BIODIESEL ULTRASONIK

Biodiesel secara umum didefinisikan sebagai ester monoalkil dari minyak tanaman dan lemak hewan. Minyak yang berasal dari tumbuhan dan lemak hewan serta turunannya mempunyai kemungkinan sebagai pengganti bahan bakar diesel. Biodiesel memiliki sifat fisis yang sama dengan minyak solar sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk kendaraan bermesin diesel. Dibanding bahan bakar solar, biodiesel memiliki beberapa keunggulan, yaitu:

1) biodiesel diproduksi dari bahan pertanian, sehingga dapat diperbaharui,

2) memiliki bilangan cetane yang tinggi,

3) ramah lingkungan karena biodiesel tidak mengandung sulfur sehingga tidak ada emisi SOx,

4) aman dalam penyimpanan dan transportasi karena tidak mengandung racun. Biodiesel tidak mudah terbakar karena memiliki titik bakar yang relatif tinggi,

5) meningkatkan nilai produk pertanian Indonesia,

6) memungkinkan diproduksi dalam skala kecil menengah sehingga bisa diproduksi di pedesaan,

7) menurunkan ketergantungan suplai minyak dari negara asing

8) biodegradabel: jauh lebih mudah terurai oleh mikroorganisme dibandingkan minyak mineral.

Biodiesel dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak atau lemak dengan alkohol. Gugus alkil dalam alkohol akan menggantikan gugus hidroksil pada struktur ester minyak dengan dibantu katalis. NaOH dan KOH adalah katalis yang umum digunakan. Alkohol yang dapat digunakan antara lain metanol, etanol, propanol, butanol dan amil alkohol.

Biodiesel adalah umumnya diproduksi di batch reaktor menggunakan panas dan mekanik pencampuran sebagai masukan energi. Ultrasonic cavitational pencampuran adalah alternatif yang efektif sarana untuk mencapai baik pencampuran dalam pengolahan biodiesel komersial. Ultrasonik kavitasi menyediakan energi aktivasi diperlukan untuk industri biodiesel transesterifikasi. Manufaktur biodiesel dari minyak nabati (misalnya kedelai, canola, jatropha, biji bunga matahari atau Alga) atau lemak hewan, melibatkan basa dikatalisasi transesterifikasi asam lemak dengan metanol atau etanol untuk memberikan yang sesuai metil ester Gliserin adalah produk sampingan yang tak terelakkan dari reaksi ini.Minyak nabati sebagai lemak hewan adalah trigliserida terdiri dari tiga rantai asam lemak yang terikat dengan molekul gliserin. Triglycerides adalah Ester. Ester adalah asam, seperti asam lemak, dikombinasikan dengan alkohol. Gliserin (= gliserol) adalah alkohol berat. Trigliserida proses konversi yang Ester dijadikan alkil Ester (= biodiesel) menggunakan katalis (Alkali) dan alkohol reagen, misalnya metanol, yang menghasilkan metil ester biodiesel. Metanol menggantikan gliserin. Gliserin fase berat akan tenggelam ke bawah. Biodiesel tahap lebih ringan mengapung di atas dan dapat dipisahkan, misalnya decanters atau sentrifugal. Proses konversi ini disebut transesterifikasi. Reaksi esterifikasi konvensional dalam pemrosesan batch cenderung lambat, dan pemisahan fase gliserin memakan waktu, sering mengambil 5 jam atau lebih.

Pengolahan biodiesel ultrasonik memungkinkan untuk proses terus-menerus inline. Ultrasonication dapat mencapai Biodiesel menghasilkan lebih dari 99%. Reaktor ultrasonik mengurangi waktu pengolahan dari konvensional 1 sampai 4 jam batch processing untuk kurang dari 30 detik. Lebih penting, ultrasonication mengurangi pemisahan waktu 5-10 jam (menggunakan konvensional agitasi) untuk kurang dari 60 menit. Ultrasonication juga membantu untuk mengurangi jumlah katalis yang diperlukan oleh hingga 50% karena peningkatan aktivitas kimia hadapan kavitasi. Bila menggunakan ultrasonication jumlah kelebihan metanol diperlukan berkurang, terlalu. Manfaat lain adalah peningkatan dihasilkan kemurnian gliserin. Ultrasonik pengolahan biodiesel melibatkan langkah-langkah berikut:

1) minyak sayur atau lemak hewan yang dicampur dengan metanol (yang membuat metil ester) atau etanol (untuk etil Ester) dan natrium atau kalium methoxide atau hidroksida

2) campuran dipanaskan, misalnya suhu antara 45 dan 65C

3) campuran dipanaskan sedang sonicated inline selama 5-10 detik

4) gliserin tetes keluar atau dipisahkan menggunakan sentrifugal

5) biodiesel dikonversi dibasuh dengan air.

Paling sering, sonication adalah dilakukan pada tekanan tinggi (1-3bar, mengukur tekanan) menggunakan pompa pakan dan adjustable back-tekanan katup di sel aliran. Pengolahan industri biodiesel tidak perlu banyak energi ultrasonik. Kebutuhan energi sebenarnya dapat ditentukan dengan menggunakan 1kW ultrasonik prosesor dalam skala bangku-top. Semua hasil dari bangku-top pengujian seperti itu dapat ditingkatkan dengan mudah. Jika diperlukan, FM dan bersertifikat ATEX ultrasonik perangkat yang tersedia, seperti UIP1000-Kel.Gelombang ultrasonik akan menimbulkan peregangan dan pemampatan pada ruang antar cairan, sehingga menyebabkan terbentuknya gelembung mikro. Gelembung mikro berumur sangat singkat (kurang dari 1 x 10-7 detik), dan ketika gelembung tersebut pecah, akan membantu mengecilkan ukuran droplet methanol maupun minyak menjadi 42% lebih kecil dibandingkan yang diperoleh dari metode konvensional. Hal ini menyebabkan jumlah area antar muka kedua fase reaktan bertambah banyak, sehingga membantu proses pembentukan metil ester (biodiesel) yang lebih cepat.

Gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk mempercepat dan mengoptimalkan proses transesterifikasi tanpa dengan pemanasan, sehingga dapat dihasilkan produk biofuel yang lebih berkualitas karena disebabkan proses yang lebih sempurna dan dihasilkan hasil biofuel yang lebih besar. Suara yang dapat kita dengar mempunyai rentang frekuensi antara 16Hz s/d 18kHz, sedangkan suara yang dapat digunakan untuk proses kimia yang dikenal dengan gelombang ultrasonik dengan rentang frekuensi antara 20kHz s/d 100 kHz. Medan ultrasonik akan menghasilkan efek kimia dan fisika yang diakibatkan oleh meledaknya gelembung kavitasi mikro yang disebabkan getaran ultrasonik, sehingga efek tersebut yang berdampak terjadinya proses sonokimia. Proses sonokimia telah diketahui dan diterapkan di berbagai proses kimia di beberapa industri dan beberapa industri baru bahkan telah menggunakannya sebagai alternatif proses baru yang sangat menguntungkan. Untuk proses pembuatan biodiesel penggunaan ultrasonik selain untuk proses transesterifikasi juga dapat digunakan untuk proses pemisahannya.A. Proses Reaksi Biodiesel Proses reaksi transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan berkelanjutan tiga tahap dengan persamaan reaksi berikut ini :Trigliserida + 3ROH = 3 Metil Ester + GlyserolSecara stokiometri perbandingan molar alkohol dengan minyak adalah 3:1 agar reaksi dapat terjadi, tetapi dalam praktek biasanya menggunakan alkohol yang lebih banyak untuk mempercepat dan menyempurnakan proses reaksi dan di industri saat ini biasanya menggunakan perbandingan 6:1. Glycerol yang dihasilkan sebagai hasil samping mempunyai banyak sekali manfaatnya, sehingga bisa dikatakan bahwa produksi biodiesel menghasilkan limbah yang sangat sedikit. Setelah proses reaksi biasanya memerlukan proses pengendapan yang memerlukan waktu yang lama sehingga didapatkan hasil yang terpisah antara minyak dan glycerol.Tabel 1: Perbandingan proses konvensional dengan gelombang ultrasonikKondisiKonvensionalGelombang Ultrasonik

Waktu Reaksi

Agitasi

% Metanol

% Katalis1 6 jam

Perlu

15 20 wt %

1.5 3.0 wt %5 10 menit

Tidak Perlu

12.5 15 wt %

0.5 1.5 wt %

Dari tabel diatas menunjukkan bahwa dengan gelombang ultrasonik pembuatan biodiesel akan mempunyai banyak keuntungan diantaranya : proses pembuatan menjadi lebih cepat, bahan baku yang digunakan lebih sedikit dan menggunakan energi yang lebih kecil. Sehingga secara keseluruhan akan berdampak pada proses pembuatan yang lebih ekonomis.

Dengan adanya inovasi teknologi untuk proses yang ekonomis pembuatan biodiesel diharapkan dapat diimplementasikan secara langsung pada proses produksi, sehingga manfaat tersebut dapat langsung dirasakan masyarakat khususnya pada saat ini untuk pengganti solar pada pembangkit listrik tenaga diesel dimana pemadaman bergilir sudah dilakukan di berbagai daerah. DAFTAR PUSTAKA

Hambali, Achmad. 2010. Keuntungan Biodiesel Ultrasonik. https://www.academia.edu/7176825/PERBANDINGAN_PEMBUATAN_BIODIESEL_DENGAN_VARIASI_BAHAN_BAKU_KATALIS_DAN_TEKNOLOGI_PROSES (Diakses tanggal 18 September 2014)

Supranto, dkk. 2008. Biodiesel Ultrasonik. http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&cad=rja&uact=8&ved=0CCQQFjACOAo&url=http%3A%2F%2Fjurnal.ugm.ac.id%2Fjrekpros%2Farticle%2Fdownload%2F2453%2F2200&ei=w8AZVM6BD8XZ8gWlsYC4DA&usg=AFQjCNHFLgUeEb6Y9H51zVDK5fqI6pe1rQ&bvm=bv.75097201,d.dGc (Diakses tanggal 18 September 2014)Susilo, Bambang. 2008. Pembuatan Biodiesel Ultrasonik. http://www.hielscher.com/id/biodiesel_transesterification_01.htm (Diakses tanggal 18 September 2014)Untoro, Pudji. 2008. Biodiesel Ultrasonik. http://pudjiuntoro.wordpress.com/2008/10/09/teknologi-ultrasonik-untuk-biodiesel/ (Diakses tanggal 18 September 2014)

Wuragil. 2009. Biodiesel Ultrasonik. http://www.tempo.co/read/news/2009/12/02/061211467/Ultrasonic-Bisa-Sulap-Minyak-Goreng-Bekas-Jadi-Biodiesel (Diakses tanggal 18 September 2014)