SINTESIS METIL ESTER DARI MINYAK BIJI KARET (
Hevea brasiliensis )
SEBAGAI BIODIESEL DENGAN KATALIS ABU BUAH BINTARO(
Cebera
manghas L.
)
! "# $%& '$#(
)% * + ,- .
ABSTRACT
The synthesis of methyl esters from rubber seed oil (Hevea brasiliensis) as biodiesel, using fruit bintaro ash utilization as a source of base catalysts in the transesterification reaction has been conducted. The determination of the base content in the fruit ash bintaro have been researched with alkalinity titration and K ion content determinated with Atomic Absorption Spectrophotometer. Base catalyst were obtained ash bintaro fruit mixed in methanol and used for the transesterification of rubber seed oil. Produce of biodiesel used with ash bintaro fruit weight of variety was 4-8 % (w/w). The fatty acid composition of rubber seed oil from transesterification results determined by using GC-MS, whereas some physical properties of biodiesel determined to know the quality of biodiesel. The results of research shows the of potassium contents in the form of potassium carbonate in ash bintaro fruit are 31.75% (w/w) and conversion of biodiesel obtained from each catalyst are 65.2; 66.6; 73.6; 69.8; and 69.2% (w / w) respectively. Data analiysis GC-MS dominant of fatty acids in the biodiesel contents are metil linoleate with amount was 42.57%.
Keyword : biodiesel, transesterification, Rubber seed oil (Hevea brasiliensis)
PENDAHULUAN
Saat ini kebutuhan bahan bakar diseluruh penjuru dunia sudah meningkat drastis, hampir semua kegiatan atau aktivitas manusia menggunakan bahan bakar fosil yang dalam proses eksplorasinya jumlahnya semakin terbatas dan menimbulkan masalah serius bagi lingkungan.
Produksi Biodiesel merupakan salah satu solusi yang paling tepat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbarukan yang dapat menggantikan diesel petro pada mesin dan dapat diangkut serta dijual dengan menggunakan fasilitas yang ada sekarang ini. Biodiesel merupakan suatu alternatif bagi pengganti bahan bakar fosil yang terbuat dari sumber yang dapat diperbaharui seperti minyak nabati dari tumbuh-tumbuhan. Pembuatan biodiesel dari minyak nabati dilakukan dengan mengkonversi trigliserida menjadi metil ester asam lemak dengan menggantikan katalis pada proses transesterifikasi.
Bahan bakar biodisel menjadi lebih menarik karena manfaatnya terhadap lingkungan. Minyak nabati serta lemak hewani adalah sumber biomassa yang dapat diperbaharui (Zheng. et al.,2006).
Saat ini, sebagian besar biodiesel dihasilkan dari transesterifikasi sumber daya yang dapat dimakan, seperti lemak hewan, minyak sayur, dan bahkan limbah minyak goreng dengan proses katalis asam ataupun basa. Namun, konsumsi katalis yang tinggi, pembentukan sabun, dan rendahnya hasil panen membuat biodiesel saat ini lebih mahal daripada bahan bakar yang diturunkan dari minyak bumi (Haas. 2005).
Biodiesel pada umumnya diproses melalui reaksi transesterifikasi dengan metanol menggunakan katalis basa Kalium dan Natrium, yang berasal dari katalis konvensional seperti KOH dan NaOH disisi lain ada kelemahan dalam penggunaan katalis konvensional tersebut yaitu harganya yang relatif mahal sehingga sangat perlu diteliti sumber-sumber bahan yang dapat digunakan sebagai katalis.
Beberapa penelitian sebelumnya sudah berhasil memanfaatkan abu tandan kosong kelapa sawit yang kaya dengan logam Kalium (K) sebagai sumber katalis basa dalam pembuatan biodiesel, abu TKKS adalah limbah dari Pabrik kelapa sawit yang selama ini belum dimanfaatkan secara maksimal. (Pasaribu. S. 2012)
Berdasarkan penelitian Buah bintaro mengandung logam Kalium (K) sehingga sangat berpotensi dimanfaatkan sebagai sumber katalis basa heterogen dalam pembuatan biodiesel dari minyak biji karet. Selain itu tanaman bintaro hanya berfungsi sebagai tanaman penghijau dan berbuah, buahnya banyak mengandung racun dan terbuang percuma begitu saja.
