PENGARUH KONSENTRASI H2 SO4 DAN WAKTU REAKSI TERHADAP KUANTITAS DAN KUALITAS BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(1)

Jurnal Teknik Kimia No. 6, Vol. 17, April 2011 Page | 28

PENGARUH KONSENTRASI H

2

SO

4

DAN

WAKTU REAKSI TERHADAP KUANTITAS DAN

KUALITAS BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

Leily Nurul K

*

, Susi Yohana Sinaga

,

Bangun Sugito

*Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662

Email: leilydiaz@yahoo.com

Abstrak

Persediaan energi dari fosil saat ini sangat terbatas, sehingga perlu dicari alternatif energi lain dari bahan yang terbarukan. Salah satu alternative untuk menggantikan bahan baker fosil adalah dengan menggunakan biodiesel sebagai energi terbarukan dari minyak nabati. Jarak pagar (jatropha curcas linn) berpotensi sebagai bahan baku energi terbarukan, karena kandungan minyak pada bijinya tinggi sekitar 40

– 60%, selain itu tanaman ini juga merupakan tanaman nonpangan (nonedible oil). Biodiesel dari minyak

jarak dapat dibuat dari minyak jarak pagar melalui proses esterifikasi atau transesterifikasi.Pengaruh

waktu reaksi dan konsentrasi H2SO4 diukur dengan parameter kualitas biodiesel yaitu free fatty acid

(FFA), angka penyabunan, viskositas, densitas, dan angka asam. Pada proses produksi biodiesel, terlebih dahulu dilakukan proses esterifikasi untuk membentuk metil ester dan mengurangi kandungan asam

lemak bebas didalam minyak jarak pagar dengan mereaksikannya dengan methanol dan katalis H2SO4.

Setelah esterifikasi, proses dilanjutkan dengan transesterifikasi untuk mengkonversikan trigliserida menjadi metil ester dengan menambahkan katalis NaOH. Produk yang diperoleh yaitu metil ester sebagai produk utama dan gliserol sebagai produk samping. Variabel proses yang digunakan adalah konsentrasi

H2SO4, waktu reaksi (t = 1 dan 2 jam) dengan methanol 15 % berat dan temperature 60oC. Setelah

membandingkan dengan standar mutu biodiesel, diperoleh kondisi optimum dari proses penelitian, yaitu

pada konsentrasi H2SO4 1% dan waktu reaksi 2 jam dengan konversi 92,06%.

Kata kunci: Biodiesel, esterifikasi, minyak jarak pagar, transesterifikasi

Abstract

Nowadays the supply of fossil energy are very thin, so it’s need the effort to find another alternative energy from renewable material. An alternative option to change the fossil fuel is by using biodiesel as a renewable energy from nabaty oil. The jatropha oil potentialy can be used as renewable energy, because

there are a lot of oil content within it’s seed, it’s about 40 – 60%. In addition to that, the jatropha is one of the nonedible plants. Biodiesel from jatropha oil can be producced by esterification or

transesterification process. The time reaction and H2SO4 concentration effect are measured by the

biodiesel quality parameter which are free fatty acid, saphonification value, viscosity, density, and acid value. The first step in biodiesel production process are esterification to form the metyl ester, and the free

fatty acid contents reducing by reacting to methanol and H2SO4 catalyst. And then the process are

continued by transesterification process to conversioning the triglyserida to metyl ester by increasing the NaOH catalyst. The product result are metyl ester as the main product and glyserol as the side product.

The variabel process which used are H2SO4 concentration, time reaction (t = 1 and 2 hour) with 15% mass

of methanol and temperature at 60o C. By comparing to the standard of biodiesel quality, we’ve got the

optimum condition in research process, which are H2SO4 concentration at 1%, and 2 hour of time reaction

with 92,06 % convertion.

(2)

Jurnal Teknik Kimia No. 6, Vol. 17, April 2011 Page | 29 1. PENDAHULUAN

Pertambahan jumlah penduduk yang disertai dengan peningkatan kesejahteraan

masyarakat berdampak pada semakin

meningkatnya kebutuhan akan sarana

transportasi dan aktivasi industri. Hal ini tentu saja menyebabkan kebutuhan akan bahan bakar

cair juga semakin meningkat. Adanya

kekhawatiran akankelangkaan bahan bakar minyak tersebut mendorong peneliti-peneliti di dunia untuk mencari bahan bakar alternatif. Salah satunya adalah penggunaan bahan bakar

nabati.

Bahan bakar nabati perlu

dikembangkan karena merupakan sumber energi terbarukan (renewable). Salah satu bahan bakar nabati yang dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan di atas adalah biodiesel. Biodiesel merupakan bahan bakar yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel/solar.

