1. Latar Belakang

Berdasarkan data dari Balittri (2009) permintaan minyak didunia sebesar 84,20 juta barel

per hari dan diperkirakan pada tahun 2030 permintaannya akan meningkat menjadi 113,30

juta barel per hari. Meningkatnya permintaan tersebut mengakibatkan persediaan minyak

bumi semakin menipis, salah satunya adalah di Indonesia. Terbatasnya sumber daya minyak

bumi didalam negeri telah menjadikan sekitar 50% pemenuhan kebutuhan bahan bakar solar

nasional harus dilakukan melalui impor (BRDST, 2008). Dengan demikian Indonesia

menjadi negara importir minyak terbesar di Asia Tenggara. Berdasarkan permasalahan

tersebut, maka dilakukan berbagai penelitian untuk mencari energi alternatif yang dapat

diperbaharui. Salah satu energi alternatif tersebut adalah Bahan Bakar Nabati (BBN). Solusi

tersebut antara lain penanaman tanaman yang berpotensi sebagai bahan bakar alternatif

(bioenergi). Salah satu tanaman yang sedang dikembangkan untuk dijadikan bioenergi, dalam

hal ini biodiesel adalah Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco). Penanaman kemiri Sunan

terus dilakukan karena selain berpotensi sebagai bahan bakar alternatif, tanaman ini dapat

berfungsi sebagai tanaman konservasi dan penahan air. Pada saat ini, tanaman kemiri Sunan

banyak ditanam di daerah Indonesia khususnya di daerah Jawa Barat seperti Majalengka,

Sumedang, Garut dan Tasikmalaya. Pada saat ini lebih dari 2 juta pohon ditanam di DAS

Cimanuk (TV One dan Kabar Indonesia, 2010). Berdasarkan hal tersebut maka berbagai

pihak telah melakukan penelitian dan pengembangan mengenai tanaman tersebut.

Dari hasil yang dilakukan oleh Hasyim dan Nurjuwita (2008) dan Balittri-Litbang,

Deptan (2009) disebutkan bahwa setelah melalui pengukusan maupun pengeringan, biji

kemiri Sunan dapat diolah untuk memperoleh minyaknya. Berdasarkan penelitian yang

dilakukan Balittri (2009), tanaman kemiri Sunan yang telah berumur 10 tahun dapat

menghasilkan 50-289 kg biji/pohon/tahun dengan rendemen minyak 55-56%. Minyak yang

dihasilkan berupa minyak nabati non pangan (non edible oil) sehingga tidak bersaing dengan

kebutuhan pangan. Minyak tersebut mengandung ester asam-asam lemak yang dapat

digunakan sebagai biodiesel. Ester asam-asam lemak tersebut antara lain asam palmitat, asam

linoleat, asam oleat, dan asam -oleostearat.

Berdasarkan potensi minyak kemiri Sunan yang diperoleh dari hasil penelitian diatas,

maka dilakukan penelitian lanjutan yaitu pembuatan biodiesel dari minyak Kemiri Sunan

(Aleurites trisperma Blanco) melalui transesterifikasi dengan menggunakan katalis homogen

KOH dan NaOH (Wulandari dan Nurhardiyani; Djenar, N.S dan Lintang, 2009)

1

Dari hasil penelitian tersebut disebutkan bahwa minyak Kemiri Sunan (Aleurites

trisperma Blanco) yang sudah diesterifikasi terlebih dahulu, pada saat transesterifikasi

dengan katalis KOH menghasilkan biodiesel dengan nilai viskositas kinematik (400C) 6,78

cSt, bilangan iodium 76,66 g iod/100 g, berat jenis (400C) 0,9002 g/cm3 dan bilangan asam

1,41 mg KOH/g. Berdasarkan hasil tersebut, meskipun nilai bilangan asam yang diperoleh

masih cukup tinggi, biodiesel yang dihasilkan telah memenuhi Syarat Mutu Biodiesel

Indonesia.

