Pembuatan Biodiesel Dari Limbah Minyak Jelantah Dengan Katalis Heterogen K2o Yang Berasal Dari Limbah Kulit Kakao : Pengaruh Persenkatalis Dan Waktu Reaksi

(1)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peningkatan pertumbuhan ekonomi global menyebabkan permintaan bahan bakar

meningkat sehingga ketersediaan bahan bakar fosil menipis.Selain itu, penggunaan bahan

bakar fosil mengakibatkan bahaya lingkungan seperti emisi gas rumah kaca dan polutan. Jadi

hal ini sangat mendesak untuk menemukan sumber energi yang bersih dan terbarukan untuk

menggantikan bahan bakar fosil [1]. Maka dari itu semakin maraknya peningkatan minat

terhadap sumber-sumber energi alternatif atau baru, salah satunya ialah biodiesel. Bahan

bakar ini dapat diperbarui, tidak beracun, mudah didegradasi secara biologis, bahan bakar

alternatif, dapat digunakan di dalam infrastruktur mobil diesel saat ini tanpa modifikasi

mesin utamanya [2].

Biodieseladalahalkilesterdarirantaipanjangasam lemakyang berasal bahan berlemak,

sepertiminyak nabatiataulemakhewani [3].Minyakjelantah(wastecookingoil /

WCO)adalahminyaklimbahyang bisa berasal dari jenis-jenis minyak gorengseperti halnya

minyak jagung, minyak sayur,

minyaksamindansebagainya.Minyakinimerupakanminyakbekas pemakaian kebutuhan rumah

tangga, umumnyadapatdigunakan kembaliuntuk keperluankuliner akantetapibila

ditinjaudarikomposisi kimianya,minyak jelantahmengandung senyawa-senyawayang

bersifatkarsinogenikyangterjadi selamaprosespenggorengan. Jadijelasbahwa

pemakaianminyakjelantahyang berkelanjutan dapatmerusak kesehatan

manusia,menimbulkanpenyakitkanker,

danakibatselanjutnyadapatmengurangikecerdasangenerasiberikutnya.Untuk

ituperlupenangananyang tepatagarlimbahminyakjelantahinidapatbermanfaat dan tidak

menimbulkan kerugian dari aspek kesehatanmanusia dan lingkungan [4].Data

statistikmenunjukkan bahwaterdapatkecenderungan

peningkatanproduksiminyakgoreng.Dari2,49juta tonpadatahun 1998,menjadi

4,53jutatontahun 2004 dan5,06 jutatonpadatahun2005 [5].

Metode yang sering digunakan untuk produksi biodiesel adalah proses

transesterifikasi. Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida dengan

alkohol yang mana bertujuan untuk mengubah asam – asam lemak dari trigliserida kedalam

bentuk ester yaitu metil ester asam lemak [4].Alkohol yang biasanya digunakan pada reaksi

(2)

2

[6].Metanolmerupakanpelarut yang bersifat universal yang dapat menarik sebagian besar

senyawa kimia dalam tanaman [7]. Metanol secara umum telah digunakan sebagai pelarut

dan agen esterifikasi dalam pembuatan biodiesel dibawah kondisi supercritical karena

sifatnya yang memiliki titik didih rendah dan tekanan yang rendah pula [8]. Karakteristik

positif yang paling penting darimetanol adalah biaya rendah, waktu reaksi cepat dan

pemisahan fase mudah [9].