Penggunaan secara langsung minyak nabati ini sebagai bahan bakar memiliki kekurangan yang dapat menyebabkan kerusakan pada mesin ataupun performansi mesin, misalnya akibat viskositasnya yang tinggi dapat mengganggu kinerja pompa injector. Salah satu cara yang dapat dilakukan dalam pembuatan biodiesel dari minyak nabati adalah dengan mengkonversi trigliserida (komponen utama minyak nabati) menjadi metil ester asam lemak ( FAME = Fatty Acid Methyl Ester ) dikenal

dengan esterifikasi, kemudian dilanjutkan

dengan metanolisis/transesterifikasi.

Dan upaya lain yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan perlakuan lain terhadap

bahan bakar nabati berupa variasi katalis H2SO4

dan waktu.

Saat ini dikembangkan berbagai teknologi proses dalam pembentukan biodiesel, antara lain yaitu penggunaan katalis dan variasi waktu reaksi, untuk menghasilkan standar kualitas biodiesel menurut SNI dengan beberapa parameter kualitas Bodiesel yaitu Free Fatty

Acid (FFA), densitas, viskositas, angka

penyabunan, dan angka asam serta kuantitas biodiesel yang tinggi, Kualitas katalis dan

variasi waktu yang digunakan sangat

berpengaruh terhadap kualitas dan kuantitas Biodiesel yang terbentuk. Oleh karena itu dalam pemanfaatannya, diperlukan upaya untuk memanipulasi variabel katalis dan waktu reaksi, agar didapat kondisi optimal dalam proses dengan mengacu kepada standar kualitas biodiesel.

Jarak pagar (Jatropha curcas Linn) atau juga disebut juga physic nut lama dikenal masyarakat Indonesia sejak jaman penjajahan jepang. Bagian tanaman jarak yang dapat

dimanfaatkan adalah biji, akar, daun dan minyak dari bijinya. Kulit hanya mengandung 0,8% ekstrak eter. Biji (dengan cangkang) jarak pagar mengandung 20-40% minyak nabati, namun bagian inti biji (biji tanpa cangkang) dapat mengandung 45-60% minyak kasar. Kadar minyak (trigliserida) dalam inti biji ekuivalen dengan 55% atau 33% dari berat total biji. Asam lemak penyusun minyak jarak pagar terdiri atas 22,7% asam jenuh dan 77,3% asam tak jenuh.

Minyak jarak pagar tidak termasuk dalam minyak makan ( edible oil ) sehingga

pemanfaatannya tidak mengganggu

per-sediaan minyak makan nasional dan industri oleokimia. Dr. Robert menemukan bahwa pada biji (dengan cangkang) jarak pagar mengandung 20-40% minyak nabati, namun bagian inti biji (tanpa cangkang) dapat mengandung 45-60% minyak kasar. Bermula dari penelitian itu, maka dengan proses yang cukup lama, terciptalah bahan bakar yang disebut Biodiesel Jarak. Tidak berubah sifat ( akan dalam bentuk cair ) dalam suhu panas maupun dingin hingga bahkan

hingga -17 oC. Minyak jarak pagar mengandung

16 – 18 atom karbon per molekul sedangan

minyak bumi sebagai bahan baku minyak diesel

mengandung 8 – 10 atom karbon. Kandungan

atom karbon yang lebih besar pada minyak jarak pagar mengakibatkan viskositas minyak jarak pagar lebih tinggi ( kental ) bila dibandingkan dengan viskositas minyak bumi.

Tabel 1. SifatKimia Minyak Jarak Pagar

PARAMETER VALUE

Sumber : brosur Susila Arita, 2009

Biodiesel

Biodiesel merupakan suatu nama dari Alkyl Ester atau rantai panjang asam lemak yang berasal dari minyak nabati maupun lemak hewan. Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar pada mesin yang menggunakan

diesel sebagai bahan bakarnya tanpa

(3)

nabati, sedangkan petroleum diesel adalah hidrokarbon. Biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang serupa dengan petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan petroleum diesel. Pencampuran 20 % biodiesel ke dalam petroleum diesel menghasilkan produk bahan bakar tanpa mengubah sifat fisik secara nyata. Produk ini di Amerika dikenal sebagai Diesel B-20 yang banyak digunakan untuk bahan bakar bus.

Ada setidaknya 5 alasan mengapa biodiesel amatlah penting dikembangkan antara lain :

a. Menyediakan pasar bagi kelebihan

produksi minyak tumbuhan dan lemak hewan.

b. Untuk mengurangi ketergantungan pada

bahan bakar fosil

c. Biodiesel dapat diperbarui dan siklus

karbonnya yang tertutup tidak

menyebabkan pemanasan global (Dunn ,

2005).

d. Emisi yang keluar dari karbon monoksida,

hidrokarbon yang tidak terbakar, dan partikulat dari biodiesel lebih rendah

dibandingkan bahan bakar petroleum

untuk diesel.

e. Bila ditambahkan ke bahan bakar diesel

biasa dengan jumlah sekitar 1-2%, biodiesel ini dapat mengubah bahan bakar dengan kemampuan pelumas yang

rendah, seperti modern ultra low

sulfur diesel fuel, menjadi bahan bakar

yang dapat diterima umum

(Gerpen, 2004).

