BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 CPO CPO adalah salah satu jenis trigliserida yang banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan metil ester. CPO merupakan salah satu jenis minyak nabati yang mengandung asam lemak dengan rantai karbon C14-C20 [38]. Tabel 2.1 Komposisi asam lemak CPO [37] Asam Lemak CPO (%) Laurat, C-12:0 Miristat, C-14:0 Palmitat, C-16:0 Stearat, C-18:0 Oleat, C-18:1 Linoleat, C-18:2 Linolenat, C-18:3 Lainnya

0,10 1,00 42,80 4,50 40,50 10,10 0,20 0,80

Karakteristik dan kualitas CPO menentukan jenis proses produksi biodiesel yang dilakukan. Biodiesel umumnya diproduksi dari refined vegetable oil dengan menggunakan proses transesterifikasi. Refined vegetable oil yaitu minyak lemak mentah yang diproses lanjut (pre-treatment), guna menghilangkan kadar fosfor dan ALB, serta beberapa dari non gliserida lainnya sampai level tertentu. Proses ini disebut juga proses satu tahap. Jika bahan baku minyak mentah tidak mengalami treatment awal, dimana kandungan ALB-nya masih tinggi, maka perlu dilakukan proses esterifikasi. Ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar ALB. Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap produk esterifikasi di atas menggunakan katalis basa. Proses ini disebut juga proses dua tahap [37].

2.1.1 Kandungan ALB ALB dalam konsentrasi tinggi yang terikut dalam minyak sawit sangat merugikan. Tingginya asam lemak ini mengakibatkan rendemen minyak turun. ALB dibentuk saat gelembung asam lemak pada molekul triglserida, digliserida dan monogliserida diputus oleh hidrolisis kimia dan enzimatis. Faktor-

5

Universitas Sumatera Utara

faktor yang mempercepat reaksi ini adalah panas, air, keasaman katalis (enzim). Kualitas standar ALB yang dibolehkan di dalam minyak sawit adalah sekitar 3% [20].

2.1.2 Kelembapan Daya campur antara minyak dan air, dikondisi tertentu akan menghidrolisis trigliserida minyak menjadi ALB dan gliserol. C3H5(OOCR)3 + 3HOH → C3H5(OH)3 + 3HOOCR Sehingga, pada bahan ini harus dilakukan proses pencegahan dengan cepat agar minyak sawit memiliki kandungan ALB yang rendah. Minyak sawit yang memiliki ALB yang rendah mengindikasikan bahwa minyak tersebut dapat diproses dengan baik [20]. Tapi di bawah kondisi praktik, laju hidrolisis pemecahan molekul trigliserida untuk memproduksi ALB dapat diabaikan pada kandungan air pada 0,1%. Sehingga ukuran kualitas kontrol, kandungan air minyak sawit harus diturunkan menjadi dibawah 0,1% untuk mencegah peningkatan ALB [19]. Kualitas minyak sawit tersebut diatas harus tetap dipertahankan, karena perubahan pada kualitas tersebut dapat menyebabkan menurunnya kualitas asam lemak dan gliserin yang dihasilkan dari proses hidrolisa atau splitting atau pemasakan asam lemak dan gliserin dari trigliserida minyak sawit [31].

2.2 TRANSESTERIFIKASI Proses transesterifikasi merupakan metode umum dalam pembuatan biodiesel. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel hingga rendemen 95% dari bahan baku minyak tumbuhan. Pada dasarnya, proses ini bertujuan untuk mengubah trigliserida menjadi asam lemak metil ester (FAME) [23]. H–O–CH3 H–O–CH3 H–O–CH3 TRIGLISERIDA

METANOL

METIL ESTER

GLISEROL

Gambar 2.1 Reaksi transesterifikasi

6


Metode transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 (empat) tahapan, yaitu : 1.

Pencampuran katalis alkalin dengan alkohol (metanol atau etanol) pada konsentrasi katalis antara 0,5-1,0 wt% dan 10-20 wt% metanol terhadap massa minyak.

2.

Pencampuran alkohol dan katalis dengan minyak pada temperatur 550C dengan kecepatan pengadukan konstan. Reaksi dilakukan sekitar 30-45 menit.

3.

Setelah reaksi berhenti, campuran didiamkan hingga terjadi pemisahan antara metil ester dan gliserol. Metil ester yang dihasilkan pada tahap ini sering disebut sebagai crude biodiesel, karena metil ester yang dihasilkan mengandung zat-zat pengotor, seperti sisa metanol, sisa katalis alkalin, gliserol dan sabun.