Biodiesel umumnya diproduksi secara transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewan

dengan alkohol seperti metanol atau etanol dengan adanya katalis asam atau katalis alkali

[10].Dalam penelitian ini, digunakan katalis heterogen yang mudah diperoleh, murah dan

juga yang ramah terhadap lingkungan, seperti dari Kulit Kakao.Kulit kakao (Cocoa Pod

Husk/ CPH) adalah limbah pertanian utama dari industri kakao dan telah ditemukan

kayaakan kalium karbonat (K2CO3).Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kakao

terbesar ke tiga di dunia. Luas lahan pertanian kakao di Indonesia sebesar 1,7 juta hektar

dengan produktivitas sekitar 720 ton per tahun [44]. Sementara itu, Kalium dari abu kulit

kakao (Cocoa Pod Husk/CPH) merupakan sumber potensi tinggi sebagai katalis untuk

produksi biodiesel karena dapat diperbaharui dan ramah lingkungan sehingga, dalam

penelitian ini digunakan sebagai katalis dasar heterogen untuk transesterifikasi [11]. Dan dari

hasil kalsinasi dari K2CO3akan menghasilkan K2O yang akan digunakan sebagai katalis pada

transesterifikasi yang akan dilakukan [12].

Penelitian dengan menggunakan katalis abu kulit kakao telah dilakukan dari peneliti -

(3)

3 Adapun beberapa penelitian sebelumnya yang mendukung penelitian ini adalah:

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Terdahulu

No

Nama Peneliti

Judul Penelitian

Variabel

Katalis

Konversi

1. Baskarand Aiswarya,

2015 [13]

Biodiesel production from

waste cooking oil using

copper doped zinc oxide

nanocomposite as

heterogeneous catalyst.

Bahan Baku : waste cooking oil (minyak goreng bekas)

Pelarut : Methanol

Heterogen

Copper Doped

Zinc Oxide

Nanocomposite

Konsentrasi nanokatalis sebesar 12 % (w/w),

perbandingan rasio Minyak/metanol 1:8 (v/v),

temperatur 55°C dan waktu reaksi 50 menit

yang ditemukan sebagai waktu optimum

untuk yield biodiesel maximum

sebesar97.71% (w/w).

2. Aladetuyi, 2014 [14]

Productionand

characterization of biodiesel

using palm kernel oil; fresh

and recovered fromspent

bleaching earth.

Bahan Baku : Palm Kernel Oil

Pelarut : Metanol

Cocoa Pod Ash

Konsentrasi potassium yang relatif tinggi

(11,3%) mungkinkarenapenggunaanCPA

sebagai kalium berdasarkan pupuk dalam

tanah. Kandungan logamnilai dari CPA yang

diperoleh dibandingkan dengan nilai-nilai

sastra (Osinowo

dan Taiwo, 2004; Ayeni, 2011). Perbedaan

kandungan logam mungkin karena

perbedaan dalam sampel asal. Umumnya,

penelitian menunjukkan bahwa penggunaan

CPA sebagai katalis memberikan metil ester

hasil tertinggi dari 94% dibandingkan dengan

hasil 90% diperoleh melalui reaksi

KOH-dikatalisis.

3. Olugbenga,2013[14]

Biodiesel Production in

Nigeria Using Cocoa Pod

Ash as aCatalyst Base.

Bahan Baku :waste vegetable oil (limbah minyak sayur)

Pelarut : Methanol

Cocoa Pod Ash

(CPH)

(4)

4

Berdasarkan uraian diatas, diperlukan penelitian lebih lanjut tentang pembuatan

biodiesel dari WCO (Waste Cooking Oil) dengan menggunakan katalis Kulit Kakao (Cocoa

Pod Husk/CPH) yang mengandung K2O sehingga dapat digunakan sebagai katalis, serta

kajian lebih lanjut tentang kondisi optimum dari pembuatan biodiesel berbasis WCO dengan

proses transesterifikasi ini.

1.2 Rumusan masalah

Belakangan ini, katalis heterogen K2O dari CPH (Cocoa Pod Husk) digunaan sebagai

pengganti katalis basa heterogen yang umum digunakan pada pembuatan biodiesel karena

biaya pengadaan katalis yang rendah.Dimana CPH tersebut merupakan limbah yang

tergolong besar di Indonesia.

Oleh sebab itu perlu diteliti lebih lanjut sejauh mana pengaruh waktu reaksi dan persen

katalis heterogen dari kulit kakao dalam proses pembuatan biodiesel.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh waktu dan % katalis terhadap kemurnian dan yield

biodiesel yang dihasilkan.