Dari hasil penelitian berikutnya (Andriana dan Suryani, 2010:34) diperoleh bahwa

kondisi optimum transesterifikasi pada proses pembuatan biodiesel dari minyak Kemiri

Sunan (Aleurites trisperma Blanco) adalah pada temperatur 400C selama 30 menit. Dari hasil

analisis secara fisika dan kimia, biodiesel pada kondisi optimum memiliki nilai berat jenis

(400C) sebesar 0,8870 g/cm3, viskositas kinematik (400C) sebesar 6,2457 cSt, heating value

sebesar 41.414 J/kg, titik nyala (flash point) sebesar 1400C, kadar air sebesar 3,52 x 10-3 %-b,

% FFA sebesar 0,14%, bilangan asam sebesar 0,2639 mg KOH/g, kandungan metil ester

sebesar 97,03%, angka penyabunan sebesar 226,49 mg KOH/g dan bilangan yang tidak

tersabunkan sebesar 1,56%.

Dari hasil penelitian-penelitian yang telah dilakukan dapat dikatakan bahwa minyak

Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco) telah layak menjadi bahan baku biodiesel, karena

berdasarkan sifat fisika dan kimia telah memenuhi Syarat Baku Mutu Biodiesel Indonesia

berdasarkan SNI-04-7182-2006.

Pada umumnya produksi biodiesel dilakukan dengan menggunakan katalis homogen (fasa

katalis sama dengan campuran reaksi) yaitu KOH atau NaOH. Penggunaan katalis homogen

memiliki beberapa kelemahan yaitu tidak dapat digunakan kembali (reused), dapat terjadi

reaksi samping yang tidak diharapkan (saponifikasi), pemisahan antara katalis dan produk

harus melalui berbagai tahapan sehingga meningkatkan biaya produksi. Pada katalis

heterogen, seperti CaO, MgO dan CaCO3 kelemahan diatas dapat dicegah karena katalis-

katalis ini mempunyai fasa yang berbeda (berbentuk padat), sehingga mudah dipisahkan dan

diperoleh kembali (recovery) melalui proses dekantasi dan filtrasi dengan menggunakan alat

yang sederhana (Mittelbach and Koncar, 2004:55). Dengan demikian dapat menghemat biaya

produksi dan diharapkan yield yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan katalis

homogen.

Berdasarkan hasil penelitian-penelitian tersebut diatas, maka dilakukan penelitian

lanjutan pembuatan biodiesel dari minyak Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco) dengan

katalis heterogen dalam hal ini adalah kalsium oksida (CaO). Pemilihan katalis CaO ini

2

karena berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan minyak kacang

kedelai yang direaksikan dengan metanol, dapat menghasilkan biodiesel dengan konversi

97% dengan waktu reaksi 3 jam. CaO yang telah dipakai dalam penelitian tersebut dapat

digunakan kembali (reused) untuk 20 kali reaksi (Liu dkk, 2007 dalam Yulistina dan

Elizabeth, 2008). Pada pembuatan biodiesel dari minyak kelapa sawit dengan katalis CaO

menghasilkan biodiesel dengan konversi 100% (Yulistina dan Elizabeth, 2008). Atas dasar

itulah penelitian ini diberi judul ”Kajian Awal Proses Transesterifikasi Minyak Kemiri Sunan

(Aleurites trisperma Blanco) Dengan Menggunakan Katalis Heterogen Kalsium Oksida

(CaO)”.

2. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Memanfaatkan potensi biji Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco) sebagai

bahan baku pembuatan biodiesel.

2. Uji coba produksi biodiesel dari minyak Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco)

melalui reaksi transesterifikasi secara batch dengan menggunakan katalis heterogen

kalsium oksida (CaO).

3. Memperoleh kondisi operasi optimum dari pembuatan biodiesel dengan

menggunakan katalis heterogen (CaO).

3. Ruang Lingkup

Batasan dari penelitian ini adalah :

1) Pengeringan biji kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco) dengan menggunakan

oven pada suhu ± 70oC selama ± 60 menit.

