makalah pmb biodiesel
Post on 03-Sep-2015
43 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
TUGAS MAKALAH 2
PENGOLAHAN MINYAK BUMI:BIODIESEL
Disusun Oleh:
Kelompok 5
Andreas Kurniawan 1106052940
Anifah 1106011461
Devi Nathania 1106052985
Mauhibiya Shofa 1106010515
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2014
-
2
DAFTAR ISI
Daftar Isi....................................................................................................................... 2
BAB I Pendahuluan .................................................................................................... 3
1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 3
1.2 Tujuan Penulisan ............................................................................................. 4
1.3 Rumuasan Masalah ......................................................................................... 4
BAB II Biodiesel ........................................................................................................ 5
2.1 Teknologi Biodiesel ........................................................................................ 5
2.2 Sifat-sifat Biodiesel ......................................................................................... 6
2.3 Keunggulan Biodiesel .................................................................................... 7
2.4 Kelemahan Biodiesel ...................................................................................... 8
2.5 Proses Biodiesel Hingga Bisa Menghasilkan Energi ..................................... 9
2.6 Penerapan Teknologi Biodiesel di Indonesia .................................................. 19
Daftar Pustaka .............................................................................................................. 22
-
3
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar minyak alternatif (Bahan Bakar
Nabati) dari bahan baku yang dapat diperbarui. Biodiesel tersusun dari berbagai
macam ester asam lemak yang dapat dibuat dari minyak tumbuhan (minyak
nabati), seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak jarak, minyak biji kapuk,
minyak biji karet, dan lain sebagainya, yang di Indonesia dapat tumbuh dengan
baik, sehingga sangat potensial untuk dikembangkan.
Beberapa alasan yang mendukung penggunaan biodiesel antara lain,
biodiesel mempunyai sifat-sifat fisik yang hampir sama dengan minyak solar,
mempunyai angka setana lebih baik dari minyak solar, dapat dicampur dalam
segala komposisi dengan minyak solar, dapat diaplikasikan pada mesin diesel
yang ada tanpa perlu modifikasi, mudah terdegradasi, dan lain-lain. Disamping itu
emisi gas buang yang dihasilkan ramah lingkungan, sehingga dapat mengurangi
polusi udara dan mencegah efek pemanasan global. Adapun secara teknologi,
mulai dari penanaman, penyiapan bahan baku sampai produksi menjadi biodiesel
tidak menuntut teknologi yang tinggi dan mahal, prosesnya tidak membahayakan,
pabriknya dapat diadakan dalam skala kecil, sehingga modal yang diperlukan
tidak terlalu besar dan keuntungan yang diperoleh dapat mengangkat
perekonomian setempat.
Diantara beberapa metode proses pembuatan biodiesel, yang paling umum
dan murah adalah melalui reaksi transesterifikasi minyak nabati (trigliserida)
dengan alkohol (methanol atau ethanol) menjadi metil ester dengan katalis basa
(sodium/potassium hidroksida). Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (metil
ester dari minyak nabati) dengan konversi sampai 98 %. Tetapi bila minyak nabati
yang dipakai masih mengandung asam lemak bebas (free fatty acid, FFA) cukup
besar, maka perlu dilakukan reaksi esterifikasi lebih dahulu untuk mengurangi
kadar asam lemak bebas.
-
4
1.2 Tujuan Penulisan
Makalah ini disusun dengan tujuan sebagai berikut:
Mengetahui lebih dalam mengenai proses pembuatan Biodiesel.
Mengetahui mekanisme dari pembuatan Biodiesel hingga dapat
menghasilkan energi.
Mengetahui lebih lanjut mengenai pengaplikasian Biodiesel dalam
kehidupan sehari-hari khususnya di Indonesia.
1.3 Rumusan Masalah
Adapun pertanyaan-pertanyaan yang muncul mengenai topik Biodiesel
adalah sebagai berikut:
Apa yang dimaksud dengan Biodiesel?
Apa kegunaan dari Biodiesel?
Apa saja aplikasi yang menggunakan Biodiesel sebagai bahan bakarnya?
Bagaimana proses terbentuknya Biodiesel hingga dapat menghasilkan
energi?
Ada dimana teknologi biodiesel diterapkan di Indonesia?
-
5
BAB II
BIODIESEL
2.1 Teknologi BioDiesel
Biodiesel adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumberdaya
hayati yang berupa minyak lemak nabati atau lemak hewani. Senyawa
utamanya adalah ester.