Esterifikasi

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol.

Esterifikasi dapat dilaksanakan dengan

menggunakan katalis padat (heterogen) atau katalis cair (homogen). Pada penelitian ini, digunakan katalis cair berupa asam sulfat (H2SO4).

Katalis-katalis yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat, dan karena ini, asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar reaksi bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah (misalnya paling tinggi 120° C), reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (biasanya lebih besar dari 10 kali nisbah stoikiometrik) dan air produk ikutan reaksi

harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak.

Reaksi esterifikasi yaitu reaksi antara lemak bebas dengan alkohol akan membentuk ester dan air. Proses esterifikasi dengan katalis

asam diperlukan jika minyak nabati

mengandung FFA di atas 5%. Jika minyak

berkadar FFA tinggi (>5%) langsung

ditransesterifikasi dengan katalis basa maka FFA akan bereaksi dengan katalis membentuk sabun. Terbentuknya sabun dalam jumlah yang cukup besar dapat menghambat pemisahan gliserol dari metil ester dan berakibat terbentuknya emulsi selama proses pencucian. Esterifikasi digunakan sebagai proses pendahuluan untuk mengkonversikan FFA menjadi metil ester sehingga mengurangi kadar FFA dalam minyak nabati dan selanjutnya ditransesterifikasi dengan katalis basa untuk mengkonversikan trigliserida menjadi metil ester. Dalam proses konversi trigliserida

menjadi alkil esternya melalui reaksi

transesterifikasi dengan katalis basa, asam lemak bebas harus dipisahkan atau dikonversi menjadi alkil ester terlebih dahulu karena asam lemak bebas akan mengkonsumsi katalis. Kandungan asam lemak bebas dalam biodiesel akan mengakibatkan terbentuknya suasana asam yang dapat mengakibatkan korosi pada peralatan injeksi bahan bakar, membuat filter tersumbat dan terjadi sedimentasi pada injector.

Reaksi Esterifikasi dari dari asam

lemak menjadi metil ester

RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O

Transesterifikasi

Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester,

melalui reaksi dengan alkohol, dan

menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di

antara alkohol-alkohol monohidrik yang

menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya

paling tinggi (sehingga reaksi disebut

metanolisis). Jadi, di sebagian besar dunia ini, biodiesel praktis identik dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil Ester, FAME). Reaksi transesterifikasi trigliserida menjadi metil ester adalah :Transesterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya katalis, konversi yang dihasilkan maksimum namun reaksi berjalan dengan lambat (Mittlebatch,2004). Katalis yang biasa digunakan pada reaksi transesterifikasi adalah

(4)

mempercepat reaksi. Trigliserida adalah triester dari gliserol dengan asam-asam lemak, yaitu asam-asam karboksilat beratom karbon 6 s/d 30. Trigliserida banyak dikandung dalam minyak dan lemak, merupakan komponen terbesar penyusun minyak nabati/kelapa sawit. Selain trigliserida, terdapat juga monogliserida dan digliserida. Persamaan reaksi transesterifikasi yaitu :

Produk yang diinginkan dari reaksi

transesterifikasi adalah ester metil asam-asam

lemak. Terdapat beberapa cara agar

kesetimbangan lebih ke arah produk, yaitu:

a. Menambahkan metanol berlebih ke dalam

reaksi

b. Memisahkan gliserol

c. Menurunkan temperatur reaksi

(transesterifikasi merupakan reaksi

eksoterm)

Pencucian ( Washing )

Proses pencucian bertujuan

menghilangkan kelebihan metanol, katalis yang digunakan pada proses transesterifikasi serta menghilangkan trigliserida yang tidak bereaksi pada biodiesel yang dapat menyebabkan terjadinya emulsi pada biodiesel. Selain itu pencucian ini juga untuk memperoleh atau

menurunkan pH 2 hingga pH 6 – 8.

Pemurnian ( Purification )

Tahap ini bertujuan untuk

menghilangkan/ mengurangi kadar air dan metanol yang terkandung dalam biodiesel sehingga diperoleh biodiesel dengan tingkat kemurnian yang tinggi. Proses pemurnian ini adalah proses destilasi yaitu proses pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya.

