Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Melalui Proses Transesterifikasi dengan Menggunakan CaO sebagai Katalis

Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah

Melalui Proses Transesterifikasi dengan Menggunakan

CaO sebagai Katalis

Copyright @2011

yulia tri rahkadima

2307100133

putri abdi purwati

2307100140

Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. H.M. Rachimoellah, Dipl.EST

Kebutuhan energi semakin meningkat

Cadangan minyak bumi semakin menipis

Peraturan Presiden Republik

Indonesia Nomor 5 Tahun 2006

tentang Kebijakan Energi untuk

mengembangkan energi

alternatif pengganti BBM

Latar Belakang dan Tujuan

Pengembangan bahan

KEUNTUNGAN BIODIESEL

Ramah Lingkungan

Berasal dari bahan yang terbarukan

KEUNTUNGAN BIODIESEL

Ramah Lingkungan

Berasal dari bahan yang terbarukan

Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin

Emisi FAME Solar

NO (ppm) 1005,8 1070

CH (ppm) 13,7 18,4

Partikulat/debu 0,5 0,93

SO₂ tidak ada Ada

Perbandingan Emisi Biodiesel dan Solar

KEUNTUNGAN BIODIESEL

Ramah Lingkungan

Berasal dari bahan yang terbarukan

Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin

Parameter

Biodiesel

Diesel

Viskositas

Kinematic (cSt)

2,3-6

1,6-5,8

Cetane Number 54

40-46

Flash Point (°C)

>100

67-85

Densitas (gr/ml) 0,85-0,890,82-0,87

Latar Belakang dan Tujuan

Pengembangan bahan

bakar alternatif BIODIESEL

High Cost Production

Pemilihan Proses

Bahan Baku

Jenis Feedstock

Price

Crude Palm Oil 703

Rapesees Oil 824

Soybean 771

Waste Cooking Oil 224

Yellow Grease 412

Sumber : Demirbas, 2009

Perbandingan harga rata-rata bahan

baku Internasional dalam Produksi

Biodiesel 2007 (US$/ton)

Murah

Melimpah

Limbah

Murah

Melimpah

Limbah

Bahan Baku WCO

Sektor Penghasil

Minyak Jelantah

Jumlah

(ton/tahun)

Rumah Tangga

305.050,14

Industri

Pengolahan

Makanan

2.079.417,56

Restauran & Hotel

1.502.218,93

Total

3.886.686,63

Jumlah Penghasil Minyak

Jelantah Indonesia tahun 2007

Latar Belakang dan Tujuan

Pengembangan bahan

bakar alternatif BIODIESEL

High Cost Production

Pemilihan Proses

Bahan Baku

Klasifikasi Transesterifikasi

Metode Keuntungan Kekurangan

Homogenous Catalytst

1. Yield Besar

2. Reaksi pada suhu rendah

1. Butuh unit operasi tambahan untuk purifikasi

2. Butuh air dalam jumlah besar untuk proses purifikasi akhir 3. Tidak dapat digunakan kembali

Heterogen Catalystst

1. Lebih Ramah Lingkungan 2. Lowest Cost Production 3. Katalis dapat digunakan

kembali

4. Reaksi padamild Condition

5. Butuh dalam jumlah yang lebih sedikit

1. Terjadi 3 fase dalam reaksi sehingga kecepatan reaksi rendah.

CaO

Yield yang dihasilkan tinggi

Murah dan mudah didapat

Mudah dipisahkan dari

produk

Kondisi Reaksi Ratio molar oil : Alkohol

Result References

Transesterifikasi Waste Cooking Oil pada T= 65 o_{C, t= 1 jam, % CaO = 0,85 wt.}

Dengan memasukkan N₂ dalam reaktor.