4.

Metil ester yang dihasilkan pada tahap ketiga dicuci menggunakan air hangat untuk memisahkan zat-zat pengotor dan kemudian dilanjutkan dengan drying untuk menguapkan air yang terkandung dalam biodiesel [23]. Reaksi antara minyak atau lemak dengan alkohol merupakan reaksi yang

bersifat bolak-balik. Oleh sebab itu alkohol harus ditambahkan berlebih untuk membuat reaksi berjalan kearah kanan [29]. Alkohol yang paling umum digunakan adalah metanol, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi. Secara stoikimetris 1 mol trigliserida akan bereaksi dengan 3 mol metanol, menghasilkan 3 mol metil ester dan 1 mol gliserol [16].

2.3 KATALIS Katalis

adalah

zat

yang

dapat

mempengaruhi

kecepatan

reaksi

transesterifikasi tetapi zat tersebut tidak mengalami perubahan kimia pada akhir reaksi. Umumnya kenaikan konsentrasi katalis juga menaikkan kecepatan reaksi, jadi katalis ini ikut dalam reaksi tetapi pada akhir reaksi diperoleh kembali. Berdasarkan fasanya, proses katalisis dapat digolongkan menjadi katalisis homogen dan katalisis heterogen. Katalisis homogen adalah katalis yang mempunyai fasa sama dengan fasa campuran reaksinya, sedangkan katalisis heterogen adalah katalis yang berbeda fasa dengan campuran reaksinya. Katalisis homogen kurang efektif dibandingkan dengan katalisis heterogen karena heterogenitas permukaannya. Pada katalisis homogen katalis sukar dipisahkan dari produk dan sisa reaktannya sedangkan katalisis heterogen pemisahan antara katalis dan produknya serta sisa reaktan mudah dipisahkan. Dengan demikian, karena mudah dipisahkan dari

7


campuran reaksinya dan kestabilannya terhadap perlakuan panas, katalisis heterogen lebih banyak digunakan dalam industri kimia [30].

Gambar 2.2 Mekanisme reaksi heterogen [24]

Dalam reaksi heterogen, pertama-tama reaktan akan terserap (adsorption) pada permukaan aktif katalis, selanjutnya akan terjadi interaksi baik berupa reaksi sebenarnya pada permukaan katalis, atau terjadi pelemahan ikatan dari molekul yang terserap. Setelah reaksi terjadi, molekul hasil reaksi (produk) akan dilepas dari permukaan katalis. Oleh karena itu, katalis yang baik perlu meiliki kemampuan menyerap dan melepaskan yang baik pula [24]. Keuntungan lain dari katalisis heterogen adalah tidak korosif, ramah terhadap lingkungan, memiliki waktu hidup yang panjang dan dapat memberikan aktifitas dan selektifitas yang tinggi. Bila digunakan logam atau oksidanya sebagai katalis maka kita berusaha untuk membuat permukaan yang dapat bekerja secara katalisis sebesar-besarnya. Untuk keperluan itu sering kali digunakan pendukung. Pendukung disini adalah melalui permukaan yang lebih besar seperti batu apung, arang aktif oksida, aluminium, CaO dan silikat oleh pelekatan bagian-bagian logam diatas bahan pendukung ini. Permukaan aktif kadang-kadang diperbesar sampai seratus kali lipat atau lebih. Karena itu bobot dari katalis dari yang sesungguhnya kadang-kadang hanya berjumlah sebagian kecil dari seluruh bobot dari katalis yang sesungguhnya. Suatu katalis jika sudah terpakai beberapa kali maka aktivitasnya akan berkurang. Ini berarti bahwa kemampuan untuk mempercepat reaksi tertentu telah berkurang. Gejala ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya oleh suhu yang terlalu tinggi katalis dapat lumer sebagian atau disenter, penyebab lain yaitu katalis dapat bereaksi dengan produk atau kotoran yang terdapat didalam bahan dasar. Penyebab yang terkenal dari pengurangan aktivitas katalis adalah belerang dan

8


persenyawaan belerang, air lembab (vouch) dan uap minyak dapat dimasukkan kedalam kelompok ini yang dikenal dengan racun katalis atau poisoning catalyst. Didalam dunia industri katalis yang digunakan: 1.

Harus murni

2.

Stabil terhadap panas

3.

Memiliki waktu hidup yang panjang

4.

