Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 16, Januari 2009 9
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR
DENGAN KATALIS NaOH
M. Said, Amelia Belinda, Agung Saputra
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Abstrak
Penelitian ini dilakukan untuk melihat pengaruh rasio reaktan, temperatur, dan waktu reaksi terhadap konversi minyak jarak menjadi metil ester dengan katalis NaOH. Metil ester merupakan bahan bakar alternatif yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak jarak dengan methanol. Variabel yang diteliti adalah rasio reaktan (minyak jarak : metanol), yaitu 1 : 4, 1 : 6, dan 1 : 8, temperatur reaksi yaitu 60°C,70°C, dan 80°C, dan waktu reaksi yaitu 10, 20, dan 30 menit. Hasil penelitian menunjukan bahwa konversi reaksi transesterifikasi yang terbaik sebesar 90,50% diperoleh pada rasio reaktan 1 : 8, temperatur reaksi 80°C, dan waktu reaksi 30 menit. Sedangkan konversi reaksi transesterifikasi yang terkecil sebesar 27.18 % diperoleh pada rasio reaktan 1 : 4, temperatur reaksi 60 °C, dan waktu reaksi 10 menit.
Kata kunci : transesterifikasi, minyak jarak, metil ester
Abstract
This research has been done to see Effect of Reactant Ratio, Reaction Temperature, and Reaction Time to conversion of jatropha oil to produce Methyl Ester with NaOH as catalyst. Methyl ester is an alternative fuel oil produced from transesterification of jatropha oil and methanol. Variable that were examined are reactant ratios (jatrohpa oil : methanol), that is 1 : 4, 1 : 6, and 1 : 8, reaction temperature : 60oC, 70oC, 80oC, and reaction times : 10, 20, and 30 minutes. The result of research show that the best conversion of transesterification is 90.50% achieved at ratio of reactant 1 : 8 , reaction temperature 80oC , and reaction time 30 minutes. While the least conversion of transesterification is 27.18 % achieved at reactant ratio 1 : 4, reaction temperature 60oC, and reaction time 10 minutes.
Key words : transesterification, jatrohpa oil, methyl ester.
I. PENDAHULUAN
Kebutuhan BBM mengalami peningkatan sejalan dengan peningkatan kebutuhan masyarakat akan bahan bakar ini untuk kegiatan transportasi, aktivitas industri, PLTD, aktivitas rumah tangga dan sebagainya. Berdasarkan data Automotive Diesel Oil, konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam negeri dan diperkirakan dalam kurun waktu 10 – 15 tahun lagi, cadangan minyak Indonesia akan habis. Perkiraan ini terbukti karena sering terjadi kelangkaan BBM di beberapa daerah di Indonesia.
Disamping terjadinya kelangkaan BBM, harga minyak mentah saat ini mengalami peningkatan dan telah mencapai US$ 120 Barrel/hari. Kondisi ini memicu kenaikan harga BBM di berbagai negara termasuk Indonesia. Opsi mengalihkan konsumsi energi dari jenis energi yang tidak bisa diperbarui (unrenewable
energy) ke jenis energi hayati non fosil yang bisa diperbarui (renewable energy) bisa dipertanggungjawabkan secara ilmiah. Karena asumsi yang ada sudah tak terbantahkan, yaitu energi fosil akan habis pada saatnya. (Surya Adiwinata,2006).
Berbagai upaya diversifikasi energi perlu dilakukan untuk mengatasi kelangkaan BBM di Indonesia. Salah satu upaya diversifikasi energi adalah melalui penyediaan bahan bakar energi yang dapat diperbaharui seperti biodiesel yang dapat dihasilkan dari minyak nabati seperti minyak kelapa, minyak kelapa sawit dan minyak jarak pagar. Biodiesel digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti minyak diesel/solar. Penggunaan minyak kelapa dan minyak kelapa sawit sebagai biodiesel dapat mengganggu stok minyak makan nasional, kebutuhan industri oleokimia dan ekspor CPO. Biodiesel yang dihasilkan dari minyak kelapa dan minyak kelapa
sawit memiki harga yang lebih tinggi dibandingkan minyak diesel dari bahan bakar fosil. Pemanfaatan minyak jarak pagar sebagai biodisel memberikan peluang yang besar karena minyak jarak pagar tidak dapat dikonsumsi sebagai minyak makan (non edible oil).
