 38
karbohidrat 17
serat 15,5
abu 5,3
2.2 Bioenergi
Bioenergi adalah bahan bakar alternatif terbarukan yang prospektif untuk
dikembangkan, tidak hanya karena harga minyak bumi dunia melonjak naik
seperti sekarang ini, tetapi juga karena terbatasnya produksi minyak bumi
9
segera dilaksanakan. Ketersediaan energi fosil yang diramalkan tidak akan
berlangsung lama lagi memerlukan solusi yang tepat, yakni dengan mencari
sumber energi alternatif. Sekarang ini tersedia beberapa jenis energi pengganti
minyak bumi yang ditawarkan, antara lain tenaga baterai (fuel cells), panas bumi
(geo-thermal), tenaga laut (ocean power), tenaga matahari (solar power), tenaga
angin (wind power), batu bara, nuklir, gas, fusi dan biofuel. Di antara jenis-jenis
energi alternatif tersebut, bioenergi dirasa cocok untuk mengatasi masalah energi
karena beberapa kelebihannya. Kelebihan bioenergi, selain bisa diperbaharui,
adalah bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek
rumah kaca, dan kontinuitas bahan bakunya terjamin. Bioenergi dapat diperoleh
dengan cara yang cukup sederhana, yaitu melalui budi daya tanaman penghasil
biofuel dan memelihara ternak.
Tabel 2.2 Potensi Energi Terbarukan di Indonesia
Jenis Sumber
Energi Potensi Kapasitas terpasang
Hidro 75,67 GW 4200 MW
Mikrohidro 712 MW 206 MW
Geotermal 27 MW 807 MW
Biomassa 49,81 GW 302,4MW
Surya 4,8 kW/m2/hari 6 MW
Angin 3-6 m/detik 0,6 MW
Sumber : Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2004
Bioenergi dapat diperoleh dengan cara yang cukup sederhana, yaitu melalui budi
daya tanaman penghasil biofuel dan memelihara ternak. Hal ini berbeda dengan
jenis energi alternatif lainnya, beberapa jenis energi alternatif seperti berikut :
Tenaga baterai yang terbilang mahal dan rumit
Batubara yang memiliki efek gigaton karbon berbahaya dan bersifat tidak
terbarukan
Gas yang memerlukan investasi besar
Panas bumi yang tidak sederhana dan tidak murah
Energi laut yang walaupun potensial di Indonesia sebagai negara maritim
Energi angin yang hanya cocok di daerah yang berangin kencang (kecepatan
minimum angin rata-rata 4 m/s)
Energi surya yang dibilang energi gratis tapi masih mahal
Energi fusi yang merupakan energi masa depan yang supermahal, dan
Energi nuklir yang masih kontroversial
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, bioenergi
bertransformasi menjadi bentuk yang lebih modern. Bioenergi yang kita kenal
sekarang mempunyai dua bentuk, yaitu tradisional dan modern. Bioenergi
tradisional yang sering kita temui yaitu kayu bakar, sedangkan bioenergi yang
lebih modern di antaranya bioetanol, biodiesel. Biofuel adalah bahan bakar dari
sumber hayati (renewable energy). Biofuel apabila diartikan untuk pengganti
BBM maka biofuel merupakan salah satu bentuk energi dari biomassa dalam cair.
2.3 Bioetanol
Salah satu fungsi alkohol adalah sebagai ocyane booster, artinya alkohol
mampu menaikkan nilai oktan dengan dampak positif terhadap efisiensi bahan
bakar dan menyelamatkan mesin. Fungsi lain ialah oxigenating agent, yakni
mengandung oksigen sehingga menyempurnakan pembakaran bahan bakar
dengan dampak meminimalkan pencemaran udara. Alkohol bahkan berfungsi
sebagai fuel extender, yaitu menghemat bahan bakar fosil. Penggunaan alkohol
sebagai bahan bakar mobil sebenarnya telah lama dikenal. Pada tahun 1880 an
Henry Ford membuat mobil qudricycle dan menyusul pada tahun 1908 muncul
mobil Ford dengan alkohol sebagai bahan bakarnya. Namun seperti halnya
biodiesel yang terbuat dari minyak kacang tanah (Arachis hipogaea) yang
diperagakan tahun 1898 oleh Rudolf Diesel, penggunaan biofuel kurang
ditanggapi pada dekade lalu karena petrofuel yang murah dan melimpah. Namun
kini, tampaknya kita harus meningkatkan fungsi fuel extender dari biofuel
termasuk penggunaan alkohol, karena kandungan petrofuel yang semakin
menyusut. Etanol sintesis (sering disebut metanol atau metil alkohol atau alkohol
kayu) terbuat dari etilen, salah satu derivat minyak bumi atau batu bara. Bahan ini
11
direkayasa dari biomassa (tanaman) melalui proses biologi (enzimatik dan
fermentasi). Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung
komponen pati atau selulosa, seperti singkong dan tetes tebu. Dalam dunia
industri, etanol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol,
campuran untuk minuman keras (seperti sake atau gin), serta bahan baku farmasi
dan kosmetika. Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga grade
sebagai berikut.