Dapat diregenerasi Pada zaman sekarang ini, banyak sekali jenis katalis padat yang telah

digunakan dalam reaksi transesterifikasi minyak nabati menjadi biodiesel seperti oksida logam alkali tanah atau campuran logam alkali dengan aluminium dan zeolit namun kebanyakan katalis logam alkali mudah mengalami kerusakan dan memiliki waktu hidup yang singkat, sementara itu CaO adalah katalis basa yang memiliki waktu hidup yang panjang. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan katalis yang memiliki stabilitas yang tinggi, stabil terhadap panas dan dapat diregenerasi adalah dengan melakukan pen-doping-an [29]. Sejauh ini telah dilakukan pen-doping-an, salah satu produk katalis yang dihasilkan dari teknik ini adalah Li/CaO. Katalis ini memiliki keuntungan seperti kemudahan untuk mengisolasi produk dan dapat digunakan dalam proses kontinu. Namun, perlu dioptimalkan pen-doping-annya antara Li dalam bentuk LiNO3 diikatkan ke dalam CaO [36].

2.3.1 CaO Nama lain dari CaO adalah lime, caustic, quicklime atau gamping. CaO merupakan oksida basa netral yang didapat dari batuan gamping dimana terkandung CaO sedikitnya 90% dan magnesia 0-5%, kalsium karbonat, silika, alumina, feri oksida terdapat sedikit sebagai ketidakmurnian. Ditinjau dari komposisinya, ada beberapa jenis gamping. Gamping hidraulik didapat dari pembakaran batu gamping yang mengandung lempung, gamping berkadar kalsium tinggi lebih dimanfaatkan didalam reaksi kimia. Gamping dolomit yang biasanya 35-45% CaO dan 10-25% MgO. Kalsium karbonat dan juga magnesium didapat dari endapan batu gamping marmer, kapur (chalk), dolomit atau kulit kerang. Untuk tujuan penggunaan kimia,

9


biasanya batu gamping yang agak murni lebih disukai sebagai bahan awal, karena dapat menghasilkan gamping berkadar kalsium tinggi. CaO (Mr 56,08 g/mol) memilki sifat higroskopis, titik lelehnya 2600oC dan titik didihnya 2850oC, tidak larut dalam HCl, struktur kristalnya oktahedral, memiliki luas permukaannya 0,56 m2/g [15]. CaO memiliki sisi-sisi yang bersifat basa dan CaO telah diteliti sebagai katalis basa yang kuat dimana untuk menghasilkan biodiesel menggunakan CaO sebagai katalis basa mempunyai banyak manfaat, misalnya aktivitas yang tinggi, kondisi reaksi yang rendah, masa katalis yang lama, serta biaya katalis yang rendah. Pernah dihasilkan biodiesel dengan menggunakan nano CaO dalam kondisi suhu kamar. Tetapi kecepatan reaksi begitu lambat dan membutuhkan 6-24 jam untuk memperoleh konversi (hasil) yang tinggi. Telah diteliti juga tentang deaktivitasi setelah tiga kali siklus dengan asam lemak. Dan diperoleh 93% hasil dari minyak jarak pagar menggunakan CaO sebagai katalis tetapi katalis tersebut harus direaksikan dengan larutan amonium karbonat dan dikalsinasi pada suhu yang tinggi. CaO sebagai katalis heterogen, dimana O2- bereaksi dengan H+ dari H2O untuk membentuk OH-, direaksikan lebih mudah oleh reaktan pada reaksi kimia. Kemudian OH- direaksikan dengan H+ dari metanol untuk membentuk metoksi anion dan air. Metoksi anion merupakan sisi aktif. Mekanisme transesterifikasi gliserida untuk menghasilkan biodiesel yaitu : 1.

Metoksi anion menyerang karbon yang terikat dengan karbonil dari molekul trigliserida untuk membentuk zat antara tetrahedral

2.

Tetrahedral intermediate mengambil H+ dari CaO .Tetrahedral metoksi juga dapat bereaksi dengan metanol untuk membentuk metoksi anion

3.

Langkah terakhir adalah pengaturan kembali zat antara tetrahedral yang akan menghasilkan biodiesel dan gliserol [29].

