BAHAN AJAR SISWA
TEKNOLOGI PEMROSESAN BIODISEL
Disusun oleh: Nurhayati, S.Pd., M.Si Didukungi oleh:
TEACHING BIOMASS TECHNOLOGIES AT MEDIUM TECHNICAL SCHOOLS Dikembangkan oleh: ETC Foundation the Netherlands
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Pusat Pengembangan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri/ TEDC Bandung Desember 2014
i
KATA PENGANTAR
Bahan ajar siswa ini dimaksudkan untuk memandu siswa dalam melaksanakan tugas
kegiatan belajar di sekolah. Dengan demikian
diharapkan setiap siswa akan
berusaha untuk melatih diri memecahkan berbagai persoalan sesuai dengan tuntutan kompetensi yang akan dipilih. Di dalam buku bahan ajar siswa ini diberikan kegiatan belajar, tugas- tugas dan tes formatif dimana seluruh kegiatan tersebut diharapkan dikerjakan/dilakukan secara mandiri/kelompok oleh setiap siswa untuk melatih kemampuan dirinya
dalam
memecahkan berbagai persoalan. Dalam pelaksanaanya seluruh kegiatan dilakukan oleh setiap siswa dengan arahan guru, dan pada akhir kegiatan pembelajaran seluruh materi dari bahan ajar siswa ini akan diujikan secara mandiri untuk memenuhi tuntutan kompetensi siswa. Materi pembelajaran atau bahan dari bahan ajar siswa dan tugas-tugas ini diambil dari beberapa buku referensi yang dipilih dan juga buku referensi tersebut sebagai bahan bacaan yang dianjurkan untuk memperkaya penguasaan kompetensi siswa. Diharapkan setiap siswa setelah mempelajari dan melaksanakan semua petunjuk dari bahan ajar siswa ini secara tuntas, akan mempunyai kompetensi sesuai dengan tuntutan pekerjaan sebagai tenaga pelaksana pemeliharaan Teknik Energi Terbarukan.
Bandung, Maret 2014 Kepala PPPPTK BMTI,
Dr. Dedy H. Karwan, MM NIP. 19560930 198103 1 003
i
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................................................................i DAFTAR ISI ........................................................................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................................... iii DAFTAR TABEL .................................................................................................................................................... iv DAFTAR BAGAN .................................................................................................................................................. iv GLOSARIUM ......................................................................................................................................................... v BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................................................................1 A.
Latar Belakang .........................................................................................................................................1
B.
Deskripsi Modul .......................................................................................................................................2
C.
Tujuan Pembelajaran ..............................................................................................................................2
D.
Materi Pokok dan Sub Pokok ..................................................................................................................3
BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN .......................................................................................................................4 A.
Materi Pokok 1 ........................................................................................................................................4 1.
Judul : Pengolahan Bahan Baku Biodiesel ...........................................................................................4
2.
Indikator Keberhasilan : ......................................................................................................................4
3.
Uraian : ................................................................................................................................................4
4.
Rangkuman ....................................................................................................................................... 40
5.
Latihan Soal ...................................................................................................................................... 41
6.
Evaluasi ............................................................................................................................................. 43
B.
Materi pokok 2 ..................................................................................................................................... 44 1.
Judul : Pembuatan Biodiesel ............................................................................................................ 44
2.
Indikator Keberhasilan : ................................................................................................................... 44
3.
Uraian : ............................................................................................................................................. 44
4.
Rangkuman ....................................................................................................................................... 75
5.
Latihan Soal ...................................................................................................................................... 76
6.
Evaluasi ............................................................................................................................................. 77
BAB III PENUTUP ............................................................................................................................................... 78 KUNCI JAWABAN .............................................................................................................................................. 79 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................................................. 81
ii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Buah Jarak Pagar pada Berbagai Tingkat Kematangan .........................................................8 Gambar 2 Alat Bantu Panen Kelapa Sawit ...................................................................................................9 Gambar 3 Alat Pemecah Buah Jarak ............................................................................................................9 Gambar 4 Pengepresan Biji menggunakan Dongkrak Hidrolik .............................................................. 11 Gambar 5 Alat Press Berulir ........................................................................................................................ 12 Gambar 6 Desain Screw Press Single Stag .............................................................................................. 12 Gambar 7 Teknik Ekstraksi Minyak Menggunakan Pelarut (kiri) dan Teknik Pemisahan Minyak dari Pelarut ......................................................................................................................................... 13 Gambar 8 Alat Penyaring Minyak Nabati (a) Tipe Putar (b) Tipe Horizontal ....................................... 14 Gambar 9 Pohon Jarak................................................................................................................................. 14 Gambar 10 Buah dan Biji Jarak .................................................................................................................. 15 Gambar 11 Diagram Alir Ekstraksi Minyak dari Biji Jarak ....................................................................... 19 Gambar 12 Pohon Nyamplung .................................................................................................................... 23 Gambar 13 Biji Nyamplung .......................................................................................................................... 26 Gambar 14 Biji kelapa Sawit ........................................................................................................................ 31 Gambar 15 Alat Dodos ................................................................................................................................. 33 Gambar 16 Alat Egrek .................................................................................................................................. 33 Gambar 17 Pengamatan Buah Kelapa Sawit ........................................................................................... 36 Gambar 18 Alat Sterilizer ............................................................................................................................. 38 Gambar 19 Alat Threser ............................................................................................................................... 38 Gambar 20 Alat Vibrator Screen ................................................................................................................. 39 Gambar 21 Crude Oil Tank .......................................................................................................................... 39 Gambar 22 Reaksi Hidrolisis Trigliserida ................................................................................................... 44 Gambar 23 Reaksi Transesterifikasi .......................................................................................................... 47 Gambar 24 Neraca Analitik .......................................................................................................................... 52 Gambar 25 Buret ........................................................................................................................................... 52 Gambar 26 Gelas Erlenmeyer ..................................................................................................................... 53 Gambar 27 Gelas Kimia ............................................................................................................................... 53 Gambar 28 Gelas Ukur ................................................................................................................................. 53 Gambar 29 Pipet Tetes................................................................................................................................. 54 Gambar 30 Labu leher Tiga ......................................................................................................................... 63 Gambar 31 Kondensor Spiral ...................................................................................................................... 64 Gambar 32 Hot Plate .................................................................................................................................... 64 Gambar 33 Corong Pisah............................................................................................................................. 65 Gambar 34(a) Rangkaian Alat Transesterifikasi (b) Pemisahan Gliserol ............................................. 68 Gambar 35 Pencucian Biodiesel ................................................................................................................. 69 Gambar 36 Pengeringan Biodiesel Metode Vakum ................................................................................. 69 Gambar 37 Industri Biodiesel di Riau ......................................................................................................... 73
iii
DAFTAR TABEL Tabel 1 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok ...............................................................................................3 Tabel 2 Produksi Jarak Pagar pada Berbagai Kondisi Lahan ................................................................ 17 Tabel 3 kandungan Minyak Jarak Pagar ................................................................................................... 18 Tabel 4 kandungan Asam Lemak Pada Minyak Jarak ............................................................................ 20 Tabel 5 Komposisi Minyak Nyamplung ...................................................................................................... 27
DAFTAR BAGAN
Bagan 1 Manfaat Buah Jarak ...................................................................................................................... 15 Bagan 2 Pembuatan Biodiesel dari Minyak Nabati .................................................................................. 48 Bagan 3 Pembuatan Biodiesel Skala Lab ................................................................................................. 62 Bagan 4 Proses Penggandaan Skala Proses Produksi Biodiesel ......................................................... 70 Bagan 5 Diagram Alir Produksi Biodiesel Skala Pilot Plant .................................................................... 71 Bagan 6 Biodiesel Skala Industri ................................................................................................................ 73
iv
GLOSARIUM
Istilah Biodiesel
Keterangan Produk yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak nabati atau hewani dengan metanol dan katalisator NaOH atau KOH.
Transesterifikasi
Reaksi antara trigliserida dan alkohol menghasilkan gliserol bebas dan ester alkil asam lemak
Esterifikasi
Reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat dengan alkohol
Katalis
Zat yang mempercepat reaksi
Asam Lemak Bebas
Asam lemak yang berada sebagai asam bebas tidak terikat sebagai trigliserida
Angka Asam
Banyaknya miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam bebas di dalam satu (1) gram contoh biodiesel.
Angka Penyabunan
Banyaknya miligram KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan satu (1) gram contoh biodiesel
v
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Cadangan energi fosil kita semakin hari semakin berkurang sedangkan kebutuhannya terus meningkat. Perkiraan ekstrem menyebutkan, minyak bumi di Indonesia dengan tingkat konsumsi seperti saat ini akan habis dalam waktu 10-15 tahun lagi. Setiap hari jutaan barel minyak mentah bernilai jutaan dolar dieksploitasi tanpa memikirkan bahwa minyak tersebut merupakan hasil evolusi alam yang berlangsung selama ribuan, bahkan jutaan tahun yang tidak dapat terulang lagi pada masa mendatang . Sehubungan dengan hal tersebut maka perlu dilakukan upaya untuk pencarian sumber energi alternatif yang terbarukan sebagai pengganti minyak bumi. Penelitian tentang alternatif penggunaan bahan bakar fosil sudah lama dilakukan yaitu dengan mencari bahan baku atau sumber daya alam yang dapat diperbaharui, salah satunya adalah minyak nabati. Indonesia merupakan salah satu negara yang kaya akan sumber minyak nabati di dunia, namun sebagian besar tanaman penghasil minyak tersebut belum dieksplorasi secara maksimal. Hal ini menunjukkan bahwa Indonesia merupakan negara yang berpotensi menjadi negara penghasil sumber bahan baku biodiesel. Biodiesel adalah salah satu energi alternatif terbarukan untuk bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati atau lemak hewani.Biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisik yang serupa dengan minyak solar sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan minyak solar. Biodiesel sebagai bahan bakar alternatif memiliki beberapa kelebihan dibanding bahan bakar diesel petroleum Kelebihan tersebut antara lain (1) merupakan bahan bakar yang tidak beracun dan dapat dibiodegradasi, (2) mempunyai bilangan setana yang tinggi, (3) mengurangi emisi karbon monoksida, hidrokarbon dan NOx, dan
1
(4) terdapat dalam fasa cair. Dengan keunggulan-keunggulan di atas, biodiesel dapat menjadi bahan bakar minyak yang dapat dikomersialisasikan dan memiliki nilai tambah lebih tinggi daripada solar. Kajian biodiesel dari sisi investasi dan pengembangan kebijakannya sangat diperlukan dalam upaya lebih menyemarakkan pengembangan biodiesel sebagai energi terbarukan yang sudah mulai tumbuh saat ini. Sehingga diharapkan nanti pengembangan biodiesel dapat dilakukan oleh semua kelompok masyarakat dari skala besar sampai skala menengah/kecil. Pengembangan energi terbarukan membutuhkan pengetahuan dan teknologi tentang alternatif dan aplikasinya. Ketersediaan teknisi terampil yang memadai, yang mampu merencanakan, menginstal dan memelihara energi terbarukan merupakan suatu keharusan. Untuk itu integrasi Teknologi Energi Terbarukan (TET) di sekolah teknik menengah kejuruan (SMK) secepatnya harus
dilaksanakan, salah satunya adalah
pengembangan tentang biodiesel. Mengingat kehadiran energi terbarukan dalam hal ini biodiesel di masa depan sangat diperlukan, maka harus di susun bahan ajar/ modul tentang biodiesel untuk siswa SMK yang memudahkan pemahaman mereka tentang proses pembuatan biodiesel dari bahan mentah sampai menjadi biodiesel baik secara teori maupun praktek. B. Deskripsi Modul Maksud penulisan modul ini sebagai penuntun bagi siswa SMK untuk memberikan wawasan dalam melaksanakan pembelajaran biodiesel tentang pembuatan dan pengujian mutu biodiesel. C. Tujuan Pembelajaran Tujuan pembelajaran diuraikan secara singkat di bawah ini : 1. Menguasai pengolahan bahan baku biodiesel 2. Menguasai pembuatan biodiesel
2
D. Materi Pokok dan Sub Pokok Materi pokok dan sub materi pokok yang terkandung di modul ini diuraikan pada tabel di bawah ini : Tabel 1 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok
No. 1.
Materi Pokok Pengolahan bahan baku biodiesel
Sub Materi Pokok a) Tahap-tahap pengolahan bahan baku biodiesel secara umum b) Cara mengolah biji jarak menjadi minyak nabati c) Cara mengolah biji nyamplung menjadi minyak nabati d) Cara mengolah buah kelapa sawit menjadi minyak nabati
2.