Tanaman jarak pagar menghasilkan biji yang memiliki kandungan minyak sekitar 30 – 50 %. Minyak jarak pagar mengadung 16 – 18 atom karbon per molekul sedangkan minyak bumi sebagai bahan baku minyak diesel mengadung 8 – 10 atom karbon. Kandungan atom karbon yang lebih besar pada minyak jarak pagar mengakibatkan viskositas minyak jarak pagar lebih tinggi (lebih kental) bila dibandingkan dengan viskositas minyak bumi. Minyak jarak pagar memiliki daya pembakaran yang masih rendah untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar (biodiesel). Proses transesterifikasi dapat digunakan untuk menurunkan viskositas minyak jarak pagar dan meningkatkan daya pembakarannya sehingga sesuai dengan standar minyak diesel untuk kendaraan bermotor. Proses transesterifikasi minyak jarak dilakukan dengan menggunakan alkohol untuk mengubah trigliserida menjadi metil ester (biodiesel) dan gliserol.
Biodiesel dapat digunakan baik secara murni maupun dicampur dengan minyak diesel pada mesin kendaraan tanpa mengalami modifikasi mesin. Biodiesel bersifat lebih ramah lingkungan dan dapat diperbaharui (renewable) dapat terurai (biodegradable), memiliki sifat pelumasan terhadap piston karena termasuk kelompok minyak tidak mengering, mampu mengeliminasi efek rumah kaca dan kontinuitas ketersediaan bahan baku terjamin. Biodiesel bersifat ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik dibandingkan minyak diesel/solar, yaitu bebas sulfur, bilangan asap rendah dan angka cetana antara 57-62, terbakar sempurna dan tidak beracun.
Adapun alasan pemilihan minyak jarak adalah sebagai berikut :
• Bahan biodiesel merupakan lternatif yang ideal untuk mengurangi tekanan permintaan bahan bakar minyak.
• Penghemataan penggunaan cadangan devisa. • Memiliki sifat meyerupai solar atau minyak
diesel.
• Merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan.
• Minyak jarak merupakan sumber minyak terbarukan, temasuk non-edible oil sehingga
tidak bersaing dengan kebutuhan konsumsi manusia seperti minyak kelapa sawit, minyak jagung, dll.
• Tanaman biji jarak pagar mengandung persentase minyak yang cukup tinggi yaitu sekitar 30 – 50 %
(Ahmad Syaifuddin,2006)
Penelitian bertujuan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh rasio reaktan, temperatur reaksi, waktu reaksi terhadap konversi minyak jarak menjadi metil ester,serta untuk mendapatkan konstanta laju reaksi sebagai fungsi temperatur reaksi. Penelitian ini bermanfaat Sebagai bahan pertimbangan untuk kebijakan penggunaan minyak jarak sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.
II. FUNDAMENTAL 2.1. Biodiesel
Biodiesel adalah nama untuk jenis fatty ester, umumnya merupakan monoalkyl ester yang terbuat dari minyak tumbuh-tumbuhan (minyak nabati). Minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku biodiesel dapat berasal dari kacang kedelai, kelapa, kelapa sawit, padi, jagung, jarak, papaya dan banyak lagi melalui proses transesterifikasi sederhana. (Mardiah, Agus Widodo, Efi Trisningwati, dan Aries Purijatmiko, 2006)
Keuntungan dari biodiesel :
a. Campuran dari 20 % biodisel dengan 80 % petroleum diesel dapat digunakan pada unmodified diesel engine.
b. Sekitar setengah dari industri biodiesel dapat menggunakan lemak atau minyak daur ulang. c. Biodiesel tidak beracun.
d. Biodiesel memiliki cetane number yang tinggi ( di atas 100, bandingkan dengan bahn bakar diesel yang hanya 40).
e. Penggunaan biodiesel dapat memperpanjang umur mesin diesel karena biodisel lebih licin. f. Biodiesel menggantikan bau petroleum
dengan bau yang lebih enak.