10


Gambar 2.3 Mekanisme reaksi transesterifikasi basa heterogen dengan katalis [29]

2.3.2 Li/CaO Rangkaian alkali metal (Li, Na, K) telah diikat dengan oksida alkali tanah (CaO, BaO, MgO) sama halnya dengan K2CO3 diikat dengan Alumina (Al2CO3), disiapkan dan digunakan sebagai katalis untuk transesterifikasi minyak canola dengan CH3OH. Empat katalis K2CO3/Al2CO3 dan alkali metal (Li, Na, K) yang telah diikat dengan BaO cukup efektif untuk transesterifikasi sehingga menghasilkan >85% metil ester. Transesterifikasi

dapat

dilakukan

dengan

katalis

homogen

basa

menggunakan Na atau K hidroksida, karbonat atau alkoksida. Katalis basa lebih sering digunakan daripada katalis asam menggunakan sulfur atau asam sulfat, dimana lebih korosif dan aktifitas yang lebih rendah. Katalis basa padat juga merupakan alternatif yang menjanjikan untuk produksi metil ester. Penggunaannya memiliki banyak keuntungan, diantaranya adalah mudah dalam mengisolasi produk, mengurangi resiko kontaminasi air, dan peluang untuk digunakan dalam proses kontinu. Dasar utama penempatan oksida alkali tanah adalah dengan keberadaan pasangan ion M2+ dan O2+ pada lingkungan

11


koordinasi yang berbeda. Kekuatan basa kelompok II oksida dan hidroksida meningkat dengan urutan Mg
Li di-doping aktual/ wt%

yang masuk ke dalam CaO dapat dilihat pada grafik berikut:

Li di-doping teori/ wt% Gambar 2.4 Li teori versus Li aktual dari LiNO3 di-doping ke CaO [36] Grafik ini dapat dijadikan sebagai patokan untuk dasar penelitian yang lebih lanjut bagaimana mengoptimasi produk katalis Li/CaO. Sejauh ini, penggunaan

12


katalis Li/CaO untuk produksi biodiesel dari minyak nabati belum terlalu banyak. Sehingga ini menjadi peluang bagi peneliti untuk melihat optimasi Li/CaO yang telah di-doping dalam menghasilkan metil ester [1].

2.3.3 Teknik Pen-doping-an dengan Metode Impregnasi Basah Katalis heterogen memiliki tiga komponen yaitu fasa aktif, promotor dan penyangga. Fasa aktif merupakan sisi aktif dari katalis yang merupakan tempat terjadinya reaksi pada katalis. Semakin luas permukaan fasa aktif, maka aktivitas akan semakin baik. Fasa aktif tersebut biasanya disebar dalam suatu penyangga. Dengan kata lain, penyangga berperan dalam hal sebaran fasa aktif. Semakin luas permukaan penyangga, maka fasa aktif akan tersebar lebih banyak sehingga akan meningkatkan aktivitas. Penyangga juga berfungsi untuk menstabilkan katalis. Reaksi dengan menggunakan katalis heterogen biasanya dijalankan pada suhu tinggi. Pada suhu tinggi fasa aktif mudah terdekomposisi sehingga penyangga biasa digunakan untuk mencegah dekomposisi fasa aktif. Komponen

lain pada katalis heterogen adalah promotor. Promotor

berfungsi untuk memperbaiki kinerja katalis. Misalnya untuk mencegah sintering, untuk mencegah reaksi samping dan lain-lain. Fasa aktif, penyangga dan promotor merupakan komponen katalis heterogen, namun tidak semua katalis heterogen memiliki ketiga komponen tersebut. Ada juga katalis yang hanya berupa zat aktif dengan penyangga atau zat aktif dengan promotor. Komponen aktif merupakan pusat aktif katalis yang berfungsi untuk mempercepat dan mengarahkan reaksi yang berhubungan dengan aktivitas dan selektivitas. Molibdenum adalah salah satu logam yang dapat digunakan sebagai komponen aktif. Molibdenum yang diembankan pada penyangga dapat diperoleh dari ammonium heptamolybdate, ammonium molybdate tetrahydrate, molybdenum (II) acetate dimer, molybdenum carbonyl, molybdenum (V) chloride, molybdenum (VI) dioxide bis(acetylacetonate) dan 12-molybdophosphoric acid hydrate. Jumlah molibdenum yang diembankan pada katalis biasanya berkisar 1 s.d. 50 % berat dan disarankan antara 3 s.d. 20 % berat dari berat total katalis. Promotor ditambahkan pada katalis dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja katalis (aktivitas, stabilitas dan selektivitas). Promotor yang biasa digunakan misalnya kobalt (Co) atau nikel (Ni). Kobalt yang diembankan pada penyangga dapat

