BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIODIESEL
2.1.1 Pengertian Biodiesel
Ketersediaan bahan bakar minyak bumi semakin terbatas. Indonesia yang saat ini di kenal sebagai salah satu Negara pengekspor minyak bumi, telah menjadi “net importer” bahan bakar minyak karena produksi dalam negri sudah di bawah satu juta barrel per hari. Denggan makin banyaknya penigkatan harga minyak bumi dunia yang pernah mencapai lebih dari USD 100 per barrel ( sekitar USD 800 per ton) dan juga kebutuhan mesyarakat yangterus meningat,tentu saja hal ini sangat memberatkan keuangan Negara dan berdampak negatif untuk masyarakat Indonesia.
petroleum.kelebihan yang dimaksud diantaranya adalah (i) dapat diproduksi secara local dengan memanfaatkan sumber minyak lemak alami yang tersedia, Sehingga dapat mengurangi ketergantungan impor bahan bakar petroleum, (ii) proses produksi dan penggunannya yang bersifat lebih ramah lingkungan dengan tingkat emisi CO2, Co, NO dan senyawa hasil pembakaran lainnya yang lebih rendah , dan (iii) lebih mudah terdegradasi di alam (biodegradable)
Umumnya bentuk ester yang digunakan sebagai biodiesel adalah metil ester yang disintesis secara kimiawi dengan teknik transesterefikasi antara metanol dan minyak / lemak (metanolisis) atau estrefikasi antara metanol kimia, reaksi transesterefikasi juga dapat dikatalis dengan enzim lipase. Dengan penggunaan suhu dan tekanan yang rendah serta reaksi yang bersifat ramah lingkungan. Maka proses enzimatik tealah banyak di kembangkan oleh para ahli ( sulistiyo dkk,2009)
terhadap lingkungan. Tanaman dan minyak nabati serta lemak hewani adalah sumber biomassa yang dapat diperbaharui (Zheng, S. et al.,2006).
Akhir-akhir ini mulai dikembangkan sintesis biodiesel menggunakan enzim lipase sebagai biokatalis. Lipase sebagai biokatalis mampu mengarahkan reaksi secara spesifik ke arah produk yang diinginkan tanpa terjadinya reaksi samping yang merugikan. Lipase merupakan enzim yang memiliki peran yang penting dalam bioteknologi modern. Banyak industri yang telah mengaplikasikan penggunaan enzim sebagai biokatalis. Lipase terkenal memiliki aktivitas yang tinggi dalam reaksi hidrolisis dan dalam kimia sintesis Esterifikasi adalah proses yang mereaksikan asam lemak bebas (FFA) dengan alkohol rantai
pendek (metanol atau etanol) menghasilkan metil ester asam lemak (FAME) dan air. Katalisyang digunakan untuk reaksi esterifikasi adalah asam, biasanya asam sulfat (H2SO4) atauasam fosfat (H2PO4). Berdasarkan kandungan FFA dalam minyak nabati maka proses pembuatan biodiesel secara komersial dibedakan menjadi 2 yaitu :
1. Transesterifikasi dengan katalis basa (sebagian besar menggunakan kalium hidroksida) untuk bahan baku refined oil atau minyak nabati dengan kandungan FFArendah.
2. Esterifikasi dengan katalis asam ( umumnya menggunakan asam sulfat) untuk minyak nabati dengan kandungan FFA tinggi dilanjutkan dengan transesterifikasi dengan katalis basa.
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. Jadi esterifikasi digunakan sebagai proses pendahuluan mengkonversikan FFA menjadi metil ester sehingga mengurangi kadar FFA dalam minyak nabati dan selanjutnya ditransesterifikasi dengan katalis basa untuk mengkonversikantrigliserida menjadi metil ester.
2.1.2 keuntungan biodiesel
Keuntungan penggunaan biodiesel sebagai pengganti bahan bakar diesel yaitu: 2. Biodiesel erupakan bahan bakar terbarukan yang diperoeleh dari minyaknabati atau
lemak hewan.
3. Toksisitas rendah dibandingkan dengan bahan bakar diesel.
4. Terdegredasi lebih cepat daripada bahan bakar diesel sehingga meminimalkan dampak lingkungan dari tumpahan biodiesel.
5. Emisi lebih rendah dari kontaminan seperti karbon monoksida, partikel, hidrokarbon aromatic polisiklik,dan aldaheda. Penambahan 20% biodiesel pada petroleum disel dapat mengurangi emisi partikel sebesar 14%,total hidrokarbon sebesar 13%, karbon monoksida sebesar 7% dan sulfur dioksida sebesar 20%.