Pembuatan biodiesel
a) Penentuan angka asam b) Penentuan angka penyabunan c) Proses esterifikasi d) Proses transesterifikasi e) Proses pencucian biodiesel f) Proses pengeringan biodiesel
3
BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN
A. Materi Pokok 1 1. Judul : Pengolahan Bahan Baku Biodiesel 2. Indikator Keberhasilan : a) Memahami tahap-tahap pengolahan bahan baku biodiesel secara umum b) Memahami cara mengolah biji jarak menjadi minyak nabati c) Memahami cara mengolah biji nyamplung menjadi minyak nabati d) Memahami cara mengolah buah kelapa sawit menjadi minyak nabati 3. Uraian : a) Tahap-tahap Pengolahan bahan baku biodiesel menjadi minyak nabati
Liputan6.com, Jakarta : Wakil Menteri Perdagangan (Wamendag) Bayu Krisnamurthi menyarankan kalangan industri untuk menggunakan bahan bakar minyak biofuel atau biodiesel dari minyak sawit mentah (crude palm oil/CPO) sebagai solusi dari kelangkaan solar yang saat ini terjadi. Pemakaian CPO olahan tersebut juga akan membantu petani dan menopang volume penjualan komoditas tersebut menyusul kian melorotnya harga dan permintaan di pasar dunia. "Saya ingin mengajak industri, pakailah CPO atau PPO (processed palm oil)," kata dia, Jumat (26/4/2013). Sumber : http://www.Bisnis.liputan6.com
4
(1)
Memilih bahan baku Energi memegang peranan penting dalam kemajuan suatu bangsa. Penguasaan energi akan mendorong perkembangan industri dan kegiatan di berbagai sektor. Indonesia mempunyai potensi sebagai penghasil energi terbesar. Memang, persediaan batubara, minyak dan gas bumi berbahan fosil yang kita miliki sudah mulai menipis. Namun demikian, kekayaan hayati Indonesia yang begitu luar biasa akan membuka peluang Indonesia menjadi penghasil energi terbesar di dunia. Energi hijau merupakan cadangan energi terbarukan yang berasal dari tumbuhan dan hewan yang tidak akan pernah habis.Kelapa sawit, jarak pagar, nyamplung, kapok, kedelai, bunga matahari, karet merupakan tanaman penghasil biji yang dapat diolah menjadi energi terbarukan yaitu biodiesel. Biodiesel dibuat dari minyak yang diekstrak dari biji-bijian tersebut di atas dengan metode transesterifikasi. Penggunaan biodiesel baik untuk kendaraan bermotor dan industri akan mengurangi ketergantungan kita terhadap solar. Biodiesel, atau sering dikenal dengan nama FAME atau fatty acid methyl ester (metil ester asam lemak) merupakan produk yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak nabati atau hewani dengan metanol dan katalisator NaOH atau KOH. Hasil samping dari proses transesterifikasi adalah gliserol yang dapat diolah lebih lanjut menjadi produk yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Bila dibandingkan dengan bahan bakar solar, biodiesel bersifat lebih ramah
lingkungan,
dapat
diperbaharui
(renewable),
dapat
terurai
(biodegradable), memiliki sifat pelumasan yang baik terhadap piston
5
mesin,
mampu
mengeliminasi
efek
rumah
kaca
dan
kontinuitas
ketersediaan bahan baku terjamin. Biodiesel bersifat ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik dibandingkan solar, yaitu bebas sulfur, bilangan asap rendah, angka setana (cetane number) lebih tinggi dari 60 sehingga efisiensi pembakaran lebih baik, terbakar lebih sempurna dan tidak menghasilkan racun. Bahan baku nabati yang paling siap digunakan saat ini adalah minyak kelapa sawit karena perkebunan dan tata niaganya sudah tertata dengan baik. Namun, karena minyak kelapa sawit banyak dimanfaatkan sebagai bahan pangan sehingga banyak pihak yang mengkhawatirkan terjadi penyerapan yang lebih besar untuk biodiesel. Minyak jarak pagar (Jatropha curcas) dan nyamplung (Calophyllum inophyllum) merupakan alternatif yang cukup menjanjikan sebagai bahan baku biodiesel. Selain karena bersifat minyak non pangan, kandungan minyak dalam kedua bahan tersebut bisa mencapai 50-65%. Semua minyak yang berasal dari tanaman bisa dijadikan FAME atau biodiesel. Di mancanegara bahan yang digunakan bisa berasal dari tanaman berikut ini :
Kedelai (Glycine max) sehingga disebut SME (soy bean methyl ester)
Kanola atau rapeseed (Brassica rape) yang disebut RME (rapeseed methyl ester)
Kelapa (Cocos nucifera) yang disebut CME (coco methyl ester)
Bunga matahari (Helianthus annus), neem atau mimba (azadirahta Indica), malapari atau karanja (Pongamia pinnata).
6
Saat ini, Pertamina Biosolar menggunakan FAME, tepatnya POME (palm oil methyl ester) berasal dari minyak sawit (CPO; crude palm oil). Minyak nabati harus dikonversi ke metil ester jika akan digunakan sebagai bahan bakar, khususnya mesin dengan putaran tinggi (mobil) karena kekentalan (viskositas) minyak nabati sangat tinggi. Viskositas CPO sebesar 24,3; viskositas minyak jarak sebesar 49,15; sedangkan minyak solar atau diesel sebesar 1,6 – 5,8. Pemilihan bahan baku yang tepat sangat penting dalam pengolahan biodiesel, mulai dari jenis bahan baku yang digunakan hingga waktu yang terbaik untuk memanen bahan baku. Di Indonesia banyak terdapat tanaman penghasil minyak oleh karena itu perlu dipilih bahan baku yang mudah didapatkan dan banyak terdapat di lingkungan sekitar. Pemilihan lokasi prosesing yang dekat dengan lokasi bahan baku karena bahan baku yang telah dipanen diharapkan segara dapat di proses lebih lanjut. Waktu yang
lama
antara
pemanenan
dengan
ekstraksi
minyak,
dapat
mengakibatkan penurunan kualitas minyak yang dihasilkan. Kandungan minyak tertinggi pada tanaman paling banyak terdapat pada bagian kernel, kecuali pada kelapa sawit dan kelapa. Rendemen minyak tertinggi pada kedua tanaman tersebut terdapat pada bagian buah. Waktu panen juga berpengaruh terhadap kualitas minyak yang dihasilkan. Buah yang dipanen hendaknya dipilih buah yang telah matang secara fisiologis. Walaupun kadangkala buah yang lewat matang rendemen minyaknya lebih tinggi, namun kandungan asam lemak bebasnya (ALB) lebih tinggi. Minyak yang memiliki kadar ALB tinggi dapat meningkatkan biaya produksi, lama proses dan menurunkan rendemen biodiesel. Oleh karena itu bahan yang dipilih sebaiknya telah matang secara fisiologis.
7
Gambar 1 Buah Jarak Pagar pada Berbagai Tingkat Kematangan
Perbedaan karakteristik antar tanaman penghasil biodiesel menjadikan alat yang digunakan untuk panen berbeda-beda. Bahkan pada beberapa tanaman, pemanenan dapat dilakukan tanpa membutuhkan peralatan khusus. Salah satunya adalah tanaman jarak pagar, tanaman ini dalam satu dompolan (Gambar 1) dapat berkumpul buah yang masih muda, matang dan kelewat matang. Sehingga disarankan pemanenannya dilakukan dengan tangan dan dipilih yang berwarna kuning. Selain itu, agar kualitas minyaknya bagus. Contoh beberapa peralatan bantu panen dapat dilihat pada gambar di bawah ini. “Egrek” digunakan sebagai alat pemanen sawit dan memotong pelepah sedangkan kapak buah memindahkan TBS (tandan buah segar) yang jatuh di lantai ke dalam lori. Kedua alat ini kurang cocok jika digunakan untuk kegiatan panen tanaman yang lain.
8
Gambar 2 Alat Bantu Panen Kelapa Sawit Egrek (Kiri) dan Kapak Buah (Kanan)
(2)
Pemecahan buah Pemecahan buah dapat dilakukan secara manual maupun mekanis. Cara manual dilakukan dengan menggilas buah yang dihamparkan dilantai dengan menggunaan kaki. Secara mekanis dapat dilakukan dengan menggunakan alat pemecah buah jarak.
Gambar 3 Alat Pemecah Buah Jarak
Prinsip kerja alat ini adalah pengupasan kulit buat akibat gesekan buahbuah dalam ruang di antara silinder yang berputar pada kecepatan tertentu dengan konkaf. Mesin ini dilengkapi dengan separator sehingga biji-biji jarak pagar hasil pengupasan relatif sudah bersih dari kulit buah, gagang, atau kotoran lainnya. Namun jika buah yang di proses terlalu matang
9
(berwarna coklat/hitam), biji dapat bercampur dengan kulit buah bagian dalam (cangkang). (3)
Pengeringan Bahan Baku Proses pengeringan bahan baku (biji) diperlukan untuk mengurangi air yang terdapat pada bahan. Masih banyaknya air pada biji dapat menghambat proses ekstraksi minyak, oleh karena itu perlu dikurangi hingga
mencapai
5-7%.
Proses
pengeringan
dapat
dilakukan
menggunakan panas matahari atau buatan. Pengeringan buatan dapat menggunakan alat pengering (dryer). (4)
Ekstraksi Minyak Nabati Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Ada beberapa metode ekstraksi, yaitu dengan metoda pemanasan, rnetoda penekanan pengepresan hidrolik (hidrolic press), metoda pengepresan berulir (screw press) dan metoda pelarutan. (a) Metode Pengepresan Hidrolik (hydraulic pressing) Pengepresan
hidrolik
adalah
pengepresan
dengan
menggunakan
tekanan.Tekanan yang dapat digunakan sekitar 140,6 kg/cm. Besarnya tekanan yang digunakan akan mempengaruhi jumlah minyak yang dihasilkan. Metode pengepresan merupakan metode yang sederhana untuk mendapatkan minyak dari bahan. Menurut Bailey (1959), metode pengepresan
merupakan
metode
terbaik
untuk
biji-bijian
yang
mengandung minyak sebesar 30-70 %. Keuntungan dari proses ini adalah ekonomis, mudah dioperasikan dan dirawat, dapat dijalankan dengan tangan atau listrik, dan operator hanya membutuhkan pelatihan minimum. (b) Metode Pengepresan Berulir Metode pengepresan berulir merupakan metode ekstraksi yang lebih maju dan telah diterapkan di industri pengolahan minyak. Cara ekstraksi ini
10
paling sesuai untuk memisahkan minyak dari bahan yang kadar minyaknya di atas 10%. Prinsip operasinya adalah bahan rnendapat tekanan dari ulir yang berputar dan dengan sendirinya terdorong keluar. Minyak keluar melalui celah diantara ulir dan penutup yang dapat berupa pipa atau lempengan besi berongga yang mempunyai celah dengan ukuran tertentu sedangkan ampasnya keluar dari tempat yang lain. Tipe alat pengepres berulir yang digunakan dapat berupa pengepres berulir tunggal (single screw press) atau pengepres berulir ganda (twin screw
press). Pada
pengepresan jarak pagar, dengan teknik pengepres berulir tunggal (single screw press) dihasilkan rendemen sekitar 28-34 persen, sedangkan dengan teknik pengepres berulir ganda (twin screw press) dihasilkan rendemen minyak sekitar 40-45 persen. Pengepresan dengan pengepresan berulir memiliki beberapa kelebihan, yaitu : Kapasitas produksi menjadi lebih besar karena proses pengepresan dapat dilakukan secara kontinyu. Menghemat waktu proses produksi karena tidak diperlukan perlakuan pendahuluan, yaitu pengecilan ukuran dan pemasakan/pemanasan. Rendemen yang dihasilkan lebih tinggi
Gambar 4 Pengepresan Biji menggunakan Dongkrak Hidrolik
11
Gambar 5 Alat Press Berulir (a) Double Stage Screw Expeller (b) Single Stage Screw Expeller
Gambar 6 Desain Screw Press Single Stag
a)
Metode pelarutan dengan pelarut Prinsip, minyak yang bersifat non polar dilarutkan atau dibilas menggunakan pelarut yang bersifat non polar sehingga minyak akan
12
ikut keluar bersama dengan pelarut. Kemudian pelarut dan minyak dipisahkan berdasarkan titik didih larutan.
Gambar 7 Teknik Ekstraksi Minyak Menggunakan Pelarut (kiri) dan Teknik Pemisahan Minyak dari Pelarut
Keuntungan dari teknik ekstraksi minyak nabati menggunakan pelarut mampu menghasilkan minyak yang lebih banyak dibandingkan dengan metode
yang
lain.
Namun
biaya
operasionalnya
mahal
dan
membutuhkan ketelitian yang tinggi.
(5)
Penjernihan Minyak Nabati Proses penjernihan minyak nabati dapat dilakukan dengan pengendapan, adsorpsi atau penyaringan. Untuk mempercepat proses penyaringan dapat dilakukan dengan gaya gravitasi, tekanan vakum maupun centrifuge.
13
Gambar 8 Alat Penyaring Minyak Nabati (a) Tipe Putar (b) Tipe Horizontal
b) Cara Mengolah Biji Jarak Menjadi Minyak Nabati Ada beberapa jenis tanaman jarak yang tercatat di Indonesia, semuanya dari keluarga Euphorbiaceae, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Jarak kaliki/ kastor (Ricinus communis), jarak pagar (Jatropha curcas), jarak gurita (Jatropha multifida) dan jarak landi (Jatropha gossypifolia). Keempat jenis jarak tersebut menghasilkan minyak tetapi jarak kaliki kurang cocok digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel karena viskositasnya terlalu tinggi.
Gambar 9 Pohon Jarak
Tanaman jarak pagar dapat ditanam pada lahan kritis karena lebih tahan terhadap kekeringan dan bisa meningkatkan kualitas tanah. Namun tidak
14
demikian untuk tanaman kelapa sawit. Pemanfaatan lahan kritis tersebut juga menciptakan peluang kerja baru bagi petani.