- Grade Industri dengan kadar alkohol 90 – 94%.
- Netral dengan kadar alkohol 96 – 99,5%, umumnya digunakan untuk
minuman keras atau bahan baku farmasi.
- Grade bahan bakar dengan kadar alkohol di atas 99,5%.
Bioetanol diperoleh dari hasil fermentasi bahan yang mengandung gula.
Tahap inti produksi bioetanol adalah fermentasi gula, baik yang berupa glukosa,
sukrosa, maupun fruktosa oleh ragi (yeast) terutama Saccharomyces sp atau
bakteriZymomonas mobilis. Pada proses ini, gula akan dikonversi menjadi etanol
dan gas karbondioksida. Bahan baku bioetanol bisa diperoleh dari berbagai
tanaman yang menghasilkan gula (seperti jagung, singkong, dan sagu). Pada tahap
persiapan, bahan baku berupa padatan harus dikonversi terlebih dahulu menjadi
larutan gula sebelum akhirnya difermentasi untuk menghasilkan etanol, sedangkan
bahan-bahan yang sudah dalam bentuk larutan gula (seperti molase) dapat
langsung difermentasi, mengandung oksigen sehingga menyempurnakan
pembakaran bahan bakar.
2.4 Minyak Nabati
Bioetanol Pengertian ilmiah paling umum dari istilah ‘biodiesel’ mencakup
sembarang (dan semua) bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumber daya
hayati atau biomassa. Sekalipun demikian, menganut definisi yang pengertiannya
lebih sempit tetapi telah diterima luas di dalam industri, yaitu bahwa “biodiesel
adalah bahan bakar mesin/motor diesel yang terdiri atas ester alkil dari asam-asam
maupun lemak hewan, namun yang paling umum digunakan sebagai bahan baku
pembuatan biodiesel adalah minyak nabati.
Semua minyak nabati dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar
namun dengan proses-proses pengolahan tertentu. Tabel 2.3 menunjukkan
berbagai macam tanaman penghasil minyak nabati serta produktivitasnya.
Tabel 2.3 Tanaman Penghasil Minyak Nabati serta Produktivitasnya
Nama Indonesia Nama Inggris Nama Latin Kg/ha/tahun
Sawit Oil palm Elaeis guineensis 5000
Kelapa Coconut Cocos nicifera 2260
Alpokat Avocado Persea americana 2217
K.Brazil Brazil nut Bertholletia excelsa 2010
K.Makadam Macadamia nut Macadamia ternif 1887
Jarak Pagar Physic nut Jatropha curcas 1590
Jojoba Jojoba Simmondsia califor 1528
K.Pekan Pecan nut Carya pecan 1505
Jarak Kaliki Castor Ricinus communis 1188
Zaitun Olive Olea europea 1019
Kanola Rapeseed Brassica napus 1000
Opium Poppy Papaver
somniferum
978
Sumber: Soerawidjaja .T.H, 2006
Semua Minyak nabati dan biodiesel tergolong ke dalam kelas besar
senyawa-senyawa organik yang sama, yaitu kelas ester asam-asam lemak. Akan
tetapi, minyak nabati adalah triester asam-asam lemak dengan gliserol, atau
trigliserida, sedangkan biodiesel adalah monoester asam-asam lemak dengan
metanol. Perbedaan wujud molekuler ini memiliki beberapa konsekuensi penting
dalam penilaian keduanya sebagai kandidat bahan bakar mesin diesel :
1. Minyak nabati (yaitu trigliserida) berberat molekul besar, jauh lebih besar
dari biodiesel (yaitu metal ester). Akibatnya, trigliserida relatif mudah
mengalami perengkahan (cracking) menjadi aneka molekul kecil, jika
terpanaskan tanpa kontak dengan udara (oksigen)
2. Minyak nabati memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari
minyak diesel/solar maupun biodiesel, sehingga pompa penginjeksi bahan
13
(atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan ke dalam kamar
pembakaran
3. Molekul minyak nabati relatif lebih bercabang dibanding metil ester asam
lemak. Akibatnya, angka setana minyak nabati lebih rendah daripada angka
setana metal ester. Angka setana adalah tolok ukur kemudahan
menyala/terbakar dari suatu bahan bakar di dalam mesin diesel
Di luar perbedaan yang memiliki tiga konsekuensi penting di atas, minyak nabati
dan biodiesel sama-sama berkomponen penyusun utama (≥ 90 % berat) asam
lemak. Pada kenyataannya, proses transesterifikasi minyak nabati menjadi meti
ester asam-asam lemak, memang bertujuan memodifikasi minyak nabati menjadi
produk (yaitu biodiesel) yang berkekentalan mirip solar, berangka setana lebih
tinggi.
