tahun

Prarancangan Pabrik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kemiri Sunan dengan Kapasitas 45.200 ton/tahun

BAB I PENGANTAR I.1.

Latar Belakang Sekarang ini energi merupakan aspek yang penting untuk diperhatikan.

Manusia membutuhkan energi untuk menunjang aktivitas yang dilakukan seharihari. Semua produk dan media yang digunakan manusia dihasilkan dengan menggunakan energi. Energi dibutuhkan untuk mengubah raw material menjadi produk sintesis atau produk alami yang akhirnya akan dikonsumsi manusia. Selain itu dalam kegiatan sehari-hari manusia menggunakan energi untuk transportasi dan listrik pada berbagai pekerjaan. Konsumsi energi Indonesia pada tahun 2012 mencapai 1.079 juta SBM (setara barel minyak). Dari beberapa sektor, sektor industri dan transportasi merupakan sektor terbesar penggunaan energi yakni 34,8% dan 30,7% (BPPT,2014). Konsumsi energi ini akan semakin meningkat dari tahun ke tahun. Saat ini supply energi di Indonesia sebagian besar bersumber dari bahan bakar fosil yaitu sebesar 96% (minyak bumi 48%, gas 18%, dan batubara 30%) dari total konsumsi energi nasional (Dewan Energi Nasional, 2014). Namun sumber bahan bakar fosil di Indonesia semakin menipis, hal ini dikarenakan belum ditemukannya lokasi sumber energi fosil yang baru. Sehingga perlu dilakukan diversifikasi energi atau pemanfaatan sumber energi lainnya untuk memenuhi kebutuhan energi nasional. Berdasarkan Peraturan Presiden Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, sasaran energi nasional pada tahun 2025 adalah sebagai berikut : -

Minyak bumi kurang dari

2%

-

Gas bumi menjadi lebih dari

3%

-

Batubara menjadi lebih dari

3%

-

Bahan bakar nabati (biofuel) menjadi lebih

5%

-

Panas bumi menjadi lebih dari

5%

-

Energi terbarukan

5%

-

Batubara yang dicairkan (liquefied coal) menjadi lebih dari

2%

Fenty Prestianti Permatasari 12/329922/TK/39130 Muhammad Shokhibul Izza 12/333635/TK/39980

1


Kebutuhan energi nasional yang semakin meningkat dapat dipenuhi dengan energi terbarukan. Energi terbarukan yang dapat dikembangkan adalah biodiesel. Dalam penggunaannya biodiesel dapat dicampur dengan petrodiesel, contohnya B5( campuran 5% biodiesel dan 95% petrodiesel) yang digunakan sebagai bahan bakar mobil bermesin diesel. Dalam hal ini biodiesel dapat mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil untuk pemenuhan kebutuhan energi. Dibandingkan dengan petrodiesel, biodiesel merupakan bahan bakar yang biodegradable dan lebih sedikit menghasilkan emisi gas CO dan sulfur. Biodiesel sendiri dibuat dengan mereaksikan asam lemak dan metanol dengan katalis basa kuat. Asam lemak dapat diperoleh dari beberapa sumber seperti vegetable oil, mikroalga, minyak jelantah, dan juga lemak hewan. Ketahanan pangan merupakan isu yang berkaitan dengan produksi biodiesel dengan skala besar. Mengingat biodiesel dibuat dari bahan baku yang bisa dikonsumsi oleh masyarakat. Solusi yang tepat yaitu dengan menggunakan asam lemak yang berasal dari bahan baku non-pangan. Selain itu jika sumber bahan baku berasal dari tanaman non pangan, sebaiknya tanaman tersebut dapat tumbuh di lahan yang tidak dapat ditumbuhi tanaman lainnya atau menghasilkan produk panen yang sedikit dari suatu tanaman. Salah satu tanaman non-pangan yang dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah tanaman kemiri sunan. Pendirian pabrik biodiesel dari bahan baku minyak kemiri sunan diharapkan dapat membantu memenuhi supply kebutuhan energi nasional dan mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Pendirian pabrik biodiesel juga hidarapkan dapat menjadi pelopor energi ramah lingkungan.