Gambar 10 Buah dan Biji Jarak
Selain diambil minyaknya untuk dijadikan biodiesel tanaman jarak memiliki kegunaan yang sangat beragam dalam kehidupan sehari-hari, berikut bagan kegunaaan tanaman jarak dalam kehidupan sehari-hari :
Bagan 1 Manfaat Buah Jarak
15
(1) Panen Buah Panen buah merupakan kegiatan penting dalam pemilihan bahan baku untuk biodiesel. Buah jarak pagar dari tanaman yang berasal dari stek sudah dapat dipanen pada umur 4-5 bulan setelah tanam. Umumnya, hasil yang tinggi diperoleh pada pemanenan saat musim kering. Buah jarak berbentuk tandan, pada setiap tandan rata-rata ada 10 buah. Biji terdapat di dalam buah, 3 biji dalam setiap buah. Setelah buah berwarna kuning sebaiknya segera dipetik. Pada setiap tandan buah masak tidak serentak. Setelah buah yang masak mencapai 60-70% pada setiap
tandannya,
buah
bisa
dipanen.
Caranya,
potong
tandan
menggunakan pisau atau gunting yang tajam. Untuk pohon yang tinggi, pemetikan buah dilakukan dengan menggunakan alat bantu berupa galah yaitu tongkat panjang yang bagian ujungnya terikat kantong kecil. Buah sudah masak apabila warnanya sudah menjadi kuning ranum. Buah yang sudah kering pohon dapat jatuh sendiri ke tanah. Panen untuk tujuan memproduksi minyak tidak perlu dilakukan dengan cara petik pilih karena pada skala penanaman yang luas diperlukan tenaga yang besar. Selain itu, apabila dalam satu tandan sudah terdapat 60-70% buah yang masak, umumnya semua buah pada tandan tersebut sudah tua sehingga tidak banyak berpengaruh terhadap kandungan minyaknya. Sortasi buah yang benar-benar masak di pohon hanya dilakukan apabila bijinya akan digunakan untuk benih. Waktu panen sebaiknya hari terang, baik pada pagi maupun sore hari. Hal ini mengingat pemetik harus menentukan tandan yang akan dipetik berdasarkan warna buah. Produksi buah jarak perhektar bervariasi, bergatung pada berbagai faktor. Produksi biji sangat beragam, mulai dari 0,4 ton/ha/tahun sampai lebih dari
16
12,5 ton/ha/tahun. Faktor yang dapat mempengaruhi produktifitas antara lain varietas, umur tanaman, pengairan iklim dan tanah. Produksi mulai stabil setelah tanaman berusia 2 tahun. Setiap kilogram biji jarak pagar umumnya berisi sekitar 1200-1375 biji. Produksi jarak pagar pada berbagai kondisi lahan dan dalam kondisi penanaman alami tanpa penumpukan dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 2 Produksi Jarak Pagar pada Berbagai Kondisi Lahan Parameter
Tanah tidak subur
Kesuburan sedang
Tanah Subur
Jarak tanaman
2 m x 1,5 m
2mx2m
2mx3m
Jumlah tanaman
3330
2500
1670
200 g
1.000 g
2.500 g
670 Kg
2.500 Kg
4.175 Kg
perhektar Hasil biji per tanaman Hasil biji per/ha
Pengeringan buah jarak untuk diambil minyaknya dapat dilakukan di bawah sinar matahari langsung sedangkan untuk tujuan pembibitan harus pada tempat teduh yang tidak terkena sinar matahari langsung. Buah jarak dikeringkan hingga semua buah terbuka dengan sendirinya, atau biji jarak dipisahkan dengan cangkangnya bisa menggunakan alat pemecah buah jarak tanpa ada proses pengeringan terlebih dahulu (lihat gambar 3). Setelah buah jarak terbuka semua, selanjutnya biji dikeluarkan dari cangkang buah dan dibersihkan. Biji jarak kembali dijemur selama 1 hari. Bila kurang kering, biji mudah bercendawan dan cepat rusak. Biji jarak dikeringkan hingga kandungan airnya mencapai 5-7%.
17
Biji jarak yang telah mencapai kadar air sekitar 5-7%. Sebaiknya segera disimpan. Biji jarak yang telah kering disimpan dalam karung plastik. Penyimpanan dilakukan di gudang yang kering dan tidak terkena sinar matahari langsung serta penumpukan karung tidak bersinggungan dengan lantai. Pada penyimpanan di suhu ruang, kelangsungan hidup biji jarak untuk tujuan pembibitan dapat dipertahankan hingga sekitar satu tahun, tetapi disarankan lama penyimpanan biji untuk pembibitan sekitar 2 bulan.
(2) Membuat Minyak Mentah Jarak Prinsip pembuatan minyak mentah jarak adalah memisahkan minyak dengan kandungan senyawa lain dalam daging biji atau inti biji dengan cara pengepresan. Biji jarak selain mempunyai kandungan minyak, juga mengandung protein dan senyawa lain, seperti terlihat pada tabel berikut : Tabel 3 kandungan Minyak Jarak Pagar Senyawa
Kandungan (%)
Minyak/lemak
38
Protein
18
Serat
15,5
Air
6,2
Abu
5.3
Karbohidrat
17
Beberapa metode yang dapat digunakan untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak adalah teknik pengepresan mekanis (mechanical expression) dan menggunakan pelarut (solvent extraction). Pengepresan mekanis
merupakan cara pemisahan minyak dari bahan
yang kadar minyaknya tinggi, yaitu sekitar 30-70%. Minyak jarak pagar 18
terkandung dalam bahan yang berbentuk biji dengan kandungan minyak 30-50%. Dengan demikian, metode ekstraksi yang paling sesuai untuk biji jarak yaitu teknik pengepresan mekanis. Dua cara yang umum digunakan pada pengepresan mekanis biji jarak yaitu pengepresan hidrolik (hydraulic pressing) dan pengepresan berulir (expeller pressing). Cara lain adalah kombinasi pengepresan mekanis dengan ekstraksi pelarut, tetapi cara ini jarang digunakan karena mahal ongkos produksinya. Buah Jarak pagar
Pemisahan biji
Kulit buah
Pupuk Tanaman
Pengeringan
Pengulitan
Karbon Aktif
Pengepresan
Bungkil/ampas
Biobriket/pupuk
pengotor
Biobriket
Minyak kasar Jarak pagar
DI saring(filter)/ diendapkan
Dipisahkan
Minyak jernih Jarak pagar
Gambar 11 Diagram Alir Ekstraksi Minyak dari Biji Jarak
19
Tabel di bawah ini memperlihatkan kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar sehingga bisa digunakan sebagai bahan baku biodiesel.
Tabel 4 kandungan Asam Lemak Pada Minyak Jarak Asam Rumus Kimia Lemak Palmitat -(CH2)14-CH3
Jumlah karbon 16
Ikatan Komposisi Akronim Rangkap (%berat) 0 16:0 14,2
StearatM -(CH2)16-CH3
18
0
18:0
6,9
Oleat i
18
1
18:1
43,2
18
2
18:2
34,3
-(CH2)7CH=CH(CH2)7-CH3
n -(CH2)7CH=CH-CH2Linoleat y CH=CH(CH2)4-CH3 a
k mentah jarak perlu diproses menjadi minyak jarak murni, sebelum diproses lebih lanjut menjadi biodiesel. Tahap pemurnian dilakukan untuk menghilangkan berbagai bahan yang tidak diinginkan seperti fosfatida, asam lemak bebas, lilin, tokoferol atau zat
warna yang dapat
memperlambat reaksi. Tahap pemurnian pertama adalah pembuangan fosfatida, yang dikenal dengan proses degumming. Fosfatida membuat minyak menjadi gelap (turbid) selama penyimpanan dan akan mengakibatkan berkumpulnya air dalam produk ester. Fosfatida yang terlarut dapat dibuang dengan penambahan air ke dalam minyak pada suhu 60-90°C dan diikuti pemisahan sentrifugasi dari fase air dan minyak yang dimurnikan (degumming air). Namun, untuk fosfatida yang tidak dapat dihidrasi diperlukan tahap pemurnian tambahan melalui penambahan larutan asam contohnya asam fosfat.
(3) Produksi Samping Minyak Jarak Pagar 20
Keberhasilan pengembangan suatu produk sangat dipengaruhi oleh nilai tambah yang dapat dihasilkan oleh produk tersebut. Nilai tambah adalah nilai ekonomi yang dihasilkan dari aktivitas unit produksi dalam ekonomi. Seperti umumnya dipahami masyarakat, bahwa jarak pagar dimanfaatkan terutama dari minyaknya, yang diperoleh dengan memeras bijinya. Peningkatan nilai tambah dari tanaman jarak pagar sebenarnya dapat diperoleh jika dapat diketahui cara memanfaatkan limbahnya yang sebenarnya cukup banyak, yaitu bungkil hasil pemerasan bijinya, maupun daging buahnya. Kendala pengembangan jarak pagar diantaranya adalah masih rendahnya produktivitas hasil, sehingga
apabila
petani hanya
memanfaatkan
minyaknya, maka pendapatan dari usaha tani jarak pagar sangat terbatas. Pada kasus pertanaman jarak pagar ini, jika petani hanya mengandalkan pendapatan dari pengolahan minyak saja, sampai tahun kedua cenderung masih belum mendapat keuntungan. Padahal banyak limbah yang masih dapat dimanfaatkan seperti bungkil jarak pagar sebagai sumber energi maupun biogasnya yang dapat dihasilkan dari digestasi bungkilnya dan dapat mengganti fungsi minyak tanah di rumah tangga pedesaan. Hasil bungkil merupakan 60% dari bobot setelah biji diambil minyaknya. Biomas dari bungkil jarak pagar yang melimpah ini juga berpeluang menjadi alternatif energi dengan mengembangkannya menjadi briket dan peralatannya. Bungkil jarak dapat dikomposkan menjadi pupuk organik yang banyak mengandung unsur hara N, P dan K. bungkil biji yang dihilangkan racunnya dapat digunakan sebagai pakan ternak yang berprotein tinggi. Cangkang dapat diproses dengan teknologi pirolisis untuk menghasilkan bio-oil. Bio oil digunakan sebgai pengganti minyak bakar seperti minyak tanah.
21
Selain sebagai bahan baku biodiesel, minyak mentah jarak pagar dapat digunakan untuk membuat berbagai macam produk. Sebelumnya, minyak dibersihkan dari kotoran padat yang masih terikut pada proses penyaringan, dengan cara penyaringan ulang setelah diendapkan. Untuk memudahkan
proses
penyaringan,
minyak
jarak
terlebih
dahulu
dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 35°C. dengan teknologi sederhana minyak yang telah disaring ulang dapat digunakan untuk membuat sabun mandi padat, sabun mandi cair, pencuci piring dan sampo. Teknologi ini dapat dikerjakan dalam skala kecil sehingga petani dapat menjual biji atau minyak mentah, juga dimungkin menjual dalam bentuk produk-produk tersebut. Di Afrika, sabun yang dibuat dari minyak jarak diperkenalkan dengan image sabun kesehatan. Riset yang dilakukan mahasiswa Departemen Teknologi Hasil Hutan Fakultas
Kehutanan
Institut
Pertanian
Bogor,
Reza
Ramadhan
menemukan bahwa limbah sisa pengolahan minyak tanaman jarak (Jatropha curcas L.) bermanfaat sebagai antirayap. Temuannya bisa menjadi alternatif pengendalian hama dengan bahan alami. c) Cara pembuatan Minyak Nabati dari Buah Nyamplung PURWOREJO, KOMPAS.com — Tahun ini Kabupaten Purworejo menargetkan setiap bulan akan memproduksi 6.000 liter biodiesel nyamplung. Biodiesel yang dihasilkan dari tanaman nyamplung (Calophyllum inophyllum L) ini kelak dipasarkan kepada masyarakat luas sebagai bahan bakar alternatif pengganti solar. Biodiesel nyamplung tersebut akan dijual dengan harga Rp 8.500 hingga Rp 9.000 per liter. Selama tiga hingga enam bulan pertama, seluruh minyak nyamplung yang dihasilkan akan dibeli oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Kementerian Kehutanan. Setelah itu akan didistribusikan ke pasaran umum. Senin (5/3/2012), Pemerintah Kabupaten Purworejo bersama dengan Perhutani dan Balai Pengelolaan DAS Serayu Opak Progo melakukan road
22
test, menguji coba tiga mobil berbahan bakar biodiesel nyamplung di jalan. Uji coba tersebut akan menempuh jarak 750 kilometer dari Purworejo menuju Kebumen-Cilacap-Wonosobo-Temanggung-Semarang-Yogyakarta yang akan berakhir Rabu (7/3/2012). Dari uji coba yang telah berlangsung selama setengah hari, bahan bakar nyamplung terbukti lebih irit dibanding solar. Jika biasanya satu liter solar dapat dipakai untuk menempuh 10 kilometer perjalanan, satu liter biodiesel nyamplung dapat menempuh 12 kilometer perjalanan. Selain itu, biodiesel nyamplung yang berwarna lebih jernih, berdasarkan sejumlah referensi, dapat membuat proses pembakaran dalam mesin berlangsung lebih baik.