Oleh karena itu, berdasarkan latar belakang diatas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian pembuatan biodiesel dengan bahan minyak biji karet dengan proses transesterifikasi dilakukan dengan menggunakan abu buah
METODOLOGI PENELITIAN
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah labu leher tiga, labu alas bulat, sokhlet, mantel pemanas, seperangkat alat refluks, kondensor, corong pisah, pipet volum, bulp, beker gelas, thermometer, timbangan digital, cawan porselen, desikator, corong Buchner, Erlenmeyer, buret, corong kaca, pompa vakum, pengepress minyak manual, alat pemecah cangkang, ayakan 100 mesh, rotary evaporator, blender, viskosimeter Oswald, piknometer, magnetic stirrer, hot plate,oven, Spektrofotometer GC-MS (Gas Chromatography-Massa Spectrometer).
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak biji karet (Hevea brasiliensis),n-heksan teknis, Na2SO4 anhidrat, NaOH, H2SO4(p), H2SO4 0,02 N, H3PO4 0,6%, HNO3 10%, indikator PP,metanol, etanol, kloroform,
asam asetat, KI 15%, Na2S2O3 0,1 N,HCl 0,5 N, abu daging buah bintaro (Cerbera manghas.L), aquades.
Prosedur Penelitian
Biji Karet dihaluskan dimaserasi selama ± 3 Jam dengan n-heksan, biji karet yang telah dimaserasi dimasukan dalam alat pengepres minyak manual, biji karet dipress berulang-ulang untuk memastikan minyak yang didapat maksimal, Kemudian didapatkan campuran n-heksan dengan minyak biji karet lalu campuran tersebut dipekatkan dengan menggunakan alat rotary evaporator. Minyak yang telah diperoleh disaring dengan menggunakan corong Buchner yang sudah berisi kertas watman menggunakan pompa vacum lalu dilakukan penambahan H3PO40,6%
sebanyak 1-3 % dari volume minyak, diaduk selama 20-30 menit untuk memisahkan getah atau lendirnya. Minyak hasil penyaringan dan ditimbang untuk mengetahui kadar minyak total dalam biji karet. Minyak tersebut disimpan dalam botol kimia yang gelap untuk digunakan sebagai bahan baku transesterifikasi selanjutnya.
Sebelum masuk dalam tahap transesterifikasi, terlebih dahulu katalist (Abu Buah Bintaro) dilarutkan kedalam masing-masing 10 mL methanol dengan variasi berat katalist 5 ; 7,5; 10; 12,5 ; 15 gram, kemudian diaduk dengan magnetic stirrer selama 15 menit untuk memaksimalkan proses pencampuran.
Pada proses transesterifikasi dimasukan minyak biji karet yang telah diesterifikasi kedalam labu alas bulat leher tiga, kemudian ditambahkan katalist (abu buah bintaro) dengan variasi berat 5 ; 7,5; 10; 12,5 ; 15 gram, ditambahkan juga methanol 50 mL, selanjutnya direfluks selama 120 menit pada suhu 55oC, setelah proses transesterifikasi selesai, hasil refluks dimasukkan kedalam corong pisah 1000 mL dan terdapat 2 fase/lapisan, lapisan atas metil ester dan lapisan bawah gliserol, tahap selanjutnya lapisan bawah dibuang dan lapisan atas dicuci dengan aquades untuk menghilangkan sisa sisa katalis, pengotor dan gliserol yang tertinggal, untuk menghilangkan air yang terdapat dalam metil ester, disaring dengan Na2SO4 anhidrat. Setelah proses ini selesai dilanjutkan dengan Uji sifat fisik dan Kimia
dari metil ester yang dihasilkan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ekstraksi Minyak Biji Karet
Untuk mendapatkan minyak dari biji karet dilakukan proses ekstraksi yaitu ekstraksi mekanis. Esktraksi mekanis adalah suatu metode atau proses pemisahan suatu komponen yang terdapat dalam zat padat dengan cara melakukan tekanan sehingga fase cair (minyak) akan terpisah dengan residunya, dengan menggunakan pelarut n-heksana, Dari hasil ekstraksi biji karet secara mekanis diperoleh minyak dengan persen rendemen sebanyak 39.6 % (b/b).
Tabel 1 Sifat fisika dan kimia minyak biji karet
Penentuan Kadar Kalium Pada Abu Buah Bintaro
Penentuan kadar CO32- pada abu buah bintaro
Penentuan kadarCO32- pada abu buah bintaro dilakukan secara titrasi yaitu titrasi asam basa Dari hasil
perhitungan diperoleh konsentrasi CO32- dalam sampel abu TKKS adalah sebanyak 24,3% (b/b).
