BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Permintaan energi global sedang meningkat sebagai hasil dari prtumbuhan dari populasi, industri serta peningkatan penggunaan alat transportasi [1], Bahan bakar minyak bumi diperkirakan akan habis jika dieksploitasi secara besar – besaran [2]. Menurut prediksi dari World Energy Forum, cadangan dari bahan bakar minyak bumi, batubara dan gas alam akan habis kurang dari 10 dekade dengan tingkat komsumsi minyak dunia mencapai 85,4 juta barel minyak per hari [3]. Ketergantungan terhadap bahan bakar minyak bumi dapat dikurang dengan cara memanfaatkan bahan bakar biodiesel, dimana bahan bakunya masih sangat besar untuk dikembangkan [2].
Proses kimia yang luas digunakan dalam pembuatan biodiesel adalah transesterifikasi. Transesterifikasi dideskripsikan sebagai reaksi kimia antara trigliserida dan alkohol dengan keberadaan katalis untuk membentuk monoester [4]. Biodiesel atau metil ester dapat diperoleh melalu reaksi melalui reaksi transesterifikasi minyak nabati maupun hewani [5].
Ada banyak sumber bahan baku yang tersedia untuk produksi biodiesel, tetapi 95% diantaranya diproduksi secara luas dengan menggunakan minyak nabati pangan. Dimana penggunaan minyak nabati pangan akan memacu masalah kemandirian pangan. Untuk meminimalkan masalah tersebut maka diperlukan sumber alternatif seperti minyak nabati non pangan [6]. Di Indonesia, banyak tanaman penghasil minyak yang dapat dikategorikan sebagai minyak nonpangan antara lain, kepuh, kipahang laut, kesambi, bintaro, jarak pagar, dan kemiri sunan [7].
reaksi proses dan membuat reaksi tak terselesaikan. Salah satu cara untuk menaikan yieldnya adalah dengan reaksi esterifikasi dengan katalis asam [10].
Pada proses pembuatannya, biodiesel dapat menggunakan katalis asam ataupun basa [5]. Dimana katalis tersebut berguna untuk meningkatkan proses transesterifikasi dari trigliserida menjadi fatty acid methyl ester (FAMEs). Reaksi ini biasanya mengunakan katalis homogen seperti natrium dan kalium hidroksida [11]. Masalah utama dari katalis homogen adalah penghilangan katalis homogen yang sangatlah susah dibandingkan dengan katalis heterogen, dimana katalis heterogen memiliki beberapa kelebihan seperti kemudahan pemisahannya untuk di recycle dan tahap pemurniannya yang mudah tanpa adanya netralisasi [12]. Natrium silikat merupakan salah satu dari katalis heterogen dimana natrium silikat mempunyai toleransi terhadap FFA sampai sebesar 2,5% dan juga toleransi terhadap air hingga sebesar 4% [13].
Dalam produksi biodiesel, salah satu masalah yang timbul adalah keterbatasan transfer massa dimana kelarutan minyak dalam metanol sangatlah rendah. Salah satu strategi mengatasi keterbatasan transfer massa tersebut adalah dengan reaksi satu fase. Reaksi satu fase tersebut dapat dibentuk dengan menambahkan solvent yang dapat meningkatkan kelarutan minyak, solvent tersebut dapat juga disebut co-solvent.
Co-solvent memiliki sifat yang sangat larut dengan alkohol, asam lemak dan
trigliserida [14]. Keuntungan penggunaan co-solvent adalah co-solvent dalam reaksi dapat meningkatkan kelarutan minyak dan alkohol pada termperatur yang rendah [15] dan juga mempercepat reaksi [16]. Aseton merupakan salah satu jenis co-solvent pada reaksi transesterifikasi. Aseton memiliki momen dipole sebesar
2,88 D, dimana ini diklasifikasikan sebagai aprotic solvent, dengan kepolaran menengah, oleh karena itu dapat larut dengan baik pada trigliserida (polaritas rendah) dan metanol (polaritas tinggi) [17].