Gambar 12 Pohon Nyamplung Gambar diambil dari http://archive.kaskus.co.id/
Nyamplung (Calophyllum inophyllum) termasuk dalam marga Callophylum yang mempunyai sebaran cukup luas di dunia yaitu Madagaskar, Afrika Timur, Asia Selatan dan Tenggara, Kepulauan Pasifik, Hindia Barat, dan Amerika Selatan. Di Indonesia, pohon ini dikenal dengan sebutan eyobe (Enggano), punaga (Minangkabau dan Makasar), penago (Lampung), camplong (Madura, Bali,
dan
Timor),
mantan
(Bima),
dingkalreng
(Sangir),
dongkalan
(Mongondow), dungala (Gorontalo), pude (Bugis), hatan (Ambon), dan fitako
23
(Ternate). Tanaman ini tumbuh subur di hutan-hutan tropis Indonesia. Dari segi nilai ekonomi hutan, bintangur mempunyai nilai setara seperti meranti. Nyamplung biasa dipakai sebagai kayu pertukangan, antara lain untuk kayu lapis dan diekspor. Habitat dari nyamplung mulai dari hutan di pegunungan hingga di rawa-rawa kawasan iklim tropis. Tinggi tanaman ini dapat mencapai 30 m dan diameternya dapat mencapai 0,8 m. Daun tanaman ini mengkilap batang pohon ini berwarna abu-abu hingga putih. Buah seperti batu, bulat, diameter 2,5-3,5 cm, coklat. Warna kayu pohon ini dapat bervariasi tergantung spesies. Dengan melihat sebarannya yang luas dan habitatnya yang lebar dari jenis ini, maka potensi untuk mengembangkan nyamplung sangat memungkinkan di Indonesia. Sampai saat ini potensi alami nyamplung di Indonesia belum diketahui secara pasti. Hasil penafsiran tutupan lahan dari Citra Satelit Landsat7 ETM+ tahun 2003 menunjukkan bahwa tegakan alami nyamplung seluruh pantai di Indonesia mencapai luas total 480,000 ha, dan sebagian besar (± 60 %) berada dalam kawasan hutan. Beberapa keunggulan nyamplung ditinjau dari prospek pengembangan dan pemanfaatan, antara lain adalah: Tanaman nyamplung tumbuh dan tersebar merata secara alami di Indonesia. Regenerasi mudah dan berbuah sepanjang tahun menunjukkan daya survival yang tinggi terhadap lingkungan. Tanaman relatif mudah budidayakan baik tanaman sejenis (monoculture) atau hutan campuran (mixed-forest). Cocok di daerah beriklim kering, permudaan alami banyak, dan berbuah sepanjang tahun.
24
Tegakan hutan Nyamplung berfungsi sebagai pemecah angin (wind breaker) untuk tanaman pertanian dan konservasi sempadan pantai. Pemanfaatan biofuel nyamplung dapat menekan laju penebangan pohon hutan sebagai kayu bakar. Dalam pemanfaatannya tidak berkompetisi dengan kepentingan pangan. Hampir
seluruh
bagian
tanaman
nyamplung
berdayaguna
dan
menghasilkan bermacam produk yang memiliki nilai ekonomi. Produktivitas biji lebih tinggi dibandingkan jenis lain antara lain yaitu: jarak pagar 5 ton/ha sawit 6 ton/ha nyamplung 20 ton/ha Manfaat lain dari bagian tanaman nyamplung adalah: Kayunya yang termasuk kayu komersial, dapat digunakan untuk bahan pembuatan perahu, balok, tiang, papan lantai dan papan pada bangunan perumahan dan bahan kontruksi ringan. Getahnya dapat disadap untuk mendapatkan minyak yang diindikasikan berkhasiat untuk menekan pertumbuhan virus HIV. Daunnya mengandung senyawa costatolidea, saponin dan acid hidrocyanic yang berkhasiat sebagai obat oles untuk sakit encok, bahan kosmetik untuk perawatan kulit, menyembuhkan luka seperti luka bakar dan luka potong. Bunganya dapat digunakan sebagai campuran untuk mengharumkan minyak rambut. Bijinya setelah diolah menjadi minyak bermanfaat untuk pelitur, minyak rambut dan minyak urut, berkhasiat juga untuk obat urus-urus dan rematik. Kandungan minyak dalam biji nyamplung sekitar 40 – 55 % pada biji basah dan 70 – 73 % pada biji kering.
25
Gambar 13 Biji Nyamplung Minyak biji nyamplung didapatkan dengan metode pengempaan atau ekstraksi biji nyamplung dengan
menggunakan
pelarut.
Minyaknya
mempunyai karateristik aromatik dan berwarna kehijauan. Dapat larut dalam alkohol dan minyak tetapi tidak dapat larut dalam air. Melihat potensi hutan dan kesesuaian nyamplung yang cukup luas maka potensi pengembangan nyamplung ini sebagai bahan baku biodiesel sangat dimungkinkan. Ternyata biji buah pohon nyamplung yang juga dikenal dengan bintangur bisa menjadi bahan baku utama biodiesel. Saat pemerintah mencanangkan program Bahan Bakar Nabati (BBN) atau yang dikenal dengan biofuel, maka para pakar mulai meneliti tanaman yang dapat menjadi bahan bakunya. Akhirnya diketahui bahwa biji nyamplung ternyata merupakan bahan baku biodiesel yang lebih baik daripada jarak pagar. Selama ini pohon nyamplung belum dimanfaatkan secara maksimal. Kalaupun dimanfaatkan adalah kayu dan getahnya. Biji nyamplung selain memiliki kekentalan melebihi minyak tanah juga terdapat kandungan minyak yang mencapai sebesar 50-70 persen.
26
Tabel 5 Komposisi Minyak Nyamplung
Miristat
CH3(CH2)12COOH
Komposisi (%berat) <0,1
Palmitat
HOOC-(CH2)14-CH3
13,7 ± 0,8
Asam Lemak
Rumus Kimia
HOOC-(CH2)14-CH2Palmitoleat
(CH2)7CH=CH(CH2)7-CH3
0,20
Stearat
HOOC-(CH2)16-CH3
14,3 ± 0,8
Oleat
HOOC-(CH2)7CH=CH(CH2)7-CH3
39,1 ± 1,4
HOOC-(CH2)7CH=CH-CH2Linoleat
CH=CH(CH2)4-CH3
31,1 ± 1,4
Linolenat
C3H6=C3H4=C3H4=CH(CH2)7COOH
0,3 ± 0,1
Arachidic
C20H40O2
0,6 ± 0,3
Gondoic
C20H38O2
0,10
Behenic
C22H44O2
0,20
Erucic
C22H42O2
<0,1
Lignoceric
C24H48O2
0,20
Nervonic
C24H46O2
<0,1
Badan Litbang Kehutanan telah menemukan sumber energi biofuel dari biji nyamplung dengan melakukan penelitian sejak tahun 2005. Penelitian tersebut dilakukan dalam rangka mendukung Kebijakan Energi Nasional. Hasil pengujian biofuel nyamplung oleh Badan Litbang Kehutanan menghasilkan: Seluruh parameter kualitas telah sesuai dengan kualifikasi biodiesel menurut SNI 04-7182-2006 dengan rendemen konversi asam lemak bebas (FFA) menjadi metil ester 97,8% Uji kelayakan atas kinerja permesinan, biodiesel nyamplung dapat digunakan untuk kendaraan bermotor (otomotif) sebesar 100%, tanpa campuran solar (B 100)
27
Dari segi lingkungan, biodiesel nyamplung bebas dari polutan (green solar). Untuk memperoleh 1 liter minyak nyamplung hanya membutuhkan 2,5 Kg nyamplung kering, sedangkan untuk 1 liter minyak jarak membutuhkan 4 Kg jarak. Dari perbandingan tersebut, nyamplung sudah menguntungkan, belum lagi kalau dibandingkan dengan ongkos produksinya. biji nyamplung per kilo hanya Rp 700,00. Harga tersebut adalah harga sampai pabrik pengolahan. Sedangkan harga jarak per kilo antara Rp 3.000,00 sampai Rp 4.000,00. Dari sini bisa dibayangkan berapa ongkos produksi 1 liter minyak jarak. (1) Panen buah Nyamplung Pada umur lima tahun, buah nyamplung sudah bisa dipanen. Buah nyamplung yang siap panen mempunyai ciri-ciri sebagai berikut. Warna buah kuning sampai merah. Buah berumur tiga bulan dari awal terbentuk sampai tua. Buah akan jatuh bila buah sudah tua (buah yang jatuh akan menghasilkan minyak yang baik). Cara memanen buah dapat dilakukan dengan cara memanjat dengan menggunakan tangga atau bisa juga dengan menggunakan alat atau wadah bambu yang dipasang di ujungnya. Pohon nyamplung yang berumur 7 tahun, dapat memproduksi buah sebanyak 5-20 kg. Setelah umur 10-15 tahun, sebanyak 25-50 kg, dan pada umur 20 tahun menghasilkan buah 200 kg setiap tanaman. Dari satu kilogram buah nyamplung, setelah diperas akan menghasilkan minyak sebanyak 0,06 kg. Pohon nyamplung biasanya berproduksi sampai umur 50 tahun. Kandungan minyak dari biji nyamplung adalah 40% – 55% saat kondisi biji hijau, dan 70 – 75% saat kondisi biji kering. Kadar air biji nyamplung segar adalah 37 – 45%. Pengeringan hingga kadar air menjadi 12% dilakukan
28
sebelum proses ekstraksi minyak dilakukan. Alur pengolahan biji nyamplung menjadi minyak nabati adalah: (a) Penyimpanan Biji Biji nyamplung yang sudah dipanen, dikeringkan hingga mencapai kadar air sekitar 12%. Pengeringan dapat dilakukan dengan menggunakan penjemuran sinar matahari atau mesin pengering. Apabila sinar matahari cukup terik, maka pengeringan berlangsung selama 2 – 3 hari. Selanjutnya biji dipisahkan dari tempurungnya. Tempurung atau cangkang biji nyamplung mencapai 30% berat total. Setelang pengupasan cangkang maka diperoleh rendemen biji sebesar 70%. Biji dimasukan kedalam karung goni dan ditutup rapat. Karung berisi biji nyamplung di simpan didalam gudang dengan suhu 26 – 27 oC dan kelembapan sekitar 60 – 70%. Penyimpanan dilakukan apabila
terdapat
rentang
waktu
yang
cukup
panjang
antara
pemanenan dan pengolahan biji nyamplung. (b) Pengeringan Biji Pada saat mengalami penyimpanan, biji nyamplung menyerap kelembaban sehingga kadar airnya meningkat. Pengeringan sebelum pengambilan minyak perlu dilakukan karena keberadaan air dapat menghambat ekstraksi minyak dari biji nyamplung. Pengeringan biji tanpa tempurung bisa dilakukan dengan berbagai cara, yaitu : Dikeringkan di bawah sinar matahari Digoreng tanpa minyak (sangrai) Pengeringan dengan mesin Pengeringan dilakukan sampai biji nyamplung berwarna coklat kemerahan. Pengeringan yang tepat akan menentukan rendemen minyak yang dihasilkan.
29
(c) Pengepresan biji Bisa dilakukan dengan dua macam mesin pres, yaitu: mesin pres hidrolik manual dan mesin pres ekstruder (sistem ulir). Mesin pres hidrolik memerlukan energi yang lebih kecil namun produksi minyaknya dalam satu hari juga kecil. Sedangkan mesin pres ekstruder memerlukan energi yang lebih besar dengan produksi minyak lebih banyak. Rendemen minyak yang dihasilkan dari proses press adalah 20-30%. Residu
proses
pres
berupa
ampas/bungkil
biji
yang
dapat
dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan briket. Minyak yang keluar dari mesin pres berwarna hitam/gelap karena mengandung kotoran dari kulit dan senyawa kimia sepert: alkoloid, fosfatida, karotenoid, khlorofil, dll. (d) Degumming Degumming bertujuan untuk memisahkan minyak dari getah/lendir yang terdiri dari fostatida, protein, karbohidrat, residu, air dan resin. Proses degumming dilakukan dengan penambahan asam fosfat 20% sebesar 0,3-0,5% (b/b) minyak,sehingga akan terbentuk senyawa fosfasida yang mudah terpisah dari minyak. Hasil dari proses degumming akan memperlihatkan perbedaan warna yang jelas dari minyak asalnya, yaitu berwarna jernih kemerah-merahan. Degumming dilakukan pada suhu 80°C selama 15 menit, sampai terjadi endapan. Endapan dipisahkan, kemudian minyak dicuci dengan air
hangat
(suhu
60°C)
hingga
jernih.
Selanjutnya
air
dipisahkan/diuapkan dari minyak dengan pengeringan vakum pada suhu 80°C agar tidak terjadi reaksi oksidasi.
30
d) Pengolahan Kelapa Sawit menjadi Minyak
Gambar 14 Biji kelapa Sawit INILAH.COM, Sukabumi - Kementerian Pertanian menyebutkan kelapa sawit tanaman yang paling siap menjadi biodiesel. Sebab produksinya sudah melimpah bahkan sudah diekspor. Wakil Menteri Pertanian, Rusman Heriawan mengatakan pengusaha perkebunan kelapa sawit sudah siap mensuplai sawit menjadi biodiesel. "Biofuel atau biodiesel pada jangka pendek kita mengawal kelapa sawit menjadi biofuel itu yang sudah siap," ujar Rusman pada temu lapangan Pemanfaatan kemiri sunan sebagai bahan bakar nabati pada lahan bekas tambang di Sukabumi, Jawa Barat (14/12/2013). Pada saat yang bersamaan, Wakil Menteri Energi dan Sumber Daya Alam Mineral Susilo Siswoutomo produksi biodiesel dari kelapa sawit per hari sudah mencapai ratusan barrel per hari. "Nggak punya pilihan, kita semuanya punya bahannya. Biodiesel dari CPO produksinya mencapai 100 ribu barel per hari," katanya. Susilo menjelaskan, telah memberikan kepastian usaha hilirisasi kelapa sawit menjadi biodiesel. "Pelaku usaha minta jaminan agar biodiesel berkelanjutan," paparnya.