Biodiesel merupakan senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses
alkoholisis (transesterifikasi) antara trigliserida dengan metanol atau etanol
dengan bantuan katalis basa menjadi alkil ester dan gliserol; atau esterifikasi
asam-asam lemak (bebas) dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis
basa menjadi senyawa alkil ester dan air. Biodiesel terbentuk dengan
mengubah triglyceride mejadi glycerin. Setelah glycerin dibuang, yang
tinggal adalah biodiesel. Molekul biodiesel merupakan rantai hidrokarbon
yang sederhana dan tidak mengandung sulfur. Biodiesel terbuat melalui
proses kimia sederhana yang disebut transesterification.
Biodiesel telah banyak digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar.
Bahan baku biodiesel yang dikembangkan bergantung pada sumber daya
alam yang dimiliki suatu negara, minyak kanola di Jerman dan Austria,
minyak kedelei di Amerika Serikat, minyak sawit di Malaysia, dan minyak
kelapa di Filipina Indonesia mempunyai banyak sekali tanaman penghasil
minyak lemak nabati, diantaranya adalah kelapa sawit, kelapa, jarak pagar,
jarak, nyamplung, dan lain-lain. Beberapa tanaman yang potensial untuk
bahan baku biodiesel dapat dilihat pada tabel dibawah ini
-
6
Tabel 2.1. Sumber Minyak Nabati di Indonesia
Nama latin Nama Indonesia Nama lain (daerah)
Elaeis guineensis Kelapa sawit Sawit, kelapa sawit
Ricinus communis Jarak (kastroli) Kaliki, jarag (Lampung)
Jatropha curcas Jarak pagar -
Ceiba pentandra Kapok Randu (Sunda, Jawa)
Chalopyllum inophyllum Nyamplung nyamplung
Ximena americana Bidaro Bidaro (Sumber : Pusat Penelitian Energi ITB)
2.2 Sifat-Sifat Biodiesel
Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20 serta
mengandung oksigen. Adanya oksigen pada biodiesel membedakannya
dengan petroleum diesel (solar) yang komponen utamanya hanya terdiri dari
hidro karbon. Jadi komposisi biodiesel dan petroleum diesel sangat berbeda.
Biodiesel terdiri dari metil ester asam lemak nabati, sedangkan petroleum
diesel adalah hidrokarbon. Biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang
serupa dengan petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung untuk
mesin diesel atau dicampur dengan petroleum diesel. Pencampuran 20 %
biodiesel ke dalam petroleum diesel menghasilkan produk bahan bakar tanpa
mengubah sifat fisik secara nyata.
Viskositas biodiesel lebih tinggi dibandingkan viskositas solar, sehingga
biodiesel mempunyai daya pelumasan yang lebih baik daripada solar. Oleh
karena mampu melumasi mesin dan sistem bahan bakar, maka dapat
menurunkan keausan piston sehingga mesin yang menggunakan bahan bakar
biodiesel menjadi lebih awet. Selain itu biodiesel sudah mengandung oksigen
dalam senyawanya, sehingga pembakaran di dalam mesin nyaris sempurna
dan hanya membutuhkan nisbah udara/bahan bakar rendah. Dengan
demikian emisi senyawa karbon non-CO2 dalam gas buang kendaraan sangat
kecil dan penggunaan bahan bakar lebih efisien.
Energi yang dihasilkan oleh biodiesel relatif tidak berbeda dengan
petroleum diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU), sehingga engine torque
dan tenaga kuda yang dihasilkan juga sama. Walaupun kandungan kalori
biodiesel serupa dengan petroleum diesel, tetapi karena biodiesel
-
7
mengandung oksigen, maka flash pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah
terbakar. Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada
suhu kamar, maka biodiesel lebih aman daripada petroleum diesel dalam
penyimpanan dan penggunaannya.
Molekul biodiesel merupakan rantai hidrokarbon yang sederhana dan
tidak mengandung sulfur dan senyawa bensen yang karsinogenik sehingga
biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan lebih mudah
ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel..Menggunakan biodiesel
pada motor diesel mengurangi emisi dari hidrokarbon yang terbakar, karbon
monoksida, sulfates, polycyclic aromatic hydrocarbon, nitrated polycyclic
aromatic hydrocarbon dan zat lain.
Agar dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar, biodiesel
harus mempunyai kemiripan sifat fisik dan kimia dengan minyak solar.
Berikut merupakan perbandingan antara sifat solar dengan biodiesel.
