II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanah Pemucat (Bleaching Earth)
Salah satu tahapan dari rangkaian proses produksi minyak goreng sawit adalah tahapan proses bleaching (pemucatan). Proses pemucatan tersebut bertujuan untuk menghilangkan zat warna yang tidak disukai dalam minyak dengan menggunakan adsorben (tanah pemucat, lempung aktif atau arang aktif).
Bleaching earth atau bleaching clay atau sering juga disebut dengan bentonit merupakan sejenis tanah liat dengan komposisi utama yang terdiri dari SiO2,
Al2O3, air terikat serta ion Ca2+, magnesium oksida dan besi oksida. Daya
pemucat bleaching earth disebabkan keberadaan ion Al3+ pada permukaan partikel penjerap sehingga dapat mengadsorpsi zat warna dan tergantung perbandingan Al2O3 dan SiO2 dalam bleaching earth (Ketaren 2008). Komposisi
kimia bahan tanah pemucat dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Komposisi kimia tanah pemucat
Komponen Kandungan (%) SiO2 65.24 Al 2O3 15.12 Fe2O3 5.27 MgO 2.04 CaO 1.67 Na2O 2.71 K2O 2.07 TiO2 0.68 MnO2 0.21 P2O5 0.006 Lainnya 4.92 Sumber: Zhangsheng et al. (2006)
Tanah pemucat merupakan salah satu jenis tanah lempung yang mengandung mineral montmorillonit sekitar 85% dan fragmen sisanya terdiri dari campuran mineral kuarsa, gipsum, kolinit dan lain-lain (Supeno 2008). Di lain pihak, bentonit merupakan nama perdagangan untuk sejenis lempung yang mengandung mineral montmorillonit. Menurut Tan (1993) montmorillonit yang terdapat dalam bentonit merupakan mineral liat yang dapat mengembang dan mengerut yang tergolong ke dalam kelompok smektit serta mempunyai komposisi
kimia yang beragam. Potensi mengembang-mengerut dan adanya muatan negatif yang tinggi merupakan penyebab mineral tersebut dapat menerima dan menjerap ion-ion logam dan kation-kation organik. Montmorillonit mempunyai gugus Mg2+ dan ion Fe2+ dalam posisi oktahedral. Struktur montmorillonit disajikan pada Gambar 1.
.
Gambar 1 Stuktur montmorillonit
Sumber: http://www.mrw.interscience.wiley.com/biofp
2.2. Reaktivasi Spent Bleaching Earth
Tanah pemucat bekas atau spent bleaching earth (SBE) merupakan limbah padat dari hasil proses bleaching pada unit pemurnian (refinery) CPO. Dalam tanah pemucat bekas terkandung zat warna beta-karoten dan sejumlah minyak yang terserap. Menurut Taylor et al. (1999), kandungan minyak dalam SBE berkisar antara 20% - 40%.
Tanah pemucat bekas terdiri dari campuran tanah pemucat alami (fresh bleaching earth) dan hidrokarbon dari CPO. Komponen hidrokarbon dalam tanah pemucat bekas umumnya merupakan senyawa biodegradable. Apabila tanah pemucat bekas berinteraksi dengan air, senyawa tersebut akan mudah terurai, sehingga menimbulkan bau busuk yang mengganggu lingkungan (Wahyudi 2000). Pada Gambar 2 ditunjukkan gambaran perbedaan antara fresh belaching earth dan spent bleaching earth.
Gambar 2 Fresh bleaching earth (kiri) dan spent bleaching earth (kanan) Tanah pemucat terdiri dari tanah pemucat alami dan yang telah diaktivasi. Tanah pemucat hasil aktivasi adalah hasil perlakuan tanah pemucat alami dengan asam mineral. Menurut Wahyudi (2000) proses aktivasi bentonit dapat dilakukan dengan proses pengasaman dan pemanasan. Pengasaman biasanya dilakukan dalam larutan asam sulfat atau asam klorida yang berlangsung pada suhu sekitar 250-400oC. Sifat asam bleaching earth diharapkan mampu membentuk pusat-pusat asam yang berfungsi sebagai sisi aktif adsorben.