31
(1) Panen dan Proses Panen Kelapa Sawit Minyak sawit merupakan salah satu jenis minyak nabati yang mengandung asam lemak dengan rantai karbon C14-C20, sehingga mempunyai peluang untuk dikembangkan sebagai bahan baku biodiesel. Pekerjaan potong buah merupakan pekerjaan utama di perkebunan kelapa sawit karena menjadi sumber pemasukan uang bagi perusahaan kelapa sawit. Dengan demikian tugas utama pemanen adalah mengambil buah dari pokok pada tingkat kematangan yang sesuai dan mengantarkannya ke lokasi pembuatan minyak (pabrik) sebanyakbanyaknya dengan cara dan waktu yang tepat tanpa menimbulkan kerusakan pada tanaman. Cara yang tepat akan mempengaruhi kuantitas produksi (ekstraksi), sedangkan waktu yang tepat akan mempengaruhi kualitas produksi (kadar asam lemak bebas atau FFA). Panen adalah pemotongan tandan buah dari pohon sampai dengan pengangkutan ke pabrik yang meliputi kegiatan pemotongan tandan buah
matang,
pengutipan
brondolan,
pemotongan
pelepah,
pengangkutan hasil ke TPH, dan pengangkutan hasil ke pabrik (PKS). Panen merupakan salah satu kegiatan penting dalam pengelolaan tanaman kelapa sawit. Selain bahan tanam (bibit) dan pemeliharaan tanaman, panen juga merupakan faktor penting dalam pencapaian produktivitas. Berdasarkan tinggi tanaman ada 2 cara panen yang umum di lakukan oleh perkebunan kelapa sawit. Untuk tanaman yang berumur kurang dari 7 tahun cara panen menggunakan alat dodos yg lebarnya 10-72,5 cm dengan gagang pipa besi atau tongkat kayu.
32
Gambar 15 Alat Dodos Sedangkan tanaman yg berumur 7 tahun atau lebih pemanenan menggunakan egrek yg disambung dg pipa almunium atau batang bambu.8
Gambar 16 Alat Egrek (a) Tujuan Panen Kelapa Sawit Memanen semua buah pada tingkat kematangan yang optimum, yaitu pada saat tandan buah segar (TBS) mengandung minyak dan kernel tertinggi. Memanen hanya buah yang matang dan mengutip brondolan. Mengirim TBS ke pabrik dalam waktu 24 jam setelah panen. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kandungan asam lemak
bebas di dalam minyak sawit mentah.
33
(b) Norma Panen Kelapa Sawit Pada saat kelapa sawit berumur 3 tahun : 0.6 ton/hk2. Pada saat kelapa sawit berumur 4 tahun : 0.8 ton/hk3. Pada saat kelapa sawit berumur 5 tahun : 1.2 ton/hk4. Pada saat kelapa sawit berumur diatas 5 tahun : 1.5 ton/hk (c) Sistem panen Standar panen yg digunakan antara satu perusahaan dan perusahaan lain pengolah kelapa sawit kemungkinan berbeda : Tandan buah matang harus mempunyai sedikitnya 1 brondolan di piringan sebagai tanda buah tersebut siap di panen. Pelepah yang di tunas di potong dan di susun rapi pada gawangan. Rotasi panen di pertahankan pada interval 7-10 hari. TBS di brondolan di susun rapi di TPH (tempat pemungutan hasil) untuk pengangkutan ke pabrik. Tangkai buah di potong dan seluruh kotoran tandan (tandan buah segar:TBS) di bersihkan sebelum pengangkutan. Tingkat ekstraksi minyak >22% dan kandungan ALB (asam lemak bebas) <2%. (d) Peralatan Panen Untuk peralatan panen kelapa sawit menggunakan alat sbb : Berumur < 7thn: Dodos dengan lebar 10-12,5 cm, Kantong/ piringan untuk pengutipan brondolan, Kapak kecil untuk memotong tangkai TBS dan batu asah, Kereta dorong (lori)/ alat pikul, jaring panen. Berumur > 7 thn Egrek, kapak kecil dan batu asah,kereta dorong (lori)/ alat pikul dan jaring panen.
34
(e) Rotasi Panen Rotasi adalah waktu yg di perlukan antara panen terakhir dengan panen berikutnya pada tempat yg sama. Perkebunan kelapa sawit pada umumnya menggunakan rotasi panen 7 hari artinya satu areal harus di masuki oleh pemanen tiap 7 hari. Rotasi panen di anggap baik bila buah tidak terlalu matang yaitu dengan menggunakan sistem 5/7 artinya:dalam satu minggu terdapat 5 hari 2 hari untuk sisa peliharaan alat panen dan masingmasing ancak panen di ulang 7 hari berikutnya.
(f) Kegiatan Panen Dalam proses panen dapat dilakukan dengan berbagai kegiatan sbb:
memotong tandan
mengambil/mendodos buah yang telah siap untuk dipanen
mengutip brondolan hasil dari rontokan panen
mengangkut hasil panen ke TPH ( tempat pemungutan hasil)
35
Gambar 17 Pengamatan Buah Kelapa Sawit (g) Kriteria Panen Kelapa sawit dapat dipanen bila sudah memenuhi kriteria tingkat kematangan buah mencapai fraksi 1-3 dimana persentase buah luar yang jatuh sekitar 12,5%-75%.
(h) Kebutuhan Tenaga Kerja Pada dasarnya jumlah pemanen dan pembrondol yg di perlukan 1:1,
pada daerah tertentu pembrondol jumlahnya lebih sedikit.
Pemanen dan pembrondol ini hendaknya diperlukan sebagai pegawai tetap perusahaan karena bila di perlukan sebagai buruh lelap harian maka mandor akan sulit mendapatkan pemanen yg terampil dalam jumlah yang sesuai untuk pemanen suatu luasan areal tertentu, sehingga tandan yang tidak dapat terpanen pada waktu yang tepat akan menurun kualitasnya. Dalam menentukan kebutuhan tenaga kerja pemanen dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain: topografi kebun, jenis alat angkut yang digunakan, umur pekerja, norma kerja, sistem panen dan faktor lainnya.
36
(i) Proses Panen Proses pematangan buah kelapa sawit dapat dilihat dari perubahan warna kulit buahnya. Buah akan berubah menjadi merah jingga ketika masak. Pada saat buah masak, kandungan minyak pada daging buah telah maksimal. Jika terlalu matang buah kelapa sawit akan jatuh dan lepas pada tandannya. Proses pemanenan kelapa sawit meliputi pekerjaan memotong tandan buah masak, memungut brondolan dan mengangkut buah ke tempat penampungan hasil (TPH) serta ke pabrik. Buah yang jatuh dari tangkai tandannya disebut membrondol. Pelaksanaan pemanenan tidak dilakukan secara sembarang perlu memperhatikan beberapa kriteria tertentu. Tujuan panen kelapa sawit adalah untuk mendapatkan rendemen minyak yang tinggi dengan kualitas minyak yg baik. Kriteria panen yang harus di perhatikan adalah: matang panen, cara panen,alat panen,rotasi panen,sistem panen,serta mutu panen. (2) Membuat Minyak Kelapa Sawit Skala Pabrik a) Sterilizer (perebusan) Proses sterilizer ini bertujuan untuk melunakkan daging buah agar mudah terlepas dan pemerasan daging buah dapat lebih mudah, serta mempermudah proses pemisahan tandan dengan brondolan, juga menurunkan kadar air buah dan pengumpulan protein dan menonaktifkan
enzim
lipase
yang
merupakan
katalisator
pembentuk asam lemak bebas. Buah yang sudah disortir direbus dengan waktu perebusan 90-100 menit pada suhu 140°C dan tekanan 2,8 kg/Cm3.
37
Gambar 18 Alat Sterilizer b) Threser Kegunaan threser ini adalah untuk memisahkan brondolan dengan tandan kosong, sehingga hasilnya lebih maksimal.
Gambar 19 Alat Threser c) Digester Fungsi dari digester adalah untuk mencambik dan melumatkan buah serta melepaskan biji dari serabut yang membungkusnya. d) Presser Presser ini kegunaannya adalah untuk memisahkan minyak pada masa minyak yang berbentuk bubur dari ampasnya. e) Sand trap tank
38
Fungsinya untuk mengendapkan pasir dan minyak kasar, supaya pengendapan dapat berlangsung cepat dengan suhu 90°C. f)
Vibrator screen Vibrator ini berfungsi sebagai penyaring minyak yang bekerja dengan getaran.
Gambar 20 Alat Vibrator Screen (a)
Crude oil tank Berfungsi untuk menampung minyak hasil press.
Gambar 21 Crude Oil Tank
(b)
CST (Continue Settling Tank) Berfungsi sebagai penampung dan pemisah minyak dengan air dengan suhu 90°C. Kolam CST ada tiga yaitu CST 1, 2 dan slude tank. Lalu ditempatkan di tangki penampung.
39
4. Rangkuman a) Memilih Bahan Baku Pemilihan bahan baku yang tepat sangat penting dalam pengolahan biodiesel, mulai dari jenis bahan baku yang digunakan hingga waktu yang terbaik untuk memanen bahan baku. Di Indonesia banyak terdapat tanaman penghasil minyak oleh karena itu perlu dipilih bahan baku yang mudah didapatkan dan banyak terdapat di lingkungan sekitar. Pemilihan lokasi prosesing yang dekat dengan lokasi bahan baku karena bahan baku yang telah dipanen diharapkan segara dapat di proses lebih lanjut. Waktu yang lama antara pemanenan dengan ekstraksi minyak, dapat mengakibatkan penurunan kualitas minyak yang dihasilkan. b) Memecah Buah Pemecahan buah dapat dilakukan secara manual maupun mekanis. Cara manual dilakukan dengan menggilas buah yang dihamparkan dilantai dengan menggunaan kaki. Secara mekanis dapat dilakukan dengan menggunakan alat pemecah buah jarak. c) Mengeringkan Bahan Baku Proses pengeringan bahan baku (biji) diperlukan untuk mengurangi air yang terdapat pada bahan. Masih banyaknya air pada biji dapat menghambat proses ekstraksi minyak d) Mengekstraksi Minyak Nabati Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung
minyak
atau
lemak. Ada beberapa metode
ekstraksi, yaitu dengan metoda pemanasan, metoda penekanan pengepresan hidrolik (hidrolic press), metoda pengepresan berulir (screw press) dan metoda pelarutan. e) Menjernihkan Minyak Nabati
40
Proses penjernihan minyak nabati dapat dilakukan dengan pengendapan, adsorpsi atau penyaringan. Untuk mempercepat proses penyaringan dapat dilakukan dengan gaya gravitasi, tekanan vakum maupun centrifuge. 5. Latihan Soal Pilihlah jawaban (A, B, C, D atau E) yang sesuai dengan pertanyaan di bawah ini : 1) Biodiesel merupakan energi alternatif yang sangat diperlukan di masa depan karena : A. Mudah dibuat dalam skala kecil maupun besar B. Harganya relatif lebih murah dibandingkan solar karena biodiesel disubsidi pemerintah. C. Biodiesel mempunyai sifat kimia dan sifat fisika yang mirip dengan solar. D. Biodiesel merupakan bahan bakar pengganti energi fosil yang semakin berkurang cadangan sumbernya. E. Biodiesel terbuat dari minyak nabati maupun lemak hewani.