Tabel 2.2. Perbandingan sifat fisik dan kimia Biodiesel dan Solar
Sifat fisik / kimia Biodiesel Solar
Komposisi Ester alkil Hidrokarbon
Densitas, g/ml 0,8624 0,8750
Viskositas, cSt 5,55 4,6
Titik kilat, oC 172 98
Angka setana 62,4 53
Energi yang dihasilkan 40,1 MJ/kg 45,3 MJ/kg (Sumber : Internasional Biodiesel, 2001)
2.3 Keunggulan Biodiesel
Sejauh ini, keuntungan terbesar didapatkan dengan penggunaan Bio
Diesel adalah sifatnya yang bisa diperbaharui karena berasal dari minyak
tumbuh-tumbuhan. Manfaat lainnya, bahan bakar Bio Diesel ini tidak
mengandung bahan kimia beracun, seperti belerang, yang bertanggung jawab
atas terjadinya emisi berbahaya. Bahkan, jika digunakan setiap hari
menggantikan bahan bakar fosil bahaya seperti hujan asam bisa dihilangkan
selamanya. Berikut merupakan perbandingan emisi pembakaran biodiesel
dengan solar.
Tabel 2.3. Perbandingan emisi pembakaran biodiesel dan solar
-
8
Senyawa Emisi Biodiesel Solar
SO2, ppm 0 78
NO, ppm 37 64
NO2, ppm 1 1
CO, ppm 10 40
Partikulat, mg/Nm3 0,25 5,6
Benzen, mg/Nm3 0,3 5,01
Toluen, mg/Nm3 0,57 2,31
Xilen, mg/Nm3 0,73 1,57
Etil benzen, mg/Nm3 0,3 0,73 (Sumber : Internasional Biodiesel, 2001)
Selain itu, Anda tidak perlu merubah atau memodifikasi mobil diesel
yang dimiliki untuk menggunakan bahan bakar Bio Diesel. Bahan bakar ini
dapat dengan mudah dioperasikan pada mesin diesel standar. Biodiesel
memiliki titik kilat yang lebih tinggi sehingga lebih aman dalam hal
penyimpanannya karena tidak mudah terbakar atau meledak apabila terkena
sedikit panas. Biodiesel yang dihasilkan juga memiliki angka setan yang
tinggi.
2.4 Kelemahan Biodiesel
Kandungan energi bio diesel diketahui 11% lebih kecil dari bahan bakar
diesel yang berbasis minyak bumi. Ini berarti kapasitas pembangkit listrik
dari mesin yang Anda gunakan akan menurun cukup jauh ketika
menggunakan Bio Diesel.
Kelemahan kedua yang terdapat pada Bio Diesel adalah memiliki
kualitas oksidasi yang buruk sehingga Bio Diesel dapat menyebabkan
beberapa masalah masalah serius ketika disimpan. Bila disimpan untuk waktu
yang lebih lama, Bio Diesel cenderung berubah menjadi gel (lihat minyak
goreng yang disimpan di kulkas), yang dapat menyebabkan penyumbatan
berbagai komponen mesin. Bio Diesel ini juga dapat mengakibatkan
pertumbuhan mikroba, sehingga menyebabkan beberapa kerusakan pada
mesin. Selain itu dampak paling serius yang dihadapi dengan penggunaan Bio
Diesel adalah kelangkaan pangan akibat dialihkannya tanaman yang biasa
dikonsumsi untuk dijadikan bahan bakar. Tanaman seperti tebu, jagung,
-
9
kelapa sawit dan beberapa jenis komoditas lainnya cenderung mengalami
kenaikan harga yang cukup signifikan akibat dijadikan Bio diesel.
2.5 Proses Biodiesel Hingga Bisa Menghasilkan Energi
Sumber minyak nabati yang digunakan dalam pembuatan biodiesel
Bahan baku utama yang digunakan untuk menghasilkan biodiesel
tentu merupakan tumbuh-tumbuhan yang kemudian di ambil kandungan
minyak nabatinya. Ada berbagai sumber minyak nabati yang dapat
digunakan antara lain :
o Bahan baku minyak nabati murni; biji kanola dan minyak kedelai
yang paling banyak digunakan. Minyak kedelai paling banyak
digunakan 90% sebagai stok bahan bakar di Amerika.
o Minyak jelantah;
o Lemak hewan termasuk produk turunan seperti asam lemak
Omega-3 dari minyak ikan.
o Algae juga dapat dipergunakan sabagai bahan baku biodiesel yang
dapat dibiakkan dengan menggunakan bahan limbah seperti air
selokan tanpa menggantikan lahan untuk tanaman pangan.
o Lemak hewani sangat terbatas dalam persediaan dan tidak efisien
meningkatkan kadar lemak dalam tubuh hewan. Walaupun
demikian, produksi biodiesel dengan lemak hewani tidak dapat
diacuhkan dan dapat dijadikan sebagai pengganti penggunaan
petro-diesel dalam jumlah kecil. Hingga sekarang, investasi senilai
5 juta dollar sedang dibuat pabrik di Amerika,direncanakan akan
memproduksi 11.4 juta liter biodiesel dari perkiraan 1 milyar kg
lemak ayam setiap tahun dari peternakan ayam lokal.
