PENGARUH RASIO REAKTAN DAN JUMLAH KATALIS TERHADAP KONVERSI MINYAK JAGUNG MENJADI METIL ESTER

PENGARUH RASIO REAKTAN DAN JUMLAH KATALIS TERHADAP KONVERSI MINYAK JAGUNG MENJADI METIL ESTER Elizabeth D.C. Sidabutar*, M. Nur Faniudin, M. Said Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662 Email: [email protected] ; [email protected]

Abstrak Biodiesel adalah nama untuk jenis fatty ester, umumnya merupakan monoalkyl ester yang terbuat dari minyak tumbuh-tumbuhan (minyak nabati). Biodiesel merupakan bahan bakar diesel alternatif yang menjanjikan sebagai solusi untuk mengatasi kelangkaan BBM. Metil ester ini diperoleh dari reaksi transesterifikasi antara minyak nabati dan alcohol dengan bantuan katalis basa. Proses pembuatan biodiesel pada penelitian ini menggunakan minyak jagung, methanol dan katalis basa NaOH. Katalis NaOH dipilih karena memiliki keuntungan tidak dibutuhkannya suhu dan tekanan yang tinggi dalam reaksi. Penelitian ini dilakukan untuk melihat pengaruh rasio perbandingan reaktan, jumlah katalis dan waktu reaksi terhadap konversi minyak jagung menjadi metil ester dan untuk mengetahui konstanta kecepatan reaksi (k). Variabel proses yang digunakan adalah rasio minyak jagung dan metanol (R = 1:6, 1:8 dan 1:10), jumlah katalis 1% dan 2%, dan waktu reaksi 30, 60, 90 dan 120 menit. Hasil penelitian menunjukan bahwa konversi minyak nabati menjadi metil ester terbaik sebesar 96,411% dan konstanta kecepatan reaksi terbaik sebesar 2,55 . 10-2 menit-1diperoleh pada rasio reaktan 1 :8 , jumlah katalis 2 % dan waktu reaksi 120 menit. Kata kunci: biodiesel, metanol, minyak jagung, NaOH, transesterifikasi

Abstract Biodiesel is the name for a type of fatty esters, commonly known as mono alkyl esters and was made from plants (vegetable oil). Biodiesel is an alternative diesel fuel as a promising solution to overcome the scarcity of fuel. Methyl ester is produced from trans-esterification reaction between vegetable oil and alcohol in the presence of base catalyst. Process of biodiesel reaction using corn oil, methanol and NaOH (base catalyst). NaOH catalyst was chosen because it has the advantage of no need for high temperature and pressure in the reaction. This research was conducted to see the effect of the ratio of reactants, amount of catalyst and reaction time on the conversion of corn oil into methyl ester and to determine the reaction rate constant (k). Process variable used is the ratio of corn oil and methanol (R = 1:6, 1:8 and 1:10), the amount of catalyst 1% and 2%, and reaction time 30, 60, 90 and 120 minutes. The results showed that the best conversion of vegetable oils into methyl esters is 96.411% and the best reaction rate constant is 2.55. 10-2 min-1 obtained in the ratio of reactants 1: 8, 2% of the amount of catalyst and the reaction time of 120 minutes. Keywords: biodiesel, CH3OH, corn oil, NaOH, transeterification

1. PENDAHULUAN Salah satu masalah krusial yang dihadapi oleh bangsa Indonesia saat ini adalah energi. Kebutuhan energi masyarakat dan industri setiap tahun meningkat. Mengingat cadangan minyak

Page 40

bumi Indonesia yang makin menipis, impor minyak bumi yang semakin tinggi dan kenaikan harga minyak bumi dunia yang dapat dipastikan akan diikuti oleh kenaikan harga BBM sehingga berdampak pada kenaikan harga kebutuhan

Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013

pokok di masyarakat maka diperlukan pengembangan energi alternatif terbarukan. Salah satu upaya diversifikasi energi adalah melalui penyediaan bahan bakar energi yang dapat diperbaharui seperti biodiesel atau biogasoline yang dapat dihasilkan dari minyak nabati seperti minyak kelapa, minyak kelapa sawit, minyak kedelai, minyak jagung, minyak biji karet, minyak bunga matahari dan minyak jarak pagar. Biodiesel atau methyl ester diperoleh dari proses methanolisis minyak atau lemak, menggunakan reaksi transesterifikasi ataupun esterifikasi dengan katalis basa atau asam dan metanol. Umumnya bahan baku yang digunakan adalah minyak kelapa sawit, dan jarang yang menggunakan bahan baku lain. Minyak jagung merupakan trigliserida yang disusun oleh gliserol dan asam-asam lemak. Komposisi trigliserida yang tinggi membuat minyak jagung juga cocok digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Mengingat hal tersebut, penelitian ini akan meneliti mengenai penggunaan minyak jagung pada proses pembuatan biodiesel. Masalah yang ditemui dalam pembuatan biodiesel dari bahan baku minyak jagung adalah bagaimana pengaruh temperatur dan tekanan, jumlah katalis, dan rasio reaktan terhadap konversi minyak jagung menjadi metil ester. Serta, bagaimana menentukan kinetika reaksinya. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan jawaban terhadap permasalahan tersebut Agar didapat hasil yang memuaskan pada penelitian ini, maka ditetapkan beberapa acuan sebagai ruang lingkup penelitian. Ruang lingkup penelitian ini meliputi temperatur reaksi +70⁰C dan waktu reaksi 1-2 jam dengan interval 30 menit. Katalis dipilih NaOH dengan pertimbangan ekonomis. Kemudian Rasio reaktan (minyak : methanol) yang digunakan adalah 1:6, 1:8 dan 1:10. Terakhir, rasio jumlah katalis yang digunakan adalah 1% dan 2% dari jumlah massa reaktan Diharapkan Hasil penelitian dapat dimanfaatkan untuk perancangan reaktor pada skala pilot plant dan sebagai pengembangan teknologi transesterifikasi minyak jagung dan metanol dengan katalis NaOH menghasilkan metil ester sebagai bahan bakar terbarukan serta mengatasi krisis bahan bakar terutama minyak solar/minyak diesel.

Sedangkan diesel berasal dari nama suatu mesin injeksi yang diciptakan oleh Rudolph Diesel. Jadi, biodiesel merupakan bahan bakar mesin diesel yang berasal dari minyak nabati atau hewani yang dapat bekerja pada mesin diesel konvensional, sekalipun tanpa perlu ada modifikasi ataupun dengan penambahan bahan pelindung (PL. Puppung, 1985). Biodesel secara kimia didefinisikan sebagai metil ester atau monoalkil ester yang diturunkan dari minyak atau lemak alami, seperti minyak nabati, lemak hewan atau minyak goreng bekar yang dapat digunakan langsung atau dicampur dengan minyak diesel (Peeples 1988 ; Darnoko et al.2001) Pada prinsipnya, proses pembuatan biodiesel sangat sederhana. Biodiesel dihasilkan melalui proses yang disebut reaksi esterifikasi asam lemak bebas atau reaksi transesterifikasi trigliserida dengan alkohol dengan bantuan katalis dan dari reaksi ini akan dihasilkan metil ester/etil ester asam lemak dan gliserol : Minyak lemak + alkohol/methanol

katalis

biodiesel + gliseril

Biodiesel Biodiesel berasal dari dua kata yaitu bio dan diesel. Bio berarti bahan alami yang berasal dari mahluk hidup yang mudah diperbaharui serta mudah kembali untuk terurai di alam.

Biodiesel mengandung oksigen, maka flashpointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar. Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada suhu kamar, maka biodiesel lebih aman daripada petroleum diesel dalam penyimpanan dan penggunaannya. Di samping itu, biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa benzen yang karsinogenik, sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan lebih mudah ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel. Kelebihan lain dapat kita pertimbangkan dari segi lingkungannya yaitu , biodiesel memiliki tingkat toksisitasnya yang 10 kali lebih rendah dibandingkan dengan garam dapur dan juga memiliki tingkat biodegradabilitinya sama dengan glukosa, sehingga sangat cocok digunakan di perairan untuk bahan bakar kapal/motor. Penelitian tentang alkoholisis minyak nabati menghasilkan biodiesel telah banyak dilakukan oleh beberapa peneliti diantaranya Farris tahun 1979, melakukan penelitian tentang alkoholisis minyak kacang kedelai dan metanol dengan katalis NaOCH3 2 % dari berat minyak, rasio reaktan metanol : minyak, 6 : 1, temperatur 110 oC, konversi yang dihasilkan 79 % dalam waktu 60 menit. Pada tahun 1989, Endang meneliti alkoholisis minyak biji nyamplung dan etanol dengan katalis KOH, hasil yang relatif baik diperoleh pada kondisi rasio reaktan etanol : minyak, 8 : 1, temperatur 80 oC dan katalisator 2 % dari berat minyak, konversi mencapai 78 %