41
2) Defenisi yang paling tepat dari biodiesel adalah: A. Biodiesel adalah bahan bakar pengganti solar B. Biodiesel adalah bahan bakar yang bersifat lebih ramah lingkungan, dapat diperbaharui dan dapat terurai. C. Biodiesel adalah produk yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewani dengan alkohol dan katalisator basa. D. Biodiesel adalah bahan bakar yang mempunyai angka setana yang tinggi sehingga efisiensi pembakaran lebih baik. E. Biodiesel merupakan bahan bakar yang bahan bakunya mudah diperoleh di lingkungan sekitar. 3) Berikut hal-hal yang harus diperhatikan dalam pemilihan bahan baku untuk biodiesel, kecuali: A. Bahan baku yang dipilih mudah didapat B. Lokasi prosesing dekat dengan lokasi bahan baku C. Buah yang dipanen harus matang secara fisiologis D. Buah yang dipanen harus pada saat buah memiliki rendemen minyak paling tinggi E. Bahan baku yang dipilih banyak terdapat di lingkungan sekitar. 4) Waktu panen sangat berpengaruh pada kualitas minyak nabati yang dihasilkan oleh karena itu: A. Waktu panen harus tepat waktu agar menghasilkan bahan baku dengan kandungan minyak kualitas tinggi. B. Waktu panen harus dilakukan pada saat buah benar-benar matang C. Waktu panen harus dilakukan pada saat buah memiliki kandungan minyak paling tinggi D. Waktu panen harus dilakukan pada saat buah memiliki kandungan minyak dengan ALB tinggi E. Waktu panen dan ekstraksi minyak harus dilakukan dalam jangka waktu yang lama
42
5) Tujuan dari degumming adalah A. Menjernihkan minyak yang dihasilkan B. Membuat viskositas minyak menjadi lebih kecil C. Memisahkan minyak dari getah/lendir D. Mengeluarkan minyak dari biji E. Menurunkan ALB minyak 6) Limbah dari proses pembuatan minyak dari buah /biji sebagai bahan baku biodiesel dapat dimanfaat sebagai yang tercantum di bawah ini kecuali: A. Bahan baku pembuatan briket B. Bahan bakar pengganti minyak tanah C. Bahan baku pembuatan biogas D. Pupuk kompos E. Bahan baku nata de coco 6. Evaluasi Jawablah pertanyaan di bawah ini ! 1) Mengapa minyak nabati harus dikonversi ke metil ester jika akan digunakan sebagai bahan bakar? 2) Mengapa lokasi prosesing harus dekat dengan lokasi bahan baku ? 3) Mengapa buah yang dipanen untuk dijadikan bahan baku biodiesel harus matang fisiologis ? 4) Jelaskan manfaat pengeringan bahan baku (biji) 5) Jelaskan beberapa metode ekstraksi
43
B. Materi pokok 2 1. Judul : Pembuatan Biodiesel 2. Indikator Keberhasilan : a) Mampu menguji angka asam minyak b) Mampu menentukan angka penyabunan minyak c) Mampu melakukan proses esterifikasi d) Mampu melakukan proses transesterifikasi e) Mampu melakukan proses pencucian biodiesel f) Mampu melakukan proses pengeringan biodiesel 3. Uraian : (1) Esterifikasi Minyak-lemak mentah tak jarang mengandung asam lemak bebas dalam jumlah besar. Asam lemak bebas adalah asam lemak yang berada sebagai asam bebas tidak terikat sebagai trigliserida. Asam lemak bebas dihasilkan oleh proses hidrolisis dan oksidasi biasanya bergabung dengan lemak netral.
Gambar 22 Reaksi Hidrolisis Trigliserida Hasil reaksi hidrolisa minyak sawit adalah gliserol dan ALB. Reaksi ini akan dipercepat dengan adanya faktor-faktor panas, air, keasaman, dan
44
katalis (enzim). Semakin lama reaksi ini berlangsung, maka semakin banyak kadar ALB yang terbentuk. Kadar asam lemak bebas dalam minyak kelapa sawit, biasanya hanya dibawah 1%. Lemak dengan kadar asam lemak bebas lebih besar dari 1%, jika dicicipi akan terasa pada permukaan lidah dan tidak berbau tengik, namun intensitasnya tidak bertambah dengan bertambahnya jumlah asam lemak bebas. Asam lemak bebas, walaupun berada dalam jumlah kecil mengakibatkan rasa tidak lezat. Hal ini berlaku pada lemak yang mengandung asam lemak tidak dapat menguap, dengan jumlah atom C lebih besar dari 14. Asam lemak bebas dalam kosentrasi tinggi yang terikut dalam minyak nabati sangat merugikan. Tingginya asam lemak bebas ini mengakibatkan rendemen minyak turun. Untuk itulah perlu dilakukan usaha pencegahan terbentuknya asam lemak bebas dalam minyak sawit. Kenaikan asam lemak bebas ditentukan mulai dari saat buah dipanen sampai buah diolah di pabrik. Kenaikan ALB ini disebabkan adanya reaksi hidrolisa pada minyak. Beberapa faktor yang dapat menyebabkan peningkatan kadar ALB yang relatif tinggi dalam minyak nabati antara lain:. Pemanenan buah yang tidak tepat waktu Keterlambatan dalam pengumpulan dan pengangkutan buah Penumpukan buah yang terlalu lama Proses hidrolisa selama di pabrik Untuk minyak-lemak mentah seperti ini, mendahului proses transesterifikasi, dilakukan proses (pra)/esterifikasi. Definisi ilmiah esterifikasi adalah reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat dengan alkohol. Asam lemak bebas diubah menjadi ester metil asam lemak melalui pereaksian dengan metanol :
45
RCOOH
+ CH3OH
↔
Asam lemak bebas + Metanol ↔
H2O + RCOOCH3 Air
+
Ester alkil asam lemak
Reaksi esterifikasi ini merupakan reaksi kesetimbangan endoterm, sehingga diperlukan pemanasan untuk mempercepat reaksi ini. Walaupun reaksi ini sudah dipercepat dengan katalis, namun masih merupakan reaksi kesetimbangan yang relatif lambat. Katalis yang cocok untuk reaksi esterifikasi adalah asam kuat, seperti asam sulfat, asam sulfonat organik, dan resin penukar kation asam kuat. Dalam pelaksanaannya, katalis yang kerap kali digunakan adalah asam sulfat. (2)
Transesterifikasi Salah satu proses pembuatan biodiesel yang paling banyak digunakan dalam industri adalah transesterifikasi minyak nabati. Transesterifikasi adalah reaksi antara trigliserida dan alkohol menghasilkan gliserol bebas dan ester alkil asam lemak, yang pertama kali dilakukan pada tahun 1853 oleh ilmuwan E. Duffy dan J. Patrick. Transesterifikasi adalah penggantian gugus alkohol dari ester dengan alkohol lain. Umumnya katalis yang digunakan adalah NaOH atau KOH. Metanol lebih umum digunakan untuk proses transesterifikasi karena harganya lebih murah dan lebih mudah untuk didaur ulang kembali, walaupun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan jenis alkohol lainnya seperti etanol. Transesterifikasi
merupakan
suatu
reaksi
kesetimbangan
untuk
mendorong reaksi agar bergerak ke arah hasil reaksi sehingga dihasilkan mestil ester (biodiesel) maka perlu digunakan alkohol dalam jumlah yang berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan harus dipisahkan. Berikut ini disajikan reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol untuk menghasilkan metil ester (biodiesel). 46
Gambar 23 Reaksi Transesterifikasi Faktor utama yang mempengaruhi rendemen ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol, jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air dan kandungan asam lemak bebas pada bahan baku yang dapat menghambat reaksi. Faktor lain yang mempengaruhi kandungan ester pada biodiesel, diantaranya kandungan gliserol, jenis alkohol yang digunakan pada reaksi transesterifikasi, jumlah katalis sisa dan kandungan sabun. Pada proses transesterifikasi, selain menghasilkan biodiesel, hasil sampingannya adalah gliserin (gliserol). Gliserin dapat dimanfaatkan dalam pembuatan sabun, bahan baku sabun ini berperan sebagai pelembab (moistourising). Tahap proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati adalah sebagai berikut :
47
Bagan 2 Pembuatan Biodiesel dari Minyak Nabati
(3) Pencucian Biodiesel Tujuan pemurnian biodiesel (ester metil asam lemak) adalah untuk menghilangkan sisa katalis, sisa gliserol dan ion logam sebagai sabun. Ketiga zat pengotor tadi lazim berada pada fasa ester metil asam lemak ketika pemisahannya dengan fasa gliserol. Sisa katalis sebagai hidroksidanya ataupun metoksida masih tertinggal pada ester metil asam lemak setelah proses pemisahan fasa gliserol dan fasa ester metil asam lemak harus dihilangkan karena akan menyebabkan kerusakan yang berupa korosi basa pada pompa injeksi dan berbagai bagian sistem bahan bakar. Sisa katalis ini mengakibatkan ester metil asam lemak akan bersifat basa yang seharusnya netral atau dengan keasamanan 0,5 mg KOH/gnya. Gliserol merupakan produk metanolisis trigliserida minyak nabati dan dihasilkan bersama-sama dengan ester metil asam lemak. Sebagian kecil 48
gliserol akan berada pada fasa ester metil asam lemak ketika proses pemisahan fasa sedangkan sebagian besar akan terbawa pada fasa bawahnya. Gliserol yang tertinggal harus dihilangkan sampai kurang dari 0,24%-berat. Kadar gliserol yang tinggi akan mengakibatkan terbentuknya gum pada nosel injeksi bahan bakar di ruang mesin. Sabun merupakan hasil reaksi samping pembuatan ester metil asam lemak yang diakibatkan adanya air dalam kadar kecil sekalipun. Sebagian besar sabun yang terbentuk akan terbawa pada fasa gliserol ketika pemisahannya, tetapi kadar sabun yang tinggi akan mengakibatkan akumulasi sabun
padat
pada
pompa injeksi bahan
bakar yang
mengakibatkan terganggunya gerak komponen-komponen pompa injeksi bahan bakar. Monitor dari kadar sabun dapat diketahui dari angka asam yang terlalu rendah. Ketiga pengotor ester metil asam lemak tersebut memiliki sifat larut di dalam air dengan baik sebaliknya ester metil asam lemak tidak larut di dalam air, sehingga cara pemisahan ester metil asam lemak dengan pengotornya yang paling sederhana adalah mencucinya dengan air. Pencucian dilakukan menggunakan air hangat pada suhu 50°C sampai air pencucian berwarna jernih dan pHnya 7. Pengadukan dilakukan secara perlahan, air cuci dipisahkan setelah terbentuk dua fasa antara biodiesel dan fasa air. (4) Pengeringan Biodiesel Langkah pemurnian selanjutnya adalah pengeringan yaitu pemisahan ester metil asam lemak dari air dan metanol yang tersisa ketika proses pencucian. Biodiesel (ester metil asam lemak) dipanaskan selama 60°C dan divakum selama 30 menit.
49
50
(5) Pembuatan Biodiesel Skala Laboratorium Proses pembuatan biodiesel, memerlukan informasi angka asam dan angka penyabunan bahan baku biodiesel sehingga sebelum dilakukan proses esterifikasi dan transesterifikasi, terlebih dahulu harus dilakukan analisis angka asam dan angka penyabunan bahan baku biodiesel. (a) Metode Analisis Standar Untuk Analisis Angka Asam Definisi Angka asam adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam bebas di dalam satu (1) gram contoh biodiesel. Ruang Lingkup Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dst.) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Sekalipun terutama terdiri dari asam-asam lemak bebas, sisa-sisa asam mineral, jika ada, juga akan tercakup di dalam angka asam yang ditentukan dengan prosedur ini Acuan Normatif Standar ini disusun berdasarkan acuan AOCS Official Method Cd 3d63 Prinsip Asam lemak bebas dan asam mineral bereaksi dengan KOH membentuk sabun dan garam. Alat • Neraca analitik dengan ketelitian 0,01 mg • Buret 25 mL • Erlenmeyer 250 mL • Gelas kimia 100 mL
51
• Gelas ukur 100 mL • Pipet tetes Berikut gambar peralatan yang digunakan dalam penentuan angka asam :
Gambar 24 Neraca Analitik
Gambar 25 Buret
52
Gambar 26 Gelas Erlenmeyer
Gambar 27 Gelas Kimia
Gambar 28 Gelas Ukur
53
Gambar 29 Pipet Tetes
54
Bahan • Kloroforom Pa • Etanol teknis 95% • KOH Pa • Fenolftalein Larutan-larutan Larutan 0,1 N kalium hidroksida di dalam etanol 95 %-v : Refluks campuran 1,2 liter etanol 95 %-v dengan 10 gram KOH dan 6 gram pelet aluminium (atau aluminum foil) selama 1 jam dan kemudian langsung destilasikan Buang 50 mL distilat awal
dan selanjutnya tampung 1 liter
alkohol distilat berikutnya dalam wadah bersih bertutup gelas. Larutkan 7 gram KOH mutu reagen atau pro analisis ke dalam 1 liter alkohol distilat tersebut. Biarkan selama 5 hari untuk mengendapkan pengotor-pengotor dan kemudian dekantasikan larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat bertutup karet. Normalitas larutan ini harus diperiksa/distandarkan setiap akan digunakan. Standarisasi larutan KOH Cara 1 : Timbang seksama kira-kira 100 mg kalium hidrogen ftalat kering (KHC8H4O4), larutkan dalam sebuah gelas erlenmeyer ke dalam 100 ml akuades. Tambahkan 0,5 mL larutan indikator fenolftalein. Isi buret dengan larutan KOH dalam alkohol yang akan distandarkan. Atur posisi gelas erlenmeyer pada pelat pengaduk sehingga ujung buret cukup dekat dengan permukaan cairan, untuk
55
menjamin semua percikan jatuh ke dalam cairan dalam gelas erlenmeyer tersebut. Sambil terus diaduk, titrasi isi gelas erlenmeyer dengan larutan KOH beralkohol sampai ke titik akhir munculnya warna merah jambu. Catat volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan (VKOH, mL). Hitung normalitasnya (N) dengan persamaan:
N
WKHF (VKOH .204,21)
dimana: WKHF adalah berat kalium hidrogen ftalat (mg) VKOH adalah volume larutan KOH yang distandarkan (mL) Cara 2: Pipet 5 mL larutan HCl 0,1 ± 0,0005 N ke dalam sebuah gelas erlenmeyer yang berisi 100 ml akuades. Tambahkan 0,5 mL larutan indikator fenolftalein. Isi buret dengan larutan KOH dalam alkohol yang akan distandarkan. Atur posisi gelas erlenmeyer pada pelat pengaduk sehingga ujung buret cukup dekat dengan permukaan cairan, untuk menjamin semua percikan jatuh ke dalam cairan dalam gelas erlenmeyer tersebut. Sambil terus diaduk, titrasi isi gelas erlenmeyer dengan larutan KOH beralkohol sampai ke titik akhir munculnya warna merah jambu. Catat volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan (VKOH mL).