2. Mendapatkan kondisi maksimum dari variabel proses.

3. Mengetahui kemampuan katalis heterogen kulit kakao dalam pembuatan

biodiesel.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah :

1. Memberikan informasi katalis basa heterogen kulit kakao dalam pembuatan

biodiesel dari WCO (Waste Cooking Oil)

2. Mengetahui pengaruh % katalis dan waktu reaksi pada proses metanolisis

WCO dengan menggunakan katalis kulit kakao.

3. Sebagai bahan referensi dan informasi kepada peneliti selanjutnya yang

tertarik untuk meneliti dan mengembangkan proses dengan katalis kulit

kakao ini.

4. Memanfaatkan limbah minyak jelantah menjadi produk biodiesel yang lebih

berguna sekaligus mengatasi limbah yang disebabkan oleh minyak jelantah.

(5)

1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium

Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

2. Bahan baku yang digunakan adalah Waste Cooking Oil (WCO) yang

diperoleh dari penjual makanan gorengan yang ada di sekitar kampus USU,

Kulit kakao (K

2

O) sebagai katalis, dan bahan kimia seperti : Aquadest

(H

2

O), Karbon Aktif, Natrium Hidroksida (NaOH), Phenolftalein

(C

20

H

14

O

4

), Metanol (CH

3

OH), Etanol (C

2

H

5

OH)

3. Penelitian ini dilaksanakan dengan 4 tahapan proses yaitu persiapan Kulit

Kakao sebagai katalis, proses persiapan bahan baku, proses pretreatment

dan proses transesterifikasi.

1. Proses Persiapan Kulit Kakao Sebagai Katalis

Prosedur pembuatan kulit kakao sebagai katalis dilakukan dengan mengadopsi

prosedur yang dilakukan oleh ofori boateng dkk [11] yaitu:

• Penghalusan Kulit Kakao dengan metode penghancuran menggunakan

ballmill

• Temperatur Kalsinasi : 650

0

C

• Waktu Kalsinasi

: 4 jam

• Penyaringan abu

: 100 mesh

• Abu di analisis dengan metode AAS (Atomic Absorbtion

Spectrometer)

2. Proses Persiapan Bahan Baku

Persiapan bahan baku dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh

Tan et all [16] yaitu:

• Penyaringan bahan baku WCO dengan kertas saring

• Bahan baku di tampung dan didiamkan selama beberapa hari

• Terbentuk dua lapisan emulsi minyak-air

(6)

6 Proses penurunan FFA bahan baku dilakukan dengan mengadopsi

prosedur yang dilakukan oleh Putra et all [17] yaitu:

• Penyaringan langsung dengan menggunakan kertas saring untuk

menghilangkan zat padat.

• Minyak dipanaskan sampai 110

o

C selama ± 15 menit dengan

menggunakan Hot Plate.

• Sebanyak 1% g karbon aktif dari minyak dituangkan ke dalam minyak

dan kemudian diaduk selama 80 menit.

• Campuran tersebut kemudian disaring.

• Kadar FFA dari minyak jelantah <1%, dilanjutkan proses

transesterifikasi.

4. Proses Transesterifikasi

Persiapan bahan baku dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh

Ritonga., dkk [18] dan Petrus., dkk [19]dengan beberapa modifikasi

yaitu:

• Temperatur reaksi

: 65

0

C [18]

• Waktu reaksi

: 2,3,4 jam

• Rasio Molar reaktan (Metanol : WCO) : 9:1, 12:1, 15:1 [19]

• Jumlah katalis

: 4, 5, dan 6 (%) b/b

• Kecepatan Pengaduk

: 500 rpm [18]

Adapun pengujiaan Analisa yang akan dilakukan pada produksi Biodiesel yang

dihasilkan antara lain:

1. Analisa kadar K

2

O dari K

2

CO

3