2.4.1 Komposisi Dalam Minyak Nabati
Komposisi yang terdapat dalam minyak nabati terdiri dari
trigliserida-trigliserida asam lemak (mempunyai kandungan terbanyak dalam minyak nabati,
mencapai sekitar 95%), asam lemak bebas (Free Fatty Acid atau biasa disingkat
dengan FFA), monogliserida dan digliserida, serta beberapa komponen-komponen
lain seperti phosphoglycerides, vitamin, mineral, atau sulfur. Bahan-bahan mentah
pembuatan biodiesel adalah (Mittelbach, 2004):
a. Trigliserida-trigliserida, yaitu komponen utama aneka lemak dan minyak
lemak.
b. Asam-asam lemak, yaitu produk samping industri pemulusan (refining)
lemak dan minyak-lemak.
2.4.2 Monogiliserida, Digliserida, Trigliserida dan Total Gliserol
Trigliserida adalah triester dari gliserol dengan asam-asam lemak, yaitu
asam-asam karboksilat beratom karbon 6 s/d 30. Trigliserida banyak dikandung
dalam minyak dan lemak, merupakan komponen terbesar penyusun minyak
nabati. Selain trigliserida, terdapat juga monogliserida dan digliserida. Struktur
Gambar 2.3 . Struktur molekul monogliserida, digliserida dan trigliserida
Kandungan monogliserida, digliserida dan trigliserida yang diperbolehkan
0,80%, 0,20 % dan 0,20 % (mol/mol) dan total maksimum dari gliserol
adalah 0,25% (mol/mol). Total gliserol disini adalah jumlah total gliserol yang
terikat pada monogliserida, digliserida dan trigliserida (Frisda.R, 2005). Biodiesel
yang memiliki kandungan monogliserida, digliserida dan trigliserida lebih dari
baku mutu dapat menyebabkan pembentukan deposit pada injector nozzle, piston
dan katup pada mesin.
2.4.3 Asam Lemak Bebas
Struktur asam lemak bebas (FFA) adalah asam lemak yang terpisahkan dari
trigliserida, digliserida, monogliserida, dan gliserin bebas. Hal ini dapat
disebabkan oleh pemanasan dan terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis.
Oksidasi juga dapat meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.
Dalam proses konversi trigliserida menjadi alkil esternya melalui reaksi
transesterifikasi dengan katalis basa, asam lemak bebas harus dipisahkan atau
dikonversi menjadi alkil ester terlebih dahulu karena asam lemak bebas akan
mengkonsumsi katalis.
Gambar 2.4 Struktur umum molekul asam lemak bebas
15
Kandungan asam lemak bebas dalam biodiesel akan mengakibatkan terbentuknya
suasana asam yang dapat mengakibatkan korosi pada peralatan injeksi bahan
bakar, membuat filter tersumbat dan terjadi sedimentasi pada injektor. Pemisahan
atau konversi asam lemak bebas ini dinamakan tahap pre esterifikasi.
2.5 Minyak Jarak Pagar
Penggunaan minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kedelai, minyak
bunga matahari, minyak kacang tanah, dan minyak zaitun sebagai bahan bakar
alternatif bagi mesin diesel telah dimulai sejak 9 dekade yang lalu. Seiring
dengan berkurangnya cadangan minyak mentah secara drastis, penggunaan
minyak nabati sebagai bahan bakar diesel sekali lagi diajukan di banyak negara.
Sebagai contoh, minyak kedelai di USA, minyak lobak dan minyak bunga
matahari di Eropa, minyak kelapa sawit di Asia Tenggara (khususnya Malaysia
dan Indonesia) dan minyak kelapa di Filipina dipertimbangkan sebagai bahan
pengganti minyak diesel. Unsur pokok dari minyak nabati adalah trigliserida.
Minyak nabati terdiri dari 90-98% trigliserida dan sejumlah kecil monogliserida
dan digliserida. Trigliserida adalah ester dari tiga asam lemak dan satu gliserol. Ini
mengandung sejumlah besar oksigen pada strukturnya. Asam lemak berbeda-beda
dalam hal panjang rantai karbonnya, dan dalam jumlah ikatan gandanya. Pada
asam lemak pada umumnya ditemukan asam stearat, asam palmitat, asam oleat,
asam limoleat, dan asam linolenat.
Minyak jarak murni sebenarnya bisa langsung digunakan pada mesin
diesel, baik sebagai campuran maupun pengganti solar, tetapi perlu dilakukan
modifikasi mesin. Umumnya biodiesel yang diperoleh jika digunakan pada mesin
biasanya dicampur dengan solar dengan perbandingan tertentu.
B50 artinya 50 % Biodiesel dan 50 % solar
B5 artinya 5 % Biodiesel dan 95 % solar.
