180| Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan
PEMBUATAN BIODIESEL DARI BIJI MALAPARI (Pongamia pinnata)
*)Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan |181
Gambar 1. Pohon, buah dan biji malapari BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan dan Peralatan
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah biji malapari (Pongamia pinnata). Bahan kimia yang digunakan antara lain metanol, etanol, asam klorida, air suling, asam asetat, natrium tio sulfat, kalium yodida, natrium hidroksida, kalium hidroksida, penol phtaelin (PP) dan lain-lain. Peralatan yang digunakan antara lain mesin pengepres biji sistem semi kontinyu dan pres hidrolik manual, alat destilasi metanol sisa, kompor listrik, pengaduk (stirer), desikator, penangas air, labu ukur, pH meter, piknometer, erlenmeyer asah, timbangan kasar, neraca sartorius, oven, pendingin tegak, pipet, corong pemisah, viscometer, mesin dieseldan motor genset.
Penelitian Pendahuluan
Proses pembuatan biodiesel terlebih dahulu harus dilakukan penelitian pendahuluan secara laboratorium dengan tujuan untuk menetapkan kondisi optimum. Proses degumming I, dilakukan dengan cara memanaskan minyak mentah (crude oil) sampai suhu 60o C kemudian ditambahan larutan H3PO4,
dengan konsentrasi 0,25%, 0,50% dan 0,75% (v/v). Proses degumming II, hasil degumming I dipanaskan sampai suhu 60o C, selanjutnya ditambahkan campuran bentonit dan zeolit dengan perbandingan (0,5% : 0,5%), (1,5% : 1,0%) dan (2,5% : 3,0%). Proses esterifikasi menggunakan campuran metanol teknis 10%, 15% dan 20% dengan katalis HCl 0,50%, 0,75% dan 1,0%, sedangkan untuk proses transesterifikasi digunakan campuran metanol teknis 10%, 15%, dan 20% dengan katalis KOH 0,2%, 0,4% dan 0,6%. Hasil yang optimum akan diterapkan pada pembuatan biodiesel skala besar.
Ekstraksi minyak
Biji yang telah dikupas cangkangnya,dikeringkan di bawah sinar matahari atau oven sampai kadar air 8-12% dan selanjutnya diekstrak menggunakan mesin press semi kontinyu (sistem skrew), kapasitas 50 dan kg/jam untuk memperbesar rendemen minyak,biji yang sudah dipres (bungkil) digiling kembali dan dicampurkan dengan endapan minyak. Selanjutnya dimasukkan ke dalam alat kempa hidrolik manual.
Deguming
Minyak kasar yang dihasilkan dari proses ekstraksi, dilakukan proses degumming untuk memisahkan dari kotoran yaitu gum (getah), protein, fosfolipid dan resin yang terdapat pada biji malapari.
Proses degamming I, ditimbang minyak mentah (crude oil) kemudian dimasukkan ke dalam reaktor degumming multi fungsi, kemudian dipanaskan hingga mencapai 60-70o C,dan selanjutnya ditambahkan larutan asam fosfat teknis dan diaduk dengan kecepatan tinggi selama 30 menit. Minyak di keluarkan dari reaktor kemudian dimasukkan dalam alat pemisah (drum plastik yang dimodifikasi) untuk memisahkan getah (gum), protein, fosfolipid dan lain-lain. Proses degamming II, hasil degumming I dipanaskan sampai suhu 60o C, selanjutnya ditambahkan campuran bentonit dan zeolit dengan perbandingan (0,5% : 0,5%), (1,5% : 1,0%) dan (2,5% : 3,0%).
Proses esterifikasi
Proses esterifikasi dilakukan secara khusus untuk minyak malapari, karena diduga minyak ini mengandung kadar FFA (asam lemak bebas) dalam jumlah yang cukup besar yaitu >5 mg basa/g. Oleh
182| Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan
karena itu proses esterifikasi dilakukan sebanyak 2 kali yaitu agar bilangan asam sebelum proses transesterifikasi diperoleh sebesar <2 mg basa/g.
Campurkan katalis metanol teknis dengan asam kuat, kemudian campuran tersebut dimasukkan ke dalam reaktor degumming multi fungsi yang sudah berisi minyak mentah hasil perlakuan degumming. Reaktor dilengkapi dengan kondensor untuk mengkondensasi uap metanol agar masuk kembali ke dalam reaktor.