2) Ekstraksi yang digunakan adalah ekstraksi padat-cair menggunakan peralatan

leaching dengan pelarut n-heksana pada tekanan steam < 1 bar selama ±180 menit

(15 kali siklus) yang dilanjutkan dengan proses evaporasi pada temperatur 40˚C

dalam keadaan vakum.

3) Degumming menggunakan H3PO4 0.8% yang dilanjutkan dengan proses netralisasi

menggunakan NaOH 0,5N.

3

4) Esterifikasi dilakukan dengan cara mereaksikan minyak kemiri dengan metanol pada

perbandingan volume 4 : 1 dengan katalis H2SO4 sebanyak 3%/v-minyak pada

temperatur 60˚C selama 1 jam.

5) Transesterifikasi dengan menggunakan metanol dan katalis CaO 6%/b-minyak.

Perbandingan volume antara minyak kemiri dengan metanol adalah 4 : 1. Reaksi

dilakukan dalam skala laboratorium pada temperatur reaksi 50˚C, 60˚C, 65˚C dan

waktu 1, 3 dan 5 jam.

6) Pemisahan biodiesel dengan metanol sisa menggunakan rotavapor.

7) Pemisahan antara metil ester (biodiesel), CaO dan gliserol yang dilakukan dengan

menggunakan corong pemisah. Sehingga terbentuk 3 lapisan yaitu lapisan atas

berupa biodiesel, lapisan tengah yaitu CaO dan lapisan bawah yaitu gliserol.

8) Pemurnian metil ester.

9) Penentuan persen perolehan biodiesel.

10) Analisis sifat fisika dan kimia terhadap biodiesel antara lain pH, viskositas, kadar air,

flash point, heating value, kadar gliserol total dan bebas, %FFA dan bilangan asam,

massa jenis, bilangan setana, bilangan iod dan bilangan penyabunan.

4. Metodologi Penelitian

Tahap penelitian meliputi :

1). Tahap Persiapan

Tahap Persiapan terdiri dari :

a) Penyediaan dan perangkaian seperangkat alat ekstraksi padat cair dan

evaporasi.

b) Penyediaan dan perlakuan awal terhadap biji kemiri Sunan (Aleurites

trisperma Blanco) dengan pengeringan menggunakan oven pada suhu ±70oC

selama ±60 menit.

c) Penyediaan zat kimia yang akan digunakan.

d) Ekstraksi yang digunakan adalah ekstraksi padat-cair menggunakan peralatan

leaching dengan pelarut n-heksana pada tekanan steam < 1 bar (15 kali siklus).

e) Evaporasi minyak kemiri pada temperatur 40˚C dalam keadaan vakum.

f) Pemurnian minyak kemiri melalui degumming dengan menggunakan asam

posphat (H3PO4) 0,8% dan dilanjutkan dengan netralisasi menggunakan NaOH

0,5N.

4

g) Penyediaan dan perangkaian seperangkat alat untuk reaksi esterifikasi dan

transesterifikasi.

2). Tahap Pelaksanaan

Tahap Pelaksanaan terdiri dari :

a) Esterifikasi

Mereaksikan minyak kemiri dengan metanol pada perbandingan volume 4 : 1

dengan katalis H2SO4 sebanyak 3%/v-minyak.

b) Transesterifikasi

Mereaksikan minyak kemiri dengan metanol dalam perbandingan volume 4 : 1

menggunakan katalis CaO 6%/b-minyak kemiri dengan variasi temperatur (50,

60 dan 650C) dan waktu (1, 3 dan 5 jam).

c) Pemurnian

Pemisahan biodiesel dengan methanol sisa menggunakan rotavapor dengan

suhu 70oC.

d) Pemisahan (dekantasi)

Pemisahan antara metil ester (biodiesel), CaO dan gliserol yang dilakukan

dengan menggunakan corong pemisah. Sehingga terbentuk 3 lapisan yaitu

lapisan atas berupa biodiesel, lapisan tengah yaitu CaO dan lapisan bawah

yaitu gliserol. Proses dekantasi dilakukan selama + 8 jam.

e) Penentuan persen perolehan biodiesel.

