TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian Lemak/Minyak
Lemak dan minyak adalah bahan-bahan yang tidak larut dalam air yang berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hewan. Lemak dan minyak yang digunakan dalam makanan sebagian besar adalah trigliserida yang merupakan ester dari gliserol dan berbagai asam lemak (Buckle, et al., 1987).
Lemak dan minyak terdiri dari trigliserida campuran, yang merupakan ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang. Minyak nabati terdapat dalam buah-buahan, kacang-kacangan, biji-bijian, akar tanaman dan sayur-sayuran. Dalam jaringan hewan lemak terdapat di seluruh badan tetapi jumlah terbanyak terdapat dalam jaringan adiposa dan tulang sumsum (Ketaren, 1986).
Lemak hewani mengandung banyak sterol (kolesterol) sedangkan lemak nabati mengandung fitosterol dan lebih banyak mengandung asam lemak tak jenuh sehingga umumnya berbentuk cair. Lemak nabati yang berbentuk cair dapat dibedakan atas tiga golongan yaitu :
(a). Drying oil yang akan membentuk lapisan keras bila mengering diudara, misalnya minyak yang digunakan untuk cat dan pernis
(b). Semy drying oil seperti minyak jagung, minyak kapas dan minyak bunga matahari
(c). Non drying oil, misalnya minyak kelapa dan minyak kacang tanah (Winarno, 2004).
Berdasarkan sifat titik cair, dikenal dua macam istilah dalam gliserida yaitu minyak dan lemak. Minyak adalah gliserida yang berbentuk cair sedangkan lemak berbentuk padat pada suhu kamar. Oleh karena ketidakjenuhan gliserida mengakibatkan perbedaan titik cair gliserida (Winarno, et al., 1980).
Minyak Jelantah
Minyak jelantah adalah minyak makan hasil penggorengan yang telah digunakan berulang kali, otomatis minyak akan menerima banyak panas selama pemakaian sehingga memutus ikatan rangkap dan membuat minyak jelanta memiliki kandungan asam lemak bebas yang tinggi (Suryani, 1997).
Konsumsi minyak jelantah dalam jumlah banyak dan berulang-ulang dapat menimbulkan karsinogenik seperti kanker dan penyempitan pembuluh darah, karena jumlah ALB pada minyak jelantah amat tinggi (Sari, 1999).
Jika kita mengumpulkan minyak goreng bekas (disebut juga recycled
frying oil) keuntungan yang bisa diperoleh adalah :
- Akan diperoleh FAME lebih tepat disebut RFOME, (recycled frying oil methyl
esters) yang murah sehingga bisa diperoleh bahan bakar nabati yang murah dan
ramah lingkungan.
- Mencegah terjadinya polusi lingkungan (air dan tanah) dengan tidak adanya pembuangan minyak bekas goreng ke sembarang tempat
- Mengurangi bahan karsinogenik yang beredar di masyarakat. Seperti diketahui, penggunaan minyak goreng yang berulang-ulang (ditandai dengan warna coklat tua, hitam, dan mengandung sekitar 400 senyawa kimia) akan mengoksidasi asam lemak tidak jenuh membentuk gugus peroksida dan monomer siklik. Senyawa ini
memicu penyakit kanker kolon, pembesaran hati, ginjal dan gangguan jantung (Prihandana, et al., 2007).
Karbon aktif
Aktivasi karbon bertujuan untuk memperbesar luas permukaan arang dengan membuka pori-pori yang tertutup, sehingga memperbesar kapasitas adsorbsi terhadap zat warna. Pori-pori dalam arang biasanya diisi oleh tar, hidrokarbon dan zat-zat organik lainnya yang terdiri dari fixed carbon, abu, air persenyawaan yang mengandung nitrogen dan sulfur (Ketaren, 1986).
Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Dari satu gram karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari pengukuran gas). Pengaktifan bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, dan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri (Wikipedia, 2008).
Keuntungan menggunakan arang aktif sebagai bahan pemucat minyak ialah karena lebih efektif untuk menyerap warna dibandingkan dengan bleaching
clay, sehingga arang aktif dapat digunakan dalam jumlah kecil. Arang yang
digunakan sebagai bahan pemucat biasanya berjumlah kurang lebih 0,1-0,2 persen dari berat minyak. Arang aktif dapat juga menghilangkan sebagian bau yang tidak dikehendaki dan mengurangi jumlah peroksida sehingga memperbaiki mutu minyak (Ketaren, 1987).