Campuran tersebut direaksikan pada suhu 60o C selama 60-90menit sambil diaduk dengan kecepatan tinggi.
Setelah proses esterifikasi selesai, campuran tersebut dimasukkan ke dalam drum pemisah metanol,minimum didiamkanselama ± 3 jam.
Proses transesterifikasi
Setelah asam lemak bebas (FFA) dikonversi menjadi metil ester, yang tersisa dalam minyak adalah trigliserida. Proses transesterifikasi dilakukan untuk mengkonversi trigliserida dalam minyak menjadi metil ester. Proses tersebut menggunakan katalis basa.
Campurkan katalis metanol teknis dengan basa kuat, selanjutnya dimasukan ke dalam reaktoryang sudah berisi minyak dengan waktu reaksi selama 30 menit pada suhu 600 C. Setelah reaksi transesterifikasi dianggap selesai dan biodiesel yang terbentuk dimasukkan ke dalam drum pemisah untuk memisahkan campuran metanol dan gliserol dari minyak biodiesel. Minyak biodiesel selanjutnya dicuci dengan menggunakan air hangat sebanyak 30% (v/v) dari minyak biodiesel sampai air cucian netral (pH 7).
Analisis sifat fisiko-kimia biodiesel
Analisis meliputi sifat fisiko-kimia biodiesel sesuai standar SNI 04-7182-2006 antara lain : flash point, water & sediment, viscositas,densitas, bilangan asam, FFA, bilangan iodium, penyabunan, kadar ester alkil, bilangan setana,dan uji coba konsumsi bahan bakar pada mesin diesel (genset dan mesin diesel pertanian).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian pendahuluan disampaikan pada Tabel 1 yaitu sifat fisiko kimia minyak mentah (crude oil) dari biji malapari, Tabel 2. bilangan asam sebelum dan sesudah proses degumming I dan degamming II, Tabel 3. bilangan asam sebelum dan sesudah proses esterifikasi, Tabel 4. bilangan asam sebelum dan sesudah proses transesterifikasi, Tabel 5. rendemen biodiesel dari minyak biji malapari, dan Tabel 6.
perbandingan data analisis biodiesel malapari dengan SNI-04-7182-2006 sedangkan hasil penelitian utama disampaikan dalam Tabel 7 yaitu sifat fisiko kimia biodiesel dari minyak biji malapari dengan SNI-2006.
Tabel 1. Sifat fisiko kimia minyak mentah (crude oil) dari biji malapari
No Parameter Nilai/Value
1.
2. 3.
4. 5.
6.
7.
Bilangan asam (Acid number), mg KOH/g
Kadar asam lemak bebas (Free fatty acid number), % Kadar air (Moisture content), %
Densitas (Density), kg/m³
Viskositas kinematik (Kinematic viscosity), mm2/s(cSt) Rendemen (Yield), %
Penampakan minyak mentah (Crude oil appearance)
12,17 6,08 1,74 0,944
36,8 31,66 Coklat tua
Rendemen minyak malapari (crude) yang dihasilkan dari proses ekstraksi dengan sistem kempa hidraulik manual sebesar 31,66%. Nilai rendemen sangat dipengaruhi oleh tempat tumbuh, waktu panen, penyimpanan biji, faktor genetik, dan cara ekstraksi minyak (Sudradjat et al., 2007). Minyak hasil ekstraksi berwarna coklat tua,hal ini menunjukkan bahwa masih banyaknya kandungan gum (getah) atau lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, karbohidrat, dan resinyangterkandung dalam minyak biji malapari
Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan |183 Tabel 2. Bilangan asam deguming I dan deguming II
H3PO4
Bilangan asam degumming I
(mg KOH/g) % FFA Campuran bentonit dan
zeolit (%)
Bilangan asam degumming II
(mg KOH/g) % FFA
0,25% 10,74 5,57 0,5 : 0,5 7,15 3,58
0,50% 11,02 5,51 1,5 : 1 7,85 3,93
0,75% 11,26 5,63 2,5 : 3 7,57 3,78
Keterangan : FFA = Kadar asam lemak bebas
Bilangan asam terendah terdapat pada perlakuan degumming dengan penambahan katalis H3PO4
0,25% sebesar 10,74 mg KOH/g, yang dilanjutkan dengan degumming II menggunakan campuran bentonit dan zeolit (0,5% : 0,5%) b/v, sebesar 7,15 mg KOH/g, sedangkan bilangan asam tertinggi terdapat pada penambahan katalis H3PO4 0,50% sebesar 11,02mg KOH/g yang dilanjutkan dengan degumming II menggunakan campuran bentonit dan zeolit (1,5% : 1%) b/v, sebesar 7,85 mg KOH/g. Kondisi minyak seperti ini akan menyebabkan tingginya viskositas (kekentalan), densitas (berat jenis), bilangan asam minyak dan akan memperlambat proses reaksi selanjutnya yaitu proses esterifikasi dan transesterifikasi.