56
Hitung normalitasnya (N) dengan persamaan:
N
5.N HCl VKOH
Larutan indikator fenolftalein. 10 gram fenolftalein dilarutkan ke dalam 1 liter etanol 95 %-v. Prosedur Analisa Timbang 1 – 2 ± 0,05 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu erlenmeyer 250 mL Tambahkan 100 mL campuran pelarut yang telah dinetralkan ke dalam labu Erlenmeyer tersebut Dalam keadaan teraduk kuat, titrasi larutan isi gelas Erlenmeyer dengan larutan KOH dalam alkohol sampai kembali berwarna merah jambu dengan intensitas yang sama seperti pada campuran pelarut yang telah dinetralkan di atas. Warna merah jambu ini harus bertahan paling sedikitnya 15 detik. Catat volume titran yang dibutuhkan (V mL). Perhitungan Angka asam dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Angka asam (Aa) =
56,1.V.N m
mg KOH/g biodiesel
dimana: V adalah volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan pada titrasi (mL) N adalah normalitas eksak larutan KOH dalam alkohol. M adalah berat contoh biodiesel ester alkil (g) Catatan : Campuran pelarut yang sudah dinetralkan adalah campuran pelarut (50 mL etanol dan 50 mL kloroforom) ditambahkan 6 tetes fenolftalein
57
kemudian ditambahkan KOH-etanol sampai warna campuran merah jambu.
(b) Metode Analisis Standar untuk Angka Penyabunan Definisi Dokumen metode analisis standar ini menguraikan prosedur untuk menentukan angka penyabunan biodiesel ester alkil dengan proses titrimetri. Angka penyabunan adalah banyaknya miligram KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan satu (1) gram contoh biodiesel. Melalui kombinasi dengan hasil-hasil analisis angka asam (FBI-A01-03) dan gliserol total (FBI-A02-03), angka penyabunan yang diperoleh dengan metode standar ini dapat dipergunakan untuk menentukan kadar ester di dalam biodiesel ester alkil. Ruang Lingkup Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dst.) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Acuan Normatif Standar ini disusun berdasarkan acuan AOCS Official Method Ca 14-56 Prinsip Asam lemak bebas ataupun terikat bereaksi dengan KOH membentuk sabun Alat gelas erlenmeyer ukuran 250 mL Kondensor spiral Hot plate dan stirrer Buret 25 atau 50 mL Gelas kimia 100 mL
58
Pipet volume 50 mL Bahan HCl pekat 37% Pa Etanol teknis 95% KOH Pa Fenolftalein Larutan-larutan Asam khlorida (HCl) 0,5 N yang sudah terstandarkan (normalitas eksaknya diketahui). Larutan kalium hidroksida (lihat Catatan peringatan) di dalam etanol 95 %-v. Refluks campuran 1,2 liter etanol 95 %-v (lihat Catatan peringatan) dengan 10 gram KOH dan 6 gram pelet aluminium (atau aluminium foil) selama 1 jam dan kemudian langsung distilasikan; buang 50 ml distilat awal dan selanjutnya tampung 1 liter alkohol distilat berikutnya dalam wadah bersih bertutup gelas. Larutkan 40 gram KOH berkarbonat rendah ke dalam 1 liter alkohol distilat tersebut sambil didinginkan (sebaiknya di bawah 15 oC); biarkan selama
5
hari
untuk
mengendapkan
pengotor-pengotor
dan
kemudian dekantasikan larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat bertutup karet. Larutan indikator fenolftalein. 10 gram fenolftalein dilarutkan ke dalam 1 liter etanol 95 %-v. Prosedur analisis Timbang 4 – 5 ± 0,005 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu erlenmeyer 250 mL. Tambahkan 50 mL larutan KOH alkoholik dengan pipet yang dibiarkan terkosongkan secara alami. Siapkan dan lakukan analisis blanko secara serempak dengan analisis contoh biodiesel. Langkah-langkah analisisnya persis sama 59
dengan yang tertulis untuk di dalam “prosedur analisis” ini, tetapi tidak mengikut-sertakan contoh biodiesel. Sambungkan labu erlenmeyer dengan kondensor berpendingin udara dan didihkan pelahan tetapi mantap, sampai contoh tersabunkan sempurna. Ini biasanya membutuhkan waktu 1 jam. Larutan yang diperoleh pada akhir penyabunan harus jernih dan homogen; jika tidak, perpanjang waktu penyabunannya. Setelah labu dan kondensor cukup dingin (tetapi belum terlalu dingin hingga membentuk jeli), bilas dinding-dalam kondensor dengan sejumlah kecil aquades. Lepaskan kondensor dari labu, tambahkan 1 mL larutan indikator fenolftalein ke dalam labu, dan titrasi isi labu dengan HCl 0,5 N sampai warna merah jambu persis sirna. Catat volume asam khlorida 0,5 N yang dihabiskan dalam titrasi. Perhitungan Angka penyabunan (As) =
56,1(B - C)N mg KOH/g biodiesel m
dimana : B = volume HCl 0,5 N yang dihabiskan pada titrasi blanko (mL) C = volume HCl 0,5 N yang dihabiskan pada titrasi contoh (mL) N = normalitas eksak larutan HCl 0,5 N. m = berat contoh biodiesel ester alkil (g)
(c) Esterifikasi Bila bahan baku biodiesel memiliki angka asam
> 3 mg KOH/g
sampel, maka perlu dilakukan esterifikasi terlebih dahulu. Alat Labu leher tiga Kondensor spiral Termometer 60
Hot plate dan strirer Corong pisah Bahan Minyak Asam sulfat pekat teknis Metanol teknis Prosedur Ukur volume minyak (V minyak) Masukkan minyak ke dalam reaktor, pasang kondensor Masukkan metanol dan panaskan sambil diaduk sampai suhu 65°C Masukkan katalis asam sulfat pekat, hitung waktu awal reaksi Pertahankan reaksi pada suhu 65°C selama 3 jam Masukkan ke dalam corong pisah, diamkan sampai terbentuk 2 fasa. Fasa atas metanol dan fasa bawah biodiesel. Pisahkan fasa biodiesel, lanjutkan dengan reaksi transesterifikasi. Perhitungan Kebutuhan Metanol Esterifikasi Mol asam lemak bebas =
AV × V minyak × ρ minyak 56100
Perbandingan mol asam lemak bebas dengan metanol adalah 20 Volume metanol (ml) =
mol asam lemak bebas × Mr metanol ρ metanol
× 20
Volume H2SO4 yang digunakan 2 % dari berat minyak Volume H2SO4 (ml) = 2% × V minyak × ρ minyak
(d) Transesterifikasi (Satu Tahap)
61
Pada proses produksi biodiesel skala laboratorium, reaktan yang digunakan dapat berupa metanol atau etanol. Jenis katalis yang digunakan adalah katalis KOH atau NaOH. Jika setelah esterifikasi angka asam < 3 mg KOH/ g minyak lanjutkan untuk transesterifikasi jika angka asam masih > 3 mg KOH/g minyak maka dilakukan esterifikasi kembali.
Bagan 3 Pembuatan Biodiesel Skala Lab
Pada transesterifikasi satu tahap, reaksi tranesterifikasi hanya dilakukan satu kali, keuntungan pada metode ini yaitu waktu dan energi yang digunakan lebih efisiensi tetapi terdapat kemungkinan rendemen biodiesel
yang
diperoleh
lebih
sedikit
dibandingkan
melalui
tranesterifikasi dua tahap. Alat
62
Labu leher tiga (reaktor) Kondensor spiral Termometer Hot plate dan strirer Corong pisah Berikut gambar alat-alat laboratorium yang digunakan pada saat praktikum transesterifikasi :
Gambar 30 Labu leher Tiga
63
Gambar 31 Kondensor Spiral
Gambar 32 Hot Plate
64
Gambar 33 Corong Pisah
Bahan Minyak KOH teknis Metanol teknis
Prosedur Ukur volume minyak (V minyak) Masukkan minyak ke dalam reaktor biodiesel, pasang kondensor Panaskan sambil diaduk sampai suhu 60°C Masukkan katalis metoksida, hitung waktu awal reaksi Pertahankan reaksi pada suhu 60°C selama 1 jam Masukkan ke dalam corong pisah, diamkan sampai terbentuk 2 fasa. Fasa atas biodiesel dan fasa bawah gliserol, pisahkan fasa gliserol Cuci biodiesel dengan air beberapa kali sampai pH air cucian netral (pH 7) Keringkan biodiesel yg sudah dicuci dengan menggunakan vakum sampai biodiesel menjadi jernih
65
Perhitungan Kebutuhan Metanol Transesterifikasi Mr asam lemak =
56100
Mol asam lemak =
SV V minyak × ρ minyak Mr asam lemak
Perbandingan mol asam lemak dengan metanol adalah 1: 2 Volume metanol (ml) =
mol asam lemak × Mr metanol ρ metanol
×2
KOH yang digunakan 1 % dari berat minyak Massa KOH (gram) = 1% × V minyak × ρ minyak (e) Transesterifikasi (dua Tahap) Tranesterifikasi
dua
tahap
dilakukan
dengan
tujuan
untuk
mendapatkan rendemen biodesel yang lebih banyak dibandingkan dengan menggunakan metoda transesterifikasi satu tahap. Pada tahap trans 1 digunakan metanol dan katalis KOH sebanyak 80 % dari total yang
digunakan
metanol
dan
katalis
KOH
pada
metoda
transesterifikasi satu tahap, sedangkan sisanya sebanyak 20% digunakan pada tahap trans 2. Prosedur Ukur volume minyak (V minyak) Masukkan minyak ke dalam reaktor biodiesel, pasang kondensor Panaskan sambil diaduk sampai suhu 60°C Masukkan katalis metoksida (80%), hitung waktu awal reaksi (trans 1) Pertahankan reaksi pada suhu 60°C selama 1 jam Masukkan ke dalam corong pisah, diamkan sampai terbentuk 2 fasa. Fasa atas biodiesel dan fasa bawah gliserol, pisahkan fasa gliserol Fasa biodiesel dipanaskan kembali sampai suhu 60°C Masukkan katalis metoksida (20%), hitung awal reaksi (trans 2) Pertahankan reaksi pada suhu 60°C selama 1 jam 66
Masukkan ke dalam corong pisah, diamkan sampai terbentuk 2 fasa. Fasa atas biodiesel dan fasa bawah gliserol, pisahkan fasa gliserol (gliserol akan lebih sedikit) Cuci biodiesel dengan air beberapa kali sampai pH air cucian netral (pH 7) Keringkan biodiesel yang sudah dicuci dengan menggunakan vakum pada suhu 50-60°C sampai biodiesel menjadi jernih. Perhitungan Trans 1 (80%) :
Metanol=
Sv x V minyak x stoikiometri x Mr metanol x 0,8 Mr KOH x 1000 x ρ metanol
Biasanya stoikiometri yang digunakan 1,5 – 2 stoikiometri Dimana : Sv = angka sabun minyak Sv minyak sawit literatur 198/190 Mr metanol = massa molekul relatif metanol = 32 g/mol Mr KOH = massa molekul relatif KOH = 56,1 g/mol ρ metanol = massa jenis metanol 0,792 g/mL 1,2
KOH = 100 𝑥 𝑊 𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑥 0,8 … … … (1) Jika setelah reaksi esterifikasi didapat angka asam > 0,5 mgKOH/ g minyak, maka harus ditambahkan KOH untuk menetralkan, cara menghitungnya : Misalnya angka asam setelah esterifikasi adalah 2 mg KOH/g minyak, maka ditambahkan untuk menetralkan : 2
KOH = 1000 𝑥 𝑊 𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 … . (2) Jadi KOH yang ditambahkan pada trans 1 adalah KOH 1 + KOH 2
67
Trans 2 (20%) : Sv x W minyak x stoikiometri x Mr Metanol x 0,2
Metanol =
Mr KOH x 1000 x ρ metanol
1,2
KOH = 100 x W minyak x 0,2 Untuk trans 2 tidak ada penambahan KOH untuk menetralkan karena sudah dilakukan pada trans ke-1 Catatan: Untuk minyak yang bagus seperti minyak sawit, kelapa, kedelai (angka asam < 0,5 mg KOH/gram minyak pada trans 1, KOH yang digunakan adalah KOH 1 saja.
Gambar 34(a) Rangkaian Alat Transesterifikasi (b) Pemisahan Gliserol
68
Gambar 35 Pencucian Biodiesel
Gambar 36 Pengeringan Biodiesel Metode Vakum
(6) Penggandaan Skala (Scale Up) 69
Penggandaan skala diperlukan untuk meningkatkan skala produksi biodiesel dari minyak nabati pada skala laboratorium menjadi skala yang lebih besar (pilot plant atau industry). Melalui penggandaan skala akan diperoleh rancangan proses produksi biodiesel kapasitas yang lebih besar untuk mutu atau kualitas produk biodiesel yang sama dengan produksi skala laboratorium. Tahap proses penggandaan skala dapat dilihat pada bagan di bawah ini.