Secara umum semakin tinggi suhu pemanasan dan semakin tinggi konsentrasi aktivator yang digunakan dalam proses aktivasi, maka semakin besar daya serap bleaching earth terhadap penyerapan warna (Febriyansyah 2011). Akan tetapi penggunaaan suhu di atas 500oC pada proses reaktivasi spent clay
akan menyebabkan kerusakaan struktur fisiknya (Foletto et al. 2002)
Fatmayati (2011) telah melakukan reaktivasi tanah pemucat bekas dengan metode pemanasan dan penambahan larutan HNO3 sebagai aktivator. Kondisi
terbaik penelitian tersebut merupakan rangkaian perbandingan SBE terhadap larutan aktivator yaitu 1:2 % (b/v) dan konsentrasi larutan HNO3 5% pada suhu
300oC selama satu jam. Berdasarkan penelitian diatas juga teruji bahwa penggunaan SBE bekas hasil reaktivasi dapat digunakan secara berulang dan dapat menghasilkan tingkat kejernihan (%T) CPO sebesar 97.4 % yang hampir sama dengan tingkat kejernihan CPO yang dimurnikan dengan fresh bleaching
earth yaitu sebesar 98.8 %. Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk suatu adsorben baru (fresh bleaching earth) dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk adsorben baru
Uraian Satuan Persyaratan
a. Bagian yang hilang pada pemasanan 950 oC
% 25
b. Air % 15
c. Abu % 10
d. Bagian yang tidak berarang
- Tidak nyata
e. Daya serap terhadap I2 Mg/gr Min 750
Sumber: Standar Industri Indonesia (1992)
2.3. Biodiesel
Biodiesel atau metil ester adalah turunan lipida dari golongan monoalkil ester asam lemak berantai panjang (12-20 rantai) yang diproduksi dari minyak nabati atau lemak hewani untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel (Meher et al. 2004). Bahan-bahan yang dapat digunakan untuk memproduksi biodiesel adalah trigliserida (komponen utama minyak dan lemak) dan asam-asam lemak produk samping dari industri pemurnian minyak dan lemak (Meher et al. 2006).
Nazir (2011) menjelaskan bahwa secara kimia biodiesel merupakan alkil ester dari asam lemak pada satu sisi, dan pada sisi yang lain adalah hidrokarbon atau disebut alkana. Oleh karena itu, biodiesel merupakan alkil ester asam lemak. Biasanya bentuk alkananya yang disebutkan dalam penamaan alkil ester, seperti menamakan “metil ester” atau “etil ester”. Pada Gambar 3 diperlihatkan contoh struktur molekul biodiesel.
Gambar 3 Molekul biodiesel (metil ester dan etil ester) (Nazir 2011)
Biodiesel dapat dibuat baik dari minyak baru maupun minyak bekas melalui proses transesterifikasi, esterifikasi, atau proses esterifikasi – transesterifikasi (Hambali et al. 2007). Biodiesel telah menjadi pengganti bagi konvensional diesel dengan karaktersitik yang hampir serupa. Beberapa kelebihan biodiesel dibanding petrodiesel adalah sebagai berikut:
(1) Biodiesel merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih sedikit.
(2) Angka setana biodiesel lebih tinggi dari 57, sehingga efisiensi pembakaran lebih baik.
(3) Biodiesel memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin dan dapat terurai.
(4) Biodiesel merupakan sumber bahan bakar yang dapat diperbaharui karena terbuat dari bahan nabati yang dapat diperbaharui, sehingga dapat meningkatkan produksi bahan bakar.
Di lain pihak sebagai pengganti solar, biodiesel memiliki beberapa perbedaan. Chang et al. (1996) menjelaskan bahwa solar umumnya terdiri dari 30-35% hidrokarbon aromatis dan 65-70% paraffin dan sedikit olefin, umumnya terdiri dari alkil ester dengan rantai C10 sampai C16 dengan satu sampai tiga ikatan rangkap setiap molekulnya. Minyak solar tidak mengandung oksigen, sementara oksigen biodiesel berkisar 11%. Pada Tabel 3 diperlihatkan perbandingan karakteristik biodiesel dan petrodiesel.