Tabel 3. Bilangan asam sebelum dan sesudah proses esterifikasi Konsentrasi
metanol
Bilangan asam sebelum esterifikasi
(mg KOH/g) % FFA Katalis HCl (%)
Bilangan asam setelah esterifikasi
(mg KOH/g) % FFA
10% 7,15 3,58 0,50 1,95 0,98
15% 7,85 3,93 0,75 2,76 1,38
20% 7,57 3,78 1,0 1,59 0,80
Keterangan : FFA = Kadar asam lemak bebas
Esterifikasi merupakan salah satu tahapan dalam pembuatan biodiesel yang bertujuan untuk menurunkan bilngan asam lemak bebas pada minyak nabati yang digunakan untuk bahan bakupada pembuatan biodiesel.
Penelitian pendahuluan ini menggunakan katalis cair yaitu HCl, sedangkan jumlah katalis metanol teknis yang ditambahkan pada saat proses esterifikasi yaitu 10%, 15% dan 20%, jika bilangan asam tinggi sekali, penggunaan metanol dapat dihitung berdasarkan nisbah molar 20:1 terhadap asam lemak bebas (FFA)-nya (Canaki dan Gerpen, 2001). Penggunaan metanol dengan nisbah molar 20:1 terhadap FFA ini dinilai paling efektif untuk esterifikasi FFA.Jumlah katalis metanol tersebut dibuat berlebih agar menghindari reaksi bolak-balik. Proses esterifikasi dilakukan selama 1 jam pada suhu 60οC yang dibuat konstan (stabil).
Penurunan bilangan asam atau kadar asam lemak bebas dalam biodiesel dapat dilakukan melalui proses esterifikasi. Menurut Sonntag (1981), proses esterifikasi terjadi bila asam lemak direaksikan dengan gliserol atau alkohol dan membentuk ester serta melepaskan molekul air.
R1COOH + CH3OH ⇄ R1COOCH3 + H2O Asam lemak bebas Metanol Metil Ester Air
Bilangan asam hasil esterifikasi turun sangat signifikan dibandingkan bilangan asam sebelum esterifikasi (Tabel 4). Penurunan bilangan asam terbesar terdapat pada perlakuan pemberian campuran katalis metanol 20% (v/v) dengan HCl 1% (v/v) yaitu sebesar 1,59 mg KOH/g.
Pemberian katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi yang terjadi, jenis katalis yang digunakan adalahasam klorida. Proses esterifikasi meng-hasilkan produk dengan dua lapisan yang sangat berbeda, sehingga mudah dipisahkan. Lapisan atas adalah gliserol, dan sisa metanol asam sedangkan lapisan bagian bawah adalah campuran metil ester dan pengotor, dan selan-jutnya didekantasi (aging) minimal3 jam agar terjadi pengendapan gliserol secara sempurna.
Keberhasilan proses esterifikasi ditentukan oleh beberapa parameter diantaranya adalah penurunan viskositas, densitasdan bilangan asam. Proses esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya
184| Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan
adalah suhu, kecepatan pengadukan, waktu, rasio molar metanol-minyak, katalis dan bilangan asamdari bahan baku.