I.2. Tinjauan Pustaka 1. Tanaman Kemiri Sunan Kemiri sunan (Reutealis trisperma (Blanco) Airy Shaw) atau yang dikenal dengan nama kemiri cina, kemiri racun, muncang leuweung, dan jarak bandung. Tanaman ini pertama kali dikembangkan dalam skala perkebunan di daerah Karawaci dan Tangerang.


2


Dalam buah kemiri sunan terdapat 2-4 biji atau kernel.Kernel inilah yang mengandung minyak nabati mencapai 50%. Selain minyak nabati, kernel kemiri sunan juga mengandung air berkisar antara 19-34% (Maman et al. , 2014). Tanaman kemiri sunan dapat tumbuh di lahan kritis dimana tanaman lainnya tidak dapat tumbuh dengan baik.

Gambar 1. Buah Tanaman Kemiri Sunan

Menurut Balitbang Pertanian Indonesia, analisis kandungan minyak kemiri sunan adalah sebagai berikut :

Daftar I. Kandungan Asam Lemak dalam Minyak Kemiri Sunan (Sudrajat,1983) Asam Lemak

% Kandungan

Asam stearat

9%

Asam palmitat

10 %

Asam oleat

12 %

Asam linoleat

19 %

Asam α-oleostrearic

50%

2. Biodiesel Biodiesel atau yang biasa disebut FAME (Fatty Acid Methyl Ester) adalah senyawa

hidrokarbon

ester.Senyawa

rantai panjang

biodiesel

mempunyai

yang mengandung gugus struktur


yang

mirip

methyl dengan

3


petrodiesel.Perbedaan pada kedua bahan bakar ini adalah kandungan metil ester pada minyak rantai panjang.

Biodiesel

Petrodiesel Gambar 2. Struktur senyawa biodiesel dan petrodiesel

Biodiesel dibuat denganreaksi transesterifikasi antara asam lemak dan alkohol dengan katalis basa kuat. Reaksi transesterifikasi menghasilkan produk berupa biodiesel dan gliserol.Type equation here.

Gambar 3. Reaksi transesterifikasi (Ampaitepin et al., 2006)

Untuk menghasilkan biodiesel 1 mol triglieserida direaksikan dengan 3 mol alkohol.Reaksi transesterifikasi dijalankan pada reaktor kontinyu dengan kondisi operasi suhu 60 oC, tekanan 1 atm, dan rasio molar metanol:minyak adalah 6:1. Reaksi transesterifikasi menggunakan katalis NaOH. Sebelum reaksi transesterifikasi, dilakukan reaksi esterifikasi untuk mengkonversi

minyak

FFA

(free

fatty

acid)

dalam

minyak

menjadi

biodiesel.Sehingga kandungan FFA yang tersisa menjadi sangat kecil yaitu <1% berat minyak. Reaksi ini menggunakan katalis asam H2SO4 pada suhu 60 oC dan tekanan atmosferis. Dalam penggunaannya biodiesel memiliki beberapa kelebihan antara lain (Atabani et al., 2012): Fenty Prestianti Permatasari 12/329922/TK/39130 Muhammad Shokhibul Izza 12/333635/TK/39980

4


-

Emisi CO2 78% lebih sedikit daripada petrodiesel.

-

Renewable, tidak beracun, biodegradable, dan tidak mengandung sulfur dan senyawa aromatik. Biodiesel juga mengurangi particulate matter di udara dan mengurangi 90% resiko kanker.

-

Biodiesel mempunyai angka cetane yang lebih tinggi daripada petrodiesel.

-

Biodiesel mempunyai sifat lubrikasi pada mesin yang lebih baik daripada petrodiesel.

I.3.

Sumber bahan bakar non-fosil dapat dimanfaatkan untuk biodiesel.

Penentuan Kapasitas Perancangan Dalam penentuan kapasitas perancangan pabkrik biodiesel, ada beberapa

pertimbangan antara lain : 1. Ketersediaan bahan baku Ketersediaan bahan baku merupakan hal yang paling penting dalam penentuan kapasitas pabrik. Berikut adalah persebaran populasi tumbuhan kemiri sunan di Indonesia : Daftar II. Persebaran Populasi Tanaman Kemiri Sunan Kota

Populasi Tanaman Kemiri Sunan (pohon)

Kuningan

10.000

Bekasi

30.000

Jakarta

3.500

Majalengka

10.000

Lamongan

13.000

Jati Gede

10.000

Bandung

3.000

Lombok

15.000

Total

94.500

Tanaman kemiri sunan merupakan tanaman konservasi yang bisa menghasilkan minyak nabati sebanyak 115 liter/pohon/tahun (Herman et al., 2009). Populasi pohon di daerah Jawa Barat sebanyak 63.000 pohon.