Tabel 3 Perbandingan karakteristik biodiesel dan petrodiesel
Fisika Kimia Biodiesel Solar (Petrodiesel)
Kelembaban % 0.1 0.3
Engine power Energi yang dihasilkan
128.000 BTU
Energi yang dihasilkan 130.000 BTU
Viskositas 4.8 cSt 4.6 cSt
Densitas 0.8624 g/ml 0.8750 g/ml
Bilangan Setana 62.4 53
Engine torque Sama Sama
Modifikasi engine Tidak diperlukan -
Konsumsi bahan bakar
Sama Sama
Lubrikasi Lebih tinggi Lebih rendah_
Emisi CO rendah, total
hidrokarbon, sulfur dioksida, dan nitroksida
CO tinggi, total hidrokarbon, sulfur dioksida dan nitroksida Penanganan Flamable lebih rendah Flamable lebih tinggi
Lingkungan Toksisitas rendah Toksisitas 10 kali lebih
tinggi
Keberadaan Terbarukan Tak terbarukan
Sumber: Pakpahan 2001 dalam Sahirman 2009
2.4. Proses Produksi Biodiesel
Biodiesel umumnya diproduksi dari minyak murni (refined vegetable oil) melalui proses transesterifikasi minyak atau lemak yang menghasilkan metil ester atau monoalkil ester dan gliserol sebagai produk samping. Proses pembuatan biodiesel sangat tergantung pada kandungan asam lemak bebas (FFA) bahan yang digunakan. Beberapa faktor yang berpengaruh dalam proses produksi biodiesel adalah sebagai berikut:
a) Kadar Air dan Asam Lemak Bahan
Kusdiana dan Saka (2004) telah menguji bahwa kehadiran air dapat menghasilkan efek yang lebih negatif daripada kehadiran asam lemak bebas, dan bahkan bahan baku biodiesel seharusnya bebas dari kandungan air. Canakci dan Van Gerpen (1999) menyatakan bahwa sekalipun kandungan air hanya 0,1% , akan tetapi dapat menurunkan konversi ester dari minyak nabati dalam proses transesterifikasi
Proses transesterifikasi hanya akan berjalan baik pada minyak dengan kadar asam lemak bebas kurang dari 2%, yang memicu terbentuknya formasi emulsi sabun yang menyulitkan pemisahan biodiesel yang dihasilkan (Sharma
et al. 2008). Berdasarkan penelitian Choo (2004) diketahui bahwa penurunan kadar asam lemak bebas dari 6,75% menjadi 3,9% dapat meningkatkan rendemen (yield) biodiesel pada proses transesterifikasi dari 67% menjadi 92%, dan bahkan meningkat dari < 20% menjadi 98% dengan penurunan kadar asam lemak bebas dari 5,5% menjadi < 1% (Sharma et al. 2008). Gambar 4 menunjukkan pengaruh kandungan FFA terhadap rendemen metil ester selama proses transesterifikasi.
Gambar 4 Pengaruh kandungan FFA terhadap rendemen metil ester Sumber: Sharma et al. (2008)
b) Jenis dan Rasio Pelarut Terhadap Bahan Baku
Industri biasanya menggunakan nisbah molar (alkohol:minyak) sebesar 6:1 untuk memperoleh hasil metil ester yang lebih dari 98% (Meher et al. 2006). Metanol merupakan pelarut yang paling umum digunakan dalam proses produksi biodiesel. Jumlah metanol yang cukup selama proses transesterfikasi lebih dikehendaki untuk memecah rantai gliserol dan asam lemak. Begitupun sebaliknya, kurangnya metanol dalam proses tersebut harus dihindari.
c) Katalis
Katalis digunakan untuk meningkatkan laju reaksi dan konversi (Meher
dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling umum digunakan dalam proses transesterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), natrium metoksida (NaOCH3) dan kalium metoksida
(KOCH3). Katalis NaOH lebih reaktif dan lebih murah dibanding KOH,
katalis NaOCH3 lebih baik namun harganya sangat mahal, sedangkan katalis
asam yang biasa digunakan adalah asam sulfat dan asam klorida (Choo 2004).