Page 41

dalam waktu 60 menit. Kemudian Noureddin dan Zhu pada tahun 1997, meneliti alkoholisis minyak kacang kedelai dan metanol dengan katalis H3PO4 pada rasio reaktan metanol : minyak, 6 : 1, katalis 2 % dari volume minyak, temperatur 70 oC dan menghasilkan metil ester dengan konversi 68 %. Selanjutnya pada tahun 1999, Kusmiyati meneliti alkoholisis minyak biji kapuk dan metanol dengan katalis zeolit aktif, hasil yang relatif baik diperoleh pada rasio reaktan metanol : minyak, 6 : 1, temperatur 130 oC, konversi berkisar 64 % dalam waktu 60 menit. Pada tahun 1999 juga Roni, dkk. meneliti alkoholisis minyak biji kepuh dan etanol, keadaan yang relatif baik pada rasio reaktan etanol : minyak, 6 : 1, temperatur 110 oC, persentase katalisator 2 % dari berat minyak, konversi yang diperoleh 71 %. Dari penelitian Agustina, dkk. tahun 2010, didapatkan hasil yang terbaik pada ratio raktan 1 : 10, dengan ratio katalis NaOH 2%. Temperatur 65oC, konversi yang di peoleh sebesar 78,9677%. Pada Tahun 2011 Badaruddin, dkk meneliti pembuatan biodiesel dari minyak kelapa sawit, keadaan yang relatif baik pada ratio reaktan 1 : 8, temperatur 65oC, persentase katalisator CaO 2% dari berat minyak, konversi yang diperoleh 90,23% dalam waktu 180 menit. Dan penelitian yang dilakukan oleh Mirna, dkk tahun 2009, didapatkan persen konversi sebesar 90,00% pada persentase katalisator KOH 2% dari berat minyak. Tahun 2011, Dwi Yandhi Saputra dan Charles Daniel melakukan penelitian alkoholisis minyak kelapa sawit menggunakan katalis NaOH. Dari penelitian mereka, didapat hasil terbaik dengan persentase katalis 2%, ratio 1:10 dan waktu reaksi 60 menit yaitu sebesar 92,47 % Minyak jagung Minyak jagung merupakan trigliserida yang disusun oleh glliserol dan asam-asam lemak. Presentase trigliserida sekitar 98,6%, sedangkan sisanya merupakan bahan non minyak seperti abu, zat warna atau lilin. Asam lemak yang menyusun minyak jagung terdiri dari asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh. Dalam 100 kg jagung dengan kandungan air 16%,akan menghasilkan sekitar 64 kg tepung butiran dan 3 kg minyak jagung. Kelebihan minyak jagung dibandingkan dengan minyak nabati yang lain, adalah kandungan asam lemak tidak jenuh yang tinggi, mengandung asam lemak essensial (omega 3dan omega 6), serta vitamin E, sehingga sangat baik untuk penurunan kadar kolesterol ,mencegah penyakit jantung, stroke, kanker, asma,dan

Page 42

diabetes.Seperti halnya lemak dan minyak lainnya, minyak kelapa sawit terdiri atas trigliserida yang merupakan ester dari gliserol dengan tiga molekul asam lemak menurut reaksi sebagai berikut: O CH2OH

CH2– O – C – R1 O

CHOH +

3RCOOH

CH – O – C – R2+3H2O O

CH2OH Gliserol

CH2– O – C – R3 asam lemak

trigliserida

Selain trigliserida masih terdapat senyawa non trigliserida dalam jumlah kecil. Yang termasuk senyawa non trigliserida ini antara lain : motibgliserida, diglisrida, fosfatida, karbohidrat, turunan karbonidrat., protein, dan bahan-bahan berlendir atau getah (gum) serta zat-zat berwarna yang memberikan warna serta rasa dan bau yang tidak diinginkan. Metanol Alkohol yang paling umum digunakan untuk transesterifikasi adalah metanol, karena harganya lebih murah dan daya reaksinya lebih tinggi dibandingkan dengan alkohol rantai panjang, sehingga metanol ini mampu memproduksi biodiesel yang lebih stabil. Metanol disebut juga metil alkohol merupakan senyawa paling sederhana dari gugus alkohol. Rumus kimianya adalah CH3OH. Metanol berwujud cairan yang tidak berwarna, dan mudah menguap. Metanol memiliki berat molekul 32,042, titik leleh -98oC dan titik didih 64oC. (Andi Nur Alam Syah, 2006) Berbeda dengan etanol, metanol tersedia dalam bentuk absolut yang mudah diperoleh, sehingga hidrolisa dan pembentukan sabun akibat air yang terdapat dalam alkohol dapat diminimalkan. Biaya untuk memproduksi etanol absolut cukup tinggi. Akibatnya, bahan bakar biodiesel berbasis etanol tidak berdaya saing secara ekonomis dengan metil ester asam lemak, sehingga membiarkan bahan baker diesel fosil bertahan sendiri. Disamping itu, harga alkohol juga tinggi sehingga menghambat penggunaannya dalam produksi biodiesel dalam skala industri. (Erliza, dkk, 2007) Katalis Katalis adalah suatu bahan yang digunakan untuk memulai reaksi dengan bahan lain. Katalis dimanfaatkan untuk mempercepat


suatu reaksi, terlibat dalam reaksi tetapi tidak ikut terkonsumsi menjadi produk Pemilihan katalis ini sangat bergantung pada jenis asam lemak yang terkandung di dalam minyak tersebut. Jenis asam lemak dalam minyak sangat berpengaruh terhadap karakteristik fisik dan kimia biodiesel, karena asam lemak ini yang akan membentuk ester atau biodiesel itu sendiri (Mardiah, dkk. tahun 2006). Biasanya, dalam pembuatan biodiesel yang sering digunakan ialah katalis natrium hidroksida. Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Ia bersifat lembap cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketikadilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya.Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas. Proses Produksi Biodiesel Secara umum reaksi transesterifikasi antara minyak nabati (trigliserida) dan alkohol (metanol) dapat digambarkan sebagai berikut :