Pemurnian ini dilakukan dengan cara

pemanasan pada suhu antara 100 oC – 110 oC (

di atas titik didih air ). Karakteristik Umum Biodiesel

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam biodiesel antara lain:

a. Angka asam

Angka asam menunjukkan banyaknya asam lemak bebas yang terdapat dalam suatu

lemak atau minyak. Angka asam

dinyatakan sebagai jumlah miligram NaOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas yang terdapat dalam satu gram lemak atau minyak.

Angka penyabunan menunjukkan berat molekul lemak dan minyak secara kasar minyak yang disusun oleh asam lemak berantai karbon yang pendek berarti mempunyai berat molekul yang relatif kecil, akan mempunyai angka penyabunan yang besar dan sebaliknya bila minyak mempunyai berat molekul yang besar ,maka angka penyabunan relatif kecil. Angka penyabunan ini dinyatakan sebagai banyaknya (mg) NaOH yang dibutuhkan fatty acids" atau "asam lemak bebas" yaitu nilai yang menunjukkan jumlah asam lemak bebas yang ada di dalam lemak atau jumlah yang menunjukkan berapa banyak asam lemak bebas yang terdapat dalam lemak setelah lemak tersebut di hidrolisa. Asam lemak bebas adalah asam lemak

yang terpisahkan dari trigliserida,

digliserida, monogliserida, dan gliserin bebas. Hal ini dapat disebabkan oleh pemanasan dan terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis. Oksidasi juga dapat meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.

d. Densitas

Densitas menunjukan perbandingan berat

persatuan volume. Karakteristik ini

berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Densitas terkait

dengan viskositas. Jika biodiesel

(5)

konversi minyak nabati. Biodiesel dengan

mutu seperti ini seharusnya tidak

digunakan untuk mesin diesel karena akan meningkatkan keausan mesin, emisi, dan menyebabkan kerusakan pada mesin. Standar SNI untuk densitas biodiesel

adalah 850-890 kg/m3 pada suhu 40oC.

Yang mempengaruhi densitas adalah faktor gliserol yang terdapat dalam metil ester (FAME). Semakin besar kadar densitas menunjukkan bahwa proses

pencucian dan pemurnian kurang

sempurna dilakukan. Densitas dari suatu FAME sebanding dengan viskositas, artinya semakin besar densitasnya semakin besar pula viskositasnya (Benedict, 2010)

e. Viskositas

Viskositas (kekentalan) merupakan sifat

intrinsik fluida yang menunjukkan

resistensi fluida terhadap aliran. Bila energi pengaliran yang tersedia tetap, maka fluida dengan viskositas tinggi akan mengalir dengan kecepatan lebih rendah. Gesekan yang terjadi didalam bagian cairan yang berpindah dari suatu bahan ke bahan lain mempengaruhi pengontrolan bahan bakar dengan injeksi ke ruang pembakaran, akibatnya terbentuk endapan pada mesin (Knothe, G., 2005).

Kecepatan alir bahan bakar melalui injektor akan mempengaruhi derajat atomisasi bahan bakar di dalam ruang bakar. Viskositas bahan bakar juga berpengaruh secara langsung terhadap

kemampuan bahan bakar tersebut

bercampur dengan udara. Visikositas yang tinggi cenderung menjadi masalah dari bahan bakar, dan ini menjadi salah satu faktor yang menentukan dalam produksi dan pemakaian biodiesel.

Tabel 2. Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006

2. METODOLOGI PENELITIAN

Waktu danTempat Penelitian

Penelitian dilakukan di laboratorium Pilot Plant Biodiesel Universitas Sriwijaya pada bulan Desember sampai April.

Bahan yang Digunakan

a. Minyak Jarak Pagar 300gr

b. Metanol 96 %

c. Katalis asam H2SO4 pekat 98%

d. Katalis Basa NaOH

Alat yang Digunakan

a. Labu Leher Tiga 500 ml

b. Gelas Ukur 10 ml dan 100 ml

c. Termometer

d. Penyumbat Gabus

e. Stirrer

f. Hot Plate

g. Kondensor

h. Pompa

i. Neraca Analitis

j. Erlenmeyer

k. Oven

l. Magnetic Stirrer

m. Labu Pemisah

n. Kertas Saring

(6)

Pada proses pembentukan metil ester, ada 2 tahapan proses yang dilakukan yaitu esterifikasi dan transesterifikasi. Pada tahap esterifikasi menggunakan katalis yang bersifat

asam, yaitu H2SO4 dan tahap transesterifikasi

katalis yang digunakan adalah katalis basa untuk mempercepat reaksi. Katalis basa yang digunakan adalah NaOH karena reaksi yang diinginkan adalah reaksi alkoholisis trigliserida

( transesterifikasi ). Pada tahap

esterifikasi dihasilkan trigliserida yang kadar asam lemak bebasnya telah diturunkan,

trigliserida tersebut direaksikan dengan

methanol dan katalis basa. Setelah reaksi transesterifikasi selesai maka didapat hasil berupa metil ester dan gliserol. Kemudian produk didiamkan sekitar 1 jam sampai campuran terdiri dari 2 fasa, fasa atas merupakan metil ester dan fasa bawah adalah gliserol. Fasa metil ester akan berwarna kekuningan sedangkan fasa gliserol akan berwarna lebih gelap. Kemudian dilakukan pemisahan terhadap metil ester dan gliserol

menggunakan corong pisah. Prosedur

percobaannya sebagai berikut :

A. Reaksi Esterifikasi

1. Disiapkan bahan baku yaitu minyak

jarak pagar yang ditimbang sebanyak 300 gram.