5


Apabila 50% pohon kemiri sunan produktif maka tersedia bahan baku kemiri sunan yang bisa menghasilkan minyak kemiri sunan sebanyak 3,6225 juta liter/tahun. Data tersebut menunjukkan bahwa ketersediaan bahan baku bisa menjamin kelangsungan operasional pabrik. 2. Potensi pasar Energi sangat dibutuhkan oleh masyarakat dari semua kalangan. Kebutuhan energi di Indonesia mencapai 1.079 juta SBM (setara barel minyak) pada tahun 2012 (BPPT, 2014). Energi terbarukan sangat potensial untuk dikembangkan di Indonesia. Menurut Jendral Industri Agro Kementrian Perindustrian, Benny Wachyudi industri biofuel (termasuk biodiesel) layak dikembangkan. Saat ini kapasitas produksi biofuel nasional mencapai 4,5 juta kiloliter/tahun. Namun nilai ini hanya mampu mencukupi 12% kebutuhan nasional akan biofuel. Dari pernyataan tersebut kebutuhan biodiesel di Indonesia masih kurang dipenuhi. Sehingga potensi pasar biodiesel masih terbuka. Cadangan sumber bahan bakar fosil juga menuntut pemerintah untuk

mengurangi

penggunaan

bahan

bakar

fosil

dan

mulai

mengalihkannya ke biofuel. Target pemerintah berdasarkan Peraturan Presiden Tahun 2006, bahwa biofuel harus memenuhi lebih dari 5% kebutuhan energi nasional pada tahun 2025. Hal ini tentunya akan meningkatkan potensi pasar biodiesel di Indonesia.

3. Kebutuhan Biodiesel Mengingat

berkurangnya

cadangan

minyak

dan

kebijakan

pemeintah, penggunaan biodiesel sebagai energi mix akan semakin meningkat tiap tahunnya. Kementrian Perdagangan Indonesia menunjukan dari data yang diperoleh dari Pertamina dan BPS menunjukan bahwa jumlah produksi biodiesel di Indonesia semakin meningkat dari tahun 2009 sampai tahun 2012. Hal ini menunjukan bahwa permintaan pasar semakin naik dalam rentang waktu yang sama. Berikut adalah data tabel produksi biodiesel di Indonesia. Fenty Prestianti Permatasari 12/329922/TK/39130 Muhammad Shokhibul Izza 12/333635/TK/39980

6


Daftar III. Data Produksi Biodiesel di Indonesia (Pertamina, BPS) Tahun 2009 2010 2011 2012

Produksi Biodiesel (Kiloliter) 200.000 243.000 1.812.000 2.211.000

Sampai saat ini total produksi biodiesel di Indonesia mencapai 5,4 juta kiloliter. Namun Kementrian ESDM menargetkan produksi biodiesel di tahun 2016 mencapai 8 juta kiloliter untuk memenuhi kebutuhan B20 yang akan berjalan di tahun 2016. Penggunaan B20 mempunyai dampak positif yaitu penghematan devisa dan pengurangan ketergantungan terhadap BBM mencapai Rp 46,02 triliun. Sehingga untuk memenuhi target 8 juta kiloliter, masih diperlukan produksi biodiesel 2.6 juta kiloliter. 4. Skala komersial pabrik yang menguntungkan Dalam menentukan kapasitas pabrik, perlu dipilih skala komersial yang menguntungkan. Pertimbangan lainnya adalah dengan melihat kapasitas pabrik biodiesel yang Berikut adalah

sudah ada dan berdiri di Indonesia.

perusahaan biodiesel dengan kapasitas yang besar

(Kementrian Perindustrian, 2013) :


7


Daftar IV. Data Perusahaan Biodiesel di Indonesia Nama Perusahaan

Lokasi

Kapasitas (ton/tahun)