A + 3B

3C + D

-rA = k w CA CB3

(1) (2)

Karena reaksi ini menggunakan metanol yang berlebihan, maka reaksi dapatdianggap searah dan berorde satu terhadap minyak, sehingga reaksinya menjadi: A + 3B

3C+D

(3)

Persamaan reaksinya menjadi: -rA = Dimana,

dC A = k’ . CA dt k’ = k. w . CB3

(4) (5)


CA

-

∫

C Ao

t dC A = k’ ∫ dt CA 0

(6)

CA = CAo (1 - x)

(7)

Dengan mensubtitusikan persamaan (7) ke dalam persamaan (6) maka didapatkan: x

dx

∫1− x

= k’. t

(8)

0

Dengan mengintegralkan diperoleh persamaan :

persamaan

- ln (1 - x) = k’. t

(8)

(9)

Dimana : k = konstanta kinetika reaksi (menit-1) k diperoleh dari slope –ln (1-x) Vs t. x = konversi minyak kelapa sawit t = waktu reaksi (menit) Beberapa faktor yang mempengaruhi reaksi alkoholisis antara lain waktu reaksi, temperatur, katalisator, kecepatan pengadukan, rasio reaktan dan konsentrasi (Raharja , dkk tahun2000). a) Waktu Makin lama waktu reaksi, makin besar konversi reaksi, ini disebabkan kesempatan zatzat pereaksi untuk saling bertumbukan makin besar. Tetapi apabila konversi tidak berubah, penambahan waktu reaksi tidak menguntungkan. b) Temperatur Semakin tinggi temperatur (sampai pada batas tertentu), makin cepat jalannya reaksi. Pengaruh temperatur terhadap kecepatan reaksi dipengaruhi oleh katalisator yang digunakan. c) Katalisator Makin kecil tenaga aktivasi, konstanta kecepatan reaksi makin besar. Tenaga aktivasi dapat diperkecil dengan mengaktifkan reaktan, yaitu dengan cara menambah katalisator, sehingga menyebabkan tumbukan antara zat-zat pereaksi makin besar. Katalisator yang digunakan bisa berupa asam, atau basa. d) Pengadukan Agar reaksi dapat berjalan dengan baik, diperlukan pencampuran sebaik- baiknya, yakni dengan cara pengadukan agar menaikkan frekuensi tumbukan sehingga kecepatan reaksi akan bertambah besar. Frekuensi tumbukan yang semakin besar menyebabkan konstanta kecepatan reaksi makin besar pula . e) Rasio Reaktan Reaksi alkoholisis pada umumnya menggunakan alkohol yang berlebihan agar reaksi dapat berjalan sempurna, karena

Page 43

menyebabkan reaksi bergeser ke kanan (Widodo, 1993) . Selain itu pemakaian alkohol berlebihan akan memperbesar frekuensi tumbukan , sehingga konstanta kecepatan reaksi bertambah (Kirk and Othmer, 1980). Menurut Groggins (1958), menggunakan alkohol berlebih atau mengambil salah satu hasil reaksi akan menggeser keseimbangan ke kanan, dengan demikian di dapat hasil produk yang banyak dari proses alkoholisis f) Konsentrasi Kecepatan reaksi sebanding dengan besarnya konsentrasi reaktan (Groggins, 1958). Bila konsentrasi zat pereaksi diperbesar, maka kecepatan reaksi akan meningkat. Jumlah molekul yang bertumbukan akan bertambah, apabila zat pereaksi yang digunakan semakin murni, sehingga mempercepat terjadinya reaksi. Minyak yang dipakai sebaiknya bersih dan kering serta alkohol dengan kadar yang tinggi (Bailey, 1945)

2. METODOLOGI Bahan dan alat Bahan baku proses transesterifikasi pembentukan metil ester ini adalah minyak jagung dengan % FFA yang rendah sebagai sumber asam lemak dan metanol 96 %, dengan bantuan katalis NaOH. Bahan lain yang digunakan untuk analisa antara lain : KOH, Phenolptalin, Etanol, HCl, Natrium asetat, Asam asetat anhidrid dan aquadest. Bahan baku direaksikan dalam suatu reaktor batch berupa labu leher tiga berpengaduk yang dilengkapi dengan termometer sebagai alat ukur temperatur dan pipet hisap untuk pengambilan sampel. Reaktor ini menggunakan heating mantle dan dirangkai dengan kondensor. Rangkaian alat tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.1. di bawah ini : Keterangan : 1. Heating mantle 2. Magnetic stirrer 3. Labu leher tiga 4. Thermometer 5. Condenser 6. Pipet hisap 7. Pompa 8. Ember