Tabel 1.1 Penelitian – penelitian esterifikasi terdahulu
No. Judul Variabel Hasil Penelitian
1. Producing Biodiesel from High Fatty Acid
Variable berubah: suhu (40-60oC); rasio alkohol/ minyak (3:1-6:1); waktu reaksi (30-120 menit) Variabel tetap: jumlah katalis (1,5% volume) dan waktu 120 menit 3. Statistical
Optimization for Biodiesel Production from Waste Frying Oil Through Two-Step Catalyzed Process [19]
Sampel: minyak jelantah Variabel berubah: Jumlah katalis (0,5-1,5%); Suhu (45-55oC) dan waktu (30-60 menit)
FFA tereduksi hingga 0,32 %
Tabel 1.2 Penelitian – penelitian transesterifikasi terdahulu
No. Judul Variabel Hasil Penelitian
1. A New Co-Solvent
Variabel berubah: waktu (0,10,20,30,40,50,60 menit); jenis minyak (canola, jelantah, catfish, jatropha); jumlah co-solvent aseton (0-30% berat minyak), katalis KOH (0,1-1,25%); rasio molar alkohol/minyak (3:1-5:1); termperatur (25-50oC)
[13] 500oC); rasio molar alkohol / minyak (3:1-9:1); kecepatan pengadukan: (100-300 rpm)
Variabel tetap : suhu reaksi (60oC)
rasio alkohol/minyak (7,5:1); pada suhu 60oC
Didapat bahwa katalis dapat bekerja dengan minyak dengan kadar air di 4% dan FFA 2,5%. 4. Biodiesel Production
From Subcritical Methanol
Transesterification Of Soybean Oil With Sodium Silicate [20]
Variabel berubah: jumlah katalis (0-1%); suhu (180-Acids Metyl Esters [4]
Variabel berubah: co-solvent (dietil eter, diklorobenzena, aseton); jumlah co-solvent (10-50% v/v); waktu (10-50 menit); termperatur (45-65) dan jumlah katalis KOH (0,25-solvent method [21]
Variabel berubah: termperatur reaksi
(30-60oC); molar pada waktu reaksi 30 menit; termperatur 40oC; jumlah co-solvent 20%; jumlah katalis 1% dan rasio alkohol:metanol 6:1
1.2PERUMUSAN MASALAH
Minyak kemiri sunan mengandung kadar asam lemak bebas yang tinggi sehingga harus dilakukan proses esterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas dengan katalis asam. Campuran reaksi antara minyak kemiri sunan dengan metanol tidak saling melarut pada reaksi transesterifikasi. Penambahan aseton sebagai co-solvent dapat membantu pencampuran minyak kemiri sunan dan metanol. Penggunaan katalis heterogen dalam pembuatan biodiesel memiliki keuntungan dari segi pemisahan katalis dan produk biodiesel yang diinginkan dibandingkan katalis homogen. Natrium silikat terkalsinasi merupakan katalis heterogen yang memiliki toleransi kadar FFA dan kadar air yang cukup tinggi dalam proses transesterifikasi. Oleh karena itu perlu diteliti lebih lanjut pengaruh waktu, dosis katalis, suhu dan jumlah co-solvent terhadap bahan baku minyak kemiri sunan melalui proses transesterifikasi mengunakan katalis natrium silikat dan co-solvent aseton serta kefektifan aseton sebagai co-solvent dalam pembuatan biodiesel dari minyak kemiri sunan dengan katalis heterogen natrium silikat terkalsinasi.
1.3TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengkaji faktor – faktor yang mempengaruhi yield biodiesel yang dihasilkan (co-solvent, suhu, waktu reaksi, dan % katalis)
2. Menguji mutu biodiesel yang dihasilkan
3. Mendapatkan hasil terbaik dalam kombinasi penggunaan co-solvent dan katalis natrium silikat dalam transesterifikasi minyak kemiri sunan.
1.4MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat :
3. Meningkatkan nilai ekonomis dari minyak kemiri sunana yang merupakan minyak non pangan yang beracun.
1.5RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu minyak kemiri sunan sebagai bahan baku, natrium silikat sebagai katalis dan aseton sebagai co-solvent. Variabel yang digunakan adalah :
Kalsinasi Natrium silikat [13] :
1. Suhu = 400 oC
2. Waktu = 2 jam
Esterifikasi [10] :
1. Perbandingan rasio mol alkohol/FFA = 9:1 2. Suhu reaksi = 60 oC 3. Jumlah katalis H2SO4 = 1,0%
4. Waktu reaksi = 60 menit
Transesterifikasi : a. Variabel tetap :
1. Rasio molar alkohol/minyak = 6:1 [21]
2. Kecepatan pengadukan = 250 rpm [13]
b. Variabel berubah :
1. Jumlah co-solvent = 10, 15, 20, 25 dan 30 % [17] 2. Waktu reaksi = 10, 20,30,40 dan 50 menit [4] 3. Suhu reaksi = 30, 35, 40, 45 dan 50 oC [17]
4. Jumlah katalis = 1,2,3,4 dan 5 % [13]
Parameter yang dianalisis pada biodiesel adalah :
1. Analisis kemurnian biodiesel dengan kromatografi gas. 2. Analisis densitas biodiesel.
3. Analisis viskositas biodiesel.