Keburukannya adalah karena minyak yang tertinggal dalam arang aktif jumlahnya lebih besar dibandingkan dengan minyak yang tertinggal di dalam
activated clay dan proses otooksidasi lebih cepat dengan minyak yang dipucatkan
dengan menggunakan arang aktif (Ketaren, 1987).
Air Destilasi
Proses destilasi menggunakan sumber panas untuk menguapkan air. Tujuan dari destilasi adalah memisahkan molekul air murni dari kontaminan yang memiliki titik didih lebih tinggi dari air. Destilasi, mirip dengan R.O. (Radiation Optical), menyediakan air bebas mineral untuk digunakan pada laboratorium sains atau keperluan percetakan. Destilasi menghilangkan logam berat seperti timbal, arsenik, dan merkuri. Meskipun destilasi dapat membuang mineral dan bakteri, tapi tetap tidak bisa menghilangkan klorin, atau VOC (volatile organic chemicals) yang mempunyai titik didih lebih rendah dari air. Destilasi, dan R.O., memberikan air bebas mineral yang bisa berbahaya bagi tubuh karena keasamannya. Air bersifat asam dapat merampas kandungan mineral dari tulang dan gigi (Cheers Indonesia, 2005).
Bahan Tambahan Untuk Proses Produksi Biodiesel 1. Asam Sulfat
Asam sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4, merupakan asam mineral
(anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan, antara lain pemrosesan bijih, sintesis kimia, pemrosesan air dan penghilangan bau minyak. Reaksi hidrasi (pelarutan dalam air) dari asam sulfat adalah yang memiliki ikatan rangkap yang kuat. Jika air ditambah kepada asam sulfat pekat, terjadi pendidihan. Perbedaan berat jenis kedua cairan, menyebabkan air tidak begitu larut dengan asam sulfat dan
cenderung untuk terapung di atas asam. Reaksi tersebut membentuk ion hidronium:
H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-.
Karena asam sulfat bersifat sebagai pengering, maka asam sulfat merupakan senyawa pengering yang baik digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan kering (Wikipedia, 2008).
Esterifikasi asam : merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat 0.5 wt (weight total) % dan alkohol (umumnya methanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik bagi pembuatan biodiesel (Indartono, 2006).
Pada minyak nabati dengan kandungan asam lemak bebas tinggi, sebelum dilakukan proses transesterifikasi dengan katalis basa dilakukan proses esterifikasi terlebih dahulu. Katalis yang digunakan pada proses esterifikasi adalah katalis asam yaitu dengan menggunakan asam sulfat 97 % (Susilo, 2006).
Hasil percobaan Suess (1999) dengan perlakuan kandungan asam lemak bebas menunjukkan semakin besar kandungan asam lemak bebas semakin kecil rendemen biodiesel yang didapatkan (Susilo, 2006)
Untuk menghindari kegagalan dalam proses transesterifikasi, dilakukan proses bertingkat. Transesterifikasi didefenisikan sebagai penukaran grup alkoksi dari ester dengan alkohol lain. Reaksi ini sering melibatkan katalis dengan cara menambahkan asam atau basa. Asam dapat mengkatalis reaksi dengan cara mendonorkan electron ke grup alkoksi, sehingga bisa membuat gugus ini lebih reaktif. Sebaliknya basa bisa berfungsi sebagai katalis dalam reaksi dengan cara
menarik elektron dari alkohol sehiungga gugus ini menjadi lebih reaktif. Sebelum transesterifikasi, dilakukan proses esterifikasi. Sebelum transesterifikasi dengan basa didahului dengan proses esterifikasi menggunakan katalis asam biasanya asam sulfat (H2SO4) (Susilo, 2006).
Untuk melihat adanya pengaruh antara kandungan asam lemak bebas dengan rendemen proses dari pembuatan biodiesel dapat dilihat pada Tabel 1
Tabel 1. Pengaruh kandungan FFA terhadap rendemen proses (Susilo, 2006).
Kandungan FFA pada bahan baku (%)
Rendemen Proses (%) Kandungan FFA
Biodiesel (%) 1,97 90,01 0,06 3,39 85,92 0,06 5,31 82,69 0,06 6,76 71,01 0,08 8,58 66,38 0,14 10,41 59,31 0,17
11,97 Transesterifikasi Gagal Transesterifikasi Gagal 13,46 Transesterifikasi Gagal Transesterifikasi Gagal
Berdasarkan tabel diatas menunjukkan adanya pengaruh kandungan asam lemak bebas terhadap proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati, dimana semakin kecil ALB semakin baik untuk proses pembuatan biodiesel (Susilo, 2006).
