i

PERBANDINGAN PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN VARIASI

BAHAN BAKU, KATALIS DAN TEKNOLOGI PROSES

KARYA TULIS ILMIAH

Disusun Oleh:

Achmad Hambali

NIM: 12 644 024

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA

KALIMANTAN TIMUR

TAHUN 2014

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia memiliki berbagai macam sumber daya alam yang dapat dijadikan

sumber energi. Salah satunya adalah minyak bumi yang termasuk kedalam sumber

energi tidak terbarukan. Salah satu hasil pengolahan minyak bumi yang dijadikan

sumber energi adalah bahan bakar minyak. Walaupun Indonesia memiliki jumlah

minyak bumi yang cukup banyak, tetapi dengan semakin banyaknya jumlah

penggunaan energi maka berpotensi menimbulkan krisis energi. Terkait hal

tersebut, penelitian mengenai energi alternatif terbarukan semakin banyak

dilakukan. Salah satunya adalah pembuatan biodiesel sebagai pengganti dari solar.

Biodiesel merupakan bahan bakar yang ramah terhadap lingkungan. Biodiesel

tidak mengandung bahan berbahaya seperti Pb, bersifat biodegradable, emisi gas

buangnya juga lebih rendah dibandingkan emisi bahan bakar diesel. Biodiesel

memiliki efek pelumasan yang tinggi sehingga dapat memperpanjang umur mesin

dan memiliki angka setana yang tinggi (>50). (Azis et al. 2011)

Biodisel dapat dibuat dari berbagai macam bahan baku minyak, misalnya saja

dengan menggunakan minyak goreng bekas oleh Aziz (2011), minyak biji kapuk

oleh Susilowati (2006), dan minyak biji karet oleh Musadhaz (2012). Katalis yang

digunakan juga bermacam-macam, misalnya saja menggunakan katalis homogen

yaitu larutan basa KOH oleh Aziz (2011), katalis heterogen cangkang keong emas

oleh Prastyo (2011) katalis heterogen zeolit sekam padi oleh Santoso (2012) dan

katalis heterogen abu tandan kosong sawit oleh Asthasari (2008). Teknologi

pembuatan biodiesel juga bermacam-macam, misalnya saja secara konvensional

(dengan pemanasan) dan menggunakan bantuan teknologi gelombang ultrasonik.

Terlihat bahwa pembuatan biodiesel memiliki variasi yang sangat banyak.

1.2. Rumusan Masalah

Dari latar belakang dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :

2

Bagaimana hasil biodiesel yang diperoleh dari berbagai macam bahan baku,

katalis dan teknologi prosesnya?

1.3. Tujuan

Tujuan dari penulisan karya ilmiah ini adalah mengetahui bahan baku, katalis dan

teknologi proses yang memberikan hasil terbaik pada pembuatan biodiesel dari

berbagai penelitian yang telah dilakukan.

1.4. Manfaat

Memberikan informasi kepada mahasiswa dan masyarakat mengenai pembuatan

biodiesel dengan berbagai macam variasi untuk mengoptimalkan potensi sumber

daya alam Indonesia.

3

BAB II

METODOLOGI

Karya ilmiah berupa artikel ilmiah ini disusun berdasarkan studi literatur

dari berbagai macam penelitian yang telah dilakukan. Data yang digunakan adalah

data yang diperoleh dari jurnal penelitian, skripsi dan prosiding seminar nasional

yang berkaitan dengan pembuatan biodiesel dan dicantumkan dalam daftar

pustaka.

Secera umum proses pembuatan biodiesel terbagi menjadi 3 tahapan, yaitu

preparasi bahan baku, preparasi katalis dan sintesis biodiesel (reaksi

transesterifikasi). Bahan baku utama pembuatan biodiesel adalah minyak yang

mengandung trigliserida. Untuk bahan baku yang belum berupa minyak misalnya

biji kapuk (Susilowati, 2006) dan biji karet (Musadhaz, 2012), maka perlu

dilakukan ekstraksi dari bahan baku tersebut hingga diperoleh minyak.

Proses transesterifikasi dapat dilakukan tanpa bantuan katalis, tetapi yield

yang dihasilkan pada suhu 350oC sangat rendah dan karena itulah diperlukan suhu

yang tinggi (Prastyo, 2011). Reaksi transesterifikasi dapat berkataliskan basa,

asam atau enzim. Penelitian saat ini banyak difokuskan pada dua metode awal

dikarenakan waktu yang lebih singkat dan biaya yang lebih murah (Asthasari,

2008). Katalis yang bersifat basa lebih umum digunakan pada reaksi

transesterifikasi karena menghasilkan metil ester yang tinggi dan waktu yang

cepat (Wang et al., 2006 dalam Asthasari, 2008). Katalis basa sendiri dapat berupa

