BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Saat ini, bahan bakar fosil merupakan sumber utama energi secara global.
Namun, karena ketersediaannya semakin terbatas, maka diperkirakan bahwa era
bahan bakar yang murah dan mudah diakses tersebut akan segera berakhir [1]
.
Kebutuhan akan sumber bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dan terbarukan
tidak hanya bertujuan untuk melindungi lingkungan dari efek gas rumah kaca dan
polutan lain seperti NOx dan partikulat, tetapi juga akibat menipisnya cadangan
bahan bakar fosil dunia sebagai hasil dari ketergantungan yang berlebihan pada
sumber daya ini untuk pengembangan industri dan peningkatan populasi manusia [2].
Oleh karena itu, untuk mengatasi persoalan tersebut dan mengurangi ketergantungan
pada BBM perlu diadakan diversifikasi energi dengan cara mencari energi alternatif
yang terbarukan (renewable). Salah satu energi alternatif yang berasal dari minyak tumbuhan atau lemak hewan adalah biodiesel [3].
Biodiesel didefinisikan sebagai mono-alkil ester dari rantai panjang asam lemak
yang berasal dari sumber yang terbarukan, khususnya minyak tumbuhan dan lemak
hewan [4]. Biodiesel merupakan bahan bakar terbarukan, biodegradable, tidak beracun, dan ramah lingkungan. Biodiesel menghasilkan emisi yang lebih rendah,
memiliki titik flash tinggi, daya pelumas yang lebih baik, dan cetane number tinggi. Penggunaan biodiesel memiliki potensi untuk mengurangi tingkat polusi dan
kemungkinan karsinogen [5,6].
Bahan baku yang digunakan untuk produksi biodiesel bervariasi tergantung
kepada wilayah geografis dan kondisi budidaya serta ketersediaannya [7]. Indonesia
merupakan salah satu produsen minyak sawit terbesar di dunia diikuti oleh Malaysia
sebagai produsen minyak sawit terbesar kedua. Indonesia diprediksi akan
berkembang pesat, memperkuat posisinya sebagai dunia terkemuka produsen kelapa
sawit. Total area perkebunan saat ini sekitar 8 juta hektar dan diperkirakan mencapai
13 juta hektar pada tahun 2020. Indonesia menghasilkan lebih dari 23 juta ton
minyak sawit pada tahun 2012. Areal perkebunan sebagian besar berada di Sumatera
dan Kalimantan; sisanya terletak di Sulawesi, Jawa dan Pulau Papua [8]. Daya tarik
buah sawit terletak pada kandungan minyaknya yang tinggi, jauh melebihi dari
minyak nabati lainnya, dan biaya produksi yang lebih rendah [9]. Oleh sebab itu,
pemanfaatan buah sawit sebagai bahan baku biodiesel selain murah, ketersediannya
yang melimpah menjadi langkah penting menuju proses produksi biodiesel yang
ekonomis dan berkelanjutan untuk menggantikan bahan bakar fosil.
Biodiesel umumnya diperoleh melalui proses transesterifikasi lemak dan minyak
[10]. Transesterfikasi adalah alkoholisis minyak trigliserida dengan alkohol dengan
adanya katalis yang menghasilkan ester monoalkil dan gliserol [7]. Transesterifikasi
secara kimia banyak digunakan dalam produksi industri biodiesel namun memiliki
beberapa kelemahan seperti pemulihan katalis dan gliserol yang sulit dan
memerlukan banyak air pencuci. Penggunaan katalis enzim dapat mengatasi
kelemahan tersebut. Proses enzimatis mampu bereaksi pada kondisi suhu moderat,
rasio alkohol yang rendah terhadap minyak, pemulihan produk lebih mudah, dan
konversi yang tinggi [11]. Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang
pembuatan biodiesel dapat dilihat pada tabel 1.1.
Lipase adalah katalis yang cocok untuk transesterifikasi berbagai bahan baku,
bahkan bahan baku dengan nilai asam tinggi, yang dianggap sebagai bahan baku
berkualitas rendah [7]. Salah satu jenis lipase termobilisasi (IL) komersial yang
paling umum adalah Novozym 435, Candida antarctica Lipase B [4, 12].
Metode konvensional untuk produksi biodiesel membutuhkan minyak yang
diekstrak dari biomassa sebelum dapat ditransesterifikasikan menjadi ester. Ini
merupakan proses yang panjang [13]. Pengembangan ekstraksi reaktif atau
transesterifikasi langsung memiliki potensi untuk mengurangi biaya pengolahan
dengan segala jenis bahan baku. Ekstraksi reaktif berbeda dari proses produksi
biodiesel konvensional di mana bantalan minyak kontak langsung dengan alkohol
bukan bereaksi dengan minyak yang diekstraksi. Dengan kata lain, ekstraksi dan
transesterifikasi dilanjutkan dalam satu langkah tunggal, dimana alkohol bertindak
sebagai ekstraksi pelarut dan pereaksi transesterifikasi [14].
