BAB I PENDAHULUAN. 1.1.Latar Belakang

(1)

Ati’ah Pratiwi

D500 120 015 1

BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang

Seiring berjalannya waktu, kebutuhan energi semakin meningkat dan tidak dapat dihindari dari kehidupan masyarakat. Peningkatan ini akan terus terjadi seiring dengan meningkatnya populasi manusia, aktivitas industri, dan kemajuan teknologi transportasi. Salah satu sumber energi yang sering kita gunakan adalah minyak bumi yang berasal dari fosil. Cadangan bahan bakar minyak di Indonesia semakin hari semakin menipis dan diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 10-15 tahun lagi. Saat ini, kelangkaan pasokan energisering terjadi di sebagian besar wilayah Indonesia. Kelangkaan tersebut meliputi pasokan BBM, gas, batubara dan energi listrik (Yunizurwan, 2007).

Salah satu cara untuk mengatasi masalah kelangkaan energi adalah mengembangkan sumber energi alternatif. Selain semakin menipisnya jumlah cadangan bahan bakar fosil, penggunaan bahan bakar fosil akan menimbulkan masalah kerusakan lingkungan yang diakibatkan oleh penggerusan fosil, menurunnya kualitas udara akibat pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung gas belerang dan menyebabkan kenaikan suhu bumi (global warming). Oleh karena itu, diperlukan sumber energi lain sebagai energi alternatif yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan.

Biodiesel merupakan salah satu solusi untuk mengatasi masalah energi. Biodiesel adalah bahan bakar yang berasal dari minyak nabati (tanaman atau lemak nabati) yang disebut dengan bahan bakar nabati (BBN). Biodiesel juga sangat komparatif dibandingkan dengan bentuk energi lain, seperti memiliki kerapatan energi per volume yang lebih tinggi, memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin karena termasuk kelompok minyak tidak mengering (non drying oil), mampu mengurangi emisi karbondioksida dan efek rumah kaca, memiliki karakter pembakaran relatif bersih, lebih mudah ditransportasikan, biaya produksi rendah,

(2)

Ati’ah Pratiwi D500 120 015

dapat diperbarui (renewable), dapat terurai (biodegrable). Disamping itu, emisi gas buang dari biodiesel ini bebas dari sulfur, tidak beracun (non toxic), dan terbakar sempurna dengan bilangan asap (smoke number) yang lebih tinggi yaitu 62 sehingga biodiesel memiliki sifat ramah lingkungan.

Dalam pembuatan biodiesel menggunakan proses “transesterifikasi” yaitu dengan mengubah trigliserida menjadi metil ester dan gliserol. Molekul trigliserida akan melepaskan tiga asam lemak menggantikan gugus alkohol dari ester dengan gugus alkohol lain. Dalam proses ini, menggunakan basa atau asam sebagai katalisnya. Hal ini bertujuan untuk menurunkan viskositas dan meningkatkan daya pembakaran minyak, sehingga dapat memenuhi syarat sebagai bahan bakar alternatif (Susilo, 2006).

Indonesia merupakan negara agraris yang mempunyai berbagai jenis tumbuhan yang mempunyai potensi sebagai bahan baku biodiesel yang dikelola oleh komoditas perkebunan penghasil minyak nabati. Komoditas perkebunan penghasil minyak nabati di Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel diantaranya ubi kayu, kelapa sawit, kelapa, kacang, jagung dan jarak pagar. Sebagian besar minyak nabati banyak diproduksi untuk keperluan pangan. Untuk itu dibutuhkan tanaman yang menghasilkan minyak bukan untuk keperluan pangan tetapi untuk menggantikan BBM. Salah satu tanaman yang berpotensi sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah tanaman jarak pagar. Sehingga pemanfaatannya sebagai bahan baku biodiesel tidak akan mengganggu penyediaan kebutuhan minyak nabati (makan) nasional, kebutuhan industri oleokimia dan ekspor Crude Palm Oil.

Terdapat 175 jenis tanaman jarak, namun yang banyak tumbuh dan dikenal oleh masyarakat Indonesia adalah jarak pagar (Jatropha curcas linneus) dan jarak Kaliki (ricinus communis linn) (Sudradjat, 2006). Jarak pagar dikenal sebagai tanaman konservasi karena dapat tumbuh diberbagai jenis tanah dan iklim. Pengembangan minyak jarak pagar sebagai bahan baku biodiesel mempunyai potensi yang sangat besar karena selainmenghasilkan minyak dengan produktivitas tinggi yaitu sekitar 1.590 kg/1.892 liter minyak/ha/tahun, juga dapat berfungsi sebagai pengendali erosi serta perbaikan tanah (Syah, 2006). Hampir seluruh bagian tanaman dari tanaman

(3)

jarak pagar dapat dimanfaatkan, daun sebagai bahan makanan pada peternakan ulat sutera, tempurung biji untuk arang aktif, getah dan daun biopestisida, kayu tua untuk pulp kertas, papan serat, bahan bakar dan serat kulit buah untuk kompos. Limbah proses pembuatan biodiesel akan menghasilkan bungkil untuk makanan ternak, biopestida serta gliserin untuk bahan kimia dan kosmetika. Pada area tanaman yang luas, produksi nektarnya dapat diekplorasi untuk produksi lebah madu. Hal ini dapatmeningkatkan pertumbuhan industri rakyat seperti sabun cuci, pupuk, biopestisida, gliserin, pulp kertas, papan serat dan lain-lain (Sudradjat, 2006).