13


diperoleh dari cobalt nitrate, cobalt (II) bromida hydrate, cobalt (II) chloride, cobalt (II) chloride hexahydrate, cobalt (II) hydroxide, cobalt (II) molybdate, cobalt (II) phosphate hydrate dan cobalt (II) tungstate. Jumlah kobalt yang diembankan pada katalis berkisar 0,5 s.d. 50 % berat dan disarankan antara 1 s.d. 10 % berat dari berat total katalis [13]. Untuk proses konversi fraksi hidrokarbon rantai panjang, poliaromatik maupun polimer, dibutuhkan katalis perengkah yang merupakan katalis heterogen (padatan). Salah satu jenis katalis untuk proses tersebut adalah metal supported catalyst yang terdiri dari logam yang diembankan pada pengemban padat seperti silka-alumina, alumina dan zeolit. Logam-logam ini secara langsung dapat berfungsi sebagai katalis tanpa diembankan terlebih dahulu pada pengemban, tetapi memiliki kelemahan, diantaranya luas permukaan yang relatif kecil, dan selama proses katalitik dapat terjadi penggumpalan. Pengembanan logam-logam tersebut pada penyangga akan mendistribusikannya secara merata pada permukaan penyangga, sehingga menambah luas permukaan spesifik sistem katalis secara keseluruhan. Metode impregnasi ada dua yaitu impregnasi kering (dry impregnation) dan impregnasi basah (impregnation to incipient wetness). Impregnasi kering, apabila volume larutan yang digunakan kurang dari 1,2 kali volume pori penyangga. Impregnasi basah, apabila volume larutan yang digunakan lebih besar dari 1,5 kali volume pori penyangga. Metode yang umum digunakan adalah impregnasi basah karena mudah dilakukan dibandingkan dengan impregnasi kering [17]. Telah banyak katalis yang diproduksi dengan menggunakan impregnasi. Cara yang dilakukan adalah dengan mencelupkan secara berulang-ulang pellet berpori ke dalam larutan yang mengandung agen katalis. Bermacam-macam teknik seperti tekanan, ruang vakum dan lain-lain digunakan sebagai proses impregnasi. Namun, teknik-teknik ini memiliki kekurangan yaitu biaya yang mahal dan kontrol yang sulit. Untuk biaya yang murah, metode yang sederhana, dapat digunakan metode aktivasi karbon, alumina dan lain-lain.

14


Penyangga Pencelupan

Pengeringan, Kalsinasi

Reduksi

T = 400 oC Larutan garam logam

Impregnasi

Katalis aktif

Gambar 2.5 Mekanisme impregnasi katalis [27]

Perlu diketahui bahwa teknik pen-doping-an bukanlah merupakan proses reaksi karena Li hanya diikatkan dengan memasukkannya ke dalam pori-pori CaO. Metode ini dinamakan dengan impregnasi. Oleh karena itu, diameter Li haruslah lebih kecil daripada diameter pori-pori CaO. Li yang digunakan berupa LiNO3 sedangkan CaO adalah senyawa netral tanpa campuran lainnya. Tahap pertama yang dilakukan adalah preparasi terhadap CaO, kemudian melakukan proses impregnasi LiNO3 yang telah dilarutkan dengan sejumlah air tertentu. Pada tahap ini akan terjadi pertukaran ion, sehingga Li+ akan dapat masuk ke dalam pori-pori CaO. Selanjutnya dikeringkan dengan suhu tertentu. Dan kemudian dianalisa seberapa banyak Li+ yang masuk ke dalam CaO. Untuk melakukan pen-doping-an senyawa LiNO3 dengan CaO netral perlu diperhatikan beberapa hal yaitu: 1.

LiNO3 yang digunakan merupakan padatan. Untuk dapat men-doping Li ke dalam CaO maka LiNO3 perlu dilarutkan, agar LiNO3 dapat terdisosiasi menjadi Li+ dan NO3- dan H2O akan terbentuk menjadi H+ dan O2-. Namun, tidak boleh terlalu encer, karena ion Li+ akan menyatu dengan OH- dan membentuk LiOH. Padahal LiOH merupakan senyawa hidrofilik, hal ini akan menyebabkan membesarnya diameter LiOH dan akan sulit masuk ke dalam pori-pori CaO. Sehingga kondisi fisik yang baik untuk melarutkan LiNO3 adalah dalam bentuk sol gel.

15


Xerogel film

Dense Film Panas

Larutan Logam Alkoksida Larutan

Gel basah

Dense Ceramics

Xerogel Evaporasi

Hidrolisis Polimerisasi

Panas

Aerogel Partikel seragam

Sol Furnace

Teknologi Sol-Gel dan Produknya

Ceramic Fibers

Gambar 2.6 Teknik pen-doping-an sol-gel katalis [27]

2.