3). Tahap Analisis Produk

Tahap Analisis Produk terdiri dari :

Analisis sifat fisika dan kimia terhadap biodiesel antara lain pH, viskositas, kadar air, flash

point, heating value, kadar gliserol total dan bebas, %FFA dan bilangan asam, massa jenis,

bilangan setana, bilangan iod dan bilangan penyabunan.

5

Skema Pelaksanaan Penelitian

Diagram Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kemiri Sunan (Aleurites trisperma

Blanco)

6

TRANSESTERIFIKASI(T=500,600dan 650C,

t=1, 3 dan 5 jam)Metanol

CaO

PEMISAHAN (DEKANTASI)

Gliserol + Biodiesel + CaO

EVAPORASIVakum, T=700C

Biodiesel MurniPENETAPAN %

PEROLEHAN

Gliserol

ANALISIS SIFAT KIMIA DAN FISIKA

PENGADUKANT = 250C, t = 30 menit

ESTERIFIKASI(T=600C,t=60 menit)

PEMANASAN (T= 600C)

Minyak Kemiri Sunan

PENGGERUSAN

Methanol Recovery

PENIMBANGAN

Biodiesel Murni + CaO

PEMISAHAN (DEKANTASI)Suhu Ruang, t = + 8 jam

CaO

Metanol

AirH2SO4 3%/v-minyak

CaO Recovery

5. Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan adalah pada tabel 5.1 dan 5.2