2.2. Minyak Jarak Pagar (Crude Jatropha Curcas Oil)
Tanaman Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn) berasal dari daerah tropis Amerika Tengah, telah lama dikenal masyarakat Indonesia sejak jaman penjajahan Jepang. Tanaman Jarak banyak dijumpai sebagai pagar pekarangan, juga digunakan sebagai obat serta penghasil minyak lampu. Biji tanaman jarak mengandung persentase minyak yang besar, sehingga mulai dilirik orang
Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 16, Januari 2009 11 untuk digunakan sebagai sumber bahan bakar
alternatif dimasa yang akan datang.
Tabel 1. Komposisi Asam Lemak dari Minyak Jarak Pagar
Asam Lemak Komposisi
(% berat) Myristic acid 0 – 0,1 Palmatic acid 14,1 – 15,3 Stearic acid 3,7 – 9,8 Arachidic acid 0 – 0,3 Behemic acid 0 – 0,2 Palmitoleic acid 0 – 1,3 Linoleic acid 29,0 – 44,2 Oleic acid 34,3 – 45,8 Linolenic acid 0 – 0,3 (Dikutip dari Erliza Hambali, dkk. 2007) Tabel 2. Sifat Fisis Minyak Jarak Pagar
Sifat fisik satuan nilai Titik nyala (Flash
Point) °C 236 Densitas pada 15°C g/cm 3 0,9177 Viskositas pada 30°C mm 2/s 49,15
Residu karbon (on 10% distillation residue)
% (m/m) 0,34 Kadar abu sulfat
(sulfated ash content)
% (m/m) 0,007 Titik tuang (Pour
point) °C -2,5
Kadar Sulfur
(Sulfur content) ppm <1 Kadar air (Water
content) ppm 935 Bilangan Asam (Acid value) mg KOH/g 4,75 Bilangan Iod (Iodine value) G iod/100 g minyak 96,5 (Dikutip dari Erliza Hambali, dkk. 2007) 2.3. Metanol
Untuk membuat biodiesel, ester dalam minyak nabati perlu dipisahkan dari gliserol. Ester tersebut merupakan bahan dasar penyusun biodiesel. Selama proses transesterifikasi, komponen gliserol dari minyak nabati digantikan oleh alkohol, baik etanol maupun metanol. Etanol merupakan alkohol yang terbuat dari padi – padian. Metanol adalah alkohol yang dapat dibuat
dari batubara, gas alam, atau kayu. (Yuli Setyo Indartono, 2006)
Alkohol yang paling umum digunakan untuk transesterifikasi adalah metanol, karena harganya lebih murah dan daya reaksinya lebih tinggi dibandingkan dengan alkohol rantai panjang, sehingga metanol ini mampu memproduksi biodiesel yang lebih stabil. Berbeda dengan etanol, metanol tersedia dalam bentuk absolut yang mudah diperoleh, sehingga hidrolisa dan pembentukan sabun akibat air yang terdapat dalam alkohol dapat diminimalkan. Biaya untuk memproduksi etanol absolut cukup tinggi. Akibatnya, bahan bakar biodiesel berbasis etanol tidak berdaya saing secara ekonomis dengan metil ester asam lemak, sehingga membiarkan bahan baker diesel fosil bertahan sendiri. Disamping itu, harga alkohol juga tinggi sehingga menghambat penggunaannya dalam produksi biodiesel dalam skala industri. (Erliza, dkk, 2007)