4. Dicampurkan metanol dan katalis yang

telah dipersiapkan sebelumnya.

5. Minyak jarak pagar yang telah

disiapkan, dimasukkan dalam labu leher tiga dan kemudian dipanaskan di atas hotplate hingga temperaturnya

mencapai 55-60o_C.

6. Setelah temperatur minyak mencapai

55-65oC, dimasukkan campuran

metanol-katalis ke dalam minyak. Reaksi berlangsung selama (1 dan 2 jam) Untuk reaksi ini direaksikan selama 1 jam dengan temperatur reaksi

dijaga antara 55-65o_{C dan diaduk}

menggunakan magnet stirrer.

7. Setelah reaksi selesai dengan waktu

reaksi 1 jam, dimasukkan campuran

minyak tersebut ke dalam

kolom/corong pemisah kemudian

didinginkan.

8. Dipisahkan produknya yang terdiri 3

lapisan yaitu lapisan atas metanol diukur, lapisan tengah metil ester di ambil dan dicuci menggunakan air

dengan temperatur 50o_{C hingga air}

cuciannya jernih, dan lapisan bawah adalah air dibuang.

B. Reaksi Transesterifikasi

Setelah minyak didinginkan dan dihilangkan air dan alkoholnya, kemudian dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi yaitu:

1. Disiapkan metanol sebanyak 15% dari

berat minyak jarak pagar.

2. Disiapkan katalis NaOH sebanyak

1,0% dari berat minyak jarak pagar.

3. Dicampurkan metanol dan katalis yang

telah dipersiapkan.

4. Minyak yang telah terbentuk pada

reaksi esterifikasi dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan kemudian dipanaskan kembali di atas hotplate

hingga temperaturnya mencapai 55 –

65oC.

5. Setelah temperatur minyak mencapai

55-65oC, dimasukkan campuran

metanol-katalis tadi ke dalam minyak. Reaksi berlangsung selama 1 jam dan 2 jam dengan temperatur reaksi dijaga

antara 55-65oC dan diaduk

menggunakan magnet stirrer.

6. Setelah reaksi selesai, dimasukkan

dalam kolom/corong pemisah dan dibiarkan selama 1 jam untuk memisahkan biodiesel atau metil ester dengan gliserin.

7. Dipisahkan crude gliserin yang ada

pada lapisan bawah. Ukur volume dan massanya lalu sisihkan dan tutup.

8. Lapisan atas atau metil ester diukur

volume dan massanya. Lalu dicuci menggunakan air dengan temperatur

antara 50oC hingga air cuciannya

jernih. Setelah pencucian, metil ester diukur kembali volume dan massanya.

9. Setelah pencucian, metil ester tersebut

dioven pada temperatur 105oC selama

satu jam. Setelah pengovenan satu jam, metil ester diukur kembali volume dan massanya.

10. Kemudian biodiesel disaring dengan

(7)

11. Hasil akhir dianalisa angka asam,

angka penyabunan, % FFA, viscositas, dan densitas.

Analisa : Angka asam, Angka penyabunan, %FFA, Densitas, Viskositas. Trygleserida

Prosedur Analisa Hasil

Metil ester yang merupakan hasil reaksi dipisahkan dari gliserin pada lapisan bawah dengan corong pemisah. Sebelum diuji sifat fisisnya, metil ester ini perlu dimurnikan dengan cara mencucinya dengan air bersih untuk mengikat sisa-sisa gliserin dan metanol,

dilanjutkan dengan pengovenan untuk

menghilangkan sisa metanol dan air kemudian penyaringan. Residu yang merupakan metil ester murni diuji sifat fisiknya dengan metode

SNI di laboratorium Penelitian dan Bioproses

Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya,

kemudian hasil pengujian dibandingkan dengan spesifikasi minyak diesel berdasarkan Standar Biodiesel Nasional SNI 04-7182-2006. Adapun

sifat – sifat fisis metil ester yang diuji adalah :

1. Viskositas

Hasil dari penelitian ini dianalisa untuk

mengetahui pengaruh jumlah konsentrasi H2SO4

dan waktu reaksi terhadap pembentukan biodiesel dari jarak pagar.