d) Suhu Reaksi
Suhu reaksi berkaitan dengan panas yang dibutuhkan untuk mencapai energi aktivasi. Semakin tinggi suhu, maka semakin banyak energi yang digunakan reaktan untuk saling bertumbukan dalam mencapai energi aktivasi. Titik didih metanol adalah 64.7oC, sehingga kondisi operasi dengan suhu diatas suhu tersebut akan menguapkan alkohol dan berakibat pada turunnya rendemen biodiesel. Meskipun demikian, secara umum semakin tinggi suhu, konversi yang diperoleh akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat. Namun demikian, banyak peneliti merekomendasikan suhu optimum untuk reaksi transesterifikasi adalah 60oC (Sahirman 2009).
e) Kecepatan Pengadukan
Dalam proses produksi biodiesel, kecepatan pengadukan berpengaruh terhadap rendemen biodiesel. Meher et al. (2006) melakukan transesterifikasi dengan kecepatan pengadukan 180, 360, dan 600 rpm dan melaporkan bahwa reaksi berlangsung tidak sempurna pada kecepatan pengadukan 180 rpm. Dilain pihak, dihasilkan rendemen biodiesel yang sama pada kecepatan pengadukan 360 dan 600 rpm (Sharma et al. 2008).
2.5. Reaksi Esterifikasi - Transesterfikasi
Esterifikasi adalah reaksi antara metanol dengan asam lemak bebas membentuk metil ester menggunakan katalis asam. Katalis asam yang sering digunakan pada proses esterifikasi, antara lain asam klorida (HCl) dan asam sulfat (H2SO4). Reaksi esterifikasi tidak hanya mengkonversi asam lemak bebas menjadi
metil ester tetapi juga mengubahnya menjadi trigliserida meskipun dengan kecepatan Reaksi esterifikasi pada asam lemak bebas dapat dilihat pada Gambar 5.
RCOOH + R'OH
RCOOR' + H
2O
Gambar 5. Reaksi esterifikasi. Sumber: Canakci dan Sanli (2008)
Esterifikasi dilakukan pada proses pembuatan biodiesel dengan menggunakan minyak yang memiliki kadar asam lemak bebas lebih dari 2% (Hambali et al. 2007). Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi esterifikasi adalah jumlah pelarut, waktu reaksi, suhu, konsentrasi katalis dan kandungan air pada minyak (Ozgul dan Turkay 2002). Reaktan metanol perlu ditambahkan berlebih supaya proses konversi dapat berjalan sempurna. Selain itu, sisa katalis dan air pada produk hasil esterifikasi harus dihilangkan sebelum dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi supaya reaksi dapat berjalan sempurna.
Trigliserida Alkohol Alkil Ester Gliserol
Gambar 6 Mekasnisme reaksi transesterifikasi Sumber: Canakci dan Sanli (2008)
Di lain pihak transesterifikasi adalah tahap konversi trigliserida menjadi alkil ester melalui reaksi dengan alkohol dengan katalis basa yang menghasilkan produk samping gliserol (Canakci dan Sanli 2008). Secara stoikiometri, reaksi transesterifikasi memerlukan 3 mol alkohol per 1 mol trigliserida menghasilkan 3
mol alkil ester dan 1 mol gliserol. Reaksi tersebut merupakan reaksi yang dapat balik. Agar reaksi transesterifikasi bergeser ke kanan, maka diperlukan alkohol berlebih di dalam reaksi. Mekanisme reaksi transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 6.
2.6. Proses Produksi Biodiesel dengan Metode In situ
Menurut Haas et al. (2004), transesterifikasi in situ merupakan langkah yang lebih sederhana dalam memproduksi monoalkil ester dengan mengeleminasi proses ekstraksi dan pemurnian minyak sehingga dapat menurunkan biaya produksi biodiesel. Menurut Qian et al. (2008) proses transesterifikasi in situ
memanfaatkan trigliserida yang berasal dari bahan baku sumber minyak dan bukan berasal dari minyak yang sudah diekstrak dan dimurnikan terlebih dahulu. Hal tersebut menjadikan metode in situ dapat diimplemetasikan dengan lebih efisien.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa metode in situ berpotensi untuk dikembangkan. Sebagaimana reaksi transesterifikasi dan esterifikasi yang berlangsung secara konvensional, metode in situ juga dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain kadar air dan asam lemak bahan baku, jenis pelarut, rasio pelarut terhadap bahan baku, jenis katalis, konsentrasi katalis, waktu reaksi, suhu reaksi, ukuran bahan dan kecepatan pengadukan. Pada Tabel 4 diperlihatkan beberapa hasil penelitian terdahulu terkait proses transesterifikasi in situ dalam proses produksi biodiesel.