CaO merupakan senyawa netral. Dalam pen-doping-annya untuk menampung Li+ pori-pori CaO dapat dikondisikan. Pengkondisiannya dilakukan dengan pemanasan suhu tinggi. Namun pada suhu tinggi tertentu struktur CaO dapat rusak. Sehingga perlu diperhatikan seberapa tinggi suhu yang digunakan untuk preparasi CaO. Kedua faktor diatas menjadi poin penting untuk menngoptimumkan jumlah

Li yang dapat masuk ke dalam CaO. Kesimpulannya konsentrasi LiNO3 dan suhu pemanasan CaO menjadi variabel penting untuk mendapatkan kondisi optimum pendoping-an produk katalis Li/CaO. Untuk lebih lanjut penelitian ini dapat diteruskan untuk mengetahui seberapa baik katalis Li/CaO dapat digunakan. Untuk mengetahuinya dilakukan dengan pengetesan beberapa kali penggunaan katalis Li/CaO dalam memproduksi biodiesel. Pen-doping-an CaO dengan logam-logam alkali tanah dengan cara impregnasi dapat meningkatkan kekuatan basa dari katalis dibandingkan dengan katalis CaO murni. Penggandengan Li ke dalam katalis CaO telah dilakukan dan diperoleh bahwa teknik ini dapat meningkatkan kekuatan basa dari CaO, sehingga

16


meningkatkan efektifitas katalis dalam reaksi transesterifikasi gliseralbutirat dengan metanol menjadi metil butanoat [36].

2.4 POTENSI EKONOMI METIL ESTER DARI CPOLOW GRADE CPO merupakan salah satu komoditi yang menarik untuk dikembangkan penggunaannya. Selain menarik, komoditi ini memiliki kecenderungan peningkatan produksi setiap tahunnya, khususnya di Indonesia. Data produksi CPO Indonesia dapat dilihat pada tabel 2.2. Tabel 2.2 Data produksi CPO Indonesia [10] Tahun Produksi CPO (ton) 2008 2009 2010 2011 2012

17.539.788 19.324.294 21.958.120 23.096.541 23.521.071

Salah satu produk turunan dari pengolahan CPO adalah biodiesel (dalam bentuk metil ester). Produksi biodiesel nasional juga mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.3. Tabel 2.3 Data produksi, ekspor, dan konsumsi biodiesel (103 kiloliter) [35] No. Uraian 2009 2010 2011 2012 1 2 3

Total produksi Ekspor Konsumsi

330 204 60

740 563 220

1.450,118 1.091,306 358,812

1.654,20 984,862 669,398

Dalam jumpa pers GAPKI awal tahun 2013, Joko Supriyono selaku Sekretaris Jendral Gabungan Pengusaha Kelapa Sawit Indonesia (GAPKI), mengatakan bahwa ada dua keuntungan yang diperoleh dalam pemakaian biodiesel; pertama, konsumsi CPO akan dapat meningkat melalui pertumbuhan penggunaan biodiesel. Rata-rata konsumsi CPO di dalam negeri mencapai 7 juta ton per tahun. Manfaat lain, kata Joko Supriyono, pemerintah dapat mengurangi impor minyak mentah lewat peningkatan campuran biodiesel. Seiring dengan peningkatan produksi CPO nasional tahun ini, maka akan lebih tepat apabila industri biodiesel menyerap minyak sawit dalam negeri [35].

17


Sejalan dengan hal tersebut, perlu adanya pengembangan teknologi yang berkaitan dengan produksi biodiesel, termasuk di dalamnya adalah variasi bahan baku yang digunakan. Salah satu bahan baku yang dapat diproses menjadi biodiesel (metil ester) adalah CPOlow

grade

yang memiliki nilai ALB tinggi. Secara informal,

diperoleh informasi bahwa setiap 10 ton CPO yang diproduksi per hari, setidaknya akan dihasilkan pula ± 40 kg CPOlow

grade

(± 0,4% dari CPOhigh

grade).

