MODIFIKASI PROSES IN-SITU DUA TAHAP UNTUK PRODUKSI BIODIESEL DARI DEDAK PADI
LOGO
LABORATORIUM BIOMASSA DAN KONVERSI ENERGI, JURUSAN TEKNIK KIMIA FTI-ITS
LOGO
OUTLINE
1 2 3 4 5
LOGO
LOGO
LATAR BELAKANG Harga BBM meningkat
Krisis Energi
BIODIESEL Dari Dedak Padi
LOGO
KEUNGGULAN PENGGUNAAN BIODIESEL Menurut Kementerian Negara Riset dan Teknologi (2006), BIODIESEL memiliki beberapa KEUNGGULAN, yaitu : 1. Cetane number yg tinggi (>50)
2. Memiliki titik nyala tinggi 3. Tidak mengandung sulfur dan benzene yang bersifat karsinogen serta dapat diuraikan secara alami. 4. Mudah dicampur dengan solar dalam berbagai komposisi dan tidak memerlukan modifikasi mesin. 5. Mengurangi secara signifikan asap hitam dari gas buang mesin diesel, walaupun penambahan biodiesel dalam solar hanya 5-10% 6. Mengurangi pemanasan global.
LOGO
PEMILIHAN PROSES DAN BAHAN BAKU
Penyederhanaan Proses
Bahan Baku
LOGO
DASAR PEMILIHAN BAHAN BAKU Murah
Mudah Didapat
Penyederhanaan Proses
Dedak Padi
Dedak Padi Mengandung lipid 15-19% lipid dimana 90% dari lipid ini adalah neutral lipid yang dapat diubah menjadi biodiesel
Bukan Bahan Pangan Melimpah
LOGO
DASAR PEMILIHAN DEDAK PADI
Indonesia merupakan negara penghasil padi terbesar ketiga didunia (FAO). Balai Pusat Statistik (BPS) menyatakan bahwa produksi padi tahun 2010 mencapai 65,15 juta ton, maka dapat diperkirakan ada sekitar 6,515 juta ton dedak padi dalam setahun. Selama ini pemanfaatan dedak padi hanya sebagai pakan ternak. NEXT
LOGO
PEMILIHAN PROSES
Proses In-situ Dua Tahap 1. In-situ Esterifikasi dengan menggunakan katalis asam ( H2SO4 ) 2. Dilanjutkan dengan In-situ Transesterifikasi menggunakan katalis basa ( NaOH )
Diharapkan diperoleh biodiesel dengan yield dan kemurnian yang tinggi dalam waktu yang relatif singkat
LOGO
PEMILIHAN PROSES Kelebihan Modifikasi In-situ 1. Tidak diperlukan pemisahan antara fase padat dan fase cair. 2. Dapat meminimalisir kebutuhan metanol dan katalis. Kebutuhan metanol dan katalis dapat dikurangi karena reaksi terjadi pada fase liquid(tidak bercampur dengan fase padat). Sehingga biaya distilasi (recovery metanol) berkurang, dan kebutuhan air untuk pencucian (menghilangkan katalis) lebih sedikit. 3. Kehilangan karbohidrat dalam dedak dapat dikurangi karena hanya metanol yang kontak dengan dedak padi dimana karbohidrat yang merupakan komponen utama dalam dedak padi dapat dimanfaatkan untuk proses yang lainnya. BACK
LOGO
LOGO
TUJUAN PENELITIAN Mempelajari kebutuhan katalis basa dan waktu reaksi terhadap yield dan kemurnian produk (biodiesel).
Membandingkan kandungan gula residu pada defatted rice bran pada proses modifikasi in-situ dua tahap dengan proses in-situ dua tahap (tanpa modifikasi).
LOGO
LOGO
Pemilihan Variabel Variabel Berubah
Variabel Tetap 1. Dedak padi 10 gram 2. katalis H2SO4 = 4.75% (w/w) 3. Waktu reaksi In-situ esterifikasi 1jam 4. Metanol 150 ml 5. Suhu 65°C dan tekanan atmosfer
1. Katalis NaOH 5N ( 1%, 2%, 4%) (w/w) 2. Waktu Reaksi Transesterifikasi (0.5, 1, 2 jam)
Variabel Respon 1. 2.
Komposisi & Yield FAME Kadar Karbohidrat
LOGO
PRE-TREATMENT BAHAN BAKU
• Pengayakan: Menghilangkan sekam dan kotoran yang ada pada dedak padi.
• Menyimpan dedak padi dalam lemari pendingin < 5°C untuk meminimalisir terjadinya kenaikan kandungan FFA
• Mengurangi kadar air dengan cara dioven selama 2 jam pada suhu 80°C.