6. Resiko kesehatan renfah karena mengurangi emizi zat karsinogenik. 7. Tidak ada kandungaan sulfur dioksidasi (SO2).
8. Titik nyala yang lebih tinggi (minimum 100 ⁰C)
10. Energy yang dihasilkan sama. Energy yang dihasilkan oleh biodiesel serupa dengan petroleum diesel (128.00 BTU), sehingga engine torque dan tenga kuda yang diahsilkan juga serupa
11. Ada efek pelumasan. Biodiesel menghasilkan tingkat pelumasan mesin yang lebih tinggi dibandingkan dengan petloleum disel.
12. Cetane number lebih tinggi.cetane number biodiesel lebih tinggi (51-62) dibandingkan dengan petroleum diesel (42) sehingga menghasilkan suara mesin yang lebih halus.
13. Penanganan dan penyimpanan lebih mudah. Biodiesel tidak menghasilkan uap yang berbahaya pada suhu kamar dan dapat disimpan pada tangki yang sama dengan petroleumdiesel.
14. Komsumsi bahan bakar sama. Konsumsi bahan bakar serupa dengan petroleum disel. 2.1.3 Kekurangan Biodisel
Adapun beberapa kelemahan penggunaan biodiesel sebagai pengganti bahan bakar disesl yaitu:
1. Kosumsi bahan bakar sedikit lebig tinggi karena nilai kalori yang lebih rendah. 2. Nitro Oksida (NOₓ) sedikit lebih tinggi dari bahan bakar disesel
3. Titik beku lebih rendah daripada bahan bakar disel dimana akan menjadi kendala dan menyulitkan dalam cuaca dingin.
4. Kurang stabil dibandingkan bahan bakar diesel sehingga penyimpanan jangka panjang ( lebih dari enam bulan) dari biodiesel tidak dianjurkan.
5. Dapat mendegradasi plastic,karet alam gasket, dan selang bila digunakan dalam bentuk murni.
mesin sehingga dapat menyebabkan masalah pada katup dan sistem injeksi, karena itu. Pembersihan tangki sebelum mengisi dengan biodiesel dianjurkan. (Donald,2009)
2.2
TRANSESTEREFIKASI
15.
Transesterifikasi merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk
mengubah minyak menjadi biodiesel. Transesterifikasi merupakan reaksi antara
trigliserida yang terkandung dalam minyak dan penerima gugus asil. Penerima gugus
asil dapat berupa asam karboksilat (asidolisis), alkohol (alkoholisis) atau ester lain
(interesterifikasi) .(Robles,dkk.,2009)
Metode konvensional untuk memproduksi biodiesel melibatkan katalis asam dan basa untuk membentuk asam lemak alkil ester. Biaya pengolahan dan masalah lingkungan yang terkait dengan produksi biodiesel dan pemulihan produk samping telah menyebabkan dibutuhkannya metode produksi alternatif. Reaksi enzimatik yang melibatkan lipase dapat menjadi alternatif yang sangat baik untuk menghasilkan biodiesel melalui proses yang biasa disebut alkoholisis, yaitu suatu bentuk reaksi transesterifikasi.(Anthony,c 1992)
16.
Panjang rantai hidrokarbon dari asam lemak, keberadaan cabang senyawa dan
konfigurasi dari ikatan ganda dapat mempengaruhi produksi biodiesel. Novozym 435
dan Lipozyme TL IM digunakan karena konversi simultan yang lebih tinggi untuk
biodiesel dan gliserol karbonat. Novozym 435 sering dipilih sebagai lipase yang
17.
Konversi gliserol dan DMC untuk gliserol karbonat melalui transesterifikasi
menggunakan Novozym 435 yaitu 95%, 97% yield biodiesel dari minyak rapeseed
dan minyak biji kapas dengan metanol inter-butanol.(Royan,dkk.,2007)
Transesterifikasi enzimatik minyak nabati dengan dimetil karbonat (DMC) dalam sistem pelarut dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.1 Transesterifikasi enzimatik minyak nabati dengan dimetil karbonat (DMC) dalam sistem pelarut
adalah kondisi reaksi yang ringan dan mudah memisahkan gliserol tanpa pemurnian sehingga menghemat waktu, menghasilkan sedikit limbah dan kemurnian produk yang sangat tinggi. (Antezak,dkk.,2009).