Minyak jarak yang akan diproses menjadi biodiesel mempunyai
persyaratan kualitas tertentu. Spesifikasi minyak jarak untuk pembuatan
Tabel 2.4 Spesifikasi Minyak Jarak Pagar untuk Biodiesel
Parameter Spesifikasi
Asam lemak bebas < 2,0 % berat
Kandungan air <1000 ppm
P(fosfor) <20 ppm berat
S(sulfur) <50 ppm
Bilangan iodium < 120 mgI2/100g
Angka penyabunan >190 mg KOH/g
Spesific gravity 0,840 – 0,920
Asam miristat 0,38 %
Asam palmitat 16,0 % maksimal
Asam palmitoleat 1 – 3,5 %
Asam stearat 6 – 7,0 %
Asam oleat 42 – 43,5 %
Asam linoleat 33 – 34,4 %
Asam linolenat >0,80 %
Asam arakhidat 0,20 %
Asam gadoleat 0,12 %
(Lele.S, 2005)
Struktur kimia dari minyak jarak pagar terdiri dari trigliserida dengan rantai
asam lemak yang lurus (tidak bercabang), dengan atau tanpa rantai karbon tak
jenuh, mirip dengan CPO. Struktur kimia dari minyak jarak pagar sangat berbeda
dengan minyak jarak kepyar (Ricinnus communis Linn), yang mempunyai cabang
hidroksil, hal ini dapat dilihat pada gambar 2.5 dan 2.6
Gambar 2.5 Struktur kimia minyak jarak pagar
Gambar 2.6 Struktur kimia minyak jarak pagar kepyar
Viskositas kinematik minyak nabati bervariasi pada kisaran 30 sampai 40
17
molekul dan struktur kimianya yang besar. Minyak nabati mempunyai berat
molekuler yang tinggi yaitu berkisar pada 600 sampai 900, yang merupakan tiga
kali lebih besar dari minyak diesel. Titik nyala minyak nabati juga tinggi (diatas
200oC). Nilai kalor dari minyak tersebut berkisar 39 sampai 40 MJ/kg, ini lebih
rendah dibanding minyak diesel (sekitar 45 MJ/kg).
Tabel 2.5 Komposisi Bahan Kimia dari Biji, kulit dan Buah Jarak Pagar
Asam Lemak Biji Kulit Buah
Protein Kasar 22,2 - 27,2 4,3 - 4,5 56,4 - 63,8
Lemak 56,8 - 58,4 0,5 - 1,4 1,0 - 1,5
Abu 3,6 - 3,8 2,8 - 6,1 9,6 - 10,4
Serat detergen netral 3,5 - 3,8 83,9 - 89,4 8,1 - 9,1
Serat detergen asam 2,4 - 3,0 74,6 - 78,3 5,7 - 7,0
Lignin detergen asam 0,0 - 0,2 45,1 - 47,5 0,1 - 0,4
Jumlah energy (MJ kg-1) 30,5 - 31,1 19,3 - 19,5 18,0 - 18,3
(Lusiana.W, 2007)
Adanya ikatan kimia oksigen pada minyak nabati menurunkan nilai kalornya
sebanyak 10%. Angka setana minyak nabati berkisar pada 32 sampai 40. Bilangan
jodium berkisar dari 0 200, bergantung dari derajat ketidakjenuhannya. Makin
tinggi bilangan jodium, makin tinggi pula derajat ketidakjenuhannya. Titik didih
dan titik tuang minyak nabati lebih tinggi daripada minyak diesel.
Keuntungan minyak jarak pagar sebagai biodiesel antara lain tidak termasuk
kategori minyak makan (edible oil) sehingga pemanfaatannya tidak menggangu
penyediaan kebutuhan minyak makan dan dapat dikembangkan di daerah kering
dan lahan marginal. Disamping itu terdapat manfaat lain yang dapat
dikembangkan yaitu sebagai bahan untuk pembuatan sabun, obat-obatan, bahan
kimia dan bungkil/ampasnya untuk pupuk organik karena mengandung zat
Nitrogen (N) dan bahan-bahan organik lainnya.
Minyak jarak pagar mempunyai warna kuning terang dan mempunyai
bilangan jodium yang tinggi (sekitar 105,2 mg iod/g), yang menunjukkan
tingginya hidrokarbon tak jenuh. Hal ini dapat dibuktikan dari hasil uji komposisi
asam lemak minyak jarak pagar. Jenis asam lemak minyak jarak pagar mirip
berkisar 90%. Struktur dan komposisi kimianya menyebabkan minyak jarak pagar
lebih disukai sebagai pengganti CPO pada aplikasi non pangan. Perbandingan
kemampuan produksi minyak jarak pagar dengan minyak nabati lain, dapat di
[image:36.612.137.510.216.515.2]lihat pada Tabel 2.6
Tabel 2.6 Perbandingan Kandungan Minyak Beberapa Tanaman
Nama Tanaman Kandungan minyak per hektar SetaraUS
gallon /acre
Inggris Indonesia Kilogram Liter
Corn Jagung 145 172 18
Oats Gandum 183 217 23
Cotton Kapas 273 325 35
Hemp Ganja 305 363 39
Soybean Kedelai 375 446 48
Coffe Kopi 386 459 49
Linseed(flax) Rami 402 178 51 Pumpkin Seed Biji labu 449 534 57 Coriander Ketumbar 450 536 57
Sesame Wijen 585 696 74
Cocoa Coklat 863 1026 110
Peanuts Kacang tanah 890 1059 113 Rapeseed Lobak 1000 1190 127
Olives Zaitun 1019 1212 129