Kandungan yang terdapat pada minyak nabati
Trigliserida
-
10
Minyak atau lemak adalah substansi yang bersifat non soluble di air
(hidrofobik) terbuat dari satu mol gliserol dan tiga mol asam lemak.
Minyak atau lemak juga biasa dikenal sebagai trigliserida (Sonntag,
1979). Struktur kimia trigliserida disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Rumus bangun trigliserida
R1, R2, dan R3 merupakan rantai hidrokarbon yang berupa asam
lemak dengan jumlah atom C lebih besar dari sepuluh. Senyawa inilah
yang akan dikonversi menjadi ester melalui reaksi transesterifikasi.
Indonesia memiliki banyak sekali tumbuhan penghasil minyak lemak
nabati bahan baku produksi biodiesel. Kekayaan alam ini masih belum
banyak dikembangkan. Kandungan dan komposisi asam lemak dari
berbagai tumbuhan di Indonesia dapat dilihat pada Tabel dibawah ini
-
11
Tabel 2.4. Kandungan dan Komposisi minyak nabati beberapa tumbuhan
Nama Pohon
(Indonesia Latin)
Kelapa
sawit
Jarak
Pagar Saga Utan Kapok Kasumba Nyamplung
Elaesis
guineensis
Jatropha
curcas
Adenanthera
pavonina
Ceiba
Pentandra
Carthamus
tinctorius
Calophyllum
inophyllum
Bagian sumber
minyak Sabut Inti biji Daging biji Inti biji Inti biji Inti biji
Kandungan
minyak 45-70 40-60 14-28 24-40 30-50 40-73
(%-b kering)
Komposisi asam lemak:
Miristat 2 0,25 0,4
Palmitat 42 14,5 9 10,5 6,7 17,1
Stearat 5 5,5 1,1 8,6 3,65 9,05
Arakhidat 0,15 1,3
Lignoserat 25,5
Oleat 41 50 49,4 46,1 11,75 50,8
Linoleat 10 29,6 14,6 33,5 77,9 20
Erusat 3,3
(Sumber : Eckey,1954; Knothe,1997; Soerawidjja, 2002)
Asam Lemak Bebas
Selain mengandug trigliserida, minyak lemak nabati juga
mengandung asam lemak bebas (free fatty acid), fosfolipid, sterol, air,
odorants, dan pengotor-pengotor lainnya. Di antara kandungan-
kandungan tersebut yang perlu diperhatikan ialah asam lemak bebas.
Asam lemak bebas merupakan pengotor yang tidak boleh ada
dalam reaksi transesterifikasi. Asam lemak bebas bereaksi dengan
basa (katalis reaksi transesterifikasi) membentuk sabun dan air. Selain
itu, reaksi transesterifikasi menghasilkan produk samping berupa
gliserin. Sabun sulit dipisahkan dari gliserin, sehingga adanya asam
lemak bebas dalam reaksi transesterifikasi dapat menyebabkan
kesulitan dalam pemisahan produk.
Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan biodiesel
Bahan baku:
1. Minyak Nabati yang telah diekstrak dari tumbuhan.
-
12
2. Methanol (CH3OH)/Ethanol (CH3COOH) kemurnian 99%. Alkohol
digunakan sebagai reaktan dalam reaksi esterifikasi maupun
transesterifikasi. Alkohol yang sering digunakan adalah metanol,
etanol, propanol, dan isopropanol. Dalam skala industri, metanol lebih
banyak digunakan karena harganya lebih murah daripada alkohol yang
lain.Alkohol diumpankan dalam reaksi esterifikasi maupun
transesterifikasi dalam jumlah berlebih untuk mendapatkan konversi
maksimum. Pemakaian alkohol yang berlebih tentu saja menambah
biaya produksi pembuatan biodiesel, oleh karena itu alkohol sisa di
daur ulang.
3. KOH/NaOH. Kedua senyawa ini berlaku sebagai katalis pada reaksi
transesterifikasi. Katalis yang sering digunakan untuk reaksi
transesterifikasi yaitu alkali, asam, atau enzim. Penggunaan enzim
masih belum umum dibandingkan alkali dan basa karena harganya
mahal dan belum banyak penelitian yang membahas kinerja katalis ini.