5

4 3

6

2 1

E-2 P-2

7

P-3

E-3

Peralatan lain yang digunakan untuk analisa antara lain : Erlenmeyer, gelas ukur, pipet tetes, heater, beker gelas, piknometer, dan corong pemisah Prosedur Kerja Prosedur Penelitian 1) Minyak jagung dimasukkan ke dalam labu leher tiga yang dilengkapi dengan termometer, pemanas, dan kondensor. Kemudian, dipanaskan sampai suhu 70ºC. Agar diharapkan pada waktu pencampuran,penurunan suhu tidak signifikan dari suhu yang diharapkan yaitu 65oC. 2) Mencampurkan metanol dengan minyak jagung yang telah dipanaskan terlebih dahulu, dengan perbandingan volume dari rasio reaktan 1:6 ke dalam beker gelas dan katalis dengan jumlah 1% dari massa minyak. Kemudian, memanaskan kembali campuran metanol dan minyak jagung tersebut sampai suhu 65ºC. 3) Pengambilan sampel sebanyak 10 ml pada interval waktu 30 menit selama 2 jam. 4) Sampel dimasukan ke dalam botol sampel dan didiamkan selama 24 jam agar terlihat dua lapisan, kemudian sampel dipisahkan dengan pipet tetes. 5) Setelah mendapatkan campuran lapisan gliserol (pada lapisan bawah).Kemudian, dilanjutkan menganalisa gliserol dengan Metode Griffin untuk mengetahui konversi dari minyak nabati 6) Lakukan kembali pada persen katalis 2 %, serta rasio reaktan 1:8 dan 1:10 Prosedur Analisa Analisa Bahan Baku Analisa bahan baku (minyak jagung) dilakukan untuk mengetahui nilai FFA, ekuivalen asam lemak bebas, ekuivalen asam lemak total, dan berat jenis. Analisa Kadar Gliserol Gliserol dianalisa dengan cara Asetin (Griffin, 1955). Sampel dibiarkan semalam didalam corong pemisah agar sisa metanol menguap hingga terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan gliserol berada di bawah dan metil ester di lapisan atas.

8

E-1

Gambar 1. Rangkaian peralatan penelitian

Page 44


Data hasil penelitian diolah secara grafik dan statistik untuk menentukan konversi reaksi pada berbagai rasio reaktan, jumlah katalis dan waktu reaksi, kondisi operasi optimum dan parameter kinetika reaksi. Konstanta laju reaksi ditentukan dari reaksi order 1 dengan menggunakan metanol berlebihan. Hubungan konversi dan waktu reaksi dinyatakan dengan persamaan –ln(1-x) = k. t, dimana k sebagai slope persamaan tersebut. Gliserol yang terbentuk dihitung dengan persamaan Griffin :

G=

Wr Wg (Vb − Vs ) N HCl Ws Wa

Keterangan : G : Gliserol yang terbentuk (mgek) Wr : Berat campuran minyak – metanol (gr) Ws : Berat sampel yang diambil (gr) Wg : Berat lapisan gliserol (gr) Wa : Berat lapisan gliserol yang dianalisis (gr) Vb : Volume HCl titrasi blanko (ml) Vs : Volume HCl titrasi sampel (ml) NHCl :Normalitas HCl (mgek/ml) Konversi dihitung dengan persamaan berikut : G XA = ( A t − A b ) x ( VM xρ M ) Keterangan : XA : Konversi bagian G : Gliserol yang terbentuk, mgek At : Asam lemak total (mgek/gr minyak) Ab : Asam lemak bebas (mgek/gr minyak) VM : Volume minyak (ml) ρM : Rapat massa minyak (gr/ml)

Sedangkan pada jumlah katalis 2% konversi yang dicapai sebesar 64.954% pada waktu reaksi 60 menit dan 83.222% pada waktu reaksi 120 menit. Hal ini sesuai dengan tinjauan pustaka, dimana peningkatan jumlah katalis mengakibatkan jumlah active site semakin banyak yang akan memberikan peluang terjadinya reaksi pembentukan metil ester semakin banyak atau konversi minyak jagung semakin tinggi. Penggunaaan katalis diatas 2% diperkirakan tidak menghasilkan peningkatan konversi yang signifikan. Penelitian yang dilakukan oleh Mirna, dkk. tahun 2009 pada jumlah katalis 1% untuk waktu reaksi 60 menit, persen konversi yang didapat adalah 61,49% dan pada jumlah katalis 2% adalah 70,53%. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles tahun 2011 dengan jumlah katalis 1%, persen konversi yang didapat adalah 68,01% untuk waktu reaksi 60 menit, sedangkan pada jumlah katalis 2% konversi yang dicapai sebesar 79,37%

