BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Crude Palm Oil (CPO)
Pohon kelapa sawit merupakan tanaman tropis yang berasal dari Afrika Barat. Kelapa sawit memiliki Penggunaan sebagai makanan dan obat-obatan. Minyak sawit mentah (CPO) diperoleh dari buah pohon kelapa sawit (Elaeis guineensis). Minyak ini kaya asam palmitat, carotene dan vitamin E. Minyak kelapa sawit diekstrak dari
mesocarp matang buah dari pohon kelapa sawit (Elaeis guineensis). Lima terkemuka
negara produsen adalah Indonesia, Malaysia, Thailand, Kolombia dan Nigeria. Buah sawit menghasilkan dua jenis minyak, yaitu minyak sawit mentah (CPO) dari minyak
mesocarp kelapa sawit dan inti dari dalam kernel (PKO) [9].
Berikut data luas perkebunan besar kelapa sawit Indonesia tahun 2009-2013 Tabel 2.1 Data Luas Perkebunan Besar Kelapa Sawit Indonesia tahun 2009-2013 [27]
Data Luas Perkebunan Besar Kelapa Sawit Indonesia
Tahun Produksi (000 Ton)
2009 2010
4888,0 5161,6
2011 5349,8
2012 5995,7
2013 6170,7
Berikut data perkembangan biodiesel di Indonesia tahun 2009-2014 :
Tabel 2.2 Data Perkembangan CPO di Indonesia tahun 2009-2013 [27] Data Perkembangan CPO di Indonesia
Tahun Produksi (000 Ton)
2009 2010
21390,5 22496,9
2011 23975,7
2012 26895,4
2013 26015,5
2.2 Biodiesel
Biodiesel merupakan alternatif diesel, energi terbarukan dari minyak tumbuhan, lemak hewan, minyak goreng yang digunakan dan sumber bahkan baru seperti alga. Biodiesel tidak mengandung minyak bumi, namun dapat dicampur dengan diesel minyak bumi. Campuran biodiesel dapat digunakan dalam kompresi-penyalaan (diesel) mesin dengan sedikit atau tanpa modifikasi. Pembakaran biodiesel lebih bersih, mudah digunakan, biodegradable, tidak beracun, dan pada dasarnya bebas dari sulfur dan aromatik [12].
Minyak sawit mentah adalah bahan baku dasar yang diperoleh melalui ekstraksi buah kelapa. Minyak kelapa sawit tidak banyak digunakan sebagai bahan awal untuk proses biodiesel karena tingginya kandungan asam lemak jenuh dan tak jenuh tunggal, yang menghasilkan titik lebur minyak tinggi (33-39 oC) dan ini berhubungan
dengan metil ester yang mengendap pada suhu 8 oC. Masalah ini dapat dihindari
dengan menambahkan bahan bakar aditif yang akan mencegah pengendapan, atau penggabungan biodiesel dengan bahan bakar fosil (campuran biasanya mengandung 2, 5 dan 20% biodiesel, masing B2, B5 dan B20) [26].
Berikut disajikan tabel persyaratan kualitas biodiesel : Tabel 2.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel [1]
Palm Diesel Property Unit Petrolium
Diesel
yang dibutuhkan oleh reaksi. Alasan untuk menggunakan alkohol ekstra adalah untuk hasil yang lebih dekat dengan yield 99,7% untuk memenuhi total gliserol standar untuk bahan bakar biodiesel. Alkohol yang tidak terpakai harus didaur ulang kembali ke dalam proses untuk meminimalkan biaya operasi dan dampak lingkungan [13].
Ada tiga jenis katalis yang digunakan untuk prouksi biodiesel yaitu katalis asam dan katalis basa baik berupa katalis homogen maupun heterogen, serta enzim. Umumnya yang digunakan adalah NaOH, H2SO4 dan HCl. sayangnya katalis ini
sulit sulit dipisahkan, dapat merusak lingkungan, bersifat korosif dan menghasilkan limbah beracun [14].
Penggunaan katalisis heterogen adalah teknologi yang menjanjikan untuk produksi biodiesel dalam mengatasi masalah yang terkait dengan penggunaan katalis asam-basa homogen. Katalis heterogen non-korosif dan ramah lingkungan, dapat dengan mudah dipisahkan dari produk melalui filtrasi dan masalah pembuangan yang lebih sedikit dari katalis homogen. Selain itu, karena pemisahan yang lebih baik dari katalis dengan produk akhir, katalis heterogen dapat didaur ulang dan digunakan beberapa kali, sehingga menawarkan jalur yang lebih ekonomis untuk produksi biodiesel. Namun, tantangan utama yang terkait dengan pengembangan katalis heterogen adalah kemampuan mereka mentolerir asam tinggi bebas lemak (FFA) bahan baku pada kondisi ringan dan penggunaanya kembali [15].