Tabel 4. Bilangan asam sebelum dan sesudah proses transesterifikasi Konsentrasi
metanol
Bilangan asam sebelum transesterifikasi (mg
KOH/g)
% FFA Katalis KOH
Bilangan asam sesudah transeterifikasi
(mgKOH/g)
% FFA
10% 1,95 0,98 0,2% 0,79 0,40
15% 2,76 1,38 0,4% 0,74 0,37
20% 1,59 0.80 0,6% 0,78 0,39
Keterangan : FFA = Kadar asam lemak bebas
Reaksi transesterifikasi merupakan proses reaksi penyempurnaan dari pembuatan biodiesel. Pada transesterifikasi, minyak dan lemak yang belum bereaksi pada proses esterifikasi dikonversikan menjadi biodiesel. Jumlah katalis metanol teknis yang ditambahkan pada saat transesterifikasi dihitung berdasarkan nisbah molar 10%, 15% dan 20% (v/v) terhadap volume minyak dan ditambahkan katalis basa (KOH) dengan konsentrasi 0,2%, 0,4% dan 0,6%.Reaksi transesterifikasi berlangsung selama 60 menit pada suhu 60oC.
Tabel 5.menunjukan bahwa bilangan asam minyak biodiesel sudah memenuhi standar biodiesel (SNI-2006), Hal tersebut menunjukan bahwa biodiesel yang dihasilkan sedikit sekali mengandung asam lemak bebas atau hampir seluruh asam lemak yang ada telah dikonversikan menjadi metil ester. Hasil biodiesel tertinggi terdapat pada perlakuan pemberian campuran katalis metanol 10% (v/v) dan KOH 0,2% (b/v) yaitu sebesar 0,79 mg KOH/g, sedangkan terendah terdapat pada perlakuan pemberian campuran katalis metanol 10%
(v/v) dan KOH 0,2% (b/v) yaitu sebesar 0,79 mg KOH/g.
Setelah reaksi transesterifikasi selesai, kemudian dilakukan proses pencucian. Pencucian ini bertujuan membuang gliserol yang terbentuk dan melarutkan metanol sisa reaksi.Pencucian dilakukan selama 3 kali berturut-turut hingga biodiesel bersih dan netral. Indikator keberhasilan proses ini dapat dilihat dari penampakan air limbah pencucian yang bersih dengan pHnya netral (pH=7).
Tabel 5. Rendemen biodiesel dari minyak biji malapari Konsentrasi Volume awal minyak
(ml) Volume Akhir minyak
(ml) Rendemen
(% v/v)
KOH 0,2% (ME 10%) 1.000 847 84,7
KOH 0,4% (ME15%) 1.000 826 82,6
KOH 0,6% (ME20%) 1.000 659 65,9
Keterangan : ME = Metanol
Rendemen biodiesel setelah pemurnian terlihat pada Tabel 6. Rendemen tertinggi dihasilkan pada proses transesterifikasi yang menggunakan penambahan campuran katalis metanol 10% (v/v) danKOH 0,2%(b/v) yaitu sebesar 84,7%, dan terendah terdapat padacampuran katalis metanol 20% (v/v) dan KOH 0,6%(b/v) yaitu sebesar 65,9%, Perbedaan rendemen biodiesel ini dipengaruhi oleh faktor katalis, suhu dan kecepatan pengadukan saat perlakuan transesterifikasi.
Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan |185 Tabel 6. Perbandingan data analisis biodiesel malapari dengan SNI-04-7182-2006
Konsentrasi Bilangan asam (mg KOH/g)
Densita s (g/ml)
Kadar
air (%) Bilangan iod
(g I2/100g) Viskositas (cSt)
Kadar ester alkil (mg KOH/g)
Bilangan penyabunan (mg KOH/g)
Bilangan setana KOH 0,2%
(ME 10%) 0,79 0.900 0.18 40,025 5.6 110.81 284,31 56,49
KOH 0,4%
(ME 15%) 0,74
0.889 0.07 40,296 5,8 120.27 255,88 58,56
KOH 0,6%
(ME20%) 0,78
0.901 0.09 41,921 6,0 118.43 227,45 60,86
Batas SNI
biodiesel Maks. 0,80 0,850-0,890 Maks.
