Seminar Nasional Sains dan Teknologi (Senastek),Denpasar Bali 2015
ARAK SEBAGAI PEREAKSI RAMAH LINGKUNGAN
DALAM PEMBUATAN ENERGI BIODIESEL
I Wayan Bandem Adnyana1), Ni Made Suaniti 2)
1)Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, Badung 80361
Telp/Fax : 0361 701954, email: bandem.aiwa@yahoo.com
2)Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, Badung 80361
Abstrak
Minyak jelantah telah banyak digunakan sebagai bahan baku biodiesel, umumnya dengan pereaksi metanol. Metanol merupakan salah satu dari alkohol dengan satu atom C dengan gugus spesifik OH. Tujuan penelitian untuk membuat energi alternatif (biodiesel) menggunakan arak sebagai pengganti metanol. Arak diperoleh dari produksi rumahtangga yang diukur kadarnya dengan kromatografi gas dan selanjutnya didestilasi kembali sehingga diperoleh kadar etanol lebih tinggi. Kadar etanol dalam arak adalah 39,24% selanjutnya hasil destilasi arak satu, dua, dan tiga kali diperoleh kadar berturut-turut adalah 60,19; 64,61; dan 79,32%. Karakteristik biodiesel dengan GC-MS melalui variasi kadar etanol dalam arak menunjukkan hasil bahwa biodiesel mengandung ester (etil miristat) paling tinggi diikuti oleh ester-ester lainnya seperti etil palmitat dan etil laurat. pH biodiesel berbahan dasar minyak jelantah dan pereaksi etanol dalam arak sekitar 6 dengan massa jenis di atas 8 dalam Fatty Acid Ethyl Ester.
Kata kunci: arak, ramah lingkungan, energi, biodiesel
1. PENDAHULUAN
Penggunaan energi yang bersumber dari minyak bumi (petroleum product) secara terus
menerus mengakibatkan berkurangnya persediaan di dunia. Di Indonesia, kebutuhan energi semakin meningkat pula seiring dengan pertumbuhan kendaraan untuk kegiatan transportasi
sebagai tulang punggung perekonomian. Oleh karena itu diperlukan usaha membuat energi lain
sebagai bahan bakar bakar alternatif (biodiesel ramah lingkungan) dengan mengolah minyak bekas
hasil gorengan (jelantah) dan memanfaatkan arak enau yang diproduksi oleh industri rumahtangga.
Kadar etanol dalam arak enau sangat bervariasi tergantung kebiasaan pengolahan atau
prosesnya. Analisis kadar arak enau hasil industri rumahtangga secara kromatografi gas adalah
kurang dari 50% (Suaniti, 2009) dan digolongkan ke dalam golongan C pada Departemen
Perdagangan dan Industri. Golongan ini untuk tujuan skala laboratorium diperlukan usaha untuk
mengolahnya agar dapat difungsikan sebagai pereaksi dalam proses esterifikasi dan transesterifikasi
4
Biodiesel yang diperoleh dengan menggunakan pereaksi etanol dikenal dengan Fatty Acid
Etil Ester (FAEE), dapat sebagai bahan bakar terbarukan/renewable, seperti tertuang dalam Inpres
No. 1/2006 dan Perpres No. 5/2006 tentang kebijakan energi nasional. Bahan Bakar Nabati (BBN)
cair meliputi biodiesel untuk mengganti solar dan bioetanol untuk mengganti bensin. Karakteristik
FAEE dari minyak kelapa bekas dan etanol 96% dengan GC-MS menunjukkan bahwa kandungan
etil laurat lebih besar dari etil palmitat (Suaniti dan Adnyana, 2013).
Indonesia, berpeluang untuk mengembangkan biodiesel mengingat bahan baku berupa
minyak kelapa dan jelantahnya di rumah tangga dapat diperoleh dengan mudah karena Indonesia
sebagai negara kepulauan dan sebagai produsen kelapa utama di dunia. Selain itu minyak jelantah
dapat lebih bermanfaat sebagai energi biodiesel untuk meningkatkan sumber energi alternatif untuk
menciptakan lingkungan yang bersih, aman, dan bebas polusi, untuk tercipta green chemistry.