Jika

diasumsikan persentase tersebut dapat digunakan secara umum untuk produksi CPO nasional tahun 2012 (23.521.071 ton), maka setidaknya ada ± 94.084,28 ton potensi bahan baku biodiesel yang berasal dari CPOlow grade. Karena memiliki potensi yang cukup baik, perlu dilakukan kajian ekonomi terhadap hal ini. Namun, dalam tulisan ini hanya akan dilakukan kajian ekonomi secara sederhana. Sebelum melakukan kajian tersebut, perlu diketahui harga bahan baku yang digunakan dalam produksi dan harga jual biodiesel (metil ester). Berikut ini adalah harga bahan baku dan produk. Harga CPOLow Grade

= Rp 2.500/ kg (berdasarkan informasi yang bersifat informal)

Harga CH3OH

= Rp 8.000/ liter = Rp 10.127/ kg [4]

Harga LiNO3

= Rp 22.000/ kg [3]

Harga CaO

= Rp 1.500/ kg [3]

Harga H2O

= Rp 2.500/ kg [3]

Harga Metil Ester

= Rp 11.000/ kg [5]

Dalam penelitian yang telah dilakukan, perolehan metil ester terbaik adalah sebesar 90,88% (Li/CaO 1%). Pada penelitian Herawan (2008), penggunaan katalis CaO pada transesterifikasi CPO memberikan hasil 78,90% metil ester. Berdasarkan kedua hasil penelitian tersebut, dilakukan kajian ekonomi dan hasilnya dibandingkan. 



Biaya bahan baku proses utama: Biaya pembelian CPOlow grade

= (0,3 kg)(Rp 2.500/ kg) = Rp 750,-

Biaya pembelian CH3OH

= (0,135 kg)(Rp 10.127/ kg) = Rp 1.373,-

Biaya bahan baku pembuatan katalis Li/CaO: Biaya pembelian LiNO3

= (0,0012 kg)(Rp 22.000/ kg) = Rp 26,-

Biaya pembelian CaO

= (0,01 kg)(Rp 1.500/ kg) = Rp 15,-

Biaya pembelian H2O

= (0,06 kg)(Rp 2.500/ kg) = Rp 150,-

18




Maka, total harga pembelian bahan baku adalah Rp 2.314,- (katalis Li/CaO) dan Rp 2.288,- (katalis CaO)



Harga biodiesel (ME) adalah Rp 11.000/kg. Perolehan ME terbaik pada penelitian = 90,88% (katalis Li/CaO 1%). Perolehan ME oleh Herawan (2008) = 78,90% (katalis CaO). Harga jual ME

= (90,88 %)(0,3 kg)(Rp 11.000/ kg) = (0,27 kg)(Rp 11.000/ kg) = Rp 2.999,- (katalis Li/CaO)

Harga jual ME

= (78,90 %)(0,3 kg)(Rp 11.000/ kg) = (0,23 kg)(Rp 11.000/ kg) = Rp 2.604,- (katalis Li/CaO)



Daya listrik digunakan untuk beberapa alat proses, yaitu: oven, furnace, stirrer, reaktor, dan centrifuge. Sedangkan tarif dasar listrik untuk industri dengan kapasitas 1.300 VA adalah Rp 886,- per kWh [12].

Alat

Tabel 2.4 Perhitungan biaya listrik alat proses penelitian Kapasitas Daya Waktu Tarif per Biaya

Oven Furnace Stirrer Reaktor Centrifuge



maks. (kg)

(kW)

90,00 [8] 80,00 [6] 10,00 [11] 5,00 [9] 1,50 [2]

1,40 [8] 2,40 [6] 1,07 [11] 2,80 [9] 1,65 [2]

(jam)

kWH (Rp)

14,00 866,4,00 866,2,00 866,3,50 866,0,33 866,Total biaya listrik

(Rp) 17.366,8.506,1.896,8.683,487,36.937,-

Perhitungan nilai keuntungan produksi metil ester adalah sebagai berikut. Nilai keuntungan produksi

= Harga jual – (Biaya bahan + Biaya Listrik)

Nilai keuntungan produksi

= Rp 2.999,- – Rp (2.314,- + 36.937,-) = – Rp 36.252,- (katalis Li/CaO)

Nilai keuntungan produksi

= Rp 2.604,- – Rp (2.288,- + 36.937,-) = – Rp 36.621,- (katalis CaO)

Dari analisa biaya produksi metil ester dapat dilihat bahwa proses transesterifikasi belum mampu memberikan nilai tambah maka dilakukan simulasi sederhana terhadap kajian ekonomi untuk mengetahui kapasitas produksi minimal. Berdasarkan hasil simulasi, bahan baku CPOlow grade minimal diperkirakan 90,00 kg dan hasilnya ditunjukkan oleh tabel 2.5, 2.6 dan 2.7.