2.4. Katalis Natrium Hidroksida (NaOH) Katalis adalah suatu bahan yang digunakan untuk memulai reaksi dengan bahan lain. Katalis dimanfaatkan untuk mempercepat suatu reaksi, terlibat dalam reaksi tetapi tidak ikut terkonsumsi menjadi produk Pemilihan katalis ini sangat bergantung pada jenis asam lemak yang terkandung di dalam minyak tersebut. Jenis asam lemak dalam minyak sangat berpengaruh terhadap karakteristik fisik dan kimia biodiesel, karena asam lemak ini yang akan membentuk ester atau biodiesel itu sendiri. (Mardiah, Agus Widodo, Efi Trisningwati, dan Aries Purijatmiko, 2006) 2.5. Transesterifkasi
Transesterifikasi merupakan suatu proses penggantian alkohol dari suatu gugus ester (trigliserida) dengan ester lain atau mengubah asam–asam lemak ke dalam bentuk ester sehingga menghasilkan alkyl ester. Proses tersebut dikenal sebagai proses alkoholisis. Proses alkoholisis ini merupakan reaksi biasanya berjalan lambat namun dapat dipercepat dengan bantuan suatu katalis. Katalis yang biasa dipergunakan adalah katalis asam seperti HCl dan H2SO4, dan katalis basa
NaOH dan KOH. (Yuli Setyo Indartono, 2006) 2.6. Bahan bakar
Spesifikasi minyak diesel secara lengkap dapat dilihat pada Tabel berikut ini:
Tabel 3. Spesifikasi Minyak Diesel (Dasar SK Dirjen Migas No. 3675 K/24/DJM/2006, tanggal 17 Maret 2006)
III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Bahan dan Alat
Gambar 3.1. Rangkaian Reaktor Batch Proses Metanolisis
Keterangan :
1. Heating mantle 2. Magnetic stirrer 3. Labu leher tiga 4. Thermometer 5. Condenser 6. Pipet hisap 7. Pompa 8. Ember 3.2. Persiapan Bahan a. Minyak Jarak
Minyak Jarak yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari LPPM Institut Pertanian Bogor (IPB).
b. Metanol
Metanol yang digunakan adalah metanol dengan kemurnian 96%.
c. Katalis NaOH
Katalis yang digunakan adalah NaOH. 3.3. Analisa Bahan Baku
Analisa bahan baku dilakukan untuk mengetahui asam lemak bebas, asam lemak total, dan berat jenisnya.
3.4. Perlakuan Dan Rancangan Penelitian 3.4.1. Perlakuan Penelitian
Proses transesterifikasi minyak jarak dilakukan dengan memberikan perlakuan minyak jarak dengan metanol dengan variasi rasio reaktan tertentu dan ditambahkan katalis NaOH sebanyak 1 % dari volume minyak kedalam reaktor berpengaduk. Reaksi yang terjadi dalam reaktor berlangsung secara batch yang dikondisikan pada temperatur dan waktu reaksi tertentu. Konversi reaksi ditentukan pada berbagai variasi temperatur dan waktu reaksi tersebut.
3.4.2. Rancangan Penelitian
Konversi reaksi merupakan fungsi waktu reaksi dan temperatur reaksi. Waktu reaksi divariasikan dari 10 sampai 30 menit dengan interval waktu 10 menit, temperatur reaksi divariasikan dari 60oC sampai 80oC dengan interval 10oC, dan rasio reaktan minyak jarak – metanol pada (1 : 4), (1 : 6), (1 : 8). Jumlah run penelitian adalah 27.