PT. Wilmar Bioenergy Indonesia Dumai, Riau

1.300.000

PT. Wilmar Nabati Indonesia

Gresik, Jatim

1.300.000

PT. Musim Mas Batam

Batam, Kepulauan Riau

615.000

PT. Ciliandra Perkasa

Dumai, Riau

250.000

PT. Cemerlang Energi Perkasa

Dumai,Riau

250.000

PT. Musim Mas Medan

Medan, Sumatra Utara

235.000

PT. Pelita Agung Agri Industries

Bengkalis, Riau

200.000

PT. Multi Biofuel Indonesia

Kalimantan Selatan

160.000

PT. Darmex Biofuels

Cikarang, Jawa Barat

150.000

PT. Anugerah Inti Gemanusa

Gresik, Jawa Timur

120.000

PT. Sumi Asih Oleo Chem

Bekasi, Jawa Barat

100.000

PT. Primanusa Palma Energi

Jakarta

24.000

PT. Energi Alternatif

Tanjung Priok, Jakarta

7.000

PT. Eterindo Nusa Graha

Gresik, Jawa Timur

40.000

PT. Eternal Buana Chemical Industri

Tangerang, Banten

40.000


8


Gambar 4. Peta Persebaran Industri Biodiesel di Indonesia (Kementrian Perindustrian, 2013) Balitbang Pertanian Kementrian Pertanian mencatat pencapaian kemiri sunan lebih baik dibandingkan dengan tanaman prosprektif lainnya seperti jarak pagar, kesambi, atau nyamplung, tapi masih dibawah kelapa sawit. Balitbang Pertanian mengungkapkan bahwa dalam satu kali panen mampu diperoleh minyak kemiri sunan seberat 6-8 ton per hektar per tahun. Lahan perkebunan yang ada untuk kemiri sunan di Jawa Barat adalah 900 hektar. Dalam satu tahun kemiri dapat dipanen 2 kali, sehingga dalam satu tahun dapat diperoleh minyak kemiri sunan sebesar 14.400 ton/tahun. Namun

dalam

perancangan

kapasitas,

faktor

ekonomi

menjadi

pertimbangan yang lebih penting dibanding faktor ketersediaan bahan baku. Umumnya semakin besar kapasitas dari suatu pabrik industri kimia semakin besar pula keuntungan yang dapat diperoleh. Mengenai keterbatasan bahan baku yang ada, dapat dilakukan usaha-usaha untuk memperoleh sejumlah bahan baku yang memberikan kapasitas produksi yang lebih besar. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain penanaman tambahan sejumlah pohon kemiri sunan, perluasan lahan perkebunan kemiri sunan, bahkan secara ekstrimnya penggunaan bahan selain kemiri sunan dengan proses treatment terlebih dahulu sehingga dihasilkan minyak yang mirip dengan minyak kemiri sunan. Namun dari usaha-


9


usaha yang dilakukan, penentuan kapasitas perancangan tidak bisa dinaikkan secara ekstrim. Penambahan kapasitas perancangan hendaknya dilakukan secara bertahap. Oleh karena itu kapasitas perancangan pabrik biodiesel ditentukan 45.200 ton/tahun. Dengan kapasitas ini pabrik biodiesel berbahan baku biji kemiri sunan berada di skala menengah dan masih bisa bersaing dengan pabrik biodiesel lainnya di Indonesia. Berdasarkan beberapa pertimbangan diatas, biodiesel mempunyai potensi pasar yang bagus untuk diproduksi. Pemanfaatan bahan baku yang cukup banyak di Indonesia, penyerapan tenaga kerja, pemenuhan kebutuhan energi, dan juga pasar yang bagus di Indonesia adalah beberapa alasan untuk mendirikan pabrik biodiesel dari minyak kemiri sunan. Dengan didirikannya pabrik biodiesel dari minyak kemiri sunan diharapkan mampu untuk menyumbang pemenuhan kebutuhan energi di Indonesia.

I.4.