Alkali yang sering digunakan yaitu natrium metoksida (NaOCH3),
natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), kalium
metoksida, natrium amida, natrium hidrida, kalium amida, dan kalium
hidrida (Sprules and Price, 1950). Natium hidroksida dan natrium
metoksida merupakan katalis yang paling banyak digunakan. Natrium
metoksida lebih efektif dibandingkan natrium hidroksida (Fredman et.
al., 1984; Hartman, 1956) tetapi harganya lebih mahal dan beracun.
Untuk perbandingan molar alkohol dan asam lemak 6:1, perolehan
ester untuk NaOH 1% dan NaOCH3 0,5% hampir sama setelah
direaksikan selama 60 menit Namun, pada perbandingan molar alkohol
dan asam lemak 3:1, katalis natrium metoksida menunjukkan hasil
yang lebih baik (Fredman et. al., 1984). Kalium hidroksida (KOH)
mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan katalis lainnya.
Pada akhir proses, KOH yang tersisa dapat dinetralkan dengan asam
fosfat menjadi pupuk (K3PO4) sehingga proses produksi biodiesel
dengan katalis KOH tidak menghasilkan limbah cair yang berbahaya
-
13
bagi lingkungan. Selain itu, KOH dapat dibuat dari abu pembakaran
limbah padat pembuatan minyak nabati.
Reaksi pembuatan Biodiesel
Ada dua reaksii untuk mendapatkan biodiesel yaitu dengan reaksi
esterifikasi dan reaksi transesterifikasi.
1. Reaksi Esterifikasi
Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak bebas
dengan alkohol membentuk ester dan air. Reaksi yang terjadi
merupakan reaksi endoterm, sehingga memerlukan pasokan kalor dari
luar. Temperatur untuk pemanasan tidak terlalu tinggi yaitu 55-60 oC
(Kac, 2001). Secara umum reaksi esterifikasi adalah sebagai berikut :
Reaksi esterifikasi dapat dilakukan sebelum atau sesudah reaksi
transesterifikasi. Reaksi esterifikasi biasanya dilakukan sebelum
reaksi transesterifikasi jika minyak yang diumpankan mengandung
asam lemak bebas tinggi (>0.5%). Dengan reaksi esterifikasi,
kandungan asam lemak bebas dapat dihilangkan dan diperoleh
tambahan ester.
2. Reaksi Transesterifikasi
Reaksi Transesterifikasi sering disebut reaksi alkoholisis, yaitu
reaksi antara trigliserida dengan alkohol menghasilkan ester dan
gliserin. Alkohol yang sering digunakan adalah metanol, etanol, dan
isopropanol. Berikut ini adalah tahap-tahap reaksi transesterifikasi :
-
14
Secara keseluruhan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut :
-
15
Trigliserida bereaksi dengan alkohol membentuk ester dan
gliserin. Kedua produk reaksi ini membentuk dua fasa yang mudah
dipisahkan. Fasa gliserin terletak dibawah dan fasa ester alkil diatas.
Ester dapat dimurnikan lebih lanjut untuk memperoleh biodiesel yang
sesuai dengan standard yang telah ditetapkan, sedangkan gliserin
dimurnikan sebagai produk samping pembuatan biodiesel. Gliserin
merupakan senyawaan penting dalam industri. Gliserin banyak
digunakan sebagai pelarut, bahan kosmetik, sabun cair, dan lain-lain.
Rute-Rute Proses Pembuatan Biodiesel
Pembuatan biodiesel dengan bahan baku minyak berasam lemak bebas
tinggi akan menimbulkan banyak rute karena diperlukan satu reaksi atau
lebih dan pemisahannya. berikut ini gambaran singkat mengenai rute-rute
pembuatan biodiesel.
1. Rute I (transesterifikasi esterifikasi )
Pada rute ini, pembuatan ester alkil dari minyak nabati dilakukan
dengan dua reaksi, transesterifikasi dan esterifikasi. Asam lemak
bebas dalam minyak lemak nabati direaksikan dengan basa
membentuk sabun. Semua asam lemak bebas dikonversi menjadi
sabun, sehingga minyak nabati yang masuk reaktor transesterifikasi
bebas asam lemak bebas. Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan satu
tahap atau dua tahap, pada reaksi dua tahap dilakukan pemisahan
gliserin di tengah-tengah reaksi, hal ini dilakukan agar kesetimbangan
reaksi bergeser ke kanan, sehingga konversi yang diperoleh lebih
tinggi.
Hasil yang diperoleh dari keluaran reaktor transesterifikasi
adalah ester, gliserin, sabun, dan pengotor. Ester dipisahkan dari
produk dan sabun diubah kembali menjadi asam lemak bebas dengan
pengasaman. Asam lemak dapat diubah menjadi ester alkil dengan
reaksi esterifikasi.