3.5. Prosedur Penelitian
1) Masukkan minyak jarak ke dalam labu leher tiga yang dilengkapi dengan termometer, pemanas, dan kondensor. Kemudian dipanaskan sampai suhu 60ºC. SIFAT S A T U A N BATASAN M E T O D A
Min Max ASTM
Densitas pada @ 15°C Kg/ m3 815 870 D-4052 /1298 Kinematic Viscosity @ 40°C mm2/ sec 2.0 5.0 D-445 Distilasi T 95 °C - 370 D-86 Angka Cetana - 48 D-613 Index Centana - 45 D-4737 Water content mg/ kg - 500 D-1744 Colour No. ASTM - 3.0 D-1500 Ash content % m/m - 0.01 D-482 Flash point PM °C 60 - D-93 Condradso n Carbon Residue % m/m - 0.1 D-4530 E-2 E-3 P-2 P-3 7 8 1 2 3 4 5 6
Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 16, Januari 2009 13 2) Dicampurkan methanol, dan katalis
dengan perbandingan volume dari rasio reaktan 1 : 4 ke dalam beker gelas. Kemudian dipanaskan sampai suhu 40ºC. 3) Campuran katalis dan methanol
dimasukkan ke dalam labu leher tiga. 4) Selama 30 menit, sampel diambil
sebanyak 10 ml setiap 10 menit pemanasan.
5) Kemudian dimasukan ke dalam botol sampel yang didiamkan selama 24 jam agar terlihat dua lapisan, kemudian dipisahkan dengan pipet tetes.
6) Setelah didapatkan campuran lapisan gliserol (pada lapisan bawah) yang kemudian dianalisa dengan Metode Griffin untuk mengetahui konversi dari minyak jarak pagar.
7) Percobaan yang sama dilakukan kembali untuk suhu 70 oC sampai 80 oC.
8) Kemudian diulang kembali untuk rasio reaktan 1 : 6 dan 1 : 8 pada suhu 60 oC sampai 80 oC.
9) Kemudian lapisan atas yang terbentuk (metil ester) dicuci dengan menggunakan air mendidih.
10) Air tersebut dicampurkan ke dalam corong pemisah, sehingga terbentuk dua lapisan. Lapisan bawah yang terbentuk (air) dibuang.
11) Kemudian lakukan pencucian berulang-ulang sampai lapisan bawah yang terbentuk (air) menjadi jernih. Dan didapatkan metil ester yang murni. 12) Terakhir lakukan pemanasan pada metil
ester sampai suhu 100ºC, lakukan sampai tidak ada lagi gelembung.
13) Metil ester yang didapat dianalisa. 3.5.1. Analisa Kadar Gliserol
Gliserol dianalisa dengan cara Asetin (Griffin, 1955). Sampel dibiarkan semalam didalam corong pemisah agar sisa metanol menguap hingga terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan gliserol berada di bawah dan metil ester di lapisan atas. Lapisan ester dipisahkan dengan gliserol, kemudian gliserol dianalisa dengan cara sebagai berikut :
1) Ambil 1,5 gr gliserol, masukkan ke dalam erlenmeyer.
2) Lalu ditambahkan 3 gr natrium asetat dan 7,5 ml asam asetat anhidrid.
3) Campuran dididihkan selama 1 jam dengan memasang pendingin balik.
4) Campuran yang telah didinginkan sampai suhu 60oC, kemudian ditambahkan air 50 ml dengan suhu yang sama 60oC. 5) Campuran yang telah didinginkan
dinetralkan dengan larutan NaOH 3 N dengan memakai indikator phenolpthalin kurang lebih 4 tetes sampai terbentuk warna merah muda.
6) Selanjutnya ditambahkan lagi larutan NaOH 1 N sebanyak 10 ml.
7) Kemudian campuran dididihkan kembali selama 15 menit dan selanjutnya didinginkan.
8) Titrasi dengan HCl 1 N sampai warna merah hilang.