Castor beans Jarak Kepyar 1188 1413 151 Pecans nuts Kemiri 1505 1791 191 Jatropha Jarak Pagar 1590 1892 202 Avocado Avokad 2217 2638 281 Coconut Kalapa 2260 2689 278 Palm oil Kelapa sawit 5000 8950 635
(http//www.libertyvegetableoil.com/products.html)
2.6 Bahan Bakar Diesel
Biodiesel bahan bakar tersusun atas ratusan rantai hidrokarbon yang berbeda
yaitu pada rentang 12 sampai 18 rantai karbon, didapat pada fraksi distilasi pada suhu
antara 250oC - 370oC. Hidrokarbon yang terdapat dalam minyak diesel meliputi
parafin, naftalena, olefin, dan aromatik (mengandung 24% aromatik berupa benzena,
toluena, xilena, dan lain-lain), dimana temperatur penyalaannya akan menjadi lebih
tinggi dengan adanya hidrokarbon volatil yang lebih banyak. Tabel berikut
19
Tabel 2.7 Standar ASTM Untuk Bahan Bakar Biodiesel
Parameter Tes
Metode Analisa ASTM
Nilai Satuan
Gravitasi Spesifik D1298 0,86 - 0,90 g/cm3(150C) Gross Heating Value D2382 17.65 min Btu/lb Cloud Point D2500 Report to
customer
F
Pour Point D97 28 max F
Flash Point D93 100 min 0C
Viskositas Kinematik 400C D445 1,9 – 6,0 cst
Air dan endapan D2709 0,05 max % vol
Copper strip corrosion D130 No. 3 b max Deg. Of Corrosion
Sulfur D2622 0,05 max % mass
Residu carbon D4530 0,05 max % mass
Cetane number D613 40 min
Abu sulfat D482 0,02 max % mass
Neutralization/Acid number D664 0,80 max mg/g
Metanol GC 0,20 max % mass
Gliserol bebas GC 0,02 max % mass
Gliserol total GC 0,24 max % mass
Ester minyak GC 97,50 min % mass
(Kep.Dirjend Migas No.004/P/DM/1979)
Sifat-sifat bahan bakar diesel yang penting antara lain meliputi :
1. Viskositas (kekentalan)
Viskositas yang tepat suatu bahan bakar diperlukan untuk operasi yang tepat
pula dari suatu mesin. Pelumasan, gesekan di antara bagian-bagian yang
bergerak, serta keausan mesin bergantung pada sifat ini. Sifat ini penting
bagi aliran minyak ketika melewati pipa saluran dan penyuntik alat
pemercik. Viskositas yang terlalu rendah akan menimbulkan kebocoran pada
pipa injeksi, menyulitkan penyebaran bahan bakar, sehingga minyak tidak
akan segera terbakar, menghasilkan asap yang kotor karena kelambatan
aliran dan akan sulit mengalami atomisasi (Purwono.S.dkk, 2003). Proses
atomisasi yang efektif dari suatu bahan bakar di dalam silinder memerlukan
tingkat viskositas yang lebih rendah untuk menghindari tekanan pompa yang
Viskositas suatu fluida merupakan ukuran ketahanan suatu fluida terhadap
deformasi atau perubahan bentuk. Tegangan geser dinyatakan dengan
dy du μ
τ (2.1)
Tegangan geser dinyatakan dengan satuan N m-2(Pa) dan gradien kecepatan
dy du
dalam (m/s) /m, karena itu satuan SI untuk viskositas dinamik adalah
N s m-2 atau Pa s
Sedangkan viskositas kinematik () menyatakan perbandingan antara
viskositas dinamik (absolute) dengan densitas (rapat massa) fluida.
ρ μ
(2.2)
= viskositas kinematik (m2/s) satuan yang umum di pakai centi Stokes
= viskositas dinamik ( Pa.s) ,satuan yang umum dipakai Poise
ρ= rapat massa (kg m-3)
Viskositas kinematik dapat diukur dengan Viscometer Oswald. Persamaan
untuk menentukan viskositas kinematik dengan Viscometer Oswald:
k.t
(2.3)
dengan,
= viskositas kinematik
k = konstanta viscometer Oswald
t = waktu mengalir fluida didalam pipa viskometer (detik)
2. Kerapatan (Densitas)
Kerapatan(densitas) adalah jumlah atau kwantitas suatu zat pada suatu unit
volume
Densitas dapat dinyatakan dalam tiga bentuk :
a. Mass density () satuan dalam SI adalah (kg.m-3)
Massa jenis menunjukkan perbandingan massa persatuan volume,
karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan
21
Kerapatan suatu fluida (ρ) dapat dirumuskan dengan :
V m
ρ (2.4)
dengan
ρ = densitas ( rapat massa ) satuan kg.m-3
m = massa zat ( kg)
V = volume zat ( m3)
b. Berat spesifik (specific weight)
= g (2.5)
Dalam SI satuannya adalah N/m3dimana g = gravitasi bumi (m s-2)
c. Spesifik gravity (sg) merupakan perbandingan antara density dengan
berat spesifik suatu zat terhadap density atau berat spesifik suatu
standard zat (umumnya terhadap air). Jadi spesifik gravity tidak
mempunyai satuan.