2. Metanol
Alkohol yang paling umum digunakan untuk transesterifikasi adalah metanol, karena harganya lebih murah dan daya reaksinya lebih tinggi dibandingkan dengan alkohol yang berantai panjang. Proses metanolisis berkatalisis alkali dapat dilakukan pada suhu ruangan dan akan menghasilkan ester lebih dari 80 % beberapa saat setelah reaksi dilangsungkan (sekitar 5 menit). Pemisahan fase ester dan gliserol berlangsung cepat sempurna. Berbeda dengan
etanol, metanol tersedia dalam bentuk absolut yang mudah diperoleh, sehingga hidrolisa dan pembentukan sabun akibat air yang terdapat dalam alkohol dapat diminimalkan (Syah, 2006).
Untuk membuat biodiesel, ester dalam minyak nabati perlu dipisahkan dari gliserol. Ester tersebut merupakan bahan dasar penyusun biodiesel. Selama proses transesterifikasi, komponen gliserol dari minyak nabati digantikan oleh alkohol, baik etanol maupun alkohol metanol. Etanol merupakan alkohol yang terbuat dari padi-padian. Metanol adalah alkohol yang dapat dibuat dari batu bara, gas alam, atau kayu. Metanol lebih dipilih daripada etanol karena mampu memproduksi reaksi biodiesel yang lebih stabil. Namun, metanol merupakan alkohol yang agresif sehingga bisa berakibat fatal bila terminum dan memerlukan kewaspadaan yang tinggi dalam penanganannya ( Syah, 2006).
Natrium Hidroksida (NaOH)
Natrium hidroksida (NaOH) dan kalium hidroksida (KOH) merupakan katalis basa yang dapat digunakan dalam proses pembuatan biodiesel, KOH lebih mudah digunakan dan waktu yang diperlukan 1,4 kali lebih cepat dibandingkan dengan penggunaan NaOH serta memberikan hasil samping pupuk potash. NaOH lebih mudah didapatkan dan harganya lebih murah. Bahan–bahan ini dapat dibeli di toko–toko kimia (Susilo, 2006).
Netralisasi dengan kaustik soda banyak dilakukan dalam skala industri karena lebih efisien dan lebih murah dibandingkan dengan cara netralisasi lainnya. Selain itu penggunaan kaustik soda membantu dalam mengurangi zat warna dan kotoran yang berupa getah dan lender dalam minyak (Ketaren, 1986).
Reaksi antara asam lemak bebas dengan NaOH sebagai berikut : (Ketaren, 1986).
O O
R C + NaOH R C + H2O
OH basa ONa air
ALB sabun
Proses Pembuatan Biodiesel
Refined fatty oil yang memiliki kadar asam lemak bebas rendah, sekitar
2% bisa langsung diproses dengan metode transesterifikasi menggunakan katalis alkalin untuk menghasilkan metil ester dan gliserol. Namun bila kadar asam minyak tersebut masih tinggi, maka perlu dilakukan proses praesterifikasi terhadap minyak tersebut. Kandungan air dalam minyak tumbuhan harus diperiksa sebelum dilakukan proses transesterifikasi.
Esterifikasi dua tahap:
Esterifikasi asam: Ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2 %. Asam sulfat 0.5 wt % dan alkohol (umumnya methanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik. Esterifikasi alkalin: Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap produk tahap pertama di atas menggunakan katalis alkalin. Natrium hidroksida 0.5 wt% dan alkohol (umumnya methanol) dengan rasio molar antara alkohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini (Wikipedia, 2008).
Biodiesel diproses berdasarkan reaksi kimia yang disebut transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya adalah mereaksikan minyak nabati dengan metanol atau etanol yang dibantu dengan katalisator soda api (NaOH) atau KOH (Syah, 2006).
Pada dasarnya, pabrik biodiesel adalah tempat untuk mencampur minyak nabati dengan alkohol, mengaduk, dan merebusnya. Maka dapat dibayangkan, bahwa suatu pabrik biodiesel sebenarnya hanyalah bejana-bejana atau tangki perebus dengan alat pengaduk minyak nabati dan alkohol. Tangki-tangki tersebut bisa berkapasitas kecil, juga bisa berkapasitas besar (Syah, 2006).