katalis homogen maupun heterogen. Untuk katalis heterogen yang dipilih

dilakukan preparasi yang sesuai untuk mendapatkan keadaan katalis yang

diinginkan. Berbagai macam katalis heterogen dapat digunakan karena adanya

kandungan basa pada zat tersebut misalnya saja unsur K pada abu tandan kosong

sawit (Atsahari, 2008), kandungan CaCO3 pada cangkang keong mas (Prastyo,

2011). Pada penelitian yang dilakukan oleh Susilowati (2006), untuk zeolit

dilakukan aktivasi menggunakan NH4NO3, penyaringan, pecucian, pengeringan

menggunakan oven pada suhu 110oC selama 2 jam dan kalsinasi pada suhu 450oC

4

selama 4 jam. Untuk katalis cangkang keong mas (Prastyo, 2011) pertamatama

dihancurkan, dicuci untuk menghilangkan pengotor dan sisa protein. Cangkang

dikeringkan di dalam oven pada suhu 110oC selama 24 jam kemudian dikalsinasi

pada suhu 900oC selama 2 jam. Dilakukan pengecilan ukuran pada cangkang yang

telah dikalsinasi hingga berukuran 170 mesh. Sedangkan untuk katalis abu tandan

kosong sawit (Asthasari, 2008), kompos tandan kosong sawit dibakar dalam tanur

bersuhu 600C selama 5 jam. Kemudian dikecilkan ukurannya dengan mortar dan

disaring dengan penyaring mesh 100.

Tahapan terakhir adalah sintesis biodiesel menggunakan bahan baku

minyak, alkohol dan bantuan katalis. Methanol, ethanol, propanol dan amyl

alkohol dapat digunakan dalam reaksi ini. Tetapi methanol lebih banyak

dipergunakan. Hal ini disebabkan: 1. Merupakan senyawa polar dengan rantai

karbon terpendek, sehingga dapat bereaksi lebih cepat dengan triglycerides 2.

Dapat melarutkan semua jenis katalis 3. Harganya murah 4. Jika alkohol yang

dipergunakan adalah methanol, maka dapat disebut juga dengan Reaksi

methanolisis (Wahyudi dan Pudyastuti, 2005 dalam Susilowati, 2006).

Secara umum pada tahapan terakhir ini pertama-tama dilakukan

pencampuran antara katalis dan methanol kemudian dilanjutkan dengan

menambahkan campuran tersebut kedalam sebuah labu leher tiga yang telah berisi

bahan baku minyak. Untuk bahan baku minyak jelantah biasanya dilakukan

pretreatment berupa penambahan asam (HCl atau H2SO4) pada minyak.

Diharapkan dengan pretreatment ini dapat menurunkan kadar asam lemak bebas

yang terdapat dalam minyak goreng bekas sehingga kualitas biodiesel yang

dihasilkan akan lebih baik (Aziz, 2011).

Pada tahapan terakhir diberi perlakuan tambahan yaitu pengadukan dan

pemanasan dengan berbagai variasi untuk memenuhi kondisi reaksi. Pada

teknologi konvensional alat pemanas yang digunakan adalah kompor listrik

seperti pada penelitian Susilowati (2006). Pengembangan teknologi yang

dilakukan adalah menggunakan gelombang ultrasonik sebagai pemanas untuk

mempercepat reaksi yang terjadi.

5

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 metanol

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 (Ji et al., 2006; Wu et al., 2007 dalam Musadhaz,

2012).

6

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari penelitian yang dilakukan Aziz (2011) menggunakan minyak goreng

bekas berkatalis basa KOH diketahui bahwa pretreatment yang dilakukan terhadap

minyak goreng bekas mampu menurunkan kadar asam lemak bebas menjadi 1,1

%. Yield biodiesel yang dihasilkan pada reaksi transesterifiksi sebesar 88%

dengan waktu selama 1 jam. Kualitas biodiesel yang dihasilkan memenuhi SNI

biodiesel yang ditetapkan pemerintah dan standar bahan bakar solar. Hasil

penelitian Asthasari (2008) dengan bahan baku minyak jelantah (bekas pakai) dan

katalis abu tandan kosong sawit menunjukkan penggunaan jumlah katalis sebesar

5% dengan waktu reaksi selama 2 jam menghasilkan kualitas metil ester yang

terbaik dan sesuai dengan SNI biodiesel No. 04-7182-2006 dengan yield sebesar

88,1%. Dapat dilihat bahwa jumlah biodiesel yang dihasilkan dengan

menggunakan katalis KOH dan abu tandan kosong sawit hampir sama.