Berdasarkan kajian sebelumnya tanah pemucat bekas cenderung memiliki kadar asam lemak bebas yang tinggi yaitu 4.97% (Kusumaningtyas 2011) dan bahkan 21.6% (Deli 2011). Oleh karena itu desain proses produksi biodiesel dengan memanfaatkan minyak residu yang terkadung dalam SBE harus dilakukan dalam dua tahap yaitu esterifikasi dan transesterifikasi. Deli (2011), melakukan esterifikasi – transesterifikasi in situ SBE dengan perbandingan pelarut metanol terhadap bahan sebesar 6:1, konsentrasi katalis H2SO4 dan NaOH masing-masing
1.5% (b/v) serta kecepatan pengadukan 625 rpm telah berhasil menghasilkan biodiesel yang memenuhi standar dengan rendemen sebesar 93,3 %.
Tabel 4 Hasil penelitian terdahulu tentang proses transesterifikasi in situ
Peneliti Bahan baku Pelarut Katalis Suhu
(0C)
Waktu (jam)
Yield (%) Ozgul dan Tukay
2002
Dedak padi Metanol H2SO4 65 1 30-88
Ozgul dan Tukay 2003
Dedak padi Etanol H2SO4 65 1 67-90
Marinkovic 1998 Biji bunga matahari Metanol H2SO4 65 1-4 97.5
Shuit et al. 2010 Biji jarak Metanol H2SO4 60 24 99.8
Haas et al. 2004a Kacang kedelai Metanol NaOH 60 8 84 Pokharkar et al. 2008 capparis deciduas Metanol KOH 80 1 63.7
Qian et al. 2008 Biji kapas Metanol NaOH 40 3 98
Lei et al. 2010 Dedak padi Metanol H2SO4 dan
NaOH
65 8 95
Shiu et al. 2010 Dedak padi Metanol H2SO4 dan
NaOH
65 4 97.4
2.7. Karakteristik Mutu Biodiesel
Badan Standarisasi Nasional telah menetapkan Standar Nasional Indonesia untuk mutu biodiesel (SNI 04-7181-2006). Standar tersebut juga dikolaborasikan dengan standar lain yang sudah ada seperti ASTM D6571. Legowo et al. (2001) menjelaskan karakteristik biodiesel secara umum meliputi densitas, viskositas kinematik, bilangan setana, kalor pembakaran, titik tuang, titik pijar dan titik awan. Di lain pihak, karakteristik-karakteristik biodiesel lainnya diperlihatkan pada Tabel 5.
a) Viskositas Kinematik
Viskositas Kinematik didefinisikan sebagai tahanan yang dimiliki fluida yang dialirkan dalam pipa kapiler. Perbedaan viskositas antara minyak nabati dengan biodiesel digunakan sebagai salah satu indikator keberhasilan dalam proses produksi biodiesel. Viskositas akan meningkat seiring dengan menurunnya suhu dan meningkatnya panjang rantai karbon serta derajat kejenuhan asam lemak biodiesel (Knothe 2010). Jika viskositas semakin tinggi, maka tahanan untuk mengalir akan semakin tinggi. Karakteristik tersebut sangat penting karena
mempengaruhi kinerja injektor pada mesin diesel. Atomisasi bahan bakar sangat bergantung pada viskositas, tekanan injeksi serta ukuran lubang injektor.