Minyak jarak pagar yang digunakan pada penelitian ini memiliki kandungan asam lemak yang tinggi , Free fatty acid ( % FFA) esterifikasi untuk menurunkan kandungan asam lemak sebelum dilakukan transesterifikasi. Mengingat bahan baku minyak dengan kandungan asam lemak tinggi, jika digunakan sebagai bahan baku pada transesterifikasi yang berkatalis basa, maka asam lemak akan bereaksi dengan katalis membentuk sabun melalui reaksi penyabunan, sehingga efektifitas katalis akan menurun karena sebagian katalis bereaksi dengan asam lemak. Selain itu, kondisi tersebut akan menurunkan yield ester dan mempersulit pemisahan( Canacki et. All., 1999).

Pengaruh Konsentrasi H2SO4 Terhadap

Kualitas Biodiesel

1. Pengaruh Konsentrasi H2SO4 terhadap

Viskositas

Gambar 1. Pengaruh Konsentrasi H2SO4

terhadap viskositas biodiesel yang dihasilkan dengan variasi waktu 1 jam dan 2 jam (T=

(8)

Pada gambar 1 merupakan grafik hubungan antara konsentrasi asam sulfat dan waktu reaksi terhadap viskositas dari biodiesel. Nilai viskositas kinematik tertinggi terdapat

pada saat konsentrasi H2SO4 1,2 % dan waktu

reaksi 1 jam yaitu 6,2969 cSt sedangkan viskositas yang paling rendah terdapat pada saat

konsentrasi H2SO4 1% dengan waktu reaksi 2

jam yaitu 5,7772 cSt dan dibandingkan dengan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006,

yaitu viskositas kinematik pada 40 o_{C yaitu}

2,3 – 6,0 mm2/s (cSt). Kecepatan alir bahan

bakar melalui injektor akan mempengaruhi derajad atomisasi bahan bakar di dalam ruang bakar. Selain itu, viskositas bahan bakar juga

berpengaruh secara langsung terhadap

kemampuan bahan bakar tersebut bercampur dengan udara. Dengan demikian, viskositas bahan bakar yang tinggi tidak diharapkan pada bahan bakar mesin diesel.

Angka Penyabunan

Gambar 2. Pengaruh Konsentrasi H2SO4

terhadap Angka penyabunan Biodiesel yang dihasilkan dengan variasi waktu 1 jam dan 2

jam ( T= 60oC )

Pada grafik 4.2pengaruh adanya pe-

nambahan konsentrasi H2SO4 dan reaksi dapat

diperoleh angka penyabunan yang tertinggi

pada saat konsentrasi H2SO4 1,4% dan waktu

reaksi 1 jam yaitu 202,8439 dan angka penyabunan yang paling rendah adalah pada saat konsentrasi 1% dan waktu 2 jam yaitu sebesar 179,5144, maka mutu biodiesel ini sudah sesuai dengan Standar Nasional Indonesia ( SNI ) nomor 04-7182-2006 yang menjadi acuan bagi kelayakan biodiesel. Maka dilihat

dari grafik secara keseluruhan dapat

disimpulkan semakin tinggi konsentrasi H2SO4

maka akan memperbesar angka penyabunan namun semakin lama waktu reaksi maka angka penyabunan yang dihasilkan rendah.

Densitas

terhadap Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan variasi waktu 1 jam dan 2 jam ( T=

60oC)

Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa densitas yang tertinggi terdapat pada saat

konsentrasi H2SO4 1,4% dan waktu reaksi 1 jam

sebesar 0,8873 gr/ml. Sedangkan densitas yang

terendah terdapat pada saat konsentrasi H2SO4

1% dan waktu reaksi 2 jam yaitu 0,8827. Standar mutu biodiesel menurut Standar Nasional Indonesia ( SNI ) mensyaratkan nilai

massa jenis pada rentang 0,85 – 0,89 g/cm3.

Hasil penelitian pembuatan biodiesel dengan

proses dua tahap (esterifikasi – transesterifikasi

) berbasis minyak jarak pagar menunjukkan nilai massa jenis sebesar 0,8827g/cm3, nilai tersebut sudah memenuhi kriteria standar biodiesel menurut SNI. Dari penelitian ini

dapat disimpulkan bahwa semakin

bertambahnya H2SO4 dan waktu reaksi semakin

(9)

Jurnal Teknik Kimia No. 6, Vol. 17, April 2011 Page | 36 4. Pengaruh Konsentrasi H2SO4 terhadap

% FFA

terhadap % FFA Biodiesel yang dihasilkan dengan variasi waktu 1 jam dan 2 jam ( T=

60oC)

Dilihat dari grafik di atas %FFA yang tertinggi terdapat pada saat konsentrasi 1,4% dan waktu reaksi 1 jam, sebesar 0,928 sedangkan %FFA yang rendah paling terdapat

pada saat konsentrasi H2SO4 1% yaitu 0,355

waktu reaksi 1 jam, sesuai dengan Standar

Nasional Indonesia sudah memenuhi

persyaratan anatara 0.2 – 0.4. Pada grafik dapat

dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi H2SO4

dan waktu reaksi semakin lama maka %FFA semakin naik. Dengan penambahan konsentrasi

H2SO4 melebihi 1 % tidak memberi pengaruh

yang baik terhadap FFA yang terbentuk.

Sebagaimana disebutkan dalam

Ramadhas et.all, (2005) kelebihan katalis (

excess H2SO4) akan menyebabkan larutan

produk berwarna lebih gelap , terbentuknya

dimetil eter dari reaksi antara excess H2SO4

dengan metanol. Sehingga akan menyebabkan penurunan %FFA berjalan lebih lambat akibat berkurangnya jumlah metanol yang bereaksi

dengan asam lemak bebas (

http://www.journeyforever.org/biofuel.html). Selain itu, dikhwatirkan katalis asam akan terikut pada lapisan organik.

Angka Asam

terhadap Angka Asam Biodiesel dengan variasi

waktu 1 jam dan 2 jam ( T= 60oC)

Angka asam yang tertinggi terdapat

pada saat konsentrasi H2SO4 1,4% dan waktu

reaksi 2 jam yaitu 0,9528 dan angka asam yang

terendah terdapat pada saat konsentrasi H2SO4

1% dan waktu reaksi 2 jam yaitu sebesar 0,5354.

Grafik diatas juga menunjukkan penambahan

konsentrasi H2SO4 maka angka asam semakin

tinggi. Angka asam yang tinggi menandakan bahwa masih terdapatnya asam lemak bebas pada biodiesel. Angka asam yang dianjurkan adalah maksimal 0,8 mg KOH/mg biodiesel sesuai dengan Standar Nasional Indonesia. Pada penelitian ini angka asam yang terendah termasuk dalam Standar nasional Indonesia.

Pengaruh waktu reaksi dan konsentrasi H2SO4 terhadap kuantitas biodiesel

1. Pengaruh waktu dan konsentrasi H2SO4

terhadap volume biodiesel.

Gambar 6. Pengaruh waktu terhadap volume Biodiesel setelah disaring, yang dihasilkan dengan variasi waktu 1 jam dan 2 jam ( T= 60oC).

Dari grafik dapat dilihat volume biodiesel yang paling besar yang diperoleh adalah 273 ml pada waktu reaksi 2 jam dan konsentrasi 1 % sedangkan volume biodiesel yang paling kecil adalah 242 ml pada waktu reaksi 1 jam dan konsentrasi 1,4 %. Dari grafik dapat disimpulkan bahwa semakin lama waktu

reaksi dan dengan penambahan H2SO4, maka

volume biodiesel semakin besar. Hal ini dikarenakan pada setiap kenaikan waktu reaksi

ini terjadi kesempatan partikel – partikel untuk

saling bertumbukan menjadi lebih besar, karena waktu yang lama yang berarti waktu tinggal yang lama, akan memberikan kesempatan reaksi antara reaktan yang lebih besar sehingga akan meningkatkan konversi reaksi( Heni Erwina Lubis dan Eni Apriani).

(10)

Bebas yang tidak terkonversi pada waktu tahap esterifikasi dan juga dipengaruhi proses pencucian yang tidak efektif sehingga masih meninggalkan sisa-sisa katalis dan asam lemak bebas yang tidak terkonversi menjadi ester .

terhadap volume gliserin yang dihasilkan dengan setelah reaksi transesterifikasi, variasi

waktu 1 jam dan 2 jam (T= 60oC)

Gliserin yang dihasilkan semakin lama waktu reaksi maka dihasikan gliserin yang rendah yaitu 71 ml pada t reaksi 2 jam dan konsentrasi 1,4 % sedangkan volume gliserin yang tinggi adalah sebesar 86,71 pada waktu reksi 1 jam dan konsentrasi 1,4 %.

2. Pengaruh waktu reaksi dan konsentrasi H2SO4 terhadap metanol

Gambar 8. Pengaruh waktu reaksi terhadap sisa volume metanol yang dihasilkan setelah esterifikasi dengan variasi waktu 1 jam dan 2

jam ( T= 60o_C).

Pada grafik ini dapat dilihat bahwa berapa banyak volume metanol yang tersisa setelah esterifikasi, dapat diketahui berapa banyak metanol yang habis bereaksi, pada saat 1 dan 2 jam, metanol banyak terlarut dalam metil ester.

4. KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dan pembahasan maka dapat diambil kesimpulan :

a. Untuk penggunaan katalis H2SO4, biodiesel

dengan kualitas dan kuantitas terbaik

dihasilkan oleh sampel dengan H2SO4 1 %

dan waktu reaksi 2 jam yaitu Viskositas 5,7772 cSt, Angka Penyabunan 179,5144,

Densitas 0,88270 gr/cm3, Free Fatty Acid

(%FFA) 0,3590, Angka Asam 0,5354.

b. Semakin lama waktu reaksi maka konversi

minyak jarak pagar menjadi biodiesel akan semakin tinggi.

Daftar Pustaka

Arita, Susila, 2009, Pemurnian Minyak Jarak

Pagar, Rusnas PEBT Biodiesel Universitas Sriwijaya, Palembang.

Statistik Ekonomi Energi Indonesia. 2004. Pusat Informasi Energi dan Sumber Daya Mineral.Jakarta.

Hambali, Erliza,dkk.2007. JarakPagar

Tanaman Penghasil Biodiesel. Jakarta: Penebar Swadaya.

Hambali, Erliza,dkk. 2008. Divesifikasi Produk

Olahan Jarak Pagar dan Kaitannya Dengan CorporateSocialResponsibility (CSR) Perusahaan Swasta di Indonesia. Bioenergy Alliance.

Soerawidjaja, Tatang H., 2005, Minyak-lemak

dan produk-produk kimia lain dari kelapa, Handout kuliah Proses Industri Kimia, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung.

Ismail, Syarifuddin. 2004. Kinetika Kimia.

Inderalaya: Universitas Sriwijaya.

Levenspiel, Octave. 1972. Chemical Reaction

Engineering, second edition. United State of America.

Alamsyah, Andi Nur. 2006. Biodiesel Jarak

Pagar. Bogor: PT. Agromedia Pustaka.

Mardiah ; Widodo, Agus ; Trisningwati, Efi ;

Purijatmiko, Aries. 2006. Pengaruh

Asam Lemak dan Konsentrasi Katalis Asam terhadap Karakteristik dan Konversi Biodiesel pada Transesterifikasi Minyak Mentah Dedak

Padi. Jurusan Teknik Kimia, Institut

(11)

Ketaren,S, 1986. “Minyak dan Lemak Pangan”,

Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Zulaikah,S.,Lai,C.C.,Vali,S.R.,Ju,Y.H.2005.

Two-Step-Caralyzed for the Production of Biodiesel Biodiesel from Rice Bran

Oil”. BioresurceTechnology, 96,

1889-1886.

Trabi, M., Gubitz, G.M., Steiner, W., and Fidl,

N. 1998. Fermentation of Jatropha

curcas Seeds and Press Cake with Rhizopus orizae, In: Biofules and Industrial Product from Jatropha curcas.

Gubitz, G.M, Mittelbach, M.,

and Trabi, M. 1997, (Eds), pp, 206-210.

Sopian, T. 2005. Biodiesel dari Tanaman Jarak. http//:www.beritaiptek.com.

Srivasta, A., Prasad, R. 1998. Triglycaride

Based Diesel Fuels. Department of

Chemical Engineering,

H.B.Technological Institute Kanpur. India.

Yadav, G.D. and Thatagar, M. B. 2002.

Esterification of Maleic Acid with Ethanol Over Cation-Exchange Resin

Catalyst. React. Funct. Polym.,

52,99-110.

Ramadhas, A., S., Mulareedharan, C., Jayaraj,

S. 2005. “Performance and

Emission Evaluation of a Diesel Engine Fueled With Methyl Esters of

Rubber Seed Oil”. Renewable Energy, 30, 1789-1800.

Freedman,B., E.H. Pryde and T.L. Mounts.,

“Variables Affecting the Yields of Fatty Esters from Transesterified Vegetable Oils”, J. Am. Oil Chem. Soc, 61, pp. 1638-1643, 1984.

Knothe, Gerhard, Robert O. Dunn, Marvin O.

Bagby, Biodiesel : The use of vegetable

oils and their derivates as alternative diesel fuels. Oil Chemical Research,

National Center for agricultural

utilization research. Peoria. USA.

Kirk, R. E. and Othmer, D. F. 1992.

Encyclopedia of Chemical Technology. The Interscience Encyclopedia Inc. New York.

Yuliani, Fitri, dkk.Pengaruh Katalis Asam dan

Suhu Reaksi Pada Esterifikasi Pembuatan Biodiesel dari Biji Karet ( Hevea Brasiliensis).Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknologi Industri.Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Canacki, M., Van Gerpen, J. 1999. “biodiesel Production via Acid Catalysis”. Trans

ASAE 42(5) : 1203-1210.

Yuli Setyo Indartono, 2006 dalam

www.beritaiptek.com

Andi Nur Alam Syah, 2006 dalam

www.energilipi.go.id

Tim biodiesel jur Teknik Kimia UGM, 2006

dalam www.kompas.com