Penentuan Lokasi Pabrik Penentuan lokasi parik merupakan salah satu hal yang sangat penting

dalam kelancaran kegiatan industri. Pabrik biodiesel berbahan baku kemiri sunan direncanakan akan didirikan di Kawasan Industri Mitra Karawang, Jawa Barat. Pemilihan lokasi pabrik harus memenuhi beberapa pertimbangan sebagai berikut:

Gambar 5. Letak Geografis Kabupaten Karawang

1. Dekat dengan bahan baku Fenty Prestianti Permatasari 12/329922/TK/39130 Muhammad Shokhibul Izza 12/333635/TK/39980

10


Penentuan lokasi parik merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam kelancaran kegiatan industri. Pemilihan lokasi pabrik harus memenuhi beberapa pertimbangan. Hasil penelusuran Balittri dan PT Bahtera Hijau Lestari (BHL) dari tahun 2007-2010, tanaman ini banyak ditemukan di Jawa Barat dan Banten, terbanyak di Kabupaten Majalengka, Sumedang dan Garut, dengan populasi masing-masing sekitar 2.142, dan 547 serta 1.753 pohon. Berdasarkan Sumber Staf Khusus Presiden Bidang Pangan dan Energi tahun 2012, populasi pohon kemiri sunan di Jawa Barat mencapai 65 ribu pohon.

2. Kemudahan transportasi Selain pabrik ini dibangun dengan pertimbangan dekat dengan bahan baku, kemudahan dalam transportasi juga harus dipertimbangkan untuk pendistribusian bahan baku ataupun produknya. Jawa Barat memiliki sembilan pelabuhan yang dapat mempermudah dalam pendistribusian bahan baku dari pelabuhan. Jarak Karawang dengan Pelabuhan Priok adalah sekitar 65 kilometer. 3. Ketersediaan tenaga kerja Ketersediaan tenaga kerja juga merupakan pertimbangan dalam penentuan lokasi pabrik biodiesel ini. Tenaga kerja baik tenaga kerja biasa maupun tenaga kerja ahli tersedia dalam jumlah yang cukup. Dari data informasi daerah investasi yang dikeluarkan Badan Koordinasi Penanaman Modal (BKPM), Kabupaten Karawang hingga tahun 2012 memiliki 16.949 pencari kerja dengan tingkat pendidikan minimal SMU/SMK, 570 pencari kerja dengan tingkat pendidikan S1 yang artinya juga pendirian pabrik biodiesel di Kabupaten Karawang dapat menyerap tenaga kerja disana. Upah Minimum Kabupaten (UMK) Karawang pada tahun 2016 ditentukan sebesar Rp 3.330.505,00.

4. Ketersediaan Energi dan Air


11


Unit utilitas merupakan bagian penting yang menunjang berlangsungnya proses dalam pabrik biodiesel ini. Unit pendukung proses antara lain unit penyedia air (air proses, air pendingin dan air umpan boiler), steam, listrik dan pengadaan bahan bakar. Dalam perancangan pabrik biodiesel ini, sumber air baku yang digunakan berasal dari Saluran Induk Tarum Barat yang letaknya berada di dekat Kawasan Industri Mitra Karawang. Pertimbangan menggunakan air sungai sebagai sumber air baku adalah karena pengolahan air sungai relatif lebih mudah, sederhana, dan biaya pengolahan relatif murah. Untuk utilitas listrik disuplai dari PT PLN (Persero). 5. Kondisi geografis dan sosial ekonomi Karawang merupakan daerah yang termasuk aman dan tidak termasuk daerah yang rawan bencana, baik itu gempa bumi, kebakaran hutan, maupun banjir. Kabupaten Karawang memiliki curah hujan 1.436 mm/tahun. Kondisi di Karawang relatif kondusif dan dekat dengan salah satu pusat ekonomi Indonesia yaitu Jakarta. Lokasinya yang dekat dengan pusat ekonomi ini menjadikan Karawang sebagai salah satu kawasan industri andalan Indonesia. Dengan berbagai pertimbangan di atas maka Kawasan Industri Mitra Karawang, Jawa Barat dipilih sebagai lokasi berdirinya pabrik biodiesel berbahan minyak biji kemiri sunan. I.5.