Tabel 5.1 Daftar Kebutuhan Alat

No Alat yang digunakan Spesifikasi Jumlah

1 Rotavapor - 1

2 Sentrifuge - 1

3 Penangas air T = 100˚C 3

4 Kondensor - 3

5 Termometer T = 100˚C 3

6 Tabung CaCl2 - 3

7 Batu didih - 3

8 Viskometer - 1

9 pH meter - 1

10 Labu erlenmeyer Vol = 250 mL 3

11 Bomb kalorimeter - 1

12 Piknometer Vol = 25 mL 3

13 Gelas kimia Vol = 500 mL 1

14 Gelas kimia Vol = 250 mL 1

15 Gelas ukur Vol = 250 mL 2

16 Corong kaca - 2

17 Klem - 10

18 Penyangga reaktor - 3

19 Donkrak - 3

20 Statip - 3

21 Selang plastik - -

22 Benang kasur - 1 gulung

23 Hot plate - 1

24 Reaktor leher 4 750 mL 2

25 Magnetic stirer - 1

26 Motor pengaduk - 2

27 Labu takar 500 mL 2

28 Klem holder - 10

29 Corong tetes 100 mL 2

7

30 Batang pengaduk - 2

31 Flash Point Analyzer - 1

32 Oven - 1

33 Lumpang - 1

34 Alu - 1

35 Bola Hisap - 2

36 Pipet Ukur 5 ml 1

37 Pipet Tetes - 3

38 Pipet Volum 10 ml 1

39 Alumunium foil - 1 lembar

40 Tabung reaksi - 1

41 Buret 50 ml 1

42 Neraca Analitik - 1

43 Botol Semprot - 1

44 Spatula - 2

45 Kaca Arloji - 2

46 Penjepit Kayu - 2

47 Corong Pisah - 1

Tabel 5.2 Daftar Kebutuhan Bahan

No Bahan yang digunakan Spesifikasi Jumlah

1 Biji kemiri Aleurites trisperma Blanco 8 kg

2 Aquadest - 15 L

3 n-Heksana Teknis 15 L

4 HCl p.a. 250 mL

5 CaO p.a. 250 g

6 Phenolptalein p.a. 1 g

7 Asam oksalat p.a. 1 g

8 Alkohol netral 95% p.a. 2 L

9 NaOH p.a. 5 g

10 Karbon tetraklorida p.a. 100 mL

11 Kalium iodida p.a. 25 g

12 Natrium tiosulfat p.a 25 g

8

13 Iod monoklorida p.a. 8 g

14 Asam asetat glasial p.a. 500 mL

15 Pati - 1 kg

16 HgI p.a 0.5 g

17 Kalium dikhromat p.a. 5 g

18 NaCl p.a. 1 kg

19 Asam posphat p.a. 20 mL

20 Metanol Teknis 2 L

21 Khloroform p.a. 1 L

22 Sodium hipoklorit - 1 L

23 H2SO4 p.a 100 mL

24 KOH p.a 10 g

25 Asam Benzoat p.a 2 g

Tabel 7.1 Daftar Perkiraan Biaya

No Uraian KuantitasHarga Satuan

(Rp)Harga (Rp)

1 Proses PenelitianBiji kemiri 8 kg - -Aquadest 15 L 1.600 24.000CaO 250 gram 1.300 325.000n-Heksana 15 L 39.000 585.000

Kertas saring 3 lembar 17.000 51000

Benang kasur 1 gulung 2.000 2.000

NaOH 45 g 1.500 67.500Metanol 1 L 39.000 39.000

H2SO4 100 mL - -2 Proses Analisis

HCl 250 mL 350 87.500KOH 45 g 1.500 67.500

Phenolptalein 1 g 48.000 48.000

Alkohol netral 95% 1,5 L 68.000 102.000

9

Asam oksalat 1 g 2.000 2.000

Asam Benzoat 2 g

NaOH 5 g 700 3.500

Karbon tetraklorida 1 L 104.000 104.000

Kalium iodida 25 g 6.000 150.000

Natrium tiosulfat 50 g 1000 30.000

Iod monoklorida 8 g 13.000 104.000

Asam asetat glasial 500 mL 200 100000

Pati 1 kg 5.200 5.200Hgl 0,5 g 58.000 24.000

Kalium dikhromat 5 g 3.500 17.500

NaCl 1 kg 11.000 11.000

Asam phospat 20 mL 160.000 160.000

Khloroform 1 L 167.000 167.000

Sodium hipoklorit 1 L 13.000 13.000

Analisis GC-MS 2 sampel 390.000 780.000

Analisis viskositas 10 sampel 50.000 350.000

Analisis Heating Value

10 sampel - -

3 Pembuatan laporanPhotocopy - - 75.000Penjilidan - - 100.000Kertas A4 - - 75.000Tinta Printer - - 100.000

Total Pengeluaran   3.769.700

10

DAFTAR PUSTAKA

Djenar, N.S dan Ninik Lintang, 2009, Proses Transesterifikasi Dari Minyak Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco Menjadi Biodiesel, Politeknik Negeri Bandung.

11

Mittelbach, M, dkk, 2004, Biodiesel The Comprehensive Handbook, Vienna : BaersedructGes mbH.

Wulandari, Canrika dan Dian Nurhardiyani, 2009, Studi Pendahuluan TransesterifikasiSecara Bertahap Dari Minyak Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco) MenjadiBiodiesel, Politeknik Negeri Bandung.

Andriana dan Nelly Suryani, 2010, Penentuan Temperatur dan Waktu OptimumTransesterifikasi pada Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kemiri Sunan(Aleurites trisperma Blanco), Politeknik Negeri Bandung.

Yulistina, Citra dan Lidya Elizabeth, 2008, Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawitdengan Katallis Kalsium Oksida, Politeknik Negeri Bandung.

Hasyim, Handri dan Nurjuwita, 2008, Pengambilan Minyak Kemiri dari Inti Biji KemiriSpesies Aleurites trisperma Blanco dengan Ekstraksi Padat-Cair Menggunakan Peralatan Soxhlet, Politeknik Negeri Bandung.

BRDST, 2008, Membangun Pabrik Biodiesel Skala Kecil, Jakarta : Swadaya.

(http://www.balittri.litbang.deptan.go.id (on line) (22 Desember 2009).

12