Bagan 4 Proses Penggandaan Skala Proses Produksi Biodiesel
Produksi skala pilot plan atau industry dapat dilakukan setelah diperoleh kondisi optimum proses pembuatan biodiesel pada skala laboratorium. Proses penggandaan skala proses produksi biodiesel dari minyak nabati melibatkan tiga tahap yaitu sebagai berikut : Penggandaan skala untuk proses transesterifikasi minyak nabati dengan metanol
70
Penggandaan skala untuk proses pemisahan (separation) fase metil ester (biodiesel) dan gliserol. Penggandaan skala untuk proses pencucian (pemurnian) biodiesel
(7) Skala Pilot Plant Produksi biodiesel skala pilot plant merupakan pengembangan dari proses produksi skala laboratorium yang telah optimal. Proses produksi biodiesel meliputi tiga tahap, yaitu transesterifikasi trigliserida dengan alkohol, pemisahan fase ester dan gliserin, serta pencucian dan pengeringan. Berikut ini disajikan diagram alir produksi biodiesel skala pilot plant. Bagan 5 Diagram Alir Produksi Biodiesel Skala Pilot Plant
71
(8) Skala Industri Produksi biodiesel skala industry dapat digambarkan pada diagram alir proses di bawah ini. Walaupun pelarut yang digunakan adalah metanol, tetapi secara keseluruhan alur prosesnya sama bila menggunakan jenis pelarut alkohol lainnya.
72
Bagan 6 Biodiesel Skala Industri
Gambar 37 Industri Biodiesel di Riau
73
(9) Pengolahan Limbah Biodiesel Biodiesel merupakan hasil reaksi transesterifikasi minyak nabati dengan metanol dalam suatu kondisi tekanan dan suhu tertentu dengan menggunakan katalis basa. Reaksi transesterifikasi ini menghasilkan senyawa ester metil asam lemak yang merupakan biodiesel itu sendiri dan gliserol sebagai produk samping atau limbahnya. Untuk sembilan kilogram biodiesel yang dihasilkan, akan dihasilkan sekitar satu kilogram crude glycerol sebagai produk samping. Seiring meningkatnya produksi biodiesel, gliserol yang dihasilkan akan semakin melimpah. Namun, gliserol yang dihasilkan melalui proses ini memiliki nilai ekonomi yang rendah karena masih mengandung pengotorpengotor. Akibat masih ditemukannya pengotor dalam gliserol, dibutuhkan pretreatment untuk mengolah gliserol yang bernilai ekonomi rendah menjadi gliserol yang bernilai tinggi. Di lain pihak melimpahnya ketersediaan gliserol mengakibatkan turunnya nilai jual bahan tersebut. Dengan demikian pemurnian gliserol, hasil samping produksi biodiesel menjadi tidak ekonomis untuk dilakukan. Sementara itu gliserol ini tidak bisa langsung dibuang ke lingkungan karena kandungan bahan organiknya yang tinggi. Oleh karena itu, diperlukan suatu penelitian untuk mencari pengolahan limbah gliserol menjadi produk lain yang lebih potensial. Pengolahan gliserol menjadi produk yang berguna dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, di antaranya dengan menggunakan katalis kimia melalui prosesgliserol hidrogenolisis menjadi produk 1,2-propanadiol (Miyazawa
dkk.,
2007).
Gliserol
juga
dapat
dihidroksiaseton melalui proses oksidasi fasa
dikonversi
menjadi
cair dengan udara
menggunakan katalis platinum pada pH tertentu (Garcia dkk.,1995).
74
Hidrogen yang saat ini diusulkan untuk menjadi bahan bakar terbarukan generasi mendatang juga dapat diproduksi melalui proses steam reforming gliserol pada fasa gas dengan menggunakan katalis ruthenium (Hirai dkk., 2005). Poligliserol yang digunakan sebagai bahan antifogging dan antistatik atau minyak pelumas dapat diperoleh melalui proses eterifikasi gliserol (Clacens dkk., 2002). Pengolahan gliserol juga dapat dilakukan melalui proses biologis dengan menggunakan bantuan mikroorganisme yang mana gliserol dalam substrat digunakan sebagai sumber energi dan sumber karbon. Beberapa mikroorganisme yang mampu hidup dengan menggunakan substrat gliserol diantaranya adalah Aerobacter Aerogenes, Anaerobiospirillum succiniciproducens,Clostridium butyricum,
Clostridium acetobutylicum,
Eschericia coli, Klebsiella pneumeniae, Paenibacillus macerans dan Lactobacillus sp. (Magasanik dkk, 1953; Conburg dan Gonzales, 2013; Dobson
dkk,
2012). Mikroorganisme-mikrorganisme
tersebut
dapat
menggunakan gliserol sebagai sumber karbonnya serta menghasilkan berbagai macam produk seperti biohidrogen,laktat, etanol, butanol, 1,3propanadiol, 1,2-propandiol, 3-hidroksipropionaldehid, asam format, asam sitrat, asam propionat, dan asam suksinat.
4. Rangkuman a) Proses transesterifikasi Transesterifikasi adalah reaksi antara trigliserida dan alkohol menghasilkan gliserol bebas dan ester alkil asam lemak. b) Proses esterifikasi Esterifikasi adalah reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat dengan alkohol. Esterifikasi bertujuan untuk menurunkan angka asam bahan baku.
75
c) Pencucian biodiesel bertujuan untuk menghilangkan metanol, gliserol dan katalis
yang
tersisa
pada
biodiesel.
Pencucian
dilakukan
dengan
menggunakan air. d) Pengeringan biodiesel bertujuan untuk menghilangkan air dan metanol yang tersisa pada biodiesel. Pencucian dilakukan dengan pemanasan dan pompa vakum. 5. Latihan Soal Pilihlah jawaban yang paling tepat (A, B, C, D atau E) untuk pertanyaanpertanyaan di bawah ini. 1) Proses esterifikasi adalah A. Reaksi pembentukan biodiesel dari minyak dengan alkohol B. Reaksi pembentukan biodiesel dengan minyak dan basa (KOH/NaOH) C. Reaksi pembentukan biodiesel dari asam lemak bebas dengan alkohol D. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan basa (KOH/NaOH) E. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan alkohol 2) Tujuan dari esterifikasi adalah A. Menurunkan kadar asam lemak bebas dalam minyak/lemak B. Menaikan kadar asam lemak bebas dalam minyak/lemak C. Menarik air dalam minyak/lemak D. Mempercepat reaksi transesterifikasi E. Memperlambat reaksi transesterifikasi 3) Proses transesterifikasi adalah A. Reaksi pembentukan biodiesel dari minyak/lemak dengan alkohol B. Reaksi
pembentukan
biodiesel
dengan
minyak/lemak
dan
basa
(KOH/NaOH) C. Reaksi pembentukan biodiesel dari asam lemak bebas dengan alkohol D. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan basa (KOH/NaOH)
76
E. Reaksi pembentukan ester dari asam lemak bebas dengan alkohol
4) Di bawah ini adalah tujuan pencucian biodiesel kecuali ....... A. Menghilangkan sisa katalis B. Menghilangkan sisa gliserol C. Menghilangkan ion logam sebagai sabun D. Menghilangkan sisa minyak E. Menghilangkan sisa hidroksida atau metoksida 5) Tujuan pengeringan biodiesel adalah A. Memisahkan biodiesel dari air dan metanol B. Memisahkan biodiesel dari katalis C. Memisahkan biodiesel dari gliserol D. Memisahkan biodiesel dari sisa minyak E. Memisahkan biodiesel dari ion logam sebagai sabun 6. Evaluasi Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan singkat dan jelas ! 1) Jelaskan fungsi buret dalam titrasi 2) Apa tujuan penambahan larutan fenofltalein sebelum dilakukan titrasi 3) Apa tujuan esterifikasi 4) Apa yang dimaksud dengan angka asam 5) Apa yang dimaksud dengan angka penyabunan
77
BAB III PENUTUP
Biodiesel adalah salah satu bahan bakar alternatif yang terbuat dari minyak nabati yang merupakan sumber daya yang dapat diperbaharui. Biodiesel dapat dipakai sebagai bahan bakar kendaraan bermotor dengan tingkat emisi yang lebih rendah apabila dibandingkan dengan solar-fosil sehingga lebih ramah lingkungan. Indonesia kaya akan flora dan fauna,
hal ini merupakan sumber daya yang dapat
dimanfaatkan dalam ilmu pengetahuan. Dengan beragam tumbuhan yang ada di bumi, dapat dilakukan banyak penelitian terhadap tanaman yang memiliki potensi dalam menghasilkan biodiesel. Biodiesel yang diperoleh dari pengolahan tanaman, di olah dengan proses sedemikian rupa sehingga diperoleh minyak (biodiesel) dalam jumlah yang banyak. Setiap tanaman memiliki bagian tertentu yang bermanfaat, tanaman-tanaman tersebut dapat dimanfaatkan bijinya dan diolah hingga akhirnya diperoleh biodiesel yang berkualitas dan bermanfaat dalam kehidupan manusia. Standar biodiesel disusun untuk menjaga kualitas biodiesel yang diproduksi dan diniagakan sehingga membangun kepercayaan dari konsumen. Selain itu, standar biodiesel menuntun para produsen biodiesel dan peneliti dalam penelitian dan pengembangan biodiesel. Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan, maka sangat diharapkan ilmu tentang biodiesel akan semakin berkembang untuk menggantikan bahan bakar fosil yang semakin sedikit jumlahnya. Tidak lepas dari semua itu, pemerintah juga harus ikut berperan dalam mengembangkan industri biodiesel. Demikianlah gambaran sekilas mengenai biodiesel (Prosesing Biodiesel), semoga modul ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terutama bagi siswa-siswa SMK agar dapat terus berkarya dengan mengembangkan ilmu pengetahuannya hingga masa yang akan datang.
78
KUNCI JAWABAN Latihan Soal Materi Pokok 1 1) D 2) C 3) D 4) A 5) C 6) E Latihan Soal Materi Pokok 2 1) E 2) A 3) A 4) D 5) A
79
80
DAFTAR PUSTAKA Andi Nur Alamsyah. (2006). Biodiesel Jarak Pagar; Bahan Bakar Alternatif yang Ramah Lingkungan. Penerbit PT Agromedia Pustaka: Jakarta. Anonim, 2006. Pengembangan dan Pemanfaatan Jarak pagar ( Jatropha curcas L.). Pusat Penelitian dan Pengambangan Perkebunan. Bogor. Anonim.
(2013). Nyamplung tanaman Penghasil Biofuel. diunduh dari http://www.agrikaindoraya.com/nyamplung-tanaman-penghasil-biofuel/. Diakses tanggal 27 Pebruari 2014.
Bambang Prastowo, dkk. (2012). Peningkatan Nilai Tambah Jarak Pagar Melalui Pemanfaatan Limbah Buah Dan Bungkil Untuk Bahan Bakar Nabati (BBN) Bentuk Gas (Biogas) Dan Bentuk Padat (Briket) di Masyarakat Pedesaan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan:Bogor. Di akses tanggal 24 Pebruari 2014. Dadang. (2006). Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Penerbit Niaga Swadaya: Jakarta. Devi,
D.
(2013). Pengolahan Kelapa Sawit Menjadi Minyak. Diunduh dari: http://carapengolahan.blogspot.com/2013/05/pengolahan-kelapa-sawit-menjadi-minyak.html diakses tanggal 30 January 2014.
Dibyo Pranowo. 2013. Rekayasa Alat Pengolah dan Standar Mutu Biodiesel. BALITRI kerjasama dengan PPPPTK BMTI. Enny
Endar. (2012). Proses Pengolahan Minyak Nyamplung. Diunduh http://ismoyoenny.blogspot.com/2012/09/biodiesel-dari-nyamplung.html. Diakses tanggal 27 Pebruari 2014.
dari
M.Nurcholis dan Sri Sumarsih. (2007). Seri Budidaya Jarak pagar dan Pembuatan Biodiesel. Penerbit Kanisius: Yogyakarta. Regina Rukmorini. (2012). Purworejo Produksi 6.000 Liter Biodiesel Nyamplung. Diunduh dari http://regional.kompas.com/read/2012/03/05/21221878/Purworejo. R. Purwadi, dkk. (2013). Pengolahan Gliserol, Limbah Biodiesel, Menjadi Produk Bermanfaat Melalui Proses Biologis 1:Pemilihan Mikroba Potensial. Jurnal Teknik Kimia Indonesia Vol. 11, No. 4. Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung. Ronny
Wahyudi. (2012). Budidaya Kelapa Sawit. diunduh dunia.blogspot.com. diakses tanggal 15 Pebruari 2014.
dari
http://mentari-
81
Soegeng Haryadi. (2011). Limbah Jarak Pagar Bisa Jadi Antirayap. diunduh dari http://palembang.tribunnews.com/2011/11/13/limbah-jarak-pagar-bisa-jadiantirayap. Diakses tanggal 24 Pebruari 2014. Tirto Prakoso. (2013). Modul Pelatihan Biodiesel. Bandung: Jurusan Teknik Kimia ITB. Yoel Pasal, dkk. (2008). Pencucian Biodiesel dengan Metode Kontak Gelembung. Diunduh dari http://idci.dikti.go.id/pdf/JURNAL/JTKI/JTKI 2008 1 APRIL/JKTI 7 (1) 738742 PENCUCIAN BIODIESEL DENGAN METODE.pdf. Diakses tanggal 6 Pebruari 2014.
82
83