Tabel 5 Standar biodiesel Indonesia (SNI-04-7182-2006)
No Parameter Unit Nilai Metode Uji
1 Densitas (40 0C) kg/m3 850 - 890 ASTM D 1298 2 Viskositas (40 0C) mm2/s (cSt) 2.3 - 6.0 ASTM D 445
3 Bilangan setana min. 51 ASTM D 613
4 Titik nyala oC min. 100 ASTM D 93
5 Titik awan oC maks. 18 ASTM D 2500
6 Korosi strip tembaga maks. no 3 ASTM D 130
7 Residu karbon - contoh - 10% ampas distilasi % - bobot maks. 0.05 (maks. 0.3) ASTM D 4530
8 Air dan sedimen % - vol Maks. 0.05* ASTM D 2709 9 Suhu destilasi, 90% 0C maks. 360 ASTM D 1160 10 Abu tersulfatkan % - bobot maks. 0.02 ASTM D 874 11 Belerang ppm (mg/kg) maks. 100 ASTM D 5453
12 Fosfor ppm (mg/kg) maks.10 ASTM D 4951
13 Bilangan asam (NA) mgKOH/g maks. 0.8 ASTM D 664
14 Gliserin bebas % - bobot maks. 0.02 ASTM D 6584 15 Gliserin total (Gttl) % - bobot maks. 0.24 ASTM D 6584
16 Kadar ester % - bobot min. 96.5 Dihitung** 17 Iodine Number g iod/100g maks. 115 AOCS Cd 1-25
18 Uji Halphen negatif AOCS Cb 1-25
Sumber : Badan Standarisasi Nasional (2006) Keterangan:
* = dapat dihitung terpisah, kadar sedimen maksimal. 0.01 % - vol. ** = kadar ester (% - massa) =
S ttl A S N G N N 4,57 ) ( 100
b) Bilangan Asam
Bilangan Asam menunjukkan kadar asam lemak bebas dalam biodiesel. Keberadaan asam lemak bebas tidak dikehendaki dalam biodiesel karena bersifat korosif pada peralatan injeksi bahan bakar, penyumbatan filter dan pembentukan sedimen sehingga dapat merusak komponen peralatan mesin diesel (Gerpen et al. 2004). Bilangan asam di atas 0.8 mgKOH/g dapat menyebabkan korosi terhadap komponen mesin diesel dan menyebabkan terjadinya deposit sistem bahan bakar. c) Densitas
Densitas adalah bobot biodiesel per satuan volume. Nilai densitas berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Arisoy (2008) menjelaskan injektor mesin diesel bekerja berdasarkan ukuran volume. Semakin besar densitas akan menyebabkan massa yang diinjeksikan meningkat, sehingga energi yang dihasilkan semakin meningkat. Secara umum biodiesel memiliki angka setana yang lebih tinggi daripada solar (Prakash 1998). Solar memiliki massa jenis sekitar 850 kg/m3, sedangkan biodiesel memiliki massa jenis berkisar antara 870 kg/m3 hingga 890 kg/m3.
d) Bilangan Setana
Bilangan Setana menunjukkan seberapa cepat bahan bakar mesin diesel yang diinjeksikan ke ruang bakar dapat terbakar secara spontan setelah bercampur dengan udara. Semakin tinggi bilangan setana bahan bakar maka semakin cepat suatu bahan bakar mesin diesel terbakar setelah diinjeksikan ke dalam ruang bakar (Knothe 2010). Bilangan setana meningkat dengan meningkatnya panjang rantai karbon dan derajat kejenuhan asam lemak penyusun biodiesel (Knothe 2005). Secara umum biodiesel memiliki bilangan setana yang lebih tinggi dibandingkan solar. Biodiesel umumnya memiliki rentang bilangan setana 46-70, sedangkan solar memiliki bilangan setana 47-55 (Bozbas 2005).
e) Titik Nyala
Titik nyala merupakan titik suhu terendah terbentuknya nyala api pada saat tes pengapian (flame test) (Kinast dan Tyson 2003). Karakteristik diatas berkaitan dengan keamanan dalam penyimpanan dan penanganan bahan bakar. Gerpen et al.
(2004) menambahkan bahwa titik nyala metil ester murni > 200 oC akan diklasifikasikan sebagai “tidak mudah terbakar”.
f) Bilangan Iod
Bilangan iod menunjukkan tingkat ketidakjenuhan senyawa penyusun biodiesel. Keberadaan senyawa lemak tak jenuh akan meningkatkan performansi biodiesel pada suhu rendah, karena senyawa tersebut memiliki titik leleh (melting point) yang lebih rendah sehingga berkolerasi dengan titik kabut (cloud point) dan titik tuang (pour point) yang juga rendah (Knothe 2005). Di lain pihak, banyaknya lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen di atmosfir dan terpolimerisasi (Azam et al. 2006). Batasan maksimal nilai bilangan iod yang diperbolehkan untuk biodiesel yaitu 115 berdasarkan standar Eropa (EN 14214) dan Indonesia (SNI-047182-2006).
g) Kadar Gliserol Total
Kadar gliserol total merupakan jumlah gliserol bebas dan gliserol terikat. Peningkatan jumlah gliserol total merupakan indikator reaksi esterifikasi yang tidak sempurna (Gerpen et al. 2004), sehingga menyebabkan penyumbatan pada tangki penyimpanan dan deposit pada ruang bakar.