0,05 Maks. 115 2,3-6,0 Min. 96,5 - Min. 51
Keterangan : ME = Metanol
Asam lemak bebas (FFA) merupakan asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis suatu lemak atau minyak (Fessenden dan Fessenden,1986). Bilangan asam adalah ukuran jumlah FFA yang dihitung berdasarkan bobot molekul asam lemak atau campuran asam lemak.Nilai bilangan asam yaitu jumlah milligram NaOH atau KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam lemak bebas dari satu gram minyak atau lemak (Ketaren, 2005). Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pembuatan minyak biodiesel dari bahan baku minyak biji malapari, menghasilkan nilai bilangan asam berkisar antara 0,74 – 0,79 mg KOH/g (Tabel 7). Bilangan asam terendah terdapat pada penambahan campuran katalis metanol 15% (v/v) dan KOH 0,4% (b/v) sebesar 0,74 mg KOH/g. Nilai bilangan asam ini memenuhi persyaratan standar biodiesel (SNI-2006) yang mensyaratkan bilangan asam max 0,8 mg KOH/g. Semakin tinggi bilangan asam pada minyak biodiesel, semakin besar kemungkinan terjadinya korosi, yang pada akhirnya dapat merusak komponen mesin diesel yang digunakan.
Densitas menunjukkan nisbah berat persatuan volume dari suatu cairan pada suhu tertentu, nilai densitas minyak biodiesel malapariberkisar atara 0.889 – 0.901g/ml (Tabel 7), nilai densitas tertinggi terdapat pada perlakuan transesterifikasi dengan campuran katalis metanol 20% (v/v) dan KOH 0,6 % (b/v), yaitu sebesar 0.901 g/ml, sedangkan densitas terendah terdapat pada perlakuan transesterifikasi dengan campuran katalis metanol 15% (v/v) dan KOH 0,4% (b/v) yaitu sebesar 0,889 g/ml.Minyak biodiesel dengan nilai densitas melebihi ketentuan persyaratan standar biodiesel (SNI-2006) sebesar 0,850 – 0,890 g/ml,akan meningkatkan keausan mesin, tingginya emisi, dan dapat merusak komponen mesin.
Kadar air dalam biodiesel perlu diukur karena air dapat mempercepat proses hidrolisis dan dapat menaikan nilai bilangan asam. Kadar air minyak biodiesel berkisar antara 0,07 – 0,18% (Tabel 7), kadar air tertinggi terdapat pada perlakuan transesterifikasi dengan campuran katalis metanol 15% (v/v) dan KOH 0,4% (b/v) sebesar 0,18%, sedangkan terendah terdapat pada perlakuan transesterifikasi dengan campuran katalis metanol 10% (v/v) dan KOH 0,2% (b/v) sebesar 0,07%. Kadar air yang nilainya di atas ketentuan persyaratan standar biodiesel (SNI-2006) akan menyebabkan reaksi hidrolisis pada biodiesel sehingga akan meningkatkan bilangan asam, menurunkan pH, dan menigkatkan sifat korosif. Selain itu, pada suhu rendah, air dapat menyulitkan pemisahan biodiesel murni pada proses blending.
Bilangan Iod menunjukkan banyaknya ikatan rangkap dua di dalam asam lemak penyusun biodiesel (Ketaren, 2005).Asam lemak yang tidak jenuh dalam minyak dan lemak mampu bereaksi dengan sejumlah iodium dan membentuk senyawa yang jenuh.Bilangan Iod dinyatakan sebagai jumlah gram iod yang diserap oleh 100 gram minyak atau lemak. Berdasarkan hasil analisis diperoleh bilangan Iod biodiesel malaparidapat dilihat pada Tabel 7. Nilai bilangan iod biodiesel berkisar antara 40,025-41,921 g I2/100 g, nilai tersebut masih berada pada kisaran yang disyaratkan standar biodiesel (SNI-2006), yaitu maksimum 115 g I2/100g. Mesin diesel dengan bahan bakar minyak biodiesel yang memiliki bilangan Iod lebih besar dari 115 g I2/100g, maka akan terbentuk deposit di lubang saluran injeksi, cincin piston, dan kanal cincin piston. Keadaan ini disebabkan lemak ikatan rangkap mengalami ketidakstabilan akibat suhu panas sehingga terjadi reaksi polimerisasi dan terakumilasi dalam bentuk karbonasi atau pembentukan deposit (Pasae et al., 2010).