Penelitian sebelumnya dalam hal sintesis dan karakteristik FAEE dan FAME menggunakan
alkohol p.a dan katalis asam sulfat serta campurannya dengan toluena sulfonat diperoleh resolusi
yang baik ( > 1,5) dengan kromatografi gas dan analisis dilanjutkan dengan spektrometri massa
diperoleh fragmen ion spesifik sesuai dengan standar ester tersebut. Demikian juga viskositas
sesuai dengan syarat biodiesel, hal ini menandakan sintesis biodiesel telah berhasil secara kimia
dan fisik. Pengkondisian yang optimum, perlu dikembangkan baik dalam reaktan (etanol nabati) maupun katalis asam lainnya. Berdasarkan hal ini maka penelitian yang akan dikembangkan adalah
pemanfaatan arak enau dan minyak jelantah rumah tangga menggunakan asam fosfat sebagai katalis dalam proses esterifikasi yang dilanjutkan proses transesterifikasi menggunakan katalis
natrium hidroksida untuk diperoleh bahan bakar alternatif.
2. BAHAN DAN METODE
5
2.1 Bahan
Etanol p.a Merck 96%, minyak kelapa hasil penggorengan (minyak jelantah), arak enau, ortho-phosphoric acid 85% Merck KGaA, Natrium hidroksida, air (akuades), CaCl2, kertas lakmus, kertas
saring, dan glass microfibre filters GF/C circles 110mm cat No. 1822 110 Whatman. 2.2 Peralatan
Gelas Beaker, gelas ukur, Labu alas bulat leher dua, leibeq, kondensor untuk reflux,
pemanas, magnetic stirrer, mantel, timbangan analitik, ember, statif, kabel, FT-IR, dan GC-MS.
2.3 Cara Kerja
Arak hasil industri rumahtangga didestilasi satu, dua, dan tiga kali untuk memperoleh kadar yang lebih tinggi agar dapat mendekati kadar etanol p.a untuk memenuhi persyaratan pereaksi dalam proses esterifikasi dan transesterifikasi.
Sebanyak 100 mL minyak kelapa hasil penggorengan ditambahkan 20 mL etanol (arak rumah tangga dan arak hasil destilasi) dan ditambahkan 0,5 mL asam fosfat sebagai katalis dalam reaksi esterifikasi. Campuran diaduk dan dipanaskan 1 jam (80oC) dan didinginkan selama 24 jam. Selanjutnya hasil esterifikasi dilakukan tranesterifikasi kembali dengan 1,38 g NaOH dan 18,4 mL etanol (arak), dengan pemanasan selama 1 jam dan dimasukkan ke dalam corong pisah dan didinginkan selama 1 jam. Setelah terpisah biodiesel dipisahkan dan dicuci dengan air hangat, dipisahkan biodiesel dengan kandungan sedikit air, untuk memurnikan ditambahkan CaCl2 sehingga diperoleh biodiesel atau FAEE. Selanjutnya FAEE dianalisis
dengan kertas lakmus dan instrumentasi FT-IR dan GC-MS.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Kadar Etanol Arak dan Arak hasil destilasi
Kadar arak hasil industri rumahtangga dan arak hasil destilasi satu, dua, dan tiga kali
diharapkan dapat sebagai pereaksi yang ramah lingkungan karena berasal dari tumbuh-tumbuhan.
Kadar etanol dalam arak hasil industri rumah tangga adalah 39,24%. Hasil kadar etanol yang sama
diperoleh pada penelitian sebelumnya (Suaniti, 2009). Untuk meningkatkan kadar etanol dalam
arak maka dilakukan destilasi satu, dua, dan tiga kali sehingga diperoleh kadar berturut-turut adalah
6
Keterangan: RT = Rumah Tangga
Gambar 1. Kadar Etanol dalam Arak rumah tangga, arak hasil destilasi satu, dua, dan tiga kali
3.2 Analisis FAEE dengan Kromatografi Gas-Spektrometri Massa
Biodiesel (FAEE) hasil minyak kelapa hasil penggorengan (minyak jelantah) dengan etanol dalam berbagai jenis arak hasil destilasi arak satu, dua, dan tiga kali menunjukkan pH adalah 6 dengan berat jenis sekitar 8. Karakteristik biodiesel dengan GC-MS melalui variasi kadar etanol dalam arak menunjukkan hasil bahwa biodiesel mengandung ester (etil miristat) paling tinggi diikuti oleh
ester-ester lainnya seperti etil palmitat dan etil laurat dalam waktu 30 menit. Hal ini berarti telah terbentuk biodiesel sesuai menurut SNI, terjadi kemiripan fragmen ion (m/z) dalam kromatogram antara biodiesel dengan etanol p.a dan etanol dari arak destilasi satu, dua, dan tiga kali seperti diperlihatkan dalam Gambar 2.
0 5 10 15 20 25 30 35
Gambar 2. Kromatogram fragmen ion spesifik (m/z) terhadap intensity berbagai biodiesel dengan pereaksi etanol (p.a, arak destilasi satu kali, dua kali, dan tiga kali)
Ester dari minyak jelantah dengan pereaksi etanol p.a pada penelitian sebelumnya adalah
etil laurat (Suaniti dan Adnyana, 2014a dan b) baik dengan katalis asam sulfat maupun asam fosfat.