-
16
Asam lemak bebas bereaksi dengan alkohol menjadi ester dan air.
Pada reaksi ini digunakan katalis asam, dapat berupa katalis homogen
(cair) atau heterogen (padat). Katalis padat dapat memudahkan dalam
proses pemisahan produk karena dapat disaring untuk kemudian
dipakai kembali. Selain menghasilkan ester, reaksi esterifikasi juga
menghasilkan produk samping berupa air.
Ester hasil reaksi esterifikasi masih bercampur dengan pengotor-
pengotor sehingga harus dimurnikan. Pengotor paling banyak adalah
gliserin. Gliserin mempunyai massa jenis yang lebih besar daripada
ester sehingga fasa gliserin berada di bawah, pemisahannya dapat
dilakukan dengan dekantasi. Gliserin dapat dimurnikan lebih lanjut
dan menjadi produk samping yang bernilai ekonomi cukup tinggi.
Biodiesel hasil reaksi esterifikasi dicampurkan kembali dengan
biodiesel hasil reaksi transesterifikasi.
Biodiesel yang dihasilkan masih berupa produk mentah sehingga
perlu dimurnikan. Pemurniannya dapat dilakukan dengan dua cara
yaitu dengan pencucian menggunakan air atau pemurnian dengan
penukar ion (penukar anion untuk mengikat asam dan penukar kation
untuk mengikat basa yang tersisa dari reaksi transesterifikasi).
Pencucian dilakukan untuk menghilangkan garam, alkohol, dan
pengotor yang larut dalam air.
Rute ini tidak sesuai untuk memproduksi biodiesel dari minyak
lemak nabati yang mengandung asam lemak bebas tinggi karena
memerlukan bahan baku berupa asam dan basa relatif lebih banyak.
2. Rute II (esterifikasi transesterifikasi)
Seperti pada rute I, Rute ini juga menggunakan dua reaksi, yaitu
esterifikasi dan transesterifikasi, namun pada rute ini reaksi
esterifikasi dilakukan sebelum reaksi tranesterifikasi. Hal ini
dilakukan untuk menghilangkan asam lemak bebas sekaligus
menambah perolehan biodiesel. Reaksi esterifikasi dapat dilakukan
dengan katalis homogen maupun heterogen. Esterifikasi dengan
katalis homogen menghasilkan produk yang bersifat asam sehingga
-
17
sebelum reaksi transesterifikasi, kelebihan asam ini harus dinetralkan
terlebih dahulu. Penetralan dapat dilakukan dengan penambahan basa
atau menggunakan resin penukar anion. Penetralan menggunakan basa
menghasilkan garam yang dapat menjadi pengotor, hal ini tidak terjadi
pada penetralan menggunakan penukar ion.
Reaksi esterifikasi menghasilkan produk samping berupa air. Air
harus dipisahkan sebelum reaksi transesterifikasi. Pemisahan ini dapat
dilakukan dengan penguapan atau menggunakan absorber.
Umpan masuk reaktor transesterifikasi berupa trigliserida, ester,
dan pengotor. Trigliserida direaksikan dengan metanol menghasilkan
ester dan gliserin. Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan dua tahap
untuk mendapatkan konversi tinggi. Pada reaksi dua tahap, pemisahan
gliserin dilakukan diantara kedua reaksi. Pemisahan gliserin ini
berguna untuk menggeser kesetimbangan ke kanan sehingga
konversinnya menjadi lebih tinggi.
Reaksi transesterifikasi menghasilkan produk samping berupa
gliserin. Ester dan gliserin tidak saling larut sehingga dapat dipisahkan
dengan dekantasi. Fasa ester dimurnikan lebih lanjut untuk
mendapatkan biodiesel yang sesuai dengan standard mutu yang
disyaratkan. Fasa ester masih mengandung pengotor-pengotor,
seperti : sisa katalis, garam, metanol, dan pengotor lainnya. Pemurnian
fasa ester alkil dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pencucian
dengan air atau menggunakan penukar ion.
3. Rute III (esterifikasi dengan metanol superkritik)
Metanol superkritik adalah metanol yang berada pada kondisi
diatas temperatur dan tekanan kritiknya, yaitu 350 oC dan 30 MPa.
Esterifikasi dengan metanol superkritik mempunyai beberapa
keunggulan yaitu waktu yang diperlukan untuk mencapai konversi
yang diinginkan jauh lebih kecil daripada dengan cara konvensional
dan proses pemisahan produknya lebih mudah karena tidak
menggunakan katalis, sehingga tidak ada pengotor berupa katalis sisa.