Selain itu, asam lemak bebas dalam minyak dapat benar-benar dikonversi menjadi metil ester tanpa terjadinya pembentukan sabun sehingga meningkatkan yield biodiesel dan mengurangi biaya untuk pemurnian bahan bakar.
18.
Karakteristik enzim memungkinkan penggunaan bahan dengan asam tinggi
lemak bebas (FFA) atau kadar air yang tinggi seperti minyak non-pangan, minyak
goreng dan minyak limbah industri dan berbagai alkohol seperti metanol, etanol,
propanol, isopropanol, butanol, dan isobutanol. (Lukovic,dkk.,2011).
19.
Yield biodiesel tidak hanya tergantung pada asal usul lipase, tetapi juga pada
susunan enzim (diimobilisasi atau tidak), alkohol yang digunakan, rasio molar
alkohol terhadap minyak, aktivitas air optimum, suhu reaksi, waktu reaksi, masa
pakai enzim, dan jenis solvent (jika ada). Alkohol berlebih dapat memberikan hasil
tinggi dalam sintesis biodiesel dan biokatalis dapat digunakan beberapa kali (terutama
lipase terimmobilisasi). Lemak yang mengandung trigliserida dan FFA dapat
dikonversi secara enzimatik menjadi biodiesel dalam proses satu tahap.
Table 2.2 standart biodiesel berdasarkan ASTM D 6751/EN 1421/03, dan
4 Titik nyala ⁰C ≥93(gelastertutup
0
22 Kandungan trigliserida %w/w ≤,0,20 ≤,0,20
23 Total gliserol %w/w ≤,0,24 ≤0,25 ≤0,25
24 Logam kelompok I mg/kg ≤5,0 ≤5,0 ≤5,0
No Parameter Satuan ASTMD
6751/09
EN
14214/03 Pr EN 14214/09
25 Logam kelompok II mg/kg ≤5,0 ≤5,0 ≤5,0
Katalis novozim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai
kimia organik. Enzim kinerja enzim dipengaruh oleh beberapa factor terutama adalah
substrat, suhu ,keasaman, akivator (yang menigkat aktivitas enzim) dan kofaktor dan
inhibitor (molekul yag menurunkan aktifitas enzim). Sintesis biodiesel biasanya
dilakukan dengan transesterifikasi dikatalisis alkali kimia atau asam, yang
memungkinkan waktu reaksi singkat dan konversi yang tinggi. Namun, metode ini
memerlukan pretreatment terhadap substrat yang berair dan menyebabkan kesulitan
dalam memulihkan katalis dan gliserol (Diego 2011)
. Hal ini juga membutuhkan banyak energi dan pengolahan produk limbah.
Transesterifikasi enzimatik dapat menghindari masalah transesterifikasi kimia dengan
beroperasi di bawah kondisi moderat dan enzim dapat digunakan kembali. Selain itu,
tidak menghasilkan limba.
Enzim dikategorikan dua bagian yaitu:
1.
Free enzyme
Diisolasi dari biji spesies tanaman ( getah pepeya,lipase biji oat,dan lipase
jarak biji), hewan bakteri ( babi dan lipase pancreas manusia), jamur
berserabut dan ragi
2.
Immobilized enzyme
Immobilisasi adalah metode modifikasi yang menempelkan enzim ke
sebuah bahan pendukung padat yang tidak larut.untuk mendapatkan lipase
yang lebih ekonomis, aktif, efektif, selektif, atau stabil maka dilakukan
Tabel 2.3 Perbandingan Antara Free Enzyme dan Immobilized
Enzyme
karakteristik Free Enzyme Immobilized Enzyme
Harga Tinggi Rendah
Efesiensi Rendah Tinggi
Aktivitas Tidak stabil Stabil
Penggunaan kembali dan
pemulihan
Tidak mungkin Mungkin
Toleransi terhadap suhu,PH dll Rendah Tinggi
Untuk memisahkan dari substrat Sulit Mudah
Untuk memisahkan dari produk sulit Mudah