3 Titik tuang ( Pour Point)
Titik tuang adalah temperatur yang paling rendah di mana bahan bakar
masih dapat mengalir. Titik tuang menunjukkan kemampuan bahan bakar
untuk masih dapat mengalir pada temperatur tertentu. Hal ini sangat penting,
khususnya pada daerah dengan temperatur yang rendah, sehingga bahan
bakar tidak akan menggumpal dengan mudah. Titik tuang yang terlalu tinggi
akan menghambat penyalaan bahan bakar (Hardjono.A , 2000). Titik tuang
digunakan sebagai syarat kualitas kontrol atau sebagai penunjuk penanganan
suhu (temperature) rendah bagi penyimpanan bahan bakar dalam skala besar
pada tangki-tangki dan pipa saluran kilang dan pangkalan minyak.
4 Titik Kabut (Cloud Point)
Titik kabut adalah temperature saat bahan bakar mulai tampak berkeruh
bagaikan kabut ( berawan = cloudy). Hal ini terjadi karena munculnya
Kristal-kristal (padatan) didalam bahan bakar. Meski bahan bakar masih
dapat mengalir pada suhu ini, keberadaan Kristal dalam bahan bakar dapat
mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa dan
5 Titik Nyala (Flash Point)
Titik nyala adalah temperatur bahan bakar terendah, di mana campurannya
dengan udara masih dapat menyala. Jika penyalaan terjadi dengan kontinu,
maka temperaturnya disebut ‘titik api’. Sifat ini menunjukkan adanya materi
materi yang volatil dan mudah terbakar. Titik nyala secara tidak langsung
terkait dengan kerja mesin. Namun ini sangat berkaitan dengan keamanan,
khususnya pada penanganan dan penyimpanan (ASTM, 1958). Titik nyala
yang tinggi akan memudahkan penyimpanan bahan bakar, karena minyak
tidak akan mudah terbakar pada temperatur ruang. Namun titik nyala yang
rendah akan berbahaya dalam hal penyimpanannya karena resiko penyalaan,
dan ini akan menimbulkan terjadinya denotasi sebelum bahan bakar
memasuki ruang perapian (Hardjono.A, 2000). Titik nyala digunakan untuk
menaksir keseluruhan materi yang mempunyai resiko mudah terbakar.
6 Bilangan Jodium
Bilangan Jodium menunjukkan tingkat ketidakjenuhan atau banyak ikatan
rangkap asam lemak penyusun biodiesel. Kandungan senyawa asam lemak
tak jenuh meningkatkan performansi biodiesel pada temperature rendah
karena senyawa ini memiliki titik leleh ( melting point) yang lebih rendah
(Knote.G, 1997), sehingga berkorelasi terhadap cloud point dan pour point
yang rendah. Namun disisi lain banyak senyawa lemak tak jenuh di dalam
biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen
diatmosfer .Biodiesel dengan kandungan bilangan jodium yang tinggi akan
mengakibatkan tendensi polimerisasi dan pembentukan deposit pada
injector noozle dan cincin piston pada saat mulai pembakaran (Panjaitan. F,
2008). Nilai maksimum harga bilangan jodium yang diperbolehkan untuk
biodiesel yaitu 115 (g I2/100g) berdasarkan standard biodiesel Indonesia.
7 Conradson Carbon Residue
Residu karbon berhubungan dengan jumlah deposit karbon pada ruang
pembakaran. Residu karbon yang tinggi menyebabkan silinder mengalami
kerusakan dengan cepat, membuat endapan kokas dan bahan elastis pada
23
valve (Maleev.L, 1954). Deposit karbon akan menghambat saluran bahan
bakar. Ini juga akan menghambat pengoperasian mesin, dan semua bagian
pada pipa injeksi bahan bakar akan rusak dengan cepat. Jadi, semakin
rendah residu karbon, efisiensi mesin juga akan semakin baik (Azis.I, 2005).
8 Nilai Kalor
Nilai kalor adalah ukuran energi yang tersedia di dalam suatu bahan bakar,
dan menentukan tingkat konsumsi bahan bakar tiap satuan waktu. Semakin
tinggi nilai kalor, maka semakin ekonomis bahan bakar tersebut
(Setyawardhani.A.S, 2003). Namun sampai saat ini belum ada standar
khusus untuk menentukan nilai kalor yang harus dimiliki oleh bahan bakar
[image:41.612.135.512.355.667.2]diesel.
Tabel 2.8 Masalah Kinerja dan Kemungkinan Penyebabnya
Masalah Kinerja Mesin Kemungkinan Penyebab Berhubungan
dengan Bahan Bakar
Pembakaran yang buruk,asap Angka setana yang kurang
Kontaminasi air
Titik tuang yang tidak tepat
Lebih banyak kontaminasi bahan bakar
Keausan silinder Terlalu cairnya bahan bakar
Kandungan sulfur yang tinggi Kontaminasi silikon
Penyumbatan mulut pipa penyuntik
Kontaminasi logam yang dapat larut Pengotor yang berlebihan
Pembentukan kembali getah pengotor
Buruknya Pompa Penyuntik Tingginya kandungan sulfur dan hetero
atom
Pengotor berlebihan Viskositas rendah
Penyumbatan Saringan Kontaminasi air
Pengotor bahan bakar Titik tuang yang tidak tepat
Deposit Mesin yang Berlebihan Terlalu banyak pengotor
Angka setana rendah
Kandungan sulfur/hetero atom yang lebih tinggi
9 Kadar Air
Kadar air dalam minyak merupakan salah satu tolak ukur mutu minyak.
Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutunya makin baik, hal ini
dapat memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat
menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas. Kandungan air dalam
bahan bakar dapat juga menyebabkan turunnya panas pembakaran, berbusa
[image:42.612.132.503.281.712.2]dan bersifat korosif jika bereaksi dengan sulfur karena membentuk asam.
Tabel 2.9 Sifat-sifat Fisis Minyak Diesel dan pengaruhnya pada Mesin
Sifat Bahan Bakar
Pengaruhnya Pada Mesin
Angka setana Ukuran kualitas penyalaan mesin diesel
Angka setana yang tinggi menunjukkan pendeknya
kelambatan penyalaan dan kemungkinan menimbulkan ketukan
Alkana dengan berat molekul yang lebih tinggi mempunyai angka setana yang tinggi pula
Mempengaruhi emisi partikel dan gas Spesifik
Gravitasi
Diperlukan pada pengukuran index setana
Pengotor (air/endapan )
Menyebabkan korosi pada peralatan
Menyebabkan masalah pada kinerja mesin Korosi
kepingan tembaga
Ukuran untuk menilai tingkat korosi pada peralatan Mengindikasi adanya komponen sulfur
Zat partikulat Mengindikasi kemungkinan adanya emisi zat-zat partikulat
Mengandung terutama partikel karbon
Partikel arang (partikel karbon yang terbentuk dari proses fase gas) menyerap dan membawa materi-materi
karsinogenik kelingkungan sebagai bahan buangan dan dapat menyebabkan penyakit pada manusia.
Partikel arang yang berlebihan memungkinkan penyumbatan pada katup knalpot
Abu Dihasilkan dari minyak, komponen logam yang larut air atau
padatan asing, seperti kotoran dan karat
Sulfur Diatur untuk memperkecil kemungkinan terjadinya korosi
pada mesin
Menyebabkan masalah lingkungan dari hasil pembakaran produknya
Bersifat korosif dan menyebabkan masalah fisik terhadap bagian-bagian mesin
25
10 Bilangan Cetana
Bilangan cetana menunjukkan seberapa cepat bahan bakar diesel yang dapat
di injeksikan keruang bahan bakar agar terbakar sempurna secara spontan.
Bilangan cetana di pengaruhi oleh struktur hidrokarbon dari penyusun
biodiesel.
11 Warna
Warna dari suatu bahan bakar tidak secara langsung terkait dengan kerja
mesin diesel. Namun jika warnanya terlalu terang, terdapat kemungkinan
untuk menambahkannya dengan beberapa warna lain, sehingga standar
warna dapat terpenuhi. Penggunaan zat warna yang mengandung material
korosif akan mempengaruhi performance mesin.
2.7 Biodiesel
Biodiesel diperkenalkan di Afrika Selatan sebelum Perang Dunia II untuk
bahan bakar kenderaan berat. Biodiesel merupakan bahan bakar diesel pengganti
yang diproduksi dari sumber yang bias diperbaharui, seperti minyak tumbuhan ,
lemak hewan, dan daur ulang minyak goreng. Secara kimia, biodiesel
didefenisikan sebagai monoalkil ester pada asam lemak rantai panjang.
Biodiesel diproduksi melalui reaksi dari minyak sayur atau lemak hewan dengan
alkohol untuk menghasilkan gliserol dan biodiesel ( secara kimia disebut metil
atau etil ester)
Biodiesel merupakan bahan bakar transportasi yang bisa dibiodegradasi,
sehingga tidak menghasilkan karbondioksida ke atmosfer, serta emisi partikulat
yang rendah. Bahan bakar alternatif ini tidak menggunakan modifikasi mesin
tertentu untuk penggunaannya, dan menghasilkan energi yang sama .
2.7.1 Sifat-Sifat Biodiesel
Biodiesel dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif pengganti
bahan bakar minyak bumi yang cepat atau lambat pasti akan habis persediaannya.
kurangnya sama dengan bahan bakar minyak bumi. Sifat-sifat biodiesel tersebut
berdasarkan ASTM D-6751 antara lain:
1. Densitas pada suhu 40oC = 0,85 – 0,89 gr/cm3
2. Viskositas pada suhu 40oC = 2,3 – 6,0 cST
3. Angka setana minimal 48
4. Titik nyala minimal 100oC ( 212oF)
5. Kandungan debu 0,02 % massa total
6. Memiliki sifat yang identik dengan bahan bakar diesel sehingga dalam
penggunaannya dapat dicampur dengan solar dalam berbagai takaran.
7. Emisi yang dihasilkan dari proses pembakarannya rendah
2.7.2 Keuntungan–Keuntungan dari Biodiesel
Biodiesel sebagai bahan alternatif memiliki beberapa keuntungan, antara
lain:
1. Biodiesel merupakan satu-satunya bahan bakar alternatif yang dapat
digunakan dalam berbagai kondisi tanpa harus memodifikasi mesin diesel.