Pemilihan Proses Dalam pemilihan proses, digunakan pertimbangan proses-proses yang

sudah ada. Menurut Thanh et al. ada beberapa metode yang dapat digunakan dalam proses produksi biodiesel, antara lain: 1. Co-Solvent Method Dalam metode co-solvent ini menggunakan solven THF dalam proses tranesterifikasi dengan rasio molar metanol : minyak yaitu 6:1. THF yang ditambahkan sebanyak 1.25 volum metanol ke dalam minyak.Penambahan THF ini menghasilkan sistem satu fasa. THF dipilih sebagai solven karena memiliki titik didih (67oC) dua derajad lebih tinggi dari titik didih metanol. Oleh karena itu, Fenty Prestianti Permatasari 12/329922/TK/39130 Muhammad Shokhibul Izza 12/333635/TK/39980

12


metanol yang berlebih dan THF dapat dipisahkan dengan cara distilasi dan didaur ulang. 2. Mechanical Stirring Method Umumnya,

reaksi

transesterifikasi

trigliseraldehid

dengan

alkohol

menggunakan katalis dilakukan dalam reaktor proses batch. Reaktan dipanaskan sampai mencapai suhu yang diinginkan, dan selanjutnya dicampur sempurna dengan alat pengaduk mekanik. Hasil FAME (Fatty Acid Methyl Esther) yang diperoleh tergantung pada variasi parameter seperti tipe dan jumlah katalis, suhu reaksi, rasio alkohol dengan minyak, intensitas pengadukan, dan lain-lain. Metode pengadukan mekanik yang umum digunakan dalam produksi biodiesel ini sangat cocok untuk katalis yang homogen dan heterogen. Pada reaksi mechanical stirring, temperatur yang digunakan berkisar 60-70oC, dan waktu reaksinya sekitar 1,5 jam (Ma & Hanna, 1999). Alkohol dan katalis basa hidroksid dicampur terlebih dahulu sebelum direaksikan dalam unit pemisahan agar terbentuk basa alkoksi. Alkohol dan katalis alkoksi dicampur dengan minyak dalam reaktor. Reaktor yang digunkaan adalah reaktor proses batch atau reaktor berpengaduk proses kontinyu ataupun semi kontinyu. Kondensor digunakan untuk mengondensasi alkohol secara kontinyu. Boiling point alkohol berada diantara suhu rekasi. Minyak dan alkohol tidak dapat bercampur, keduanya tetap diaduk terus menerus, dan reaksi terjadi di permukaan antar dua fasa. Reaksinya mengikuti kinetika reaksi order dua (Freedman, Butterfield & Pryde, 1986). Rasio stokiometri trigliserida dan alkohol untuk reaksi adalah 3:1, tetapi 6:1 merupakan rasio molar yang optimum agar mencapai kesetimbangan untuk konversi maksimum biodiesel 97-98% (Freedman et al,1986) dan jumlah katalisnya optimum yaitu 0.5 wt.% . 3. Ultrasonic Irradiation Method Gelombang ultrasonic dikenal mampu menghasilkan efek kimia dan fisika yang bersifat khusus. Efek ini terjadi karena pecahnya gelembung kavitasi yang terbentuk saat larutan cairan heterogen diradiasi dengan gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonic sudah digunakan untuk sintesis material nano, sonofusion, proses degradasi polutan dan senyawa kimia berbahaya (Egi, 2012). Fenty Prestianti Permatasari 12/329922/TK/39130 Muhammad Shokhibul Izza 12/333635/TK/39980