% Konversi

Pengolahan Data

1% NaOH 2% NaOH

Waktu (menit)

Gambar 2. Pengaruh Jumlah Katalis terhadap Konversi pada Ratio Reaktan 1 : 6

Pengaruh Jumlah Katalis Terhadap Konversi Hubungan jumlah katalis dengan konversi reaksi ini dapat dilihat dengan memvariasikan rasio reaktan dan waktu reaksi sebagaimana ditampilkan pada Gambar 2. Grafik ini menunjukkan setiap kenaikan jumlah katalis mengakibatkan kenaikan persen konversi. Untuk setiap selang waktu reaksi 30 menit terlihat perbedaan metil ester yang terbentuk pada jumlah katalis 1% dan 2% pada variasi rasio reaktan. Pada rasio reaktan 1:6 dan jumlah katalis 1%, persen konversi yang didapat adalah 56,009% pada waktu reaksi 60 menit dan 78,591% pada waktu reaksi 120 menit,

Pengaruh jumlah katalis terhadap konversi minyak kelapa sawit pada rasio reaktan 1:8 ditampilkan pada Gambar 3. Sama seperti ratio sebelumnya, peningkatan konversi minyak jagung terjadi seiring peningkatan jumlah katalis yang digunakan. Pada jumlah katalis 1%, konversi yang dicapai adalah 64,090% pada waktu reaksi 60 menit dan 84.742% pada waktu reaksi 120 menit. Sedangkan pada jumlah katalis 2% konversi yang dicapai sebesar 74.115% pada waktu reaksi 60 menit dan 96.411% pada waktu reaksi 120 menit. Penelitian yang dilakukan oleh Mirna, dkk. tahun 2009 pada jumlah katalis 1% dan waktu reaksi 60 menit, persen konversi yang didapat adalah 88,16% dan pada jumlah katalis 2% adalah 89,99% untuk waktu reaksi 60 menit. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles tahun 2011 dengan jumlah


Page 45

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

% Konversi

1…

Waktu (menit)

% Konversi

katalis 1%, persen konversi yang didapat adalah 83,34% pada waktu reaksi 60 menit, sedangkan pada jumlah katalis 2% konversi yang dicapai sebesar 90,58%

1…

Waktu (menit)


Pada Gambar 4. menunjukkan setiap kenaikan jumlah katalis mengakibatkan kenaikan persen konversi pada rasio reaktan 1:10. Pada jumlah katalis 1%, persen konversi yang didapat adalah 65.820 % pada waktu reaksi 60 menit dan 92,071% pada waktu reaksi 120 menit. Sedangkan pada jumlah katalis 2% konversi yang dicapai sebesar 72,684 % pada waktu reaksi 60 menit dan 95.750% pada waktu raksi 120 menit. Dari ketiga gambar di atas, menunjukkan bahwa jumlah katalis NaOH berbanding lurus dengan persen konversi pembuatan metil ester. Disimpulkan bahwa semakin tinggi jumlah katalis yang digunakan, semakin tinggi juga konversi yang didapatkan. Penelitian yang dilakukan oleh Mirna, dkk. tahun 2009 pada jumlah katalis 1% pada waktu reaksi 60 menit, persen konversi yang didapat adalah 88,48 % dan pada jumlah katalis 2% adalah 90.00 % untuk waktu reaksi 60 menit. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles tahun 2011 dengan jumlah katalis 1%, persen konversi yang didapat adalah 88,59 % pada waktu reaksi 60 menit, sedangkan pada jumlah katalis 2% konversi yang dicapai sebesar 92,47 %

Pengaruh Ratio Reaktan Terhadap Konversi Hubungan antara ratio raktan dengan konversi reaksi dapat dilihat dengan cara memvariasikan ratio reaktan. Pada hasil penelitian mengenai pengaruh ratio reaktan ini didapati bahwa kenaikan ratio metanol dalam reaktan meningkatkan jumlah metil ester yang terbentuk ini dapat terlihat dari Gambar 5. dan Gambar 6. Dari Gambar 5 dapat dilihat bahwa pada jumlah katalis 1% persen konversi meningkat untuk waktu 60 menit dari 56.009% pada ratio reaktan 1 : 6 dan 64.090% pada ratio reaktan 1 : 8 menjadi 65.820% pada ratio raktan 1 : 10. Dapat dilihat juga bahwa persen konversi meningkat untuk jumlah katalis 1% pada waktu 120 menit. Dari 78,591% pada ratio reaktan 1 : 6 menjadi 84,742% pada ratio reaktan 1 : 8 dan 92,071% pada rasio reaktan 1:10 untuk waktu reaksi 120 menit. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi waktu yang digunakan, maka semakin tinggi persen konversi yang didapatkan Penelitian yang dilakukan oleh Mirna, dkk. untuk waktu 60 menit dari 61,49% pada ratio reaktan 1 : 6 dan 88,16% pada ratio reaktan 1 : 8 menjadi 88,48% pada ratio reaktan 1 :10. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles untuk waktu 60 menit dari 68,01% pada ratio reaktan 1 : 6 dan 84,34% pada ratio reaktan 1 : 8 menjadi 88,59% pada ratio reaktan 1 :10

Page 46



79.37% pada ratio reaktan 1 : 6 dan 90.58% pada ratio reaktan 1 : 8 menjadi 92.47% pada ratio reaktan 1 :10.