2. Biodiesel mempunyai sifat ramah lingkungan karena dapat berasal dari
tumbuhan sehingga dapat dibuat terus-menerus.
3. Penghilangan emisi sulfur dioksida ( Biodiesel tidak mengandung sulfur )
sehingga hujan asam tidak akan terjadi. Sulfur yang dihasilkan dari
pembakaran minyak yang berasal dari fosil, akan bereaksi dengan air hujan
akan menghasilkan asam.
4. Penggunaan biodiesel mengurangi emisi secara teratur. Hasil riset
mengindi-kasikan bahwa bahan partikulat ( secara spesifik karbon atau
fraksi yang tidak terlarut), hidrokarbon, dan karbon monoksida berkurang.
5. Biodiesel dapat digunakan tanpa atau dengan campuran solar dalam
berbagai takaran.
6. Biodiesel memberikan penurunan yang signifikan pada tingkat kekotoran
serta karbon monoksida.
7. Biodiesel dapat mengurangi tingkat CO2 di atmosfer, dimana kadar CO2
27
8. Biodiesel dapat mengawetkan mesin diesel karena memiliki sifat melumasi
yang lebih besar dari pada solar.
9. Biodiesel aman untuk digunakan dan dan diangkut karena memiliki
tingkat biodegradasi sama dengan gula dan mengandung racun 10 kali
lebih kecil dibandingkan dengan garam dapur.
10. Biodiesel aman digunakan dan disimpan karena memiliki titik nyala yang
tinggi ( > 100 oC).
11. Industri biodiesel juga berdampak baik terhadap faktor ekonomi.
Keuntungan ekonomi dari industri biodiesel adalah jumlah lapangan
pekerjaan yang bertambah, penambahan pajak pengoperasian pabrik dan
pajak pendapatan, dan penanaman modal pada pabrik dan peralatannya.
Selain itu, dengan adanya industri biodiesel dapat meningkatkan
pendapatan dasar para pekerja.
2.7.3 Emisi Biodiesel
Penggunaan biodiesel untuk mesin diesel pada umumnya dapat
mengurangi jumlah hidrokarbon yang tidak terbakar,karbonmonoksida , dan
bahan-bahan partikulat. Penggunaan biodiesel meningkatkan fraksi padatan
karbon dari bahan partikulat (oksigen dalam biodiesel memungkinkan
pembakaran sempurna menjadi CO2), menggantikan sulfat ( sehingga tidak ada
sulfur dalam bahan bakar). Oleh karena itu, biodiesel bekerja baik dengan
teknologi baru seperti katalis ( yang mengurangi fraksi yang dapat larut pada
partikulat biodiesel tapi tidak fraksi padatan karbon)
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang mempunyai evaluasi yang
lengkap tentang emisi yang dihasilkan dan pengaruhnya terhadap kesehatan.
Sebuah lembaga di Amerika Serikat, U.S.Environmental Protection Agency
(EPA) mencatat penurunan potensi pencemaran udara pada penggunaan biodiesel
dibandingkan dengan petrodiesel.
Perbandingan emisi yang dikeluarkan biodiesel dengan petroleum diesel
Tabel 2.10 Perbandingan Emisi Biodiesel dengan Petroleum Diesel
No Type emisi B100 B20
1 Hidrokarbon tak terbakar Turun hingga 93 % Turun hingga 30 %
2 Karbonmonoksida Turun hingga 50 % Turun hingga 20 %
3 Massa partikulat Turun hingga 30 % Turun hingga 22 %
4 Senyawa NOx Turun hingga 13 % Turun hingga 2 %
5 Senyawa SOx Turun hingga 100 % Turun hingga 20 %
6 nPAH Turun hingga 90 % Turun hingga 50 %
Sumber : U.S. Environmental Protection Agency (EPA)
Keterangan :
B20 : Campuran 20 % Biodiesel dan 80 % Petrodiesel
Penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif atau aditif dapat mereduksi
polutan yang dikeluarkan oleh petroleum diesel.
Riset yang dimulai oleh Southwest Research Institute pada mesin Cummnis
N14 mengindikasikan bahwa buangan biodiesel memiliki pengaruh bahaya yang
kecil pada kesehatan manusia dibandingkan dengan petrodiesel. Emisi biodiesel
memiliki semua tingkat hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) dan bahan
campuran nitrit PAH yang lebih kecil dibandingkan dengan buangan petroleum
diesel. PAH dan bahan campuran nPAH telah diidentifikasi sebagai bahan
penyebab kanker yang potensial.
2.8 Proses Pembuatan Biodiesel
2.8.1 Esterifikasi
Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester.
Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang
cocok adalah zat berkarakter asam kuat dan, karena ini, asam sulfat, asam sulfonat
organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa
terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja.T, 2006). Untuk mendorong agar
reaksi bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah
(misalnya paling tinggi 120°C), reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah
29
air produk ikatan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak.
Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan metode
penyingkiran air, konver