7
Pengolahan minyak jelantah menjadi biodiesel memerlukan biaya murah dan ramah lingkungan
yang didukung oleh penelitian Sagiroglu et al., (2011). Senyawa ester dalam FAEE adalah
karakteristik dengan sifat-sifat fisikokimia lainnya daripada mineral fuels (Zajac et al., 2008).
Waktu analisis GC-MS dari FAME dalam jet Fuel menggunakan energy institute Method
IP585 lebih lama yaitu 42 menit (McCurry, tt).
3.4 Analisis FAEE dengan Fourier Transform Infrared Spectrometry (FT-IR)
Kemiripan spektrogram FAEE hasil pereaksi etanol dari beberapa jenis arak menunjukkan bahwa arak rumah tangga dengan kadar 39,24% dapat juga terbentuk biodiesel. Puncak karbonil muncul pada bilangan gelombang 1745 cm-1 sesuai dengan Perkin Elmer, namun hasil masih sangat lemah dan belum spesifik atau puncak kurang tajam memperlihatkan gugus fungsi yang terkandung dalam biodiesel FAEE tersebut. Suatu spektrogram datar atau tidak tampak ada gugus fungsi pada FAEE yang dengan pereaksi arak hasil destilasi 3 kali. Untuk meyakinkan hasil biodiesel yang diperoleh maka perlu diuji lebih lanjut karakteristiknya untuk dapat memenuhi standar ASTM biodiesel. Hasil spektrogram seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.
Gambar 3. Spektrogram FT-IR dalam Biodiesel dengan pereaksi etanol (p.a, arak destilasi satu kali, dua kali, dan tiga kali)
3.5 Kesimpulan
Kadar arak rumah tangga dan arak hasil destilasi satu, dua, dan tiga kali masing-masing adalah 39,24%; 60,19; 64,61; dan 79,32%. Hasil reaksi proses esterifikasi dan transesterifikasi dari
minyak jelantah dan arak terbentuk fatty Acid Ethyl Ester dengan pH sekitar 6 dan massa jenis > 8.
Arak dan hasil destilasinya dapat sebagai pereaksi biodiesel.
8
Ucapan Terimakasih
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Rektor Universitas Udayana melalui Ketua
LPPM Universitas Udayana sesuai surat perjanjian Penugasan Pelaksanaan Penelitian (Hibah
Unggulan Udayana) Tahun Anggaran 2015 No. 246-323 /UN14.2/PNL 01-03-00/2015 atas segala
fasilitas yang diberikan. Terimakasih pula berkat tersedianya desiminasi penelitian melalui
SENASTEK LPPM UNUD sehingga terbuka wawasan dan penelitian lebih baik di masa
mendatang.
DAFTAR PUSTAKA
McCurry, J.D. (tt). GC/MS Analysis of Trace Fatty Acid Methyl Esters (FAME) in Jet Fuel Using Energy Institute method IP585. Application Note Fuels. Agilent Technologies, Inc. 2850. Centerville road Wilmington, DE. 19808. USA
Sagiroglu, A., Isbiler, S.S., Ozcan H.M., Paluzar, H., Toprakkiran, N.M. (2011). Comparison of Biodiesel Productivities of Different Vegetable Oils by Acidic Catalysis, Journal C1&CEO, 17(1) 53-58. Suaniti, N.M. (2009). Perbedaan Kadar Etanol dalam Arak Enau dan Arak Kelapa Hasil Industri Rumah
Tangga yang diproduksi di Bali dengan Kromatografi Gas. Seminar Nasional Kimia. Surabaya, 28 Juli 2009. Jurusan Kimia F.MIPA ITS.
Suaniti, N.M., Adnyana, I W.B. (2013) Percentage of free Fatty Acid and Characteristics of Biodiesel Fuel in Waste Coconut Oil (WCO). Conference Proceedings, HKICEAS Hong Kong International Conference On Engineering and Applied ScienceISBN: 978-986-87417-4-4,
Suaniti, N.M., Adnyana, I W.B. (2014a) Sintesis dan Uji Angka Ester Biodiesel Jelantah Minyak Kelapa. Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan, 1(2) Juli 2014 ISSN 2338-414X
Suaniti, N.M., Adnyana, I W.B. (2014b) Pemanfaatan Jelantah Minyak Kelapa Sebagai Energi Alternatif: Fatty Acid Ethyl Ester.Prosiding Seminar Nasional Sains dan teknologi, Denpasar 18-19 September 2014, ISBN 978-602-294-018-0.