Pemucatan minyak
Pemucatan ialah suatu tahap proses untuk menghilangkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak. Pemucatan dilakukan dengan mencampur minyak dengan sejumlah besar adsorben, seperti tanah serap (fuller earth), lempung dan arang aktif atau dapat juga bahan kimia (Ketaren, 1986).
Adsorben yang digunakan untuk memucatkan minyak terdiri dari tanah pemucat (bleaching earth) dan arang (carbon earth). Zat warna dalam minyak akan diserap oleh permukaan adsorben dan juga menyerap suspensi koloid (gum dan resin) serta hasil degradasi minyak, misalnya peroksida (Ketaren, 1986).
Efisiensi adsorbsi oleh arang tergantung dari perbedaan muatan listrik antara arang dan zat atau ion yang diserap. Bahan yang mempunyai muatan listrik positif akan diserap lebih efektif oleh arang dalam larutan yang bersifat basa dan sebaliknya, sedangkan penyerapan terhadap bahan non elektrolit tidak dipengaruhi oleh keasaman atau sifat kebiasaan arang sebagai adsorben. Pemucatan minyak bertujuan untuk menghasilkan kualitas dan mutu minyak yang
lebih menarik dilihat tanpa mengurangi kandungan karoten di dalam minyak, dengan menggunakan adsorben, kandungan karoten dapat diminimalisir (Ketaren, 1986).
Transesterifikasi dan Esterifikasi
Transesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel dari refined fatty oil. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (RFOME) hingga 98 % dari bahan baku minyak tumbuhan (Bouaid et al., 2005).
Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas (free fatty acid - FFA) tinggi (yakni lebih dari 2 % Ramadhas et al. (2005)), maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2 %. Ramadhas et al. (2005) melakukan dua tahap esterifikasi untuk memproses minyak biji karet mentah (unrefined rubber seed oil) menjadi biodiesel. Kedua proses tersebut adalah:
1. Esterifikasi asam: Ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis
asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2 %. Asam sulfat 0.5 wt % dan alkohol (umumnya metanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik.
2. Esterifikasi alkalin: Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap
produk tahap pertama di atas menggunakan katalis alkalin. Natrium hidroksida 0.5 wt % dan alkohol (umumnya metanol) dengan rasio molar antara alkohol
dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini (Berita iptek, 2007).
Kedua proses esterifikasi di atas dilakukan pada temperatur 40 – 50 0C. Esterifikasi dilakukan di dalam wadah yang memiliki pengaduk magnetik dengan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk ini penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi alkalin akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan air distilat panas (10 % dari volume). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel (Berita iptek, 2007).
Proses esterifikasi dilakukan untuk menurunkan kadar asam lemak bebas dan kadar air. Pada prinsipnya, pengurangan kadar air bisa dilakukan dengan dua cara, separasi gravitasi atau separasi distilasi. Separasi gravitasi mengandalkan perbedaan densitas antara minyak dengan air, air yang lebih berat akan berada di bagian bawah untuk selanjutnya dapat dipisahkan. Sedangkan separasi distilasi mengandalkan titik didih air sekitar 100 0C dan pada beberapa kasus digunakan pula tekanan rendah untuk memaksa air keluar dan terpisah dari minyak (Berita iptek, 2007).
Proses katalis asam dua tahap untuk menghasilkan biodiesel dari minyak dedak/bekatul beras (rice bran oil) yang memiliki kadar asam tinggi. Proses tahap pertama dilakukan pada temperatur 60 0C dan tekanan atmosfer. Rasio molar
antara methanol dan asam lemak bebas (FFA) diatur pada 5:1. Temperatur di dalam wadah/reaktor dijaga dengan cara mencelupkannya ke dalam fluida (oil) dengan temperatur tertentu (oil bath with temperature controller). Pengaduk magnetik digunakan untuk memastikan terjadinya reaksi kimia di seluruh bagian wadah. Asam sulfat 2 wt % dicampurkan terlebih dahulu dengan metanol untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah/reaktor. Setelah 2 jam, proses dihentikan dan campuran di dalam reaktor didinginkan hingga mencapai suhu kamar. Produk dipisahkan dan dibersihkan dengan menggunakan air. Fasa organik kemudian dipisahkan dari air dan dikeringkan dengan teknik tekanan rendah (vakum). Produk akhir tahap pertama ini kemudian diproses lagi menggunakan katalis asam yang sama, asam sulfat, dengan konsentrasi asam sulfat 2 wt% dan rasio molar antara metanol dan minyak sebesar 9:1. Reaksi dilakukan dalam wadah tertutup pada temperatur 100 0C dan kecepatan pengaduk sebesar 300 rpm (putaran per menit). Sekitar 96 % metil ester bisa dihasilkan menggunakan proses katalis asam dua tahap ini setelah 8 jam menggunakan minyak dedak/bekatul beras yang semula memiliki kadar asam lemak bebas sebesar 76 % (Berita iptek, 2007).