Mengingat semakin meningkatkannya kebutuhan energidan semakin menipisnya cadangan energi maka peranan biodiesel dari minyak jarak pagar sebagai energi alternatif menjadi sangat penting sehingga timbul pemikiran untuk mendirikan pabrik ini di Indonesia. Biodiesel dari minyak jarak pagar ini, merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan dan dapat diperbaharui sehingga dapat mengurangi jumlah impor solar. Selain itu, dengan turunnya jumlah impor solar akan menghemat devisa negara, dapat memberi nilai ekonomi pada tanaman jarak pagar sehingga memicu perekonomian untuk rakyat kecil, pemilik kebun jarak pagar dan pengolah biji jarak, serta memicu munculnya industri-industri baru sehingga mengurangi angka pengangguran di Indonesia.

1.2. Kapasitas Rancangan

Dalam menentukan kapasitas pabrik biodiesel ini ada beberapa pertimbangan yang perlu diperhatikan, yaitu :

1.2.1. Proyeksi kebutuhan biodiesel dalam negeri

Proyeksi kebutuhan bahan bakar altertif sekarang semakin meningkat karena semakin menipisnya minyak bumi.Salah satunya bahan bakar alternatif dari biodiesel yang berasal dari minyak jarak pagar.Biodiesel dari minyak jarak pagar ini selain untuk mengatasi krisis BBM serta dapat mengurangi terjadinya polusi udara.Biodiesel ini juga memberi keuntungan pada masyarakat petani jarak pagar. Berikut ini data perkembangan solar di Indonesia:

(4)

Tabel 1.1. Perkembangan Kebutuhan Bahan Bakar Biodiesel di Indonesia

(Badan Pusat Statistik, 2015)

Gambar 1.1. Grafik Kebutuhan Metil Ester Di Indonesia

Berdasarkan tabel 1.1. kita dapat melihat bahwa permasalahan energi merupakan hal serius untuk segera ditangani saat ini, dimana salah satu solusinya adalah dengan mengembangkan sumber energi alternatif.

1.2.2. Ketersediaan bahan baku

Ketersediaan bahan baku merupakan faktor utama dalam menentukan kelangsungan suatu pabrik. Persediaan bahan baku jarak pagar relatif mudah didapat dan tidak perlu mengimpor, melainkan dapat diperoleh dari dalam negeri.

500,000 1.000,000 1.500,000 2.000,000 2.500,000 3.000,000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 M e til E ste r (t o n ) Tahun

Grafik Kebutuhan Metil Ester

Tahun Kebutuhan (Ton/Tahun)

2011 2.223,633 2012 2.044,947 2013 1.211,517 2014 2.753,021 2015 2.389,842

(5)

Berdasarkan Inpres nomor 6 tahun 2006, pemerintah merencanakan pengembangan tanaman jarak pagar di Jawa Timur seluas 59.400 ha (Sudrajat, 2006). Bahan baku metanol yang juga sebagai bahan baku dapat diperoleh dari PT Kaltim Metanol di Kalimantan, sedangkan untuk NaOH dapat diperoleh dari PT Tjiwi Kimia di Jawa Timur.

1.2.3. Kapasitas minimal

Di Indonesia telah ada beberapa pabrik biodiesel dari minyak nabarti yang telah berdiri. Misalnya, di kawasan Puspitek Serpong telah beroperasi pabrik biodiesel dengan kapasitas 1,5 ton/hari, pabrik milik BPPT yang telah beroperasi dengan kapasitas 3 ton/hari, pabrik milik PT Rajawali Nusantara Indonesia 1,5 ton/hari, dan lain-lain (Susilo,2006). Namun pada umumnya pabrik biodiesel yang telah berdiri menggunakan minyak sawit (Crude Palm Oil) sebagai bahan baku, sedangkan yang menggunakan bahan baku minyak jarak pagar masih dalam skala kecil. Berikut pabrik biodiesel dari minyak jarak :

Tabel 1.2 Data pabrik biodiesel dari minyak jarak di Indonesia.

No. Nama Pabrik Kapasitas

1. BBKK Departemen Perindustrian, Jakarta 300 liter/hari 2. Ponpes. Uswatun Hasanah Kayeli, Pulau Buru, Ambon 300 liter/hari

3. PLN Mataram, NTB 1 ton/hari

4. POLITEKNIK Lampung 300 liter/hari

5. PTPN IV. Tebing Tinggi, Sumut 5 ton/hari

6. Pemda Riau, Pekanbaru 8 ton/hari

7. PT. Multikimia Inti Pelangi, Cibitung 20 ton/hari

8. PT. Surya Agung, Bogor 600 liter/hari

(PT. Kreatif Energi Indonesia, www.indofuel.com) Dari data pada tabel 1.2 diatas diperoleh keputusan bahwa pabrik biodiesel yang akan didirikan dirancang dengan kapasitas 65.000 ton/tahun. Kapasitas ini dipilih

(6)

sebagai langkah awal dalam tahap pengenalan biodiesel dari minyak jarak. Jika konsumen pasar semakin meningkat maka akan diperluas dan ditingkatkan kapasitasnya, agar mampu memenuhi kebutuhan dalam negeri maupun dapat diekspor ke luar negeri.

1.3.Lokasi Pabrik

Dalam menentukan lokasi pabrik juga harus dipertimbangkan faktor-faktor penunjang satu sama lain yang saling berkaitan. Lokasi suatu pabrik ditentukan oleh beberapa faktor, diantaranya : sumber bahan baku, transportasi, utilitas, lapangan kerja, fasilitas, luas lahan yang dibutuhkan, serta pengaruh politik-ekonomi dan lain-lain.

Berdasarkan beberapa pertimbangan, pabrik biodiesel dari minyak jarak pagar ini akan didirikan di wilayah Gresik, Jawa Timur. Berikut pertimbangan-pertimbangan ynag harus diperhatikan dalam pemilihan lokasi pabrik biodiesel ini:

1.Faktor Utama

Faktor utama dalam pemilihan lokasi pendirian suatu pabrik adalah sebagai berikut :

a. Penyediaan bahan baku

Jarak anatara tempat dan lokasi pengambilan bahan baku dapat mempengaruhi kemampuan bersaing dan menghemat biaya produksi. Pendirian lokasi di Jawa Timur sangat dimungkinkan karena ketersediaan bahan baku tercukupi dan jarak antara pabrik dengan sumber bahan baku sangatlah mendukung sehingga dapat menghemat biaya. Bahan baku diperoleh dari perkebunan jarak pagar di daerah Jawa Timur.

b. Daerah pemasaran

Produk yang dihasilkan merupakan biodiesel. Biodiesel ini merupakan bahan bakar untuk transportasi yang bermesin diesel berat, untuk itu pemasarannya diharapkan juga dapat di ekspor. Selain dipasarkan sendiri, diharapkan dapat bekerja sama dengan PT. Perusahaan Listrik Negara

(7)

(PLN) dan PT. Pertamina, sehingga dapat menghemat minyak bumi dan dapat mengurangi polusi udara.

c. Tenaga Kerja

Lokasi suatu pabrik bergantung pada ketersediaan tenaga kerja untuk menunjang kelancaran proses produksi. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebagian besar tenaga yang berpendidikan kejuruan atau menengah.Untuk memenuhi kebutuhan tenaga kerja dapat diperoleh dari daerah sekitar lokasi pabrik serta dapat memberikan kesempatan untuk masyarakat luar daerah lokasi pabrik.

d. Utilitas

Utilitas merupakan sarana penunjang baik untuk proses produksi maupun karyawan. Fasilitas utilitas meliputi jumlah air, listrik, bahan bakar. Persediaan air dapat diperoleh dari sungai yang terletak dekat daerah lokasi pabrik. Untuk persediaan listrik dapat diperoleh dari pabrik sendiri yang menggunakan generator berbahan biodiesel sehingga tidak hanya bergantung pada PLN daerah tersebut. Sedangkan bahan bakar dapat diperoleh dari pabrik sendiri yaitu produk biodiesel. Dengan ketersediaan fasilitas pendukung diharapkan dapat meperlancar proses produksi.

e. Transportasi

Sarana transportasi yang baik dapat menunjang keberhasilan dari suatu pabrik. Bakan baku diperoleh dekat dengan lokasi pabrik sehingga untuk pengangkutan dapat dilakukan dengan mudah karena tersedia jalan beraspal. Selain itu, lokasi dekat dengan pelabuhan sehingga memudahkan pengiriman melalui jalur laut.

2. Faktor Pendukung

Dalam pertimbangan pendirian suatu pabrik juga diperlukan adanya faktor pendukung utnuk memperkuat keputusan pendirian suatu pabrik. Beberapa faktor pendukung meliputi :

(8)

a. Kemungkinan perluasan pabrik

Lokasi pabrik yang direncanakan akan didirikan di Gresik, Jawa Timur sehingga dekat dengan bahan baku utama. Selain itu daerah ini juga memiliki tanah kosong yang luas sehingga apabila ada perluasan kebun jarak pagar maupun pabrik itu tidak akan menjadi masalah. b. Ketersediaan fasilitas servis karena lokasi relatif dekat dengan

bengkel.

c. Keadaan masyarakan daerah sekitar yang mendukung produksi.

d. Keadaan tanah yang bagus untuk pondasi dalam perencanaan pembangunan.

1.4. Tinjauan Pustaka 1.4.1. Jarak Pagar

Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas Linneaus) merupakan tanaman yang dikenal sebagai tanaman konservasi karena sifatnya yang sangat toleran terhadap jenis tanah dan iklim. Tanaman ini sangat cepat tumbuh dan struktur akarnya yang mampu menahan erosi (Heyne, 1987). Tanaman ini memiliki batang berkayu, berbentuk silinder dan jika tergores mengeluarkan getah. Daun tanaman jarak pagar lebar dan berbentuk jantung dengan panjang 5 – 15 cm. Bunga tanaman ini merupakan bunga majemuk yang berbentuk malai dan berwarna kuning kehijauan. Buah tanaman jarak berbentuk telur dengan diameter 2 – 4 cm dan memiliki 3 ruang dengan masing-masing ruang terdapat satu biji yang berbentuk bulat lonjong berwarna coklat kehitaman. Biji ini mengandung minyak dengan rendemen 30-50% ( Said, 2010). Selain itu tanaman ini megandung toksin sehingga tidak dapat dikonsumsi oleh manusia jadi, tidak menggangu penyediaan minyak nabati di Indonesia.

Pemerintah Indonesia terus berupaya untuk meningkatkan penyediaan bahan baku tanaman penghasil bahan bakar alternatif terutama untuk tanaman jarak pagar. Adapun daerah-daerah peningkatan pengembangan jarak pagar di Indonesia yaitu Sumatra Barat, Sumatra Utara, Lampung, Banten, Bengkulu, Jawa

(9)

Barat, Jawa Tengah, Daerah Istimewa Yogyakarta, Jawa Timur, Nusa Tenggara Barat, Nusa Tenggara Barat, Flores, Sulawesi Selatan, Sulawesi Utara, Lombok, Gorontalo, dan Papua.

1.4.2. Minyak Jarak Pagar

Minyak Jarak pagar diperoleh dari biji dengan metode pengepresan atau ekstraksi menggunakan pelarut. Berdasarkan hasil penelitian biji jarak mengandung minyak sebesar 46%, dan jika dipress dengan menggunakan alat pengepress minyak sederhana seperti hydraulik press, maka dapat diperoleh rendemen minyak jarak sebesar 22-27% (Julianti, 2005). Minyak jarak pagar secara umum tidak digunakan sebagai bahan nutrisi manusia karena mengandung racun yang disebabkan adanya senyawa ester phorbol. Pemanfaatan minyak jarak pagar sebagai bahan baku biodiesel memberikan peluang sangat besar karena minyak jarak pagar tidak dapat dikonsumsi sebagai minyak makan (non edible oil).

Minyak jarak pagar memiliki viskositas, kelarutan dalam alkohol, dan bilangan asetil relatif tinggi. Minyak jarak pagar larut dalam etil-alkohol 95% pada suhu kamar serta pelarut organik yang polar, dan sedikit yang larut dalam golongan hidrokarbon alfatis. Nilai kelarutan dalam petroeleum eter relatif rendah, dan dapat dipakai untuk membedakan dengan trigliserida lainnya. Kandungan asam lemak esensial yang sangat rendah menyebabkan minyak jarak berbeda dengan minyak nabati lainnya (Ketaren, 2005).

Minyak jarak pagar sebagai salah satu sumber bahan baku alternatif merupakan salah satu solusi yang tepat, karena dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Karakteristik minyak jarak pagar dengan minyak diesel tidak banyak berbeda, minyak jarak pagar memiliki kadar sulfur yang lebih rendah, serta nilai cetane yang lebih tinggi sehingga aman bagi lingkungan.

(10)

a. Tanaman jarak pagar dapat tumbuh baik dilahan dengan kadar curah tinggi maupun rendah, lama usia produktifnya mencapai 50 tahun, sehingga sangat menguntungkan.

b. Sifat kimia-fisika sesuai dengan sifat bahan baku pembuatan diesel. c. Tidak termasuk minyak pangan sehingga tidak mengganggu

penyediaan minyak nabati nasional.

1.4.3. Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak yang digunakan sebagai bahan alternatif mesin diesel yang terbuat dari sumberdaya hayati yang berupa minyak lemak nabati atau lemak hewani yang mengandung trigliserida. Proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati disebut transesterifikasi. Transesterifikasi merupakan perubahan bentuk dari ester menjadi bentuk ester yang lain. Ester merupakan suatu rantai hidrokarbon yang terikat akan terikat dengan molekul yang lain. Satu molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang terikat pada satu molekul gliserol.Sekitar 20% molekul minyak nabati adalah gliserol (Syah, 2006).

Biodiesel bersifat ramah lingkungan dan dapat diperbaharui (renewable) dapat terurai (biodegradable), memiliki sifat pelumasan terhadap piston karena termasuk kelompok minyak yang tidak mengering, mampu mengeliminasi efek rumah kaca dan kontiunitas ketersediaan bahan baku terjamin. Biodiesel bersifat ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik dibandingkan minyak diesel/solat, yaitu sulfur, bilangan asap rendah dan angka cetana antara 57-62, terbakar sempurna dan tidak beracun (Said, 2010).

Biodiesel tidak secara spontan meletup atau menyala dalam keadaan normal karena mempunyai titik bakar yang tinggi, yaitu 150⁰ C. Hal ini berbeda dengan bahan bakar diesel minyak bumi yang titik bakarnya hanya 52⁰ C. Sedangkan emisi biodiesel jauh lebih rendah daripada emisi diesel minyak bumi. Biodiesel mempunyai karakteristik emisi seperti berikut (Syah, 2006):

(11)

2. Emisi sulfur dioksida berkurang 100%. 3. Emisi debu berkurang 40-60%.

4. Emisi karbon monoksida (CO) berkurang 10-50%. 5. Emisi hidrokarbon berkurang 10-50%.

6. Hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) berkurang, terutama PAH yang beracun, seperti : phenanthren berkurang 97%, benzofloroathen berkurang 56%, benzapyren berkurang 71%, serta aldehid dan senyawa aromatik berkurang 13%.

7. Meningkatkan emisi nitro oksida (NOx) sebesar 5-10%, tergantunga umur kendaraan dan modifikasi mesin.

Telah diketahui bahwa biodiesel mempunyai banyak keunggulan dibandingkan dengan bakan bakar diesel dari minyak bumi. Keuntungan dari biodiesel meliputi (Said, 2010):

a. Campuran dari 20% biodiesel dengan 80% petrolium diesel dapat digunakan pada mesin diesel tanpa modifikasi.

b. Industri biodiesel dapat menggunakan lemak atau minyak daur ulang. c. Biodiesel tidak beracun.

d. Biodiesel memiliki cetane number yang tinggi, yaitu di atas 100 sedangkan cetane diesel hanya 40.

e. Penggunaan biodiesel dapat diperpanjang.

f. Biodiesel menggantikan bau petroleum dengan bau yang lebih enak.

1.4.4. Standar Mutu Biodiesel

Biodiesel yang berkualitas adalah biodiesel yang memenuhi standar mutu yang telah ditetapkan.Berikut Standar Nasional Indonesia (SNI) No. 04-7-182-2006:

(12)

Tabel 1.3. Syarat mutu biodiesel ester alkil

Parameter Satuan Nilai

Massa jenis, 40 ̊C Kg/m3 850 – 890

Viskositas kinematik, 40 ̊C Mm/s (cst) 2,3 – 6,0

Angka setana Min. 51

Titik nyala (mangkok tertutup) ̊ C Min. 100

Titik kabut ̊ C Maks. 18

Residu karbon:

% massa

 Dalam contoh asli atau

Maks. 0,05  Dalam 10% ampas distilasi

Maks. 0,3

Temperatur distilasi, 90% ̊ C Maks. 360

Korosi lempeng tembaga, 3 jam pada 50 ̊C Maks. 51

Abu tersulfatkan % massa Maks. 0,02

Belerang Ppm – m (mg/kg) Maks. 100

Fosfor Ppm – m (mg/kg) Maks. 10

Angka asam Mg – KOH /g Maks. 0,8

Gliserol bebas % massa Maks. 0,02

Gliserol total % massa Maks. 0,24

Kadar ester alkil % massa Min. 96,5

Angka iodium % massa Maks. 115

Air dan sedimen % volum Maks. 0,05

Uji halpen % massa ( g-12/ 100 g) Negatif

Catatan: dapat diuji terpisah dengan ketentuan kandungan sedimen naksimum 0,01 %- volum.

(13)

1.4.5. Macam-macam Proses

Biodisel merupakan hasil dari transesterifikasi trigliserida yang terkandung di berbagai minyak nabati seperti minyak sayuran ataupun minyak bekas pakai. Penggunaan minyak tidak dapat digunakan secara langsung, karena mempunyai nilai viskositas tinggi, komposisi berbagai asam, kandungan asam lemak bebas yang dapat menyebabkan terbentuknya gum disebabkan oksidasi dan polimerisasi pada saat pembakaran deposit karbon sehingga dapat menimbulkan beberapa masalah seperti penyumbatan penyaringan bahan bakar, penyumbatan injektor, pembentukan endapan karbon di ruang pembakaran, perlengkapan cincin, dan kontaminasi minyak pelumas.

Ada beberapa modifikasi dengan perkembangan teknologi yang dilakukan guna memproduksi bahan bakar dari minyak nabati sehingga mampu menyamai karakteristik dan nilai kerja (perfomance) dari bahan bakar diesel fosil. Ada beberapa macam proses modifikasi yang telah dilakukan untuk meningkatkan karakteristik dari minyak nabati diantaranya :

1. Pirolisis

Pirolisis merupakan perubahan reaksi secara kimia dengan memanfaatkan energi panas (thermal energy). Proses ini merupakan reaksi dekomposisi termal yang berlangsung tanpa adanya oksigen dalam bejana bertekanan. Biodiesesl (fatty acid methyl ester) yang dihasilkan dari proses secara pyrolisis memiliki angka cetane yang tinggi, titik tuang yang rendah dan viskositas yang sangat tinggi, abu residu dan residu karbon yang dihasilkan dari proses tersebut jauh melebihi nilai diesel fosil sehingga tidak memenuhi standar baku mutu biodiesel. Selain itu, sifat aliran dingin dari minyak nabatinya juga buruk (Hidayat, 2009) (Panjaitan, 2005).

2. Mikroemulsifikasi

Mikroemulsifikasi disebut juga dengan proses penyabunan dengan menambahkan katalis basa dalam jumlah banyak pada minyak nabati sehingga terjadi penyabunan, kemudian memisahkan sabun dengan

(14)

alkil ester/biodiiesel (Panjaitan, 2005). Selain itu, mikroemulsi merupakan pembentukan depresi stabil secara termodinamis dari dua cairan yang biasanya tidak mudah larut. Proses ini ditunjukkan untuk mengatasi tingginya nilai viskositas minyak nabati sehingga mendekati viskositas bahan bakar diesel. Proses ini berlangsung dengan menggunakan satu atau lebih surfaktan dengan penurunan diameter dalam mikroemulsifikasi berkisar 100-1000 Å. Mikroemulsifikasi ini menggunakan solvent seperti etanol, 1-butanol, atau metanol. Mikroemulsifikasi minyak nabati dengan alkohol tidak dapat direkomendasikan untuk jangka panjang terutama untuk mesin diesel karena biodiesel yang dihasilkan dari proses ini mempunyai deposit karbon yang tinggi, pembakaran yang tidak sempurna, dan peningkatan nilai viskositas pada pemberian minyak (lubricating oil)

sehingga tidak memenuhi standar mutu. 3. Esterifikasi

Esterifikasi merupakan tahap konversi dari asam lemak menjadi metil ester. Proses ini mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis yang cocok adalah asam kuat misalnya asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar anion asam kuat. Tetapi tidak direkomendasikan untuk penggunaan katalis berkarakter asam kuat karena sifatnya korosif terhadap peralatan.

Reaksi dapat berlangsung lebih sempurna pada temperatur rendah (misalnya paling tinggi 120⁰C ), reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (lebih besar dari 10 kali nisbah stoikiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak. Dengan melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi reaksi dan metode penyingkiran air, konversi yang sempurna dari asam-asam lemak menjadi metil ester dapat dituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester adalah :

(15)

RCOOH + CH3OH RCOOH3 + H2O ...(1.1)

Asam lemak metanol metil ester air

Dalam pembuatan biodiesel dari minyak berkadar asam lemak bebas tinggi, dapat dilakukan dengan menggunakan proses esterifikasi. Pada tahap ini, asam lemak bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Sebelum produk esterifikasi diumpankan ke tahap transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang dikandungnya harus disingkirkan terlebih dahulu (Hikmah, 2010). 4. Transesterifikasi

Transesterifikasi adalah reaksi ester untuk menghasilkan ester baru yang mengalami penukaran posisi asam lemak. Transesterifikasi dapat menghasilkan biodiesel yang lebih baik dari proses mikroemulsifikasi, pencampuran dengan petrodiesel atau pirolisis.

Reaksi transesterifikasi untuk memproduksi biodiesel tidak lain adalah reaksi alkoholis, reaksi ini hampir sama dengan reaksi hidrolisis tetapi menggunakan alkohol. Reaksi ini bersifat reversible dan menghasilkan alkil ester dan gliserol. Alkohol berlebih digunakan untuk memicu reaksi pembentukan produk (Khan, 2002).

Alkohol yang digunakan sebagai pereaksi untuk minyak nabati adalah metanol, namun dapat juga etanol, isopropanol atau butyl, tetapi perlu diperhatikan juga kandungan air dalam alkohol. Bila kandungan air tinggi akan mempengaruhi hasil biodiesel kualitasnya rendah, karena kandungan sabun, ALB dan trigliserida tinggi (Rahayu, 2005).

(16)

Reaksi transesterifikasi trigliserida menjadi metil ester adalah :

... (1.2)

Proses reaksi transesterifikasi dibagi menjadi 3 tahap,yaitu :

a. Trigliserida + CH3OH katalis digliserida + R1COOCH3 ……..(1.3)

b. Digliserida + CH3COOH katalis monogliserida + R2COOCH3....(1.4)

c. Monogliserida + CH3COOH katalis gliserol + R3COOCH3...(1.5)

Reaksi pada proses ini biasanya berjalan dengan lambat namun dapat dipercepat dengan bantuan suatu katalis. Katalis yang banyak digunakan adalah katalis basa, namun katalis asam juga dapat digunakan terutama pada minyak nabati yang kadar asam lemak bebasnya tinggi. Katalis basa dinilai lebih baik dari katalis basa karena katalis basa mampu bereaksi dengan berjalan pada suhu lebih rendah, bahkan suhu kamar. Adapun katalis basa yang digunakan adalah NaOH, KOH, karbonat dan antioksida dari Natrium dan Kalsium.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi rendeman ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi adalah :

1. Suhu reaksi

Reaksi transesterifikasi ini dapat dilakukan dengan berbagai suhu, tergantung dari jenis trigliserida yang digunakan. Pada umunya jika suhu semakin tinggi, maka laju reaksi juga akan semakin cepat. Suhu konversi trigliserida tidak terlalu berpengaruh dalam reaksi ini. Suhu reaksi yang sering digunakan dalam berbagai penelitian diantara 20-80 ⁰C

(17)

memberikan konversi biodiesel sampai 94% kelarutan gliserida dalam alkohol. Dimana suhu reaksi semakin tinggi, konstanta laju reaksi (k) semakin besar, sehingga laju reaksi semakin besar. Semakin tinggi suhu reaksi, konversi reaksi semakin tinggi karena molekul yang bergerak dalam larutan memiliki sejumlah energi potensial dalam ikatan-ikatan dan sejumlah tambahan energi kinetik yang mana energi kinetik akan bertumbukan dan menjadi energi potensial. Semakin besar energi potensial maka semakin mudah molekul melewati keadaan transisi dan reaksi terjadi semakin cepat.

2. Jenis katalis

Kecepatan reaksi pada proses transesterifikasi dapat dipengaruhi oleh adanya penggunaan katalis asam atau basa. Katalis basa merupakan katalis yang paling sering digunakan dalm proses ini. Penggunaan katalis NaOH 1 % (berat) rasio molar minyak kedelai terhadap metanol 1:6 menghasilkan konversi biodiesel 93-98% sedangkan menggunakan katalis asam H2SO41% (berat) menghasilkan konversi 55-60%.

(Freedman, 1984).

3. Kandungan asam lemak bebas

Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka asam yang lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0,5 %. Selain itu, semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air. Karena air akan bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindat dari kontak dengan udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida (Freedman, 1984).

(18)

4. Rasio perbandingan alkohol dengan minyak

Rasio molar antara alkohol dan minyak nabati dipengaruhi oleh metil ester yang dihasilkan.Beberapa penelitian menganjurkan penggunaan metanol berlebih untuk meningkatkan laju pembetukan metil ester sehingga reaksi bergeser ke arah pembentukan. Perbandingan molar antara alkohol dan minyak nabati yang biasa digunakan dalam proses industri adalah 6:1 dengan hasil metil ester 98%. Agar reaksi transesterifikasi bergeser ke kanan maka diperlukan alkoho berlebih (Freedman, 1984).

Proses pembuatan biodiesel yang sering digunakan adalah proses esterifikasi atau transesterifikasi karena hasil dari proses ini menghasilkan biodiesel yang memilki karakteristik yang sama dengan minyak diesel. Pada perancangan pabrik biodiesel ini akan menggunakan proses transesterifikasi yaitu dengan mereaksikan trigliserida dari minyak jarak dengan methanol untuk menghasilkan produk metil ester dan produk samping berupa gliserol dan dengan menggunakan katalis NaOH. Selain itu proses transesterifikasi ini banyak memiliki keuntungan, diantaranya :

- Dapat menggunakan katalis basa kuat yang lebih murah dan tidak korosif sedangkan untuk proses esterifikasi menggunakan asam kuat yang bersifat sangat korosif.

- Produk yang dihasilkan tidak hanya berupa air tapi juga gliserol yang juga digunakan sebagai bahan baku pada industri lain serta memiliki nilai ekonomi yang tinggi.

- Waktu reaksi relatif pendek sekitar 30-60 menit sedangkan untuk proses esterifikasi waktu reaksinya lama berkisar 2 jam.

- Konversi dan yield yang dihasilkan tinggi sedangkan untuk proses esterifikasi rendah.

(19)

1.4.6. Kegunaan Produk

Kebutuhan manusia tak lepas dari energi terutama untuk kebutuhan BBM yang terus mengalami peningkatan. Bahan bakar minyak banyak digunakan untuk kegiatan transportasi, aktivitas rumah tangga, PLTD, aktivitas industri. Sedangkan bahan baku BBM yaitu minyak bumi semakin menipis. Dari fenomena ini, muncul ide untuk mengembangkan bahan bakar energi alternatif yaitu biodiesel dari minyak jarak pagar. Sehingga diharapkan mampu mengatasi permasalahan bahan bakar minyak, serta dapat mengurangi ketergantungan terhadap impor. Selain itu produk samping yang dihasilkan yaitu gliserol juga dapat digunakan sebagai bahan baku plastik, kosmetik, pemanis, bahan tambahan tinta. Manfaat lain dapat membuka lowongan pekerjaan dan menambah nilai ekonomi bagi masyarakat.