Untuk meningkatkan aktivitas enzim dan konversi biodiesel, telah ditemukan
akseptor asil selain alkohol. Dimetil karbonat (DMC) adalah sebuah alternatif untuk
menggantikan metanol sebagai akseptor asil dan bahan kimia ramah lingkungan
karena sifatnya netral, tidak berbau, tidak korosif dan tidak beracun [15]. Dimetil
karbonat (DMC) dihasilkan dari metanol, karbon monoksida dan oksigen, merupakan
senyawa serbaguna dibandingkan dengan metanol dan metil asetat dilihat dari
kereaktifan kimia, sifat fisik, dan lebih ramah lingkungan. Hal yang paling signifikan
dari semua itu, tidak ada gliserol yang diproduksi selama proses transesterifikasi
minyak dan DMC dalam pembuatan biodiesel. Oleh karena itu, DMC sangat
menjanjikan sebagai substitusi metanol untuk akseptor asil dalam produksi biodiesel
[16].
Atas dasar pemikiran yang telah dipaparkan, maka penulis ingin melakukan
penelitian pembuatan biodiesel dengan teknologi ekstraksi reaktif dari mesokarp buah
sawit menggunakan katalis Novozym 435 sehingga metode ini nantinya dapat
dikembangkan untuk skala industri dan mampu meminimalkan dampak lingkungan.
4
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel dengan Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dan Penggunaan Katalis Heterogen Novozym 435
No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel
% Yield
Maksimum Biodiesel
1 Jairurob, et al 2013
Reactive Extraction of After-Stripping Sterillized Palm Fruit to
Biodiesel
KOH
Variabel tetap : suhu reaksi 60 oC, kecepatan pengadukan 300 rpm Variabel berubah : jumlah katalis 1-4%
w/v KOH, rasio metanol:minyak = 147:1, 225:1
Highly efficient extraction and lipase-catalyzed
transesterification of triglycerides from Chlorella sp. KR-1 for
production of Biodiesel
Novozyme 435
Variabel tetap : waktu reaksi 24 jam, kecepatan pengadukan 300 rpm Variabel bebas : suhu reaksi 30-70oC
5
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan .... (lanjutan)
No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel
% Yield
Maksimum Biodiesel
3 Wang, et al 2011
Lipase Catalyzed
Transesterification of Tung Palm Oil for Biodiesel
Novozyme 435
Variabel tetap : jumlah katalis 10% w/v, rasio metanol:minyak = 3:1, kecepatan
pengadukan 700 rpm, waktu reaksi 24 jam,
Variabel berubah : suhu reaksi 40-60 oC Extraction of Oilseed with
Short-Chained Dialkyl Carbonates for Biodiesel Production
Novozyme 435
Ekstraksi :
Jenis pelarut : n-heksana, DEC, DMC, waktu ekstraksi 8 jam, suhu ekstraksi 50
o
C, rasio pelarut:minyak = 3:1, kecepatan pengadukan 180 rpm
Transesterifikasi : Jumlah katalis 10%, rasio
pelarut:minyak = 3:1, suhu reaksi 50 oC, waktu reaksi 12 jam, kecepatan
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Proses sintesis biodiesel secara enzimatis menggunakan pelarut metanol dapat
menghambat aktivitas enzim, sehingga diperlukan suatu pelarut yang dapat
menggantikan metanol tersebut. Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dilaporkan mampu menjaga stabilitas kerja enzim sekaligus dapat berfungsi sebagai reagen
pereaksi dalam sintesis biodiesel. Penelitian ini diarahkan untuk mendapatkan yield
biodiesel yang terbaik dengan menggunakan teknologi ekstraksi reaktif, yang mana
bahan baku mesokarp buah sawit yang digunakan diekstrak dan ditransesterifikasi
secara simultan dalam satu tahap menggunakan pelarut DMC.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan teknologi pembuatan biodiesel dari mesokarp buah sawit
dengan metode teknologi ekstraksi reaktif.
2. Mengamati pengaruh variabel waktu reaksi, rasio mol mesokarp terhadap
DMC, dan jumlah katalis Novozym 435 dalam proses sintesis biodiesel. 3. Menganalisis sifat fisik biodiesel yang dihasilkan.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat :
1. Memberikan informasi keunggulan teknologi reaktif ekstraksi dalam proses
pembuatan biodiesel.
2. Memberikan informasi kondisi proses transesterifikasi terbaik untuk
mendapatkan yield biodiesel tertinggi.
3. Meningkatkan nilai ekonomis dari buah sawit yang tidak memenuhi kriteria
matang panen dari perkebunan kelapa sawit.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah :
1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Oleokimia dan Laboratorium
Oleopangan, Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS), Jalan Bridgen Katamso
No. 51, Medan.
2. Bahan baku untuk sintesis biodiesel adalah mesokarp buah kelapa sawit,
pelarut sekaligus reagen transesterifikasi Dimethyl Carbonate (DMC), dan Novozym435.
3. Reaksi sintesis biodiesel dilangsungkan dengan memvariasikan variabel
seperti berikut :
a. Variabel tetap :
1. Kecepatan pengadukan = 300 rpm [17]
2. Suhu reaksi = 60 oC [18]
3. Berat mesokarp buah sawit = 2 gram
b. Variabel berubah :
1. Waktu reaksi = 8, 16, 24 jam [19]
2. Jumlah katalis novozym 435 = 5%, 10%, 15% [20]
3. Rasio mol mesokarp : DMC = 1:50, 1:60, 1:7 [17]
Parameter yang dianalisis pada bahan baku mesokarp buah sawit meliputi
analisis komposisi asam lemak dan analisis kadar minyak.
Analisis produk biodiesel yang dilakukan :
1. Analisis kemurnian biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan
GCMS.
2. Analisis viskositas biodiesel menggunakan metode tes ASTM D 445
3. Analisis densitas biodiesel menggunakan metode tes OECD 109