Viskositas biodiesel tinggi karena adanya ikatan hidrogen intermole-kular dalam asam di luar gugus karboksil.Viskositas merupakan sifat bio-diesel yang paling penting karena viskositas mempengaruhi kerja sistem pembakaran bertekanan.Semakin rendah viskositas maka biodiesel tersebut semakin mudah untuk dipompa dan menghasilkan pola semprotan yang lebih baik (Sudradjat et. al., 2010). Menurut persyaratan
186| Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan
standar biodiesel (SNI-2006), nilai viskositas kinematik yang diperbolehkan adalah 1,9–6,0 mm2/s(cSt) pada suhu 40o C. Berdasarkan hasil analisis nilai viskositas (Tabel 7),semua perlakuan pada prosespembuatan biodiesel telah memenuhi persyaratan standar biodiesel, yaitu berkisar antara 5,6-6,0 mm2/s (cSt). Nilai viskositas tertinggi terdapat pada perlakuan transesterifikasi denganpenambahan campuran katalis metanol 20% (v/v) dan KOH 0,6% (b/v)sebesar 6,0mm2/s (cSt).Hal tersebut mungkin dipengaruhi oleh beberpa faktor diantaranya oleh kandungan trigliserida yang tidak bereaksi dengan metanol, komposisi asam lemak penyusun metil ester, serta senyawa antara seperti monogliserida dan digliserida yang mempunyai polaritas dan bobot molekul yang cukup tinggi. Selain itu, kontaminasi gliserin juga mempengaruhi nilai viskositas biodiesel (Bajpai dan Tyagi, 2006).
Bilangan ester dihitung sebagai selisih antara bilangan asam dan bilangan penya-bunan.Meskipun tidak menunjukkan jumlah senyawa ester sebenarnya, tetapi secara teoritis bilangan ini dapat memperkirakan jumlah asam organik yang sebenarnya sebagai ester.Hasil penelitian menunjukan bahwa biodiesel yang dihasilkan memiliki jumlah asam organik yang tinggi (Tabel 7). Nilai tersebut juga masih di atas minimum standar biodiesel (SNI-2006) yaitu sebesar 96,5 mg KOH/g.
Bilangan penyabunan tidak ditetapkan dalam SNI biodiesel, akan tetapi dapat digunakan untuk menetapkan angka setana biodiesel. Hasil penelitian menunjukkan bahwa,bilangan penyabunan tertinggi terdapat pada perlakuan transesterifikasi dengan penambahan campuran katalis metanol 10% (v/v) dan KOH 0,2% (b/v) sebesar 284,31 mg KOH/g, sedangkan terendah terdapat pada perlakuan transesterifikasi dengan penambahan campuran katalis metanol 20% dan KOH 0,6% (b/v). Besarnya bilangan penyabunan berbanding terbalik dengan berat molekul minyak, mimyak dengan berat molekul rendah memiliki bilangan penyabunan yang lebih tinggi (Kataren, 2008).
Bilangan setana merupakan ukuran kualitas pembakaran bahan bakar diesel, yang menyatakan selisih antara awal injeksi dan awal terjadinya pembakaran di dalam mesin diesel. Bilangan setana yang tinggi menandakan pendeknya kelambatan pembakaran sehingga semakin sedikit jumlah bahan bakar yang terdapat pada ruang bakar pada saat pembakaran. Bilangan setana dihitung menggunakan perhitungan cetane index yaitu :
Bilangan setana = 46,3 + (5458 / bil. Penyabunan – 0,225 x bil. Iod)
Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan, perlakuan degumming menggunakan penambahan katalis H3PO4 0,25%, yang dilanjutkan dengan degamming II menggunakan campuran bentonit dan zeolit (0,5% : 0,5%) b/v, esterifikasi menggunakan campuran katalis metanol 20% (v/v) dan HCl 1% (v/v) dan transesterifikasi menggunakan campuran katalis metanol 15% (v/v) dan KOH 0,4% (b/v). Hasil dari penelitian utama disajikan dalam Tabel 7.