-
18
Namun, esterifikasi ini juga mampunyai kelemahan yaitu kondisi
operasi harus pada temperatur dan tekanan tinggi.
Pengotor
Pengotor yang ada dalam biodiesel diantaranya gliserin, air, dan
alkohol sisa. Pemisahan pengotor dilakukan untuk mendapatkan biodiesel
yang memenuhi kriteria untuk dijadikan bahan bakar.
1. Gliserin
Gliserin dan ester membentuk dua fasa yang tidak saling larut.
Gliserin yang berada di lapisan bawah karena densitasnya lebih besar
dari ester. Pemisahan gliserin dari ester dapat dilakukan dengan cara
dekantasi. Gliserin merupakan produk samping proses pembuatan
biodiesel yang bernilai ekonomis tinggi yang dapat dijual dalam
keadaan mentah (crude glycerin) atau gliserin yang telah dimurnikan.
Pemurnian gliserin akan lebih sulit jika terbentuk sabun hasil reaksi
asam lemak bebas dengan basa.
2. Air
Salah satu produk samping reaksi esterifikasi adalah air. Air harus
dihilangkan sebelum reaksi transesterifikasi. Pemisahan air ini dapat
dilakukan dengan penguapan atau menggunakan absorber. Pemisahan
air dengan penguapan lebih banyak dilakukan dalam industri biodiesel
karena lebih murah. Air menjadi sulit dipisahkan jika terdapat sabun
hasil reaksi asam lemak bebas dengan basa. Air akan berikatan dengan
sabun dan gliserin sehingga pemisahannya menjadi sulit.
-
19
2.6 Penerapan Teknologi Biodiesel di Indonesia
Biodiesel adalah bahan bakar nabati yang memiliki sifat-sifat seperti
minyak solar yang mengandung ester metil/etil asam-asam lemak. Selain
berasal dari bahan baku yang dapat terbarukan (renewable), keunggulan
biodiesel adalah ramah lingkungan karena tidak mengandung sulfur dan
mempunyai emisi (Cox danParticulate matter) yang rendah serta tidak
mengandung racun (non toxic). Dengan centane number yang tinggi
menyebabkan pembakaran yang lebih sempurna. Viskositas yang tinggi
menghasilkan pelumasan yang baik terhadap mesin. Secara teknologi,
penggunaan biodiesel sebagai pengganti solar tidak memerlukan extra cost,
karena tidak memerlukan modifikasi khusus terhadap mesin-mesin
konvensional yang berjalan saat ini.
Sumber utama lemak atau minyak lemak dapat berasal dari minyak sawit
(Crude Palm Oil - CPO), minyak kelapa, minyak inti sawit, minyak kacang,
minyak kelor, minyak jarak pagar dan puluhan jenis tumbuhan lain yang
banyak di Indonesia. Sedangkan metanol dan etanol dapat dibuat dari gas
bumi atau dengan proses fermentasi dari biomassa. Selain biodiesel, reaksi ini
juga menghasilkan side product yaitu gliserin yang permintaan pasarnya juga
cukup besar, sehingga secara ekonomis cukup menguntungkan. Di massa
depan gliserin juga dapat difermentasi menjadi etanol sehingga selain
biodiesel juga dapat dihasilkan bioetanol.
Diantara beberapa sumber bahan baku biodiesel yang mempunyai potensi
sangat besar adalah minyak sawit. CPO sudah menjadi bahan baku yang
komersial, dimana Indonesia sudah menjadi negara penghasil CPO kedua
terbesar di dunia. Tahun 2003, Indonesia sudah memproduksi sebanyak 10.68
juta ton (5.32 juta ton diekspor) dengan daerah sebaran produksi seperti
dalam tabel 1. Dengan tingkat pertumbuhan pertahun 15%, produksi CPO
tahun 2010 akan mencapai 17.5 juta ton.
-
20
Tabel 5. Luar Area dan Produksi CPO Indonesia tahun 2003
Daerah Luas Area (Ha) Produksi CPO (ton)
Sumatera 3.712.878 9.122.178
Jawa 15.334 31.425
Bali, Nusa Tenggara 0 0
Kalimantan 1.002.690 1.220.839
Sulawesi 137.104 213.339
Maluku, Papua 58.074 95.123
Total 4.926.080 10.682.902
(Sumber: Dept. Pertanian, 2003)
Dapat dikatakan hampir seluruh jenis CPO dapat diolah menjadi
biodiesel. Mulai dari CPO standar denganFree Fatty Acid (FFA) kurang dari
5%, CPO offgrade dengan FFA antara 5-20%, Waste CPO dengan FFA
antara 20-70%, bahkan sampai Palm Fatty Acid Distillate (PFAD-produk sisa
dari pabrik minyak goreng) yang mempunyai FFA lebih dari 70%. CPO
tersebut melewati proses seperti pada gambar 2 sehingga menghasilkan
biodiesel dan gliserin sebagai produk sampingan.