Gliserol yang terbentuk dihitung dengan persamaan Griffin : HCl s b a g s r N ) V V ( W W W W G= − Keterangan :
G : Gliserol yang terbentuk (mgek) Wr : Berat campuran minyak – metanol (gr)
Ws : Berat sampel yang diambil (gr)
Wg : Berat lapisan gliserol (gr)
Wa : Berat lapisan gliserol yang dianalisis (gr)
Vb : Volume HCl titrasi blanko (ml)
Vs : Volume HCl titrasi sampel (ml)
NHCl : Normalitas HCl (mgek/ml)
Konversi dihitung dengan persamaan berikut : ) x V ( x ) A A ( G X M M b t A= − ρ Keterangan : XA : Konversi bagian
G : Gliserol yang terbentuk, mgek At : Asam lemak total (mgek/gr minyak)
Ab : Asam lemak bebas (mgek/gr minyak)
VM : Volume minyak (ml)
ρM : Rapat massa minyak (gr/ml)
3.5.2. Analisa Metil Ester
Metil ester yang merupakan hasil atas reaksi dipisahkan dari gliserol pada lapisan bawah dengan corong pemisah. Sebelum diuji sifat fisisnya, metil ester ini perlu dimurnikan dengan cara mencucinya dengan Aquades untuk mengikat gliserol yang masih tersisa. Setelah terbentuk dua lapisan, kemudian dipisahkan dengan memakai corong pemisah. Lapisan atas merupakan metil ester dipanaskan pada temperatur kurang lebih 100oC untuk menghilangkan sisa metanol dan air.
Metil ester murni diuji sifat fisinya dengan cara ASTM (American Soceity for Testing Material) di laboratorium Penguji Pertamina UP-III Palembang, kemudian hasil pengujian dibandingkan dengan spesifikasi minyak diesel.
Analisa sifat – sifat fisis metil ester yang akan diuji adalah :
- Densitas (ASTM D-1298) - Kinematic viscosity (ASTM D-445) - Flash point (ASTM D-93) - Water content (ASTM D-95) - Colour ASTM (ASTM D-1500) - Ash Content (ASTM D-482) - Nilai kalor (Kalkulasi) - Conradson Carbon Residue (ASTM D-189) - Distillation (ASTM D-86) - Centane Index (ASTM D-976) IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Konversi Reaksi
4.1.1. Pengaruh Rasio Reaktan
Hubungan rasio reaktan dengan konversi reaksi ini dapat dilihat dengan memvariasikan rasio reaktan pada temperatur dan waktu reaksi yang konstan. Variasi rasio reaktan (metanol : minyak) terdiri dari rasio 1 : 4, 1: 6, dan 1: 8. hubungan rasio reaktan dapat dilihat dengan jelas pada grafik 4.1. Grafik ini menunjukkan hubungan rasio reaktan terhadap konversi reaksi pada temperatur 60oC dalam berbagai waktu reaksi.
Pada grafik 4.1 tersebut dapat dilihat bahwa semakin besar rasio reaktan, maka akan semakin besar konversi reaksi yang dicapai. Dapat dilihat pada waktu reaksi 30 menit, pada rasio reaktan 1 : 4 diperoleh konversi sebesar 41,13364%, pada rasio reaktan 1 : 6 diperoleh konversi sebesar 70,10456 %, dan pada rasio 1 : 8 diperoleh konversi sebesar 79,41244 %. Hal ini sesuai dengan teori kinetika, bahwa semkin besar konsentrasi pereaksi, maka jumlah tumbukan antar molekul pereaksi akan semakin besar pula, sehingga akan meningkatkan konversi reaksi yang dicapai. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1:4 1:6 1:8 Rasio reaktan K o n v e rs i (X ) t = 10 menit t = 20 menit t = 30 menit
Grafik 4.1. Hubungan Rasio Reaktan terhadap Konversi Reaksi padaTemperatur 60°C dalam berbagai Variasi Waktu Reaksi
4.1.2. Pengaruh Temperatur Reaksi
Konversi reaksi dipengaruhi oleh temperature reaksi, yaitu semakin tinggi temperature, semakin besar koversi yang dicapai. Pada rasio reaktan 1:4 dan waktu reaksi 10 menit diperoleh konversi sebesar 27,17708 %, pada temperatur 70oC diperoleh konversi sebesar 39,0814 %, pada temperatur 80oC diperoleh konversi sebesar 49,28547 %. Kenaikan konversi pada setiap kenaikan temperatur ini terjadi karena kesempatan partikel – partikel untuk saling bertumbukan menjadi lebih besar, karena menurut teori kinetika, kenaikan temperatur akan memberikan input energi kepada partikel sehingga probability terjadinya tumbukan akan semakin besar, sehingga akan meningkatkan konversi reaksi yang dicapai.