Katalis heterogen tulang ayam merupakan limbah dapat dijadikan sebagai sumber mineral kalsium yang berpotensi sebagai sumber kalsium oksida (CaO), dimana Ca pada tulang berada dalam bentukan garam kalsium dan fosfor, terdeposit dalam jaringan matriks lunak yang terdiri dari bahan organik mengandung serat kolagen dan gel mukopolisakarida. Konversi Ca menjadi CaO diharapkan terbentuk melalui dekomposisi termal kalsium karbonat (CaCO3) dari tulang ayam yang dipanaskan pada temperatur tinggi [8].
2.4 Esterifikasi
esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak dengan alkohol menghasilkan ester [25]. Reaksi esterifikasi dapat dilihat sebagai berikut :
R – C – OH + CH3OH H2O + R – C – OCH3
Asam lemak metanol Air Ester metil asam lemak Gambar 2.1 Reaksi Esterifikasi
2.5 Transesterifikasi
Reaksi transesterifikasi adalah serangkaian reaksi dimana trigliserida (TG) dikonversi dalam tiga langkah yaitu digliserida (DG), monogliserida (MG) dan
gliserol (GL) dalam produksi tiga mol ester asam lemak dan satu mol gliserol.
Transesterifikasi dengan katalis basa lebih populer daripada katalis asam karena
peningkatan metil ester jauh lebih cepat daripada reaksi dengan katalis asam [16].
Reaksi transesterifikasi ditunjukkan sebagai berikut :
Triglycerides + Alcohol Glyserol + Ester Gambar 2.2 Reaksi transesterifikasi
Memahami kinetika reaksi produksi biodiesel tidak mudah, terutama karena proses ini sangat tergantung pada berbagai faktor eksperimental, termasuk jenis katalis, perbandingan rasio molar alkohol : minyak, kemurnian reaktan, suhu dan waktu reaksi Untuk alasan ini, reaksi transesterifikasi secara nyata telah menarik minat penelitian selama beberapa tahun terakhir. Pemahaman yang baik tentang reaksi dapat membantu dalam pengoptimalan parameter eksperimental dan dapat meningkatkan hasil biodiesel dan biaya produksi yang lebih rendah [17].
2.6 Katalis Heterogen Tulang Ayam (CaO)
Kehadiran katalis diperlukan untuk meningkatkan laju reaksi dan hasil reaksi transesterifikasi. Katalis dapat dibedakan dalam reaksi transesterifikasi, yaitu katalis homogen atau heterogen. Katalis homogen bertindak dalam fase yang sama seperti
katalis
O O
reaksi campuran, sedangkan katalis heterogen bertindak dalam fase yang berbeda dari campuran reaksi, biasanya sebagai solid [18].
Katalis yang digunakan untuk produksi biodiesel yaitu umumnya katalis homogen, katalis heterogen dan enzim. Katalis homogen sensitif terhadap asam lemak bebas dan mengarah pada pembentukan sabun. Katalis enzimatik memperlambat laju reaksi dan terdeaktivasi ketika alkohol digunakan sebagai acyl
acceptor. Selain itu, biaya produksi juga tinggi ketika enzim yang digunakan sebagai
katalis. Oleh karena itu, penggunaan katalis heterogen dapat mengatasi masalah katalis homogen dan enzim [19].
Berdasarkan literatur yang ditinjau, katalis dari tulang ayam (CaO) merupakan katalis heterogen yang telah berhasil digunakan dalam produksi biodiesel secara transesterifikasi dengan kinerja yang baik, mengingat bahwa tulang ayam merupakan limbah yang masih bisa dimanfaatkan sebagai katalis. Farooq, Muhammad dan Ramli Anita, 2014 melakukan sintesis biodiesel dari minyak jelanta dengan katalis tulang ayam yang menghasilkan yield sebesar 89.33% [7]. Mohadi, dkk., 2013 sebelumnya telah melakukan preparasi dan karakterisasi CaO dari tulang ayam, dimana persentasi CaO-nya sebesar 56,78 %. [8].
2.7 Etanol
Saat ini, cara yang paling umum untuk mensintesis biodiesel adalah dari lemak dan minyak dengan transesterifikasi gliserol dengan metanol atau etanol dengan adanya katalis alkali atau asam. Di Proses ini, metanol adalah yang paling umum digunakan karena sifatnya ketersediaan dan harga rendah [20]. Dalam penggunaan, etanol lebih insentif karena toksisitasnya rendah dibandingkan dengan metanol, dan juga etanol lebih ramah lingkungan dibanding metanol [21].