2.8. Metode Permukaan Respon (Response Surface Method)
Metode permukaan respon (response surface method) merupakan sekumpulan teknik matematika dan statistika yang berguna untuk menganalisis permasalahan dimana beberapa variabel independen mempengaruhi variabel respon dan tujuan akhirnya adalah untuk mengoptimalkan respon. Gaspersz (1995) menyebutkan beberapa penerapan metode permukaan respon adalah: (1) mencari suatu fungsi pendekatan yang cocok untuk meramalkan respon yang akan datang (2) menentukan nilai-nilai dari variabel bebas yang mengoptimumkan respon yang dipelajari.
Response Surface Method (RSM) dapat digunakan untuk menghasilkan data percobaan yang memadai untuk model orde dua yang sesuai. Response Surface Method (RSM) yang sering digunakan adalah Rancangan Gabungan Terpusat, Rancangan Box-Behnken, dan Rancangan D’optimal (Yang dan Haik
2009). Rancangan Gabungan Terpusat (Central Composite Design (CCD))
merupakan salah satu rancangan banyak digunakan. Rancangan ini sangat berguna dalam membangun model orde kedua variabel respon tanpa perlu menggunakan percobaan faktorial tiga taraf lengkap. Rancangan ini terdiri dari rancangan linier biasa dengan titik-titik faktorial ortogonal dan titik pusat, ditambah dengan titik aksial. Rancangan ini memiliki sifat rotasibilitas (rotatability), pengelompokkan ortogonal, dan ortogonalitas (Dean dan Voss 1999).
Menurut Nuryanti dan Djati (2008) langkah utama dalam menyelesaiakan permasalahan optimasi dengan menggunakan metode permukaan respon adalah menemukan hubungan antara respon y dengan variabel independen melalui persamaan polinomial yang dinotasikan variabel-variabel independen dengan x1,
x2, …, xk. Variabel-variabel tersebut diasumsikan terkontrol oleh peneliti dan
mempengaruhi variabel respon y yang diasumsikan sebagai variabel random. Pada keadaan mendekati respon, disyaratkan untuk mengaproksimasi respon dengan adanya curvature dalam permukaannya, sebagaimana persamaan berikut:
Penentuan kondisi optimum proses dilakukan menggunakan analisis kanonik (canonical analysis) dan analisis plot kontur permukaan respon. Analisis kanonik dalam metoda permukaan respon adalah mentransformasikan permukaan respon dalam bentuk kanonik (). Pada analisa ini akan diperoleh titik stasioner yang dapat berupa; [1] titik dari respon maksimum; [2] titik dari respon minimum; [3] titik pelana (saddle point). Plot kontur adalah suatu seri garis atau kurva yang mengindentifikasi nilai-nilai peubah uji pada respon yang konstan. Plot kontur memegang peranan penting dalam mempelajari analisis permukaan respon. Plot kontur diperoleh melalui software computer menghasilkan karakteristik permukaan dan lokasi terjadi titik optimum dengan presisi yang meyakinkan (Montgomery 2001).
Pengujian model pada metode permukaan respon digunakan untuk mengetahui ketepatan model berdasarkan atas uji penyimpangan model atau lack
of fit, R-kuadrat (koefisien determinan), uji signifikansi model dan uji asumsi residual (Box dan Draper 1987; Gaspersz 1995). Kriteria utama ketepatan model ada untuk dianggap tepat atau cocok bila uji simpangan dari model (lack of fit) apabila bersifat tidak nyata secara statistik serta suatu model dianggap tidak tepat apabila uji simpangan dari model bersifat nyata secara statistik, meskipun kreteria yang lain cukup memuaskan (Gaspersz 1995). Koefisien determinan (R2) nilai peubah Y, semakin tinggi koefisien determinan (R2) berarti model semakin mampu menerangkan perilaku peubah Y (Mattjik dan Sumertajaya 2002).