0 20 40 60 80 100 60 70 80 Te mpe ratur (°C) K o n v er si ( X ) % t = 10 menit t = 20 menit t = 30 menit
Grafik 4.2. Hubungan Temperatur terhadap Konversi Reaksi pada Rasio Reaktan 1:4 dalam berbagai Variasi Waktu Reaksi
Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 16, Januari 2009 15 Untuk hubungan temperatur terhadap
konversi ini, konversi yang terbaik dicapai pada temperatur 80°C pada setiap rasio reaktan dan waktu reaksi yang konstan.
4.1.3. Pengaruh Waktu Reaksi
Konversi dipengaruhi oleh waktu reaksi. Semakin lama waktu reaksi, maka akan semakin besar konversi reaksi yang dicapai. Pada rasio reaktan 1 : 4 dan temperatur 60oC, pada waktu reaksi 10 menit diperoleh konversi sebesar 27,17708 %, pada waktu reaksi 20 menit diperoleh konversi sebesar 35,46774 %, pada waktu reaksi 30 menit diperoleh konversi sebesar 41,13364 %.
0 20 40 60 80 100 10 20 30 W aktu (me ni t) K o n v e rs i (X ) % T = 60 °C T = 70 °C T = 80 °C
Grafik 4.3 Hubungan Waktu Reaksi terhadap Konversi Reaksi pada Rasio Reaktan 1:4 dalam berbagai Variasi Temperatur Reaksi
Kenaikan konversi pada setiap kenaikan waktu reaksi ini terjadi karena 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 yang dicapai.
Untuk hubungan waktu reaksi terhadap konversi ini, konversi yang terbaik dicapai pada waktu reaksi 30 menit pada setiap rasio reaktan dan temperatur reaksi yang konstan.
4.2. Kinetika reaksi
Nilai k ditentukan dari slope kurva – ln (1 – x) Vs waktu t pada temperatur tertentu. Nilai konstanta kecepatan reaksi (k) pada temperatur 60 - 80 oC untuk rasio reaktan 1 : 8 dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Nilai Konstanta Kecepatan Reaksi
Dengan menggunakan persamaan Arrhenius, didapat energi aktivasi yaitu 16744,396 J mol-1 menit-1 dengan faktor frekuensi A yaitu 17,88567 menit-1.
4.3. Pengujian Sifat Fisis Metil Ester
Hasil pengujian sifat fisis metil ester dibandingkan dengan sifat fisis standar minyak diesel sebagaimana ditampilkan pada Tabel 5. Hasil pengujian sifat fisis metil ester menunjukkan bahwa semua parameter telah memenuhi standar minyak diesel, kecuali viscositas dan centane index.
Temperatur (T), K Konstanta reaksi (k), (1/menit) 60 0.045 70 0.045 80 0.065
Tabel 5. Hasil Pengujian Sifat Metil Ester, Dibandingkan dengan Spesifikasi Minyak Diesel
No Sifat Fisis Satuan Metode
ASTM Minyak Diesel Metil Ester
1 Specific gravity 60/60oF kg/m3 D-1298 0.84 – 0.92 0.8941
2 Kinematic Viscosity
Pada 100 °F cSt D-445 1,6 – 5,8 8.912
3
Distilasi T 95 Initial Boiling Point 10% vol. recovered 20% vol. recovered 30% vol. recovered 40% vol. recovered 50% vol. recovered 60% vol. recovered 70% vol. recovered 80 % vol. recovered 90% vol recovered Final Boiling Point Residue + loss °C °C °C °C °C °C °C °C °C °C °C %vol D-86 Max 370 111 328 329 329 329 329 330 334 337 >338 - 13.0
4 Water content % vol D-95 Max 0.25 0.2
5 Colour No.ASTM D-1500 Max 3.0 1.0
6 Appearance - Visual - Medium
yellow liquid
7 Ash content %wt D-482 Max. 0,02 0.01
8 Flash point by PM °C D-93 Min 60 179
9 Nilai kalor Kcal/kg Kalkulasi 10.160 – 11.000 10521.34
10 Condradson Carbon Residue %wt D-189 Max 0.1 0.14
11 Calculated Cetane Index - D-976 Min 45 39,2
V. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Semakin tinggi rasio reaktan (minyak jarak
pagar : metanol), maka konversi reaksi yang dihasilkan juga semakin tinggi. Dapat dilihat pada rasio reaktan 1 : 6 dengan temperatur reaksi 80oC dan waktu reaksi 30 menit diperoleh konversi sebesar 85,50878 % dan meningkat hingga mencapai 90,50601 % pada rasio reaktan 1 : 8 pada temperatur dan waktu reaksi yang sama.