19


Tabel 2.5 Perhitungan biaya bahan baku pada simulasi Massa (kg) Biaya (Rp) Biaya

Bahan

Li/CaO

CPOlow grade Metanol LiNO3 CaO H2O

Alat Oven Furnace Stirrer Reaktor Centrifuge

CaO

satuan (Rp)

90,00 90,00 2.500,40,66 40,66 10.127,0,36 22.000,3,00 3,00 1.500,18,00 18,00 2.500,Total biaya pembelian bahan

Li/CaO

CaO

225.000,411.752,7.917,4.500,45.001,694.170,-

Tabel 2.6 Perhitungan biaya listrik alat proses pada simulasi Kapasitas Daya Waktu Tarif per K)* maks. (kg) (kW) (jam) kWH (Rp) 90,00 [8] 80,00 [6] 10,00 [11] 5,00 [9] 1,50 [2]

1,40 [8] 2,40 [6] 1,07 [11] 2,80 [9] 1,65 [2]

225.000,411.752,4.500,45.001,686.252,-

Biaya (Rp)

14,00 4,00 2,00 3,50 0,33

866,1,00 17.366,866,1,00 8.506,866,2,14 4.050,866,26,58 230.804,866,61,50 29.969,Total biaya listrik 290.694,)* K adalah faktor kali perhitungan biaya listrik alat sebagai asumsi bahwa daya listrik yang dibutuhkan akan bertambah dengan meningkatnya kapasitas produksi. Tabel 2.7 Perhitungan kajian ekonomi pada simulasi Penggunaan katalis Kajian ekonomi Li/CaO CaO Biaya pembelian bahan baku (Rp) Biaya listrik (Rp) Total biaya (Rp)

694.170,290.694,984.864,-

686.252,290.626,976.878,-

Harga jual produk ME (Rp)

899.732,-

781.110,-

– 85.132,-

– 195.768,-

Nilai keuntungan (Rp)

Dari hasil simulasi sederhana lanjutan, kedua proses belum mampu memberikan nilai keuntungan. Kemudian, dilakukan simulasi sederhana lanjutan dengan menaikkan harga jual metil ester menjadi Rp 12.050/ kg (di atas harga pasaran) untuk mengetahui hubungan antara nilai keuntungan dan bahan baku CPOlow grade yang ditunjukkan oleh gambar 2.7.

20


Nilai Keuntungan (Rp)

300.000 -200.000 0

200

400

600

800

1.000

-700.000

-1.200.000

Bahan Baku CPO low grade (kg) Katalis Li/CaO

Katalis CaO

Gambar 2.7 Simulasi bahan baku CPOlow grade terhadap nilai keuntungan Gambar 2.7 menunjukkan hubungan yang berbanding lurus antara nilai keuntungan yang diperoleh dan bahan baku CPOlow

grade

yang digunakan dalam

produksi biodiesel (metil ester) yang menggunakan katalis Li/CaO. Melalui simulasi sederhana, dengan menggunakan 500 kg CPOlow

grade,

akan diperoleh nilai

keuntungan sebesar Rp 116.499,-. Nilai keuntungan ini semakin meningkat dengan bertambahnya bahan baku CPOlow grade yang digunakan. Dengan menggunakan 1.000 kg CPOlow grade, akan diperoleh nilai keuntungan sebesar Rp 241.504,-. Gambar 2.7 juga menunjukkan hubungan yang berbanding terbalik antara nilai keuntungan yang diperoleh dan bahan baku CPOlow grade yang digunakan dalam produksi biodiesel (metil ester) yang menggunakan katalis CaO. Melalui simulasi sederhana, dengan menggunakan 500 kg CPOlow

grade,

akan diperoleh nilai

keuntungan sebesar – Rp 560.662,-. Nilai keuntungan ini semakin meningkat dengan bertambahnya bahan baku CPOlow grade yang digunakan. Dengan menggunakan 1.000 kg CPOlow grade, akan diperoleh nilai keuntungan sebesar – Rp 1.112.818,-. Dari kajian ekonomi secara sederhana di atas, biodiesel (metil ester) yang dihasilkan melalui proses transesterifikasi dan menggunakan katalis Li/CaO lebih ekonomis dibandingkan dengan biodiesel (metil ester) yang dihasilkan melalui proses transesterifikasi dan menggunakan katalis CaO jika harga jual metil ester dinaikkan menjadi Rp 12.050/ kg. Oleh karena itu, produksi komersial biodiesel (metil ester) menggunakan CPOlow

grade

dan katalis Li/CaO layak untuk

dipertimbangkan.

21


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents