BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Gliserol Biodiesel dari proses transesterifikasi menghasilkan dua tahap. Fase atas berisi
biodiesel dan fase bawah mengandung gliserin mentah dari 55-90% berat kemurnian [13]. Gliserol, atau gliserin, atau 1,2,3-propanetriol, dapat dihasilkan dari transesterifikasi atau hidrolisis lemak, minyak nabati alami atau petrokimia [9]. Meskipun gliserol telah menjadi bahan kimia terbarukan yang terkenal selama berabad-abad, penggunaan gliserol telah meningkat pesat dalam beberapa tahun terakhir karena meningkatnya pembentukan tak terelakkan sebagai produk samping dari produksi biodiesel [16]. Gliserol yang dihasilkan untuk setiap 3 mol metil ester, yang setara dengan sekitar 10 wt.% dari total produk [14]. Tergantung pada bahan baku, proses produksi biodiesel dan pengolahan lebih lanjut dari gliserin mentah, Komposisi gliserol hasil samping biodiesel antara lain metanol, air, garam (diklasifikasikan sebagai ash) dan asam lemak bebas (FFA), sabun, asam lemak metil ester dan gliserida, biasanya dikenal sebagai MONG (Materi Organik NonGliserol[13]. Berikut merupakan reaksi umum konversi minyak nabati atau lemak hewani menjadi biodiesel yang menghasilkan gliserol sebagai produk samping.
Minyak
Metanol
Gliserol
Biodiesel
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Minyak menjadi Biodiesel dan Gliserol [15]
5
Universitas Sumatera Utara
Berikut adalah struktur molekul dari gliserol :
Gambar 2.2 menunjukkan struktur molekul gliserol, terdiri tiga hidroksil [16]
Alkohol Gliserol Berisi 50 sampai 70% gliserin, 10 sampai 20% metanol, 5 sampai 10% garam, <3 sampai 10% air, <1 sampai 5% asam lemak, dan 5% nongliserol bahan organik (MONG) berat. Demethylated Gliserol Biasanya Berisi 7088% gliserol <1% metil, 5 sampai 15% garam, <5 sampai 15% air, <1 sampai 5% MONG berat [25] Berikut adalah spesifikasi kualitas gliserol di dunia
Gambar 2.3 Spesifikasi Kualitas Gliserol [17]
6
Universitas Sumatera Utara
2.2
Proses Pemurnian Gliserol Gliserol mentah yang diproduksi dari berbagai bahan baku akan memiliki
komposisi yang berbeda, oleh karena itu proses pemurnian juga tentu berbeda. Pertimbangan untuk pemurnian awal sebagian besar tergantung pada penggunaan gliserol dan hasil samping pada proses permurnian. Secara umum proses pemurnian gliserol terdiri dari tiga langkah yaitu. Langkah pertama pemisahan zat non-gliserol berupa endapan yang dihasilkan selama proses netralisasi, di mana asam lemak bebas dan beberapa garam dipisahkan. Langkah berikutnya adalah pemisahan alkohol dan air. Dalam proses transesterifikasi kelebihan alkohol menyebabkan dia melarut antara Metil ester dan gliserol mentah [18]. alkohol dan air dapat dengan mudah dihapus oleh penguapan vakum. Untuk penghapusan metanol, gliserol mentah diperlakukan dalam kondisi vakum menggunakan rotary evaporator di 50 oC - 90 oC selama lebih dari 2 jam [19]. Langkah terakhir adalah pemurnian dan penyulingan dengan cara Winchcombe hingga mencapai kemurnian yang diinginkan. Kombinasi dari metode pemurnian gliserol antara lain menggunakan proses distilasi vakum, pertukaran ion, pemisahan membran dan adsorpsi [10]. Beberapa jenis kotoran seperti asam lemak, garam anorganik dan kotoran ion bebas dapat dihapus dari gliserol mentah dengan menggunakan ion [20]. Pertukaran ion selektivitas tergantung pada solvasi ion-counter dan juga pada solvasi pertukaran ion, yang dapat dipengaruhi oleh medan elektrostatik yang dihasilkan oleh kedua kontra-ion dan tingkat pembentukan pasangan ion antara ion-exchange dan counterion [21] Namun demikian, proses pemurnian menggunakan resin pertukaran ion dan distilasi sederhana terbatas karena proses ini umumnya menghasilkan hasil yang sangat rendah gliserol murni (<15% berat). Penggunaan teknologi nano-kavitasi untuk pemurnian gliserol mentah telah dibuktikan, tetapi belum dapat direalisasikan dalam sekala besar karena masi banyak kendala [4].
2.3
Asidifikasi Netralisasi adalah metode yang paling umum sebagai pra-pemurnian gliserol
mentah. Proses pemurnian yang melibatkan reaksi kimia menggunakan asam kuat untuk menghilangkan katalis dan sabun. Reaksi antara asam dengan sabun akan
7
Universitas Sumatera Utara
menghasilkan asam lemak bebas dan reaksinya dengan katalis basa akan memberikan garam dan air. Asam lemak bebas dan garam pada proses netralisasi akan membentuk lapisan di atas gliserol sehingga mudah untuk dipisahkan. Pada proses pemurnian gliserol dengan cara pengasaman atau netralisasi/asidifikasi akan menghasilkan tiga lapisan asam lemak bebas di atas, lapisan gliserol di tengah dan garam serta bahan anorganik di bawah. Oleh Ooi.,dkk untuk pemurnian gliserol mentah dari bahan pengotornya menggunakan 6% (v / v) H2SO4 pada suasana asam rendah, kemurnaian gliserol akan meningkat, kadar abu berkurang tetapi bahan organik non-gliserol (MONG) juga sedikit meningkat. Penambahan asam kuat pada proses netralisasi mengubah sabun (hadir di GP dari saponifikasi minyak selama biodiesel produksi) menjadi asam lemak dan garam anorganik, karbonat dan karbon dioksida dan garam anorganik [23] Kongjao et al. melaporkan bahwa pengasaman berulang pada pemurnian gliserol menggunakan H2SO4 dengan pH rendah untuk meningkatkan hasil gliserol [11].
2.4
Ekstraksi Gliserol Beberapa proses dapat digunakan untuk mencapai gliserol kemurnian tinggi,
seperti pengeringan, saponifikasi, pengasaman, netralisasi, ekstraksi dengan pelarut polar dan adsorpsi [13]. Pada pemurnian gliserol untuk memisahkan bahan yang tidak bereaksi, menggunakan metode ekstraksi pelarut yang melibatkan pemisahan lapisan berdasarkan berat dan polaritas [9]. Rehman et al. melaporkan proses pretreatment gliserol mentah, yang diperoleh dari biodiesel berbahan baku minyak bunga matahari dengan metode ekstraksi menggunakan pelarut heksana dan heksanol [25]. Gliserol mentah yang diperoleh dari hasil samping biodiesel dicuci dengan pelarut non-polar (heksan, heptana, oktana dan minyak bumi eter) dalam 1: 1 rasio volume pada 200 rpm dan suhu kamar untuk 3 jam dalam set yang terpisah. Setelah pencampuran dengan baik, itu disentrifugasi pada 3000 rpm selama 2 menit untuk memisahkan menjadi dua tahap yang berbeda, yaitu, fase atas merupakan pelarut, impurities dan garam serta fasa bawah merupakan gliserol. Fasa bawah dicuci lagi
8
Universitas Sumatera Utara
dengan pelarut yang sama. Prosedur ini diulang tiga kali untuk menghilangkan kotoran dan akhirnya diperoleh gliserol dengan kemurnian tinggi [26].
Gambar 2.4 Fasa Setelah Asidifikasi
Pott et al menyatakan bahwa ekstraksi dengan pelarut organik seperti nheksana dan petroleum eter untuk menghilangkan SFA (saponified fatty acids) tidak bergantung pada volume pelarut melainkan pada pH crude glycerol yang akan di ekstraksi yang harus di bawah 7 [27] Memvariasikan pelarut polar : gliserol mentah (v / v) rasio hanya menghasilkan peningkatan kemurnian yang sangat sedikit sekitar 0,05 ± 0,02 % berat. Tetapi di sisi lain, ekstraksi gliserol mentah dengan pelarut polar meningkatkan kandungan gliserol, dibandingkan dengan di tidak adanya ekstraksi pelarut polar, di mana masing-masing pelarut dapat menghasilkan kemurnian gliserol minimal 91% [28] Dalam penelitian ini pelarut yang digunakan adalah etilen glikol. Sifat Kimia dan Fisika etilen glikol. Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Dietilen Glikol Sifat Fisika
Sifat Kimia o
Titik leleh -89 C
Spesific Gravity : 0,79 @20 oC
Titik Didih 82 oC
Larut dalam air, aceton, dietil eter
Tekanan Uap : 44 @25 oC
Tingkat penguapan : 2,83
[29]
2.5 Adsorpsi Pemurnian
crude
gliserol
dengan
metode
adsorpsi
yaitu
dengan
menambahkan carbon aktif. Kovacs menyatakan penghilangan warna dengan metode
9
Universitas Sumatera Utara
adsorpsi menggunakan carbon aktif sangat efisien [12]. Pott et all menyatakan bahwa dilakukan dengan beberapa langkah Karbon aktif ditambahkan ke gliserol yang tersisa pada rasio 1 g karbon aktif per 100 ml gliserol. Gliserol diaduk selama 2 jam, dan kemudian disentrifugasi di 5000xg selama 5 menit dan disaring dengan menggunakan filter untuk menghilangkan partikel karbon yang tersisa [27] Tahap adsorpsi dengan karbon aktif juga dapat mengurangi kadar abu yang mengalami penurunan terbesar dengan penambahan karbon aktif sebanyak 65-100 g/l gliserol, Air dan MONG sedikit berubah dengan dosis yang berbeda dari karbon aktif, sekitar 0,03-0,06% dan 0,4-1,5% (w / w), masing-masing, sementara komposisi gliserol tidak berubah secara signifikan dengan dosis yang berbeda karbon aktif (96% (w / w)) Hal ini karena gliserol memiliki lebih besar ukuran molekul (~ 0,3 nm) dari ukuran pori karbon aktif (~ 0,239 nm) [28]
10
Universitas Sumatera Utara