2. Semakin tinggi temperatur reaksi, maka konversi reaksi yang dihasilkan juga semakin tinggi. Dapat dilihat pada rasio reaktan dan waktu yang sama akan terjadi kenaikan konversi sejalan dengan kenaikan temperatur, misalnya pada rasio 1 : 4 dan waktu reaksi 30 menit, pada temperatur 60oC diperoleh konversi sebesar 41,13364 %, pada temperatur 80oC diperoleh konversi sebesar 83,30765 %.
3. Semakin lama waktu reaksi, maka konversi yang diperoleh akan semakin tinggi. Waktu optimum reaksi adalah 30 menit. Sebagai contoh dapat dilihat pada rasio reaktan 1 : 6 dengan temperatur reaski 80oC, pada 10 menit pertama diperoleh konversi sebesar 61,31727 % dan pada waktu reaksi 30 menit diperoleh konversi sebesar 85,50878 %. 4. Kondisi operasi yang paling optimal dengan
konversi terbesar yaitu 90,50601 % diperoleh pada rasio reaktan 1 : 8 dengan temperatur reaksi 80oC dan waktu reaksi 30 menit.
5. Berdasarkan hasil pengujian sifat fisis dengan cara ASTM (American Society for Testing Material) terhadap metil ester hasil penelitian, ternyata metil ester yang diperoleh mendekati sifat fisis minyak diesel, sehingga pembuatan biodiesel dari minyak jarak ini berpotensi sebagai penghematan dalam menggunakan bahan bakar minyak terutama untuk solar dan bukan sebagai energi alternatif.
Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 16, Januari 2009 17 VI. DAFTAR PUSTAKA
Adiwinata, Surya. 2006. Majalah Lumbung Energi Nasional & Pangan, ed. ke-3 November 2006. Palembang: Majalah Bulanan Sumatera Selatan.
Syaifuddin, Ahmad. 2006. Majalah Lumbung Energi Nasional & Pangan, ed. ke-3 November 2006. Palembang: Majalah Bulanan Sumatera Selatan.
Hambali, Erliza,dkk. 2007. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Jakarta: Penebar Swadaya.
Hambali, Erliza,dkk. 2008. Divesifikasi Produk Olahan Jarak Pagar dan Kaitannya Dengan Corporate Social Responsibility (CSR) Perusahaan Swasta di Indonesia. Bioenergy Alliance.
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
Pertamina. 1997. Bahan Bakar Minyak. Direktorat Pembekalan dan Pemasaran Dalam Negeri. Sudarmadji, S., Haryono, Bambang., dan Suhandi.
1997. Prosedur Analisa Untuk Bahan Makanan dan Pertanian, ed. ke-4. Yogyakarta: Liberty
Ismail, Syarifuddin. 2004. Kinetika Kimia. Inderalaya: Universitas Sriwijaya.
Levenspiel, Octave. 1972. Chemical Reaction Engineering, second edition. United State of America.
Widodo, Agus, dkk. 2005. Crude palm Oil (CPO), Minyak Jarak dan Sekam Padi sebagai Bahan Alternatif Pembuatan Biodiesel. Surabaya.
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 Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). Surabaya.