Berdasarkan hasil-hasil analisa diatas maka dapat disimpulkan bahwa senyawa yang berperan sebagai katalis basa pada abu bintaro untuk reaksi transesterifikasi adalah senyawa K2CO3
NO Sifat Fisika dan Kimia Nilai
1 Asam Lemak Bebas (%) 9,24
2 Bilangan Iod (g iod/100 g) 14,2372
3 Densitas (g/mL) 0,9437
4 Viskositas (cSt) 9,3251
Esterifikasi Minyak Biji Karet Dengan Katalis H2SO4
Proses esterifikasi dilakukan untuk menurunkan kadar bilangan asam dari minyak biji karet. minyak biji karet yang digunakan dalam peneliian ini memiliki ALB 9,24% yang berarti masih memiliki keasaman yang tinggi jika transesetrifikasi secara langsung menggunakan katalis basa akan terjadi reaksi penyabunan yang dapat menghambat pembentukan metil ester dan pemisahan gliserol (Muniasih, 2009). 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. 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 injector, Pada tahap ini, sampel minyak biji karet direfluks dengan menambahkan katalis H2SO4 (1 %) dan metanol (rasio metanol minyak (6:1), tetapi sebelum
ditambahkan metanol dan H2SO4 sampel terlebih dahulu didinginkan didalam labu alas bulat. Hal ini dilakukan untuk
menghambat laju reaksi dari katalis H2SO4, karena jika terlalu cepat reaksinya akan menyebabkan terjadinya hidrolisis.
Setelah direfluks selama 30 menit, minyak hasil refluks kemudian dimasukkan kedalam corong pisah, kemudian ditunggu sampai terbentuk 2 fasa yang terpisah secara sempurna. Setelah terpisah kemudian diambil fasa bawahnya untuk digunakan dalam reaksi transesterifikasi.
Transesterifikasi Minyak Biji Karet Dengan Katalis Abu Bintaro
Pada tahap ini metil ester hasil esterifikasi direfluks lagi metanol (perbandingan rasio molar metanol dan minyak 6:1) dan abu buah bintaro selama 2 jam pada suhu 55oC. Digunakan suhu 55oC dan waktu refluks selama 2 jam karena merupakan kondisi terbaik kondisi terbaik untuk memperoleh konversi metil ester (Pasaribu, S., 2009). Rendemen biodiesel yang erbesar diperoleh dengan konsentrasi abu buah bintaro sebesar 6 % (b/b), seperti pada gambar 1.
Gambar 1 Konversi Rendemen Metil Ester (Biodiesel) berbagai berat Katalis abu bintaro
Mekanisme reaksi tranesterifikasi minyak biji karet dilakukan pada suhu 55oC dengan menggunakan katalis basa K2CO3 yang berasal dari abu buah bintaro dalam media metanol dengan waktu transesterifikasi selama 2 jam.
Transesterifikasi dilakukan dengan memvariasikan berat abu bintaro yaitu: 4, 5, 6, 7, dan 8% (b/b), konversi pembentukan metil ester semakin meningkat pada penggunaan jumlah berat katalist, konversi metil ester meningkat sampai dengan konsentrasi berat katalist 6 %.
Analisa Sifat Fisik Dan Kimia Biodiesel
Sifat Fisik Bilangan Asam
Bilangan asam yang lebih besar dari 0,8 mg KOH/kg sampel akan menyebabkan terbentuknya abu saat pembakaran, deposit bahan bakar dan mengurangi umur pompa bahan bakar dan filter (Murniasih, D., 2009). Berikut pada gambar 2 dibawah ini dapat dilihat perkembangan dari angka asam setiap sampel biodiesel berdasarkan variasi berat katalis :
Gambar 2 Grafik Bilangan Asam Biodiesel berbagai varias berat katalis
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa bilangan asam yang terdapat dalam sampel biodiesel cenderung konstan dan hanya berbeda sedikit pada konsentrasi persen katalis 5% dan 6%, Dari sampel biodiesel, semuanya masuk dalam spesifikasi SNI karena memiliki angka asam dibawah baku mutu yang disyaratkan oleh SNI tahun 2006 yaitu maksimal 0,8 mg KOH/g minyak
Viskositas dan densitas
Gambar 3 Grafik Viskositas dan Densitas
Dari grafik kurva diatas dapat dilihat bahwa viskositas biodiesel untuk % katalis 4,5,6,7,8 Cenderung menurun, hanya saja viskositas untuk biodiesel dengan persen katalis 8 % tersebut masih terlalu rendah karena berada dibawah batas baku mutu. Sedangkan untuk biodiesel dengan katalis 4,5,6,7 memiliki viskositas yang masuk dalam spesifikasi berdasarkan baku mutu SNI 2006 adalah 2,3 – 6,0 mm2/s (cSt) .
Dari grafik kurva diatas dapat dilihat bahwa densitas biodiesel % katalis 4,5,6,7,8 terlihat sama, dan masih masuk dalam range 0,85 dimana batas baku mutu biodiesel berdasarkan SNI 2006 maksimal 0,86 g/mL.. Trigliserida mempunyai sifat fisik densitas dan viskositas yang tinggi karena mempunyai rantai karbon yang panjang.
Pour Point
Berikut adalah nilai Pour point dari biodiesel masing-masing variasi konsentrasi:
Gambar 4 Grafik Pour Point
Dari kurva diatas dapat dilihat bahwa persentase nilai Pour point dari biodiesel yang dihasilkan pada katalist abu 7 % memiliki nilai tertinggi yaitu 12,7 oC, standar baku mutu yang ditetapkan ialah maksimal 18 oC semua biodiesel yang dihasilkan masuk dalam syarat mutu biodiesel beradarkan SNI 2006,
Sifat Kimia Analisa GC MS
Komposisi asam lemak penyusun biodiesel dapat dilihat pada gambar 5 dan tabel 2
Gambar 5 Kromatogram Penyusun Metil Ester (Biodiesel)
Tabel 2 Asam Lemak Paling Dominan Pada Metil Ester (Biodiesel)
KESIMPULAN
Abu buah bintaro mempunyai kandungan kalium yang tinggi yakni 31,75% (w/w) dan berada dalam bentuk senyawa karbonat. Hal ini dibuktikan dengan uji alkalinitas terhadap abu Bintaro. Dengan sifat basa yang dimiliki kalium karbonat maka abu buah bintaro mempunyai potensi untuk digunakan sebagai sumber katalis basa dalam pembuatan biodiesel dengan bahan baku minyak biji karet. Peningkatan jumlah abu buah Bintaro dalam reaksi
Peak Nama Ester Waktu Retensi Konsentrasi (%)
1 Metil miristat 15,095 0,42 2 Metil palmitoleat 17,305 0,99 3 Metil palmitat 17,638 24,60 4 Metil linoleat 19,581 42,57 6 Metil stearate 20,166 16,13 9 Metil arakidat 21,846 1,18
DAFTAR PUSTAKA
AOAC. 1984. Official Methods of Analysis of Association Official Analytical Chemist. AOAC Inc. Washington. AOAC. 1995. Official Methods of Analysis of Association Official Analytical Chemist. AOAC Inc. Washington.
ASTM. American Standars Test Method. 2005. Standard Test Method for Petroleum Products and Lubricants. Philadelphia: ASTM
Chang LC., Gills JJ., Bhat KP., Luyengi L., Farnsworth NR, Pezzuto JM., and Kinghorn AD. 2000. Activity Guided Isolation of Constituents of Cerbera manghas with Antiproliferative and Antiestrogenic Activities. Bioorganic and Medical Chemistry Letters 10(21): 2431–2434.
Knothe, G. 2005. Handbook Of Biodiesel. AOCS Press Lee, K. T., T. A. Foglia dan K. S. Chang. 2002. Production of Alkaly Ester as Biodiesel from Fractioned Lard and Restourant Grease. JAOCS, 79(2):191-195.
Luthfi, R.F., Herdiana, A.W. “Pengambilan Minyak Biji Karet dengan Metode Ekstraksi Solvent dan Pengepresan”, Skripsi, Jurusan Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. (2008)
Pasaribu, S., Panggabean A.S., dan Hamdani D., 2009. Potensi dan Pemanfaatan Minyak
Biji Karet (Hevea brsiliensis) Menjadi Biodiesel Sebgai bahan Bakar Alternatif di Kalimantan Timur. Laporan penelitian sesuai Prioritas Nasional, Lembaga Penelitian Universitas Mulawarman. Samarinda
Pranowo D. 2010. Bintaro (Cerbera manghas LINN) Tanaman Penghasil Minyak Nabati.
Ramadhani, S. 2012. Pengaruh Berat Abu Tandan Kosong Kelapa Sawit dalam Pemanfaatannya Sebagai Katalis Pada Reaksi Tranesterifikasi Minyak Biji Karet (Hevea brasiliensis). Universitas Mulawarman.