Tabel 7. Sifat fisiko kimia biodiesel dari minyak biji malapari
No. Parameter Nilai Standar biodiesel
SNI 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Kadar air (Moisture content), % Bilangan asam (Acid value), mg KOH/g
Kadar asam lemak bebas (Free fatty acid number), % Densitas (Density), kg/m³
Viskositas kinematik (Kinematic viscosity), mm²/s (cSt) Bilangan penyabunan (Base number), mg KOH/g Kadar ester alkil (Alcyl ester content), % massa Bilangan iodium (Iod number), g I2/100g Bilangan setana (Cetane number) Titik nyala (Flash point), oC
Suhu destilasi (Destillation temp.), oC Penampakan minyak biodiesel (Biodiesel oil appea-rance)
0,048 0,82 0,43 0,886
5,41 196,24 104,55 48,73 63,15 111,5
- Kuning cerah
Max 0,05 Max 0,8
- 850-890
2,3-6,0 - Min.96,5 Mak.115 Min.51 Min. 100
360 -
Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan |187 Aplikasi penggunaan minyak biodiesel malapari untuk bahan bakar mesin diesel 7 PK untuk menjalankan pompa air dengan tekanan gas sedang, menghabiskan minyak biodiesel sebanyak 1 liter selama 2 jam. Minyak biodiesel malapari lebih irit 1/2 jam (250 ml) dibandingkan dengan minyak solar dengan mesin diesel dan perlakuan yang sama.
Aplikasi penggunaan minyak biodiesel padamesin diesel 22 PK merk kobota untuk menggerakkan mesin penggilingan padi selama 1 jam (250 kg padi rata-rata menjadi 170 kg beras), dengan konsumsi bahan bakar biodiesel 1268 ml lebih irit dibandingkan dengan pemakaian minyak solar yaitu sebesar 1666 ml.
KESIMPULAN
1. Pembuatan minyak mentah (crude oil) dari bahan baku biji malapari menghasilkan rendemen sebesar 31,66%.
2. Minyak mentah (crude oil) biji malapari mempunyai nilai bilangan asam sebesar 12,17 mg KOH/g, kadar asam lemak bebas (FFA) 6,08%, kadar air 9,6%, densitas 944 kg/m³, dan viskositas kinematik sebesar 26,57mm2/s (cSt).
3. Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan, perlakuan degumming I menggunakan penambahan katalis H3PO4 0,25%, yang dilanjutkan dengan proses degamming II menggunakan campuran bentonit dan zeolit (0,5% : 0,5%) b/v, esterifikasi menggunakan campuran katalis metanol 20% (v/v) dan HCl 1% (v/v) dan transesterifikasi menggunakan campuran katalis metanol 15% (v/v) dan KOH 0,4% (b/v). memiliki kualitas biodiesel yang cukup baik untuk diterapkan pada skala besar.
4. Produksi biodiesel dari penelitian utama menunjukkan bahwa sifat fisiko kimianya telah memenuhi mutu yang sesuai dengan persyaratan SNI biodiesel yaitu kadar air sebesar 0,048%, bilangan asam 0,82 mg KOH/g, kadar asam lemak bebas 0,43%, densitas 886 kg/m3, viskositas kinematik 5,41 mm2/s (cSt), Bilangan penyabunan 196,24 mg/g, kadar ester alkil 104,55% massa, bilangan iod 48,73 g I2/100 g, bilangan setana 63,15 titik nyala 111,5 0C
5. Aplikasi penggunaan minyak biodiesel malapari untuk bahan bakar mesin diesel 7 PK untuk menjalankan pompa air dengan tekanan gas sedang, menghabiskan minyak biodiesel sebanyak 1 liter selama 2 jam.
Minyak biodiesel malapari lebih irit 1/2 jam (250 ml) dibandingkan dengan minyak solar dengan mesin diesel dan perlakuan yang sama.
6. Aplikasi penggunaan minyak biodiesel untuk bahan bakar mesin diesel 22 PK merk Kubota untuk menggerakkan mesin penggilingan padi selama 1 jam dengan konsumsi bahan bakar biodiesel 1268 mllebih irit dibandingkan dengan pemakaian minyak solar yaitu sebesar 1666 ml.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2006. Standar Nasional Indonesia SNI 04-7182-2006. BSN. Jakarta.
--- 2009.Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Tanaman Perkebunan Penghasil Bahan Bakar Nabati (BBN). Bogor (ID): IPB Pr.
Bajpai, D., and Tyagi, V.K. 2006. Biodiesel Source, Production, Composition, Pro-perties and its Benefits.