1 : 12 =

Oil: Methanol

Yield = 66 % Kouzu et al

(kutipan Keem Lam, 2010)

Katalis CaO hasil kalsinasi Dolomite (CaCO₃) pada 800 o_{C dengan % wt berat}

8% terhadap berat minyak PKO (Palm kernel oil). Pada T=60o_{C dan t=3 Jam.}

1 : 48 =

Oil : Methanol

FAME Content = 95 %

Ngamcharussrivichai, 2010

Jatropa Oil ditransesterifikasi pada T = 65

o_{C, t = 6 jam, % wt CaO = 4 % wt oil}

1 : 15 =

Oil : Methanol

Konversi = 85 %

Taufiq-Yap, 2010

Transesterifikasi soybean oil dengan menggunakan 8% CaO , 65 C and 2,03% water content in methanol selama 1,5 jam reaksi

1 : 12 =

Oil : Methanol

RUMUSAN MASALAH

Yield yang dihasilkan < yield reaksi homogen katalis

Methanol berlebih

1 : 48 = molar oil : MeOH

CaO 8 % wt dari Oil

TUJUAN

mempelajari pengaruh suhu dan waktu reaksi

terhadap

karakteristik

reaksi

transesterifikasi

dengan menggunakan CaO sebagai katalis padat

dan methanol berlebih.

Latar Belakang & Tujuan

Metodologi

Hasil Penelitian

Kesimpulan

Pemilihan Variabel

Variabel Tetap

1. Ratio molar WCO : MeOH =

1:48

2. Jumlah katalis CaO = 8% wt

WCO

3. Pada P=1 atm

Variabel Berubah

1. Suhu (40,45,50,55,dan 60 °C)

2. Lama Reaksi (3,4,5,6 jam)

Variabel Respon

Air masuk Air keluar Kondensor Statif Waterbath Thermometer

Labu Leher dua Stirer

• 1. Magnet stirer

• 2. Statif

• 3. Kondensor reflux

• 4. Labu leher tiga (250 m)

• 5. Termometer

• 6. Waterbath

• 7. Heater

• 8.

kertas filter (0,7 μm)

• 9. Corong pemisah

•

10. Beaker glass

• 11. Erlenmayer (250 ml)

Alat

• 1. Minyak jelantah

• 2. H

₂

SO

₄

p.a. (95-97 %)

• 3. NaOH (0,1 N)

• 4. Methanol p.a.

• 5. CaO 100 mesh

• 6. Larutan p.p

• 7. Alkohol 98%

• 7. Indikator PP

Bahan

Tahapan Penelitian

Pretreatment Bahan Baku

Esterifikasi

disaring

Pretreatment Bahan Baku

Minyak jelantah

CaCO

₃

↔ CaO + CO

₂

Reaksi kalsinasi bersifat reversibel.

Pada T= 600-900

o

_C,

t = 2 jam

(Ngamcharussrivichai, 2010)

Katalis CaO

Tahapan Penelitian

Pretreatment Bahan Baku

Esterifikasi

DIAMBIL 100 ML DIPANASKAN HINGGA 60 °c Perbandingan Methanol 1 : 6 Asam sulfat 2%

Dari massa minyak %

Dicampur Reaksi esterifikasi Selama 1 jam Dipisahkan antara 2 layer

ESTERIFIKASI

Run ke- % FFA awal Σ ml NaOH % FFA= 1 6,351 1,2 0,95864 2 1,05 0,83881 3 1,25 0,99858 4 1,1 0,87875 5 1,2 0,95864 6 1,1 0,87875 7 1,2 0,95864 8 1,1 0,87875 9 1,25 0,99858 10 1,15 0,91870

Methode AOCS

3,53 gram sampel dicampur 50

ml alkohol. Lalu dipanaskan

sampai 60

o

_{C sambil diaduk 10}

menit. Lalu dititrasi dengan NaOH

0,1 N.

Tahapan Penelitian

Pretreatment Bahan Baku

Esterifikasi

CaO +

TRANS

HASIL PENELITIAN

Analisa GC

Analisa viskositas

Analisa yang dilakukan :

HASIL PENELITIAN

_{Hasil analisa GC}

Temperatur 40 °C 45 °C 50 °C 55 °C 60 °C

Waktu % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield 3 jam 88,60 62,07 94,43 70,95 94,59 77,02 98,97 78,71 98,66 81,7 4 jam 91,93 69,32 95,06 79,29 96,68 80,55 98,45 81,28 93,85 73,28 5 jam 98,53 76,49 97,68 79,8 97,87 81,64 89,30 74,82 86,98 64,74 6 jam 98,35 77,77 98,82 80,1 98,22 81,83 86,92 69,68 82,12 59,96

HASIL PENELITIAN

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 40 45 50 55 60 3 Jam 4 Jam 5 jam 6 jam Temperatur (⁰C) % Yi e ld

Pengaruh waktu reaksi

Pada suhu 40 - 50 0_{C, semakin} lama waktu reaksi semakin besar pula yield FAME yang dihasilkan. Digliserida dan monogliserida meningkat pada awal waktu reaksi dan kemudian menurun. Pada

akhirnya, jumlah dari

monogliserida akan lebih tinggi dari digliserida dan yang

dibutuhkan untuk reaksi

transesterifikasi adalah monogliserida.

Fangrui Ma (1999) Untuk suhu reaksi 55 dan 60 C memiliki hasil yang berbeda. Katalis

CaO memiliki sifat dapat mengabsorb produk yang menyebabkan semakin berkurangnya kandungan FAME bila melebihi kondisi optimumnya (Taufik-Yap, 2010)

HASIL PENELITIAN

Pengaruh suhu reaksi

Waktu reaksi 3 jam

Semakin tinggi suhu reaksi maka semakin besar yield FAME yang didapatkan. Peningkatan temperatur akan mempengaruhi

peningkatan tumbukan antar molekul reaktan.

Peningkatan tumbukan yang terjadi antar molekul reaktan akan memungkinkan

semakin besarnya konversi reaksi transesterifikasi (Fangrui Ma, 1999).

HASIL PENELITIAN

_{Pengaruh suhu reaksi}

Waktu reaksi 4 jam _{Waktu reaksi 5 jam} Waktu reaksi 6 jam

Untuk waktu reaksi 4, 5 dan 6 jam, yield FAME yang didapatkan tidak semakin baik seiring dengan diperbesarnya suhu reaksi. Ini terjadi karena permukaan CaO memiliki kecenderungan mengabsorb produk ketika reaktan dalam kondisi jumlah yang minim. Sehingga jumlah FAME dalam produk semakin kecil dan mengakibatkan yield yang dihasilkan makin kecil (Taufiq-Yap, 2010).

HASIL PENELITIAN

Hasil analisa Viskositas

Jam Viskositas (cSt) Suhu (° C) 40 45 50 55 60 3 5,176 4,824 4,753 4,645 4,220 4 4,955 4,704 4,654 4,586 4,923 5 4,587 4,646 4,568 4,844 5,256 6 4,129 4,540 4,459 4,936 5,318

Viskositas minyak diesel menurut SNI 04-7182-2006 adalah 2,3– 6,0 cSt. Viskositas biodiesel dari minyak jelantah berkisar 5,3 mm2_{/s.( Ayhan Demirbas)}

HASIL PENELITIAN

0 1 2 3 4 5 6 40 45 50 55 60 3 jam 4 jam 5 jam 6 jam suhu (⁰ C) vis kos itas (cSt)

Viskositas (vs) Suhu

Untuk suhu reaksi 40-50 C, semakin lama waktu reaksi maka nilai viskositasnya semakin kecil. Namun untuk suhu 55-60 C memiliki hasil yang berbeda, ini terjadi karena saat waktu reaksi diperpanjang akan terbentuk suatu emulsi putih dalam produk. Emulsi ini yang dapat meningkatkan viscositas produk (Taufik- Yap, 2010)

HASIL PENELITIAN

_{% yield berdasarkan analisa}

Viskositas

Berdasarkan pendekatan yang dilakukan oleh M.E Borges dkk, 2010 maka yield biodiesel dapat dihitung sebagai berikut :

Jam

% yield FAME dari Uji Viskositas

Suhu (° C) 40 45 50 55 60 3 74,04 77,97 78,79 80,05 85,21 4 76,48 79,36 79,95 80,75 76,84 5 80,74 80,04 80,96 77,74 73,17 6 86,36 81,30 82,27 76,70 72,51

KESIMPULAN

Dengan menggunakan perbandingan MeOH : minyak

48 :1 dan

katalis sebesar 8 % berat dari minyak, maka dapat disimpulkan :

•Suhu 40

o

_{C memberikan yield terbaik pada 6 jam}

•Suhu 45

o

_{C memberikan yield terbaik pada 6 jam}

•Suhu 50

o

_{C memberikan yield terbaik pada 6 jam}

•Suhu 55

o

_{C memberikan yield terbaik pada 4 Jam}

•Suhu 60

o

_{C memberikan yield terbaik pada 3 jam}

Charoenchaitrakool, Manop, et al. 2010. “Statistical optimization for biodiesel

production from waste frying oil through two-step catalyzed process”. Fuel Processing Technology 92 (2011) 112–118

Demirbas, Ayhan. 2007. “Biodiesel from waste cooking oil via base-catalytic and

supercritical methanol transesterification”. Energy Conversion and Management 50 (2009) 923–927

Kouzu, Masato, et al. 2008. “ Calcium Oxide as a Solid Base Catalyst for

Transesterification of Soybean Oil and Its application to Biodiesel Production”. Fuel 87 (2008) 2798-2806

Lam, Man Kee, et al. 2010. “Homogeneous, heterogeneous and enzymatic catalysis for transesterification of high free fatty acid oil (waste cooking oil) to biodiesel: A review”. Biotechnology Advances 28 (2010) 500–518

Liu, Xuenjun, et al. 2008. “ Transesterifikasi of Soybean Oil to Biodiesel Using CaO as a Solid Base Catalyst”. Fuel 87(2008) 216-221

Mittelbach, Martin, et al. 2004. “Biodiesel, The Comprehensive Handbook”. Austria : University Graz.

Ngamcharussrivichai, Chawalit. 2010. “ Biodiesel Production Through Transesterifikasi over Natural Calciums”. Fuel Prossesing Techonology 91 (2010) 1409-1419

Nur F.H. 2006. “Daur Ulang Minyak Goreng Bekas Pakai (Minyak Jelantah)”. Jakarta : Modul Minyak Jelantah

Paryanto, Imam. 2010. “ Biofuel Sebagai Sumber Energi Masa Depan”. Jakarta : BPPT

Purbo, Saraswati, et al. 2007. “Kajian Strategis Pengembangan Industri Biodiesel Berbasis Minyak Jelantah di Indonesia”. Bogor : IPB

Rachimoellah. 2008. “Pembuatan Biodiesel dari Biji Karet”. Penelitian, Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Semwal, Surbhi, et al. 2011. “Biodiesel Production using Heterogenous Catalysts”. Bioresource Technology 102 (2011) 21561-2161

Suwirta, IW. 2009. “ Preparasi Biodiesel dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit”. Jurnal Kimia 3(1), Januari 2009 :1-6

Yap, Y.H. Taufiq, et al. 2011. “Calcium Based Mixed Oxide Catalysts for

Methanolysis of Jatropha Curcas Oil to Biodiesel”. Biomass and Energy 35 (2011) 827-834

Zabeti, Mashoud, et al. 2009. “Activity of Solid Catalysts for Biodiesel Production : A Review”.Fuel Processing Technology 90 (2009) 770-770

Zhang, Y, et al. 2003. “Biodiesel Production From Waste Cooking Oil : 1.

Process Design and Technological Assessment”. Bioresource Technology 89 (2003) 1-16