Selain CPO, potensi besar juga terdapat pada minyak jarak pagar
(Jatropha curcas). Walaupun belum diproduksi secara maksimal, jarak pagar
dengan sifatnya yang khas mempunyai potensi sangat besar untuk dapat
berkembang menjadi sumber energi alternatif. Berbeda dengan CPO yang
dapat dipergunakan untuk minyak goreng, minyak jarak pagar mengandung
racun sehingga tidak dapat dikonsumsi. Jarak pagar adalah tumbuhan asli
Amerika Tengah yang mempunyai sifat tahan kekeringan, dapat beradaptasi
pada 1-6000 m di atas permukaan laut (dpl) dengan kondisi terbaik adalah
pada ketinggian kurang dari 500 m dpl. Jarak pagar dapat tumbuh dengan
baik di lahan kritis pada temperatus 11-38 dengan curah hujan 300-2000 mm
pertahun. Walaupun begitu jarak pagar memerlukan air yang cukup hingga
usia 2-3 tahun. Jarak pagar dapat tumbuh tahunan (mencapai 50 tahun) pada
lahan-lahan marjinal yang miskin hara. Dengan kemampuan berbuah yang
cepat, jarak pagar dapat mulai dipanen sejak usia 6 bulan dengan produksi
maksimal setelah mencapai usia 4 tahun (Dr. David Alloreung, 2005).
Belum ada data statistik yang tepat mengenai produktifitas jarak pagar.
Menurut Departemen Energi Nicaragua (2005) produksi minyak jarak yang
-
21
dihasilkan perhektar adalah 1.5-1.7 ton pertahun. Nilai ini lebih rendah
dibandingkan dengan laporan yang disampaikan oleh Allolerung (2005) yang
menyebutkan produksi minyak jarak dalam satu hektar dapat mencapai 4.2
ton pertahun. Nilai yang lebih optimis disampaikan oleh Manurung (2005)
bahwa dalam satu hektar kurang lebih menghasilkan 10-12.5 ton biji jarak
pagar. Dengan kandungan minyak 35% produksi minyak jarak pagar yang
dihasilkan perhektar pethaun adalah 4.3 ton. Ini setara dengan 4.7 kL/ha/th
biodiesel.
Tabel 6. Luas Lahan Kritis Indonesia Tahun 2003
Daerah Dalam Kawasan Hutan
(Ha)
Luar Kawasan
Hutan (Ha) Jumlah (Ha)
Sumatera 1.950.850 4.084.551 6.035.401
Jawa 338.203 1.270.731 1.608.943
Bali, Nusa Tenggara 348.102 1.237.581 1.585.683
Kalimantan 2.580.290 4.489.506 7.069.796
Sulawesi 943.669 827.657 1.771.326
Maluku, Papua 1.825.372 2.218.328 4.043.700
Total 7.986.486 14.128.354 22.114.840
(Sumber: Statistik Indonesia 2004, BPS (diolah)).
Saat ini Indonesia masih memiliki lahan kritis yang cukup luas yang
tersebar diseluruh pulau. Sebaran lahan kritis tersebut dapat dilihat pada tabel
6, dengan total luas di seluruh Indonesia pada akhir tahun 2003 adalah 22 juta
hektar (Statistik Indonesia 2004, BPS). Jika 5% saja dari seluruh lahan kritis
ini ditanami jarak pagar maka kebutuhan bidiesel Indonesia sebesar 4.2 juta
kL/tahun dapat dipenuhi.
-
22
REFERENSI
Sukmini, Eva. Serba-Serbi Energi, Bunga Rampai Energi dari Negeri Sakura.
2006. Bandung: Ganesha.
Kementerian Perindustrian. http://www.kemenperin.go.id/artikel/1903/Indonesia-
Produsen-Utama-Biodiesel. Diakses pada 23 Maret 2014, 08.32 AM.
Rista. http://finance.detik.com/read/2014/02/09/100123/2491344/1034/alternatif-
tanaman-penghasil-biodiesel-ada-di-sukabumi. Diakses pada 24 Maret 2014,
09.35 PM.
MITI (Masyarakat Ilmuwan dan Teknolog Indonesia).
http://beranda.miti.or.id/potensi-biodiesel-di-indonesia/. Diakses pada 24
Maret 2014, 09.35 PM.
Statistik Indonesia 2004, BPS
top related