Bila bahan baku minyak yang digunakan merupakan minyak yang telah diproses (refined fatty oil) dengan kadar air dan asam lemak bebas yang rendah, maka proses esterifikasi dengan katalis alkalin bisa langsung dilakukan. Transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan, yakni:
1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya sodium hidroksida atau potassium hidroksida) dengan alkohol (umumnya metanol). Konsentrasi alkalin yang
digunakan bervariasi antara 0.5 - 1 wt % terhadap massa minyak. Sedangkan alkohol diset pada rasio molar antara alkohol terhadap minyak sebesar 9:1.
2. Pencampuran alkohol + alkalin dengan minyak di dalam wadah yang dijaga pada temperatur tertentu (sekitar 40ºC – 600C) dan dilengkapi dengan pengaduk (baik magnetik ataupun motor elektrik) dengan kecepatan konstan (umumnya pada 600 rpm - putaran per-menit). Keberadaan pengaduk sangat penting untuk memastikan terjadinya reaksi metanolisis secara menyeluruh di dalam campuran. Reaksi metanolisis ini dilakukan sekitar 1 - 2 jam.
3. Setelah reaksi metanolisis berhenti, campuran didiamkan dan perbedaan densitas senyawa di dalam campuran akan mengakibatkan separasi antara metil ester dan gliserol. Metil ester dipisahkan dari gliserol dengan teknik separasi gravitasi.
4. Metil ester yang sebenarnya adalah biodiesel kemudian dibersihkan menggunakan air distilat untuk memisahkan zat-zat pengotor seperti metanol, sisa katalis alkalin, gliserol dan sabun-sabun. Lebih tingginya densitas air dibandingkan dengan metil ester menyebabkan prinsip separasi gravitasi berlaku: air berada di bagian bawah sedangkan metil ester di bagian atas (Berita iptek, 2007).
Faktor utama yang mempengaruhi rendemen ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol, jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air dan kandungan asam lemak bebas pada bahan baku yang dapat menghambat reaksi. Faktor lain
yang mempengaruhi kandungan ester pada biodiesel, diantaranya kandungan gliserol, jenis alkohol yang digunakan pada reaksi transesterifikasi, jumlah katalis sisa dan kandungan sabun (Hambali, et al., 2006).
Reaksi transesterifikasi minyak jelantah menjadi biodiesel (Priyanto, 2007) dapat dilihat pada gambar 1
O
H2C – OCR H2C - OH
O O
HC – OCR + 3CH2OH 3RCOH + HC - OH
Metanol Metil Ester
H2C–OCR H2C – OH
Trigliserida Gliserol
Gambar 1. Reaksi transesterifikasi minyak jelantah menjadi biodiesel
Reaksi transesterifikasi berkatalis asam berjalan lebih lambat namun metode ini lebih sesuai untuk minyak atau lemak yang memiliki kandungan asam lemak bebas relatif tinggi. Untuk kasus minyak nabati dengan kandungan asam lemak bebas tinggi, sebelum dilakukan proses transesterifikasi dengan basa dilakukan proses esterifikasi. Penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Aksoy, Karahman, Karaosmanoglu dan Civelekoglu (1998) dan Ju (2003) menunjukkan bahwa transesterifikasi berkatalis asam dapat digunakan pada bahan baku minyak bermutu rendah atau memiliki kandungan asam lemak bebas tinggi (Adi, 2003).
Netralisasi adalah suatu proses pemisahan asam lemak bebas dari minyak atau lemak dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dengan basa atau pereaksi lainnya sehingga membentuk sabun. Pemisahan asam lemak bebas dapat juga dilakukan dengan cara penyulingan yang dikenal dengan istilah deasidifikasi (Hambali, et al., 2006).