Gambar 5. Pengaruh Ratio Reaktanterhadap Konversi pada Jumlah Katalis 1% Hal yang berbeda terlihat dari katalis yang lain yaitu 2 % pada Gambar 6. Untuk waktu 60 menit didapat bahwa terjadi kenaikan konversi dari 64.954% pada ratio reaktan 1 : 6 menjadi 74.115% pada ratio reaktan 1 : 8 namun turun menjadi 72.684% pada ratio raktan 1 : 10. Pada saat jumlah katalis yang digunakan 2% dan waktu reaksi 120 menit juga didapat bahwa terjadi kenaikan konversi dari 83,222 % pada rasio reaktan 1:6 menjadi 96,411 % pada rasio reaktan 1:8 namun turun menjadi 95.750 % pada rasio reaktan 1:10.

Gambar 6. Pengaruh Ratio Reaktanterhadap Konversi pada Jumlah Katalis 2% Hal ini dapat disebabkan pada rasio reaktan 1:10 jumlah minyak semakin sedikit dan jumlah metanol semakin banyak. Hal ini menyebabkan reaksi yang terjadi di dengan bantuan katalis semakin banyak sehingga diperkirakan apabila waktu reaksi diperpanjang maka akan didapat konversi yang lebih tinggi dibandingkan rasio 1:8. Penelitian yang dilakukan oleh Mirna, dkk. untuk waktu 60 menit dari 70.53% pada ratio reaktan 1 : 6 dan 89,99% pada ratio reaktan 1 : 8 menjadi 90.00% pada ratio reaktan 1 :10. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles untuk waktu 60 menit dari


Konstanta Kinetika Reaksi Konstanta kinetika reaksi ditentukan dari slope persamaan –ln(1 – x) = k t yang diturunkan dari persamaan laju reaksi orde satu karena metanol yang digunakan berlebihan.Konstanta laju reaksi merupakan parameter penting yang digunakan dalam perancangan reaktor. Konstanta laju reaksi dipengaruhi oleh jumlah katalis dan rasio reaktan (minyak jagung dan metanol). Dengan menggunakan metanol ekses laju reaksi ditentukan sebagai pseudo first order. Konstanta laju reaksi mengalami peningkatan dengan peningkatan jumlah katalis NaOH. Pada ratio reaktan 1 : 6 dan jumlah katalis 1%, didapat konstanta laju reaksi sebesar 1,41 x10-2 menit-1 dan pada jumlah katalis 2%, konstanta laju reaksi adalah 1,53 x10-2 menit-1. Dari penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles, untuk ratio 1 : 6 pada setiap jumlah katalis juga didapati kenaikan konstanta kecepatan reaksi. Dimana, pada jumlah katalis 1% didapat konstanta laju reaksi sebesar 3.27 x10-1 menit-1 dan pada jumlah katalis 2% konstanta laju reaksi adalah 5.13 x10-1 menit-1 Konstanta laju reaksi pada ratio reaksi 1 : 8 ditentukan pada setiap peningkatan jumlah katalis.Pada jumlah katalis 1% didapat konstanta laju reaksi sebesar 1,59.10-2 menit-1 dan pada jumlah katalis 2% konstanta laju reaksi adalah 2,55.10-2 menit-1. Dari penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles, untuk ratio 1 : 8 pada setiap jumlah katalis juga didapati kenaikan konstanta kecepatan reaksi. Dimana, pada jumlah katalis 1% didapat konstanta laju reaksi sebesar 6.07 x10-1 menit-1 dan pada jumlah katalis 2% konstanta laju reaksi adalah 8.002 x10-1 menit-1 Dari perhitugan konstanta laju reaksi pada ratio reaksi 1 : 10 pada Lampiran 4, untuk setiap jumlah katalis juga didapati kenaikan konstanta kecepatan reaksi. Dimana, pada jumlah katalis 1% didapat konstanta laju reaksi sebesar 2,14 x10-2 menit-1 dan pada jumlah katalis 2% konstanta laju reaksi adalah 2,32 x10-2 menit-1. Dari penelitian yang dilakukan oleh Dwi Yandhi dan Charles, untuk ratio 1 : 10 pada setiap jumlah katalis juga didapati kenaikan konstanta kecepatan reaksi. Dimana, pada jumlah katalis 1% didapat konstanta laju reaksi sebesar 7.04 x10-1 menit-1 dan pada jumlah katalis 2% konstanta laju reaksi adalah 8.56 x10-1 menit-1