1.4.7. Spesifikasi Bahan a. Bahan baku

1. Minyak jarak pagar

Spesifikasi minyak jarak pagar yang akan digunakan sebagai berikut :

- Nama lain : Jatropha curcas oil

- Wujud : cair

- Rumus molekul : C57H106O6

- Berat molekul : 888, 4608 g/gmol

- Densitas (ρ),(cair, 25⁰ C, 1atm) : 0,895 kg/L - Viskositas (µ),(cair, 25⁰ C, 1atm) : 27 cp - Titik didih (1 atm) : 300⁰ C - Titik nyala (1 atm) : 290⁰ C

- Bilangan asam : 3,08 mg KOH/g

- Bilangan iodine : 105,2 mg

- Warna : kuning bening

- Kelarutan : tidak larut dalam air

(20)

2. Metanol

Metanol yang akan digunakan diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Industri dengan spesifikasi sebagai berikut :

- Wujud : Cair

- Rumus molekul : CH3OH

- Berat molekul :32,0424 g/gmol

- Densitas (ρ),(cair, 25⁰ C, 1 atm) : 0,7534 kg/L - Viskositas (µ),(cair, 25⁰ C, 1 atm) : 0,541 cp - Titik didih (1atm) : 64,7⁰ C - Titik beku (1 atm) : -97,7⁰ C - Temperatur kritis : 239,43⁰ C

- Kelarutan : larut sempurna dalam air

( PT. Kaltim metanol industri, 2015) b. Bahan pembantu

Bahan pembantu yang akan digunakan adalah natrium hidroksida yang diperoleh dari PT. Tjiwi Kimia dengan spesifikasi sebagai berikut :

1. Natrium Hidroksida

- Wujud : padat

- Rumus olekul : NaOH

- Berat molekul : 39,9971 g/mol

- Titik didih (1 atm) : 1388⁰ C - Kelarutan dalam air (20⁰ C) : 1110 g/L - Kelarutan dalam methanol : 139 g/L - Kelarutan dalm gliserol : larut

(PT. Tjiwi Kimia, 2011) 2. Asam Klorida

- Wujud : cair

- Rumus molekul : HCl

(21)

- Warna : tidak berwarna

- Kadar : 32%, 98% impuritas air

(PT. Tjiwi Kimia, 2011) c. Produk

1. Metil Ester

Produk utama yang dihasilkan berupa metil ester dengan spesifikasi disesuaikan dengan SNI No. 04-7182-2006, sebagai berikut :

- Wujud : Cair

- Berat molekul : 296,4976 g/gmol

- Densitas (ρ),(cair, 25⁰ C,1 atm) :0,874 kg/L - Viskositas (µ),(cair, 25⁰ C, 1atm) :0,0005 cp

- Specifity gravity :0,876

- Kapasitas panas :662,4529 J/kg K - Titik beku (1 atm) : -2⁰ C

- Titik didih (1 atm) : 273⁰ C

- Titik tuang : -20⁰ C

- Titik nyala (1 atm) :185⁰ C

- Kandungan sulfur : 0,012 % massa - Kandungan nitrogen :7 ppm

- Panas pembakaran : -17500 Btu/lb, -40510 Kj/kg

- Bilangan iodin :100-200 g/mL

- Warna :kuning jernih

- Kandungan abu :0,01 % massa

- Bilangan cetana :59,7

( Badan Standarisasi Nasional, 2006) 2. Gliserol

- Wujud : cair

(22)

- Densitas(ρ),(cair, 25⁰ C,1 atm) : 1,2582 kg/L - Viskositas(µ),(cair, 25⁰ C,1 atm) : 1449 cp - Titik didih (1 atm) : 290 ̊C - Titik beku (1 atm) : 18,17 ̊C - Titik nyala (1 atm) : 177 ̊C

- Titik api : 204 ̊C

- Warna : jernih kekuningan

- Kelarutan : larut sempurna dalam air

dan metanol

( www.nist.com, 2011)

1.4.8. Tinjauan Proses Secara Umum

Proses yang dilakukan dalam pembuatan biodiesel dari trigliserida minyak jarak pagar menggunakan proses transesterifikasi dengan cara mereaksikan metanol dan trigliserida. Dimana pada proses ini menggunakan bahan tambahan yaitu Natrium hidroksida (NaOH) sebagai katalis untuk mempercepat reaksi selain itu juga memberikan konversi produk yang lebih tinggi, bahan yang kurang korosif serta murah dan mudah didapat. Untuk bahan baku yaitu minyak jarak pagar juga murah dan mudah didapatkan.

Pada proses ini terjadi reaksi yaitu sebagai berikut :

C57H106O6 + CH3OH katalis C19H37O2+ C3H8O3………... (6)

Trigliserida Metanol Metil Ester Gliserol

Reaksi dapat berlangsung pada kondisi tertentu yaitu pada suhu 60 ̊C pada tekanan 1 atm selama 60 menit dengan fase cair-cair menggunakan reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Proses pembuatan metil ester ini berjalan secara eksotermis dan merupakan reaksi reversible (bolak-balik).