Skema reaksi proses transesterifikasi dari trigliserida dengan metanol, CH2 – O – COR1 CH2 – O – COR1
CH – O – COR2 + CH3OH CH – O – COR 2 + R3 – COOCH3 (1)
CH2 – O – COR3 CH2 – OH
CH2 – O – COR1 CH2 – O – COR1
CH – O – COR2 + CH3OH CH – O – COR 2 + R2 – COOCH3 (2)
CH2 – OH CH2 – OH CH2 – O – COR1 CH2 – O – OH CH – OH + CH3OH CH – O – OH + R1 – COOCH3 (3) CH2 – OH CH2 – OH CH2 – O – COR CH2 – OH CH – O – COR + 3CH3OH CH – OH + 3 R – COOCH3 (4) CH2 – O – COR CH2 – OH
Gambar 2. Skema Reaksi Proses Transesterifikasi Dari Trigliserida Dengan Metanol (Syah, 2006).
Pengendapan
Campuran hasil transesterifikasi ke dalam botol gelas dan langsung ditutup dengan ketat, hal ini untuk encegah keluarnya uapdari biodiesel. Botol dibiarkan dingin selama 12-24 jam supaya pengendapan berlangsung sempurna.. Pengendapan akan menghasilkan glyserin dan metyl ester. Glyserin adalah zat yang mengendap di bagian bawah dan berwarna gelap dan methyl ester berupa cairan di bagian atas
(Susilo, 2006).
Proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati disebut transesterifikasi. Transesterifikasi merupakan perubahan bentuk dari satu jenis ester menjadi bentuk ester yang lain. Suatu ester merupakan suatu rantai hidrokarbon yang 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).
Tambahkan natrium metanolat ke dalam minyak dan diaduk dengan kecepatan tinggi selama 1 jam, biarkan semalam. Keesokan harinya maka akan terjadi 3 lapis, lapisan atas adalah biodiesel, tengah gliserin dan paling bawah adalah sabun. Pisahkan lapisan paling atas, bilas dengan akuades hangat dan biarkan sebentar, buang lapisan bawah. Ulangi pekerjaan ini hingga lapisan bawah menjadi jernih. Artinya semua sisa sabun dan gliserin sudah terbuang. Pisahkan lapisan atas dan panaskan dgn hotplate dengan pemanasan rendah(80ºC) hingga
jernih (artinya air yg tersisa sudah menguap), dihasilkan biodiesel dengan mutu yg tinggi (Harahap, 2008).
Pencucian
Pencucian bertujuan untuk memisahkan ester dari katalisator basa. Oleh karena basa larut dalam air, maka prinsip dasar proses pencucian adalah melarutkan katalis menggunakan media utama berupa air. Selain itu, pencucian juga bertujuan untuk mengikat sabun sebagai produk samping transesterifikasi. Untuk tujuan ini perlu dilakukan penambahan asam asetat atau vinegar dengan jumlah 30 ml per 100 liter (Bambang, 2006)
Proses pencucian gelembung disarankan digunakan pada pembuatan biodiesel skala rumah tangga. Metode pencucian ini memiliki kelemahan, yaitu jika dikerjakan dalam bejana yang terlalu kecil akan terjadi pengadukan yang terlalu kuat sehingga akan terjadi oksidasi pada biodiesel dan emulsifikasi secara bertahap (Prihandana, et al., 2007).
Tabel 2. Standar Mutu Biodiesel
Sifat Bahan Bakar Satuan DIN 51606 US ASTM Standart Jerman Standart USA Titik bakar 0C 100 min 100 min Kandungan air Vol % - 0,05 Residu karbon Wt% 0,39 max 0,05 max Abu sulfat Wt% - 0,020 max Viskositas CSt 3,5-5,0 1,96-6,5 Kadar belerang Wt% 0,01 max 0,05 max Bilangan setana - 49 min 40 min Titik embun 0C - 3 0C Karat tembaga - 1 max 3 max Jumlah asam mg/g 0,50 max 0,80 max Gliserin bebas Wt% 0,02 max 0,02 max Total gliserida Wt% 0,25 max 0,24 max Sumber: Anonim (2001) di dalam Susilo (2006).
Pencucian kabut, emulsifikasi dapat tercegah karena pengadukan tidak terlalu kuat. Sistem ini dapat digabungkan dengan pencucian gelembung sebagai pencucian tahap akhir (Prihandana, et al., 2007)
Pencucian biodiesel dapat dilakukan dengan cepat, yaitu dengan cara pengadukan. Biodiesel sebelum dicuci dan sesudah dicuci memiliki warna dan tiingkat kekeruhan berbeda. Biodiesel yang telah dicuci memiliki warna cerah dan bening, sedangkan sebelum dicuci memiliki warna yang keruh dan kekuning-kuningan (Susilo, 2006).