Journal of Oleochemical Science 10 : 487 – 502.
Canaki M, Gerpen JV. 2001. Biodiesel from oils and fats with hight free fatty acids. Trans Am Soc Automotive Engine 44:1429-1436.
Demiebas, A. 2008.Biodiesel A Realistic Fuel Alternative for Diesel Fuel.London : Springer-Verlag.
Fessenden RJ dan Fessenden JS.1986.Kimia Organik Jilid II Edisi ke-3.Pudjaatmaka AH, penerjemah;
Pakpahan M dan Harianja B, editor. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga. Terjemahan dari: Organic Chemistry. Trird Edition.
Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan.Jakarta : UI Press.
Ketaren, S.2005. Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta: UI Press.
Ketaren, S. 2008. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta: UI Press.
Krause, R. 2001. Bio and alternative fuels for mobility. In enhancing biodieseldevelopment and use.Proceedings of the International Biodiesel Workshop, Tiara Convention Center, Medan.24 Oktober 2001. Ditjen Perkebunan, Departemen Pertanian. Jakarta.
188| Prosiding Seminar Nasional MAPEKI XVII (11 Nopember 2014), Medan
Pasae Y., Jalaluddin N., Harlim T., dan Pirman. 2010. Pembuatan Ester Metil dan Ester Isopropil dari Minyak Kepoh Sebagai Produk Antara Aditif Biodiesel. Jurnal Industri Hasil Pertanian. 5(2): 98-103.
Reksowardoyo, R. P. 2005. Melaju kendaraan berkat biji-bijian. Trubus, XXXVI / November 2005. Jakarta.
Samiarso, L. 2001. Indonesian policy on renewable energy development dalam enhancing biodiesel development and use.Proceedings of the International Biodiesel Workshop, Tiara Convention Center, Medan.24 Oktober 2001. Ditjen Perkebunan, Departemen Pertanian. Jakarta.
Soerawidjaja, T. H. 2002. Menjadikan biodisel sebagai bagian dari liquor fuel mix di Indonesia. Materi presentasi pada Rapat Teknis Penelitian Energi ke-311. Pusat Penelitian Material dan Energi.ITB.Bandung.21 Juli 2002.
Soerawidjaja, T.H. 2005. Potensi Sumber Daya Hayati Indonesia Dalam Menghasilkan Bahan Bakar Hayati BBM. Makalah Lokakarya “Pengembangan dan Pemanfaatan Sumber Energi Alternatif Untuk Keberlanjutan Industri Perkebunan dan Kesejahteraan Masyarakat”. Hotel Horrison. Bandung.
Sontag NOV. 1982. Fat Splitting, Esterifiation and Interesterification. New York:Jhon Wiley & Sons.
Sudradjat, R. dan D. Setiawan.2003. Teknologi pengolahan biodiesel dari minyak biji jarak pagar. Laporan Hasil Penelitian. Sumber Dana DIK-S DR Tahun 2003. Pusat Litbang Teknologi Hasil Hutan. Bogor.
(Tidak diterbitkan).
Sudradjat, R. dan D. Setiawan. 2004. Teknologi pengolahan biodiesel dari minyak biji jarak pagar. Laporan Hasil Penelitian. Sumber Dana DIK-S DR Tahun 2005. Pusat Litbang Hasil Hutan. Bogor. (Tidak diterbitkan).
Sudradjat R., Widyawati Y., dan Setiawan, D. 2007. Optimasi Proses Esterifikasi pada Pembuatan Biodiesel dari Biji Jarak Pagar.Jurnal Penelitian Hasil Hutan.25(3):203-224.
Sudradjat R., Sahirman, Suryani A, dan Setiawan, D. 2010.Proses Transesterifikasi pada Pembuatan Biodiesel Menggunakan Minyak Nyamplung (Calophyllum innophyllum L.)Yang Telah Dilakukan Esterifikasi.Jurnal Penelitian Hasil Hutan. Bogor.28(2): 184-198.
Srivastava, and Prasad, P. 2000. Triglycerides base diesel fuels. Journal of Renewable Sustainability Energy 4 : 111 – 133.
Tyson, K.S. 2004. Energy efficiency and renewable energy. U.S. Department of Energy.http://www.osti.gov/bridge (24 Mei 2006).