LOGO
Diagram Alir Percobaan
LOGO
RANGKAIAN ALAT YANG DI GUNAKAN
Kondensor
Air keluar
Statif Air masuk Klem holder Soxhlet Dedak padi Thermometer Labu Metanol + katalis Hot plate + stirrer
Waterbath
LOGO
ANALISA YANG DILAKUKAN
Analisa FFA dengan cara titrasi
Analisa FAME menggunakan Gas Chromatography Analisa Karbohidrat menggunakan metode Luff Schoorl
LOGO
www.themegallery.com
LOGO
PRE-TREATMENT BAHAN BAKU
• Mengurangi kadar air dengan cara dioven selama 2 jam pada suhu 80°C. kadar air yang dapat dihilangkan 6,64%. • Menganalisa kandungan awal karbohidrat dalam dedak padi. Kandungan karbohidrat dalam dedak padi sebesar 41,82%
LOGO
Ekstraksi Minyak dalam Dedak Padi
Ekstraksi ini dilakukan untuk mengetahui kadar minyak (RBO) yang terkandung dalam dedak padi yang digunakan dan juga kadar FFAnya. Proses ekstraksi ini dilakukan selama 3 jam menggunakan n-hexane sebagai solvent
Run 1
Run 2
kandungan RBO: 11,5 %
kandungan RBO: 11,3 %
FFA: 78,56%
FFA: 80,58%
Rata-rata: kandungan RBO FFA
= 11,4 % = 79,57%
LOGO
Insitu Esterifikasi
Pada tahap in-situ esterifikasi ini dengan menggunakan katalis H2SO4 4,75% (w/w) selama 1 jam dapat menurunkan kandungan FFA dari 79,57% menjadi 2,13%. Dengan sisa kadar FFA yang cukup kecil ini maka dapat dilakukan proses in-situ transesterifikasi.
LOGO
% NaOH
1%
2%
4%
Data Hasil Penelitian Modifikasi Proses In-Situ Dua Tahap waktu (jam)
w crude fame (g)
% FAME
w FAME (g)
Yield (%)
0.5
1.0082
80.56
0.8122
8.1219
1
1.0265
87.67
0.8999
8.9994
2
1.0053
93.92
0.9442
9.4423
0.5
1.0833
76.27
0.8262
8.2622
1
1.1162
81.63
0.9112
9.1117
2
1.1005
87.22
0.9598
9.5984
0.5
1.0480
84.50
0.8856
8.8559
1
1.0673
86.53
0.9235
9.2354
2
1.1875
79.87
0.9484
9.4843
LOGO
Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Yield
Grafik Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Yield FAME
LOGO
Pengaruh Jumlah Katalis NaOH Terhadap Yield
Grafik Pengaruh Jumlah KatalisTerhadap Yield FAME
LOGO
Pengaruh Waktu Ekstraksi Terhadap Kandungan Karbohidrat Run
Sebelum Ekstraksi (%)
0,5 jam
1 jam
3 jam
I
41,56
38,1
32,84
27,62
II
42,08
37,84
31,66
28,41
Rata-rata
41,82
37,97
32,25
28,02
Berat defatted rice bran (gram)
9,39
8,50
8,21
Laju kehilangan pati (%)
9,21
22,88
33,00
Setelah Ekstraksi (%)
LOGO
Laju kehilangan karbohidrat
Proses In-situ (Zullaikah,2010)
Modifikasi Proses In-situ
Menggunakan dedak padi 10 gram dengan waktu 0,5 jam, laju kehilangan karbohidrat sebesar 28,17%
Menggunakan 10 gram dedak padi dengan waktu 0,5 jam, laju kehilangan karbohidrat sebesar 9,21%
Dengan modifikasi in-situ dua tahap ini, kehilangan karbohidrat dapat diminimalisir, sehingga kandungan karbohidrat yang melimpah ini dapat dimanfaatkan kembali antara lain sebagai bahan baku pembuatan bioethanol.
www.themegallery.com
LOGO
KESIMPULAN
1. Semakin banyak katalis NaOH yang ditambahkan dan semakin lama waktu reaksi transesterifikasi, maka yield FAME yang diperoleh juga semakin besar. Yield terbesar yang diperoleh yaitu 9.5984% dengan katalis NaOH 2% dan waktu transesterifikasi 2 jam. 2. Semakin lama proses ekstraksi berlangsung, kandungan karbohidrat dalam dedak padi juga semakin menurun, dari kandungan awal 41,82 % menjadi 37,97 % ; 32,25 % dan 28,02 % berturut turut untuk proses ekstraksi 0,5 ; 1 dan 3 jam.
LOGO