Dari penelitian Prastyo (2011) dengan bahan baku minyak kelapa sawit

dan katalis cangkang keong mas diketahui bahwa cangkang keong mas dapat

digunakan sebagai katalis yang efektif untuk pembuatan biodiesel dari minyak

kelapa sawit dengan hasil maksimal yang diperoleh adalah sebesar 94,43% dan

waktu reaksi selama 4 jam. Konversi yang diperoleh pada penelitian ini lebih

tinggi daripada menggunakan minyak bekas karena kandungan asam lemak bebas

pada minyak bekas pakai berpengaruh terhadap hasil konversi biodiesel

Pada proses pembuatan biodiesl dari minyak biji kapuk dengan katalis

zeolit dan menggunkan teknologi konvensional oleh Susilowati (2006) diperoleh

methyl ester dengan dengan yield sebesar 1,7699%., pada kondisi waktu proses 50

menit dan jumlah katalis 10 gram. Penelitian oleh Santoso (2012) yang juga

menggunakan biji kapuk dan katalis zeolit dari sekam padi, menghasilkan

biodiesel yang lebih banyak yaitu sebesar 21,94% dengan waktu reaksi selama 1

jam. Walaupun dapat dihasilkan biodiesel dari minyak biji kapuk, tetapi hasil

konversinya masih sangat kecil. Dari bebrapa hasil penelitian yang telah dibahas

7

diatas, dapat diketahui bahwa berbagai macam jenis katalis heterogen dapat

digunakan sebagai pengganti dari katalis homogen sehingga dapat mengurangi

biaya pembuatan dari biodiesel.

Untuk proses pembuatan biodiesel dari minyak kelapa sawit dengan

katalis NaOH dan menggunakan teknologi ultrasonik oleh Musadhaz (2012)

menghasilkan yield antara 96,5% hingga 98,03% dengan rentang waktu reaksi

selama 10-30 menit. Dapat dilihat bahwa pada penggunaan teknologi ultrasonik

menghasilkan konversi yang tinggi dalam waktu singkat. Selain itu pada teknologi

konvensional membutuhkan suhu reaksi yang lebih besar yaitu 60oC sedangkan

pada teknologi ultrasonik sebesar 45oC.

8

BAB IV

KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

4.1. Kesimpulan

Dari studi literatur yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan, yaitu

pembuatan biodiesel berbahan dasar minyak ( minyak bekas pakai, minyak biji

kapuk, minyak kelapa sawit) dapat dilakukan dengan hasil optimum yang

didapatkan adalah 88% yield untuk bahan baku minyak bekas pakai berkatalis

KOH maupun abu tandan kosong sawit, hingga 20% yield untuk bahan baku

minyak biji kapuk berkatalis zeoilit, untuk bahan baku minyak kelapa sawit

dihasilkan yield sebesar 84,43% dengan katalis cangkang keong mas dan 96,5-

98,03% dengan katalis NaOH. Waktu reaksi akan lebih singkat jika menggunakan

teknologi gelombang ultrasonik, yaitu selama 10-30 menit sedangkan pada

teknologi konvensional waktu reaksi bervariasi antara 1-4 jam.

4.2. Rekomendasi

Disarankan pembuatan biodiesel menggunakan bahan baku berbasis minyak

dan katalis heterogen basa serta penambahan teknologi ultrasonik pada prosesnya

untuk mendapatkan hasil optimum dengan waktu reaksi yang singkat dan biaya

yang lebih murah.

9

DAFTAR PUSTAKA

Asthasari, R.U. 2008. Kajian proses pembuatan biodiesel dari minyak jelantah dengan

menggunakan katalis abu tandan kosong sawit [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian

Bogor.

Azis, I., Nurbayanti, S., dan Ulum, B. 2011. Pembuatan produk biodiesel dari minyak

goreng bekas dengan cara esterifikasi dan transesterifikasi. Jurnal Valensi Vol. 2

No. 3, Nop 2011 (443-448)

Musadhaz, S., Setyaningsih, D., dan Hendra, D. 2012. Pembuatan biodiesel biji karet

dan biodiesel sawit dengan instrumen ultrasonik serta karakteristik campurannya.

Jurnal Teknologi Industri Pertanian 22 (3): 180-188 (2012)

Prastyo, H.S., dkk. 2011. Transesterifikasi minyak kelapa sawit dengan menggunakan

katalis padat dari cangkang keong mas (Pomacea sp.). Prosiding Seminar

Nasional Fundamental dan Apliaksi Teknik Kimia 2011.

Santoso, M.P.B., Susatyo, E.B., Prasetya, A.T. 2012. Sintesis biodiesel dari minyak biji

kapuk dengan katalis zeolit sekam padi. Indonesian Journal of Chemical Science 1

(2) (2012). Hal: 98-103.

Susilowati. 2006. Biodiesel dari minyak biji kapuk dengan katalis zeolit. Jurnal Teknik

Kimia, Vol. 1, No. 1, September 2006. Hal: 10-14