Page 47

Tabel 1.Nilai Konstanta Kinetika Reaksi (k) Rasio

Persen katalis( % )

1:6 1:8 1 : 10

1 2 1 2 1 2

k, ( menit-1 ) 1,41.10-2 1,53.10-2 1,59.10-2 2,55 .10-2 2,14.10-2 2,32.10-2

DAFTAR PUSTAKA Farris, Rp.D. 1979. Methyl Ester in the Fatty Acid Industry. Journal of American Oil Chemistry Society. P. 70-77 Fessen & Fessenden. 1982. Kimia Organik, ed. Ke-3. Jakarta:Erlangga Griffins, R.C. 1955. Technical Methods of Analysis, 2 ed. M.C. Graw-Hill Book Company, Inc., New York. P. 97,107-110, 309-311 Ismail, Syarifuddin. 2004. Kinetika Kimia. Inderalaya: Universitas Sriwijaya Kirk, R.E and Othmer, D.F. 1978. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. 5. Interscience Encyclopedia, Inc. New York. P. 817-819, 305-308.

Gambar 7. Hubungan Persen Massa Katalis Terhadap Konstanta Kinetika Reaksi Berdasarkan Gambar 7. diatas terlihat bahwa semakin besar nilai rasio reaktan dan diikuti juga dengan semakin besarnya jumlah katalis maka akan semakin besar pula nilai konstanta kinetika reaksi yang didapatkan. Sehingga dapat kita simpulkan bahwa jumlah katalis juga berbanding lurus dengan kecepatan reaksi. Apabila persen jumlah katalis ditingkatkan maka jumlah molekul yang bertumbuk akan bertambah dan kecepatan reaksi juga akan meningkat.

4. KESIMPULAN

Kusmiyati. 1999. Alkoholisis Minyak Biji Kpauk dan Metanol Menggunakan Katalisator Zeolit. Program Pasca Sarjana Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta Levenspiel, Octave. 1972. Chemical Reaction Engineering, second edition. United State of America Mardiah; Widodo, Agus; Trisningwati, Efi; Purijatmiko, Aries. 2006. Pengaruh Asam Lemak dan Konsentrasi Katalis Asam terhadap Karakteristik dan Konversi Biodiesel pada Transesterifikasi Minyak Mentah Dedak Padi. Jurusan Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh November (ITS). Surabaya. Dewi, T.K dan Arita, S. 2007. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia II. Laboratorium Operasi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia FT Unsri.

Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1) Konversi minyak kelapa sawit meningkat dengan peningkatan rasio reaktan dan jumlah katalis, konversi tertinggi diperoleh pada rasio reaktan 1 : 8, NaOH : 2% dan waktu reaksi 120 menit yaitu sebesar 96,411%. 2) Peningkatan rasio reaktan dan jumlah katalis dapat meningkatkan konstanta kecepatan reaksi. Pada rasio reaktan 1 : 8, NaOH : 2% dan waktu reaksi 120 menit,diperoleh nilai k tertinggi yaitu sebesar 2,55 x 10-2 menit-1.

Johnatand, dkk. 2010. Pengaruh Ratio Reaktan dan Jumlah Katalis CaO pada Konversi dan Kinetika Reaksi Pembuatan Metil Ester Dari Minyak Nabati. Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya. Palembang, Indonesia.

Page 48


Puppung, P.L.1985. Beberapa Minyak Nabati yang Memiliki Potensi Sebagai Bahan Bakar Alternatif untuk Motor Diesel. Lembaran Publikasi lemigas, 4.

Simanjuntak, C.D. dan Saputra, Dwi Yandhi. 2011. Pengaruh Rasio Reaktan dan Jumlah Katalis NaOH pada Konversi dan Kinetika Reaksi Pembuatan Metil Ester dari Minyak Kelapa Sawit. Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya. Palembang, Indonesia

Sari, Tuti Indah ; Wardhani, Adhitya Summa; Sari, Ani K. 2011. Penggunaan Katalis Basa Heterogen Campuran CaO dan SrO pada Reaksi Transesterifikasi Minyak Kelapa Sawit. Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya. Palembang, Indonesia. Dahyaningsih, Endah ; dkk. 2010. Minyak Nabati dari Biji Jagung. Jurusan Teknik Kimia Institut Teknologi Sepuluh November (ITS). Surabaya .


Page 49

PENGARUH RASIO REAKTAN DAN JUMLAH KATALIS TERHADAP KONVERSI MINYAK JAGUNG MENJADI METIL ESTER

Recommend Documents