13


Ultrasonic irradiation method membantu mereaksikan metanol dan minyak

nabati

yang

merupakan

larutan

heterogen

dengan

cara

menggelembungkan cairan saat gelombang ultrasonic dipancarkan ke dalam cairan. Saat gelombang ultrasonic dengan frekuensi tertentu dipancarkan ke dalam, cairan gelembung akan terbentuk. Proses pembentukan gelembung dan pecahnya gelembung akan mengganggu batas antar fase kedua cairan. Sehingga cairan bercampur dalam bentuk droplet berukuran micrometer dan membentuk emulsi. Ukuran droplet yang kecil mempunyai luas permukaan yang lebih besar, sehingga ketika cairan bercampur transfer massa dari cairan satu ke cairan lainnya akan meningkat. Reaksi transesterifikasi dapat berjalan dengan baik saat transfer massa reaktan baik. Rasio molar alkohol dan trigliserida yang optimum digunakan dalam percobaan adalah 6:1. Gelombang ultrasonic yang digunakan yaitu gelombang ultrasonik dengan frekuensi rendah yakni 24 kHz. Selain itu juga digunakan pengadukan dengan kecepatan 600 rpm dan alkohol yang digunakan adalah metanol. Dari hasil percobaan (Hanh et al., 2007) dengan waktu tinggal 20 menit dihasilkan metil ester dengan yield 95%. Kelemahan dari metode ini adalah energi listrik yang dibutuhkan besar. Pada proses kontinyu biasanya digunakan horn type high power transducer dengan daya 1-3 kW untuk reaktor dengan volume 1-3 L. 4. Supercritical Alcohol Method Campuran satu fasa dapat diperoleh dengan kondisi super kritis.Reaksi dijalankan pada tekanan tinggi dan juga suhu tinggi pada reaktor kontinyu.Pada kondisi superkritis reaksi dapat berjalan lebih cepat. Berikut adalah beberapa kelebihan supercritical alcohol method (Egi, 2012): -

Campuran reaktan menjadi satu fasa. Sehingga transfer massa lebih cepat dan reaksi dapat berjalan lebih cepat.

-

Ramah lingkungan karena reaksi ini tidak memerlukan katalis.


14


-

Level FFA (free fatty acid) dan air tidak berpengaruh pada proses ini. FFA dan air dapat meningkatkan hasil samping sabun. Sehingga proses ini dapat digunakan untuk berbagai bahan baku. Kelemahan dari metode ini adalah dibutuhkannya tekanan dan suhu yang

tinggi untuk mencapai kondisi superkritis. Tekanan dan suhu tinggi biasanya berdampak pada mahalnya biaya operasi. Selain itu pada metode ini juga digunakan perbandingan molar alcohol dan minyak 42:1. Supercritical alcohol method biasanya dioperasikan pada 340-400°C dan tekanan 20-70 MPa. Untuk pembuatan biodiesel dari minyak nabati (dari biji-bijian) dilakukan pada 43 MPa dan suhu 250-350°C serta rasio molar alkohol 42 dengan waktu tinggal 4 menit (Egi,2012). Dari beberapa pertimbangan metode produksi biodiesel, metode yang digunakan adalah mechanical stirring method. Mechanical stirring method paling mungkin diterapkan untuk skala pabrik. Produksi biodiesel dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain: 1. Reaksi Transesterifikasi Reaksi transesterifikasi adalah proses yang paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel. Reaktan yang digunakan yaitu minyak nabati dan metanol dengan katalis basa. Minyak nabati yang dipakai untuk reaktan sebaiknya memiliki kandungan asam lemak bebas < 1%. Jika kandungan asam lemak > 1% konversi akan lebih rendah (Martini, 2005). Maka untuk minyak nabati dengan kandungan > 1% diperlukan proses pretreatment terlebih dahulu. Untuk meningkatkan konversi, perlu dilakukan reaksi esterifikasi terlebih dahulu (Hary et al, 2008). Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, proses pembuatan biodiesel dengan menggunakan reaksi transesterifikasi dapat mencapai konversi 97%. Reaksi transesterifikasi dilakukan dengan metode mechanical stirring dengan rasio molar 6:1 (minyak : metanol) pada suhu 70 °C dan waktu tinggal 60 menit (Egi, 2012). Fenty Prestianti Permatasari 12/329922/TK/39130 Muhammad Shokhibul Izza 12/333635/TK/39980

15


2. Esterifikasi-Transesterifikasi Dalam proses produksi biodiesel dari minyak biji kemiri sunan ini dilakukan dua tahap yaitu tahap esterifikasi dan dilanjutkan dengan tahap transesterifikasi. Canacki et al (1999) dan Ramadhas et al (2005) menyebutkan bahwa minyak berkandungan asam lemak tinggi (>2% FFA) tidak sesuai digunakan untuk bahan baku pada reaksi transesterifikasi. Oleh karena itu, perlu dilakukan reaksi dua tahap yaitu esterifikasi dan transesterifikasi guna menurunkan kandungan asam lemak hingga <2% (Ramadhas et al, 2005). Perlakuan pendahuluan terhadap minyak yang mengandung asam lemak tinggi adalah proses esterifikasi dengan metanol dan katalis asam, sehingga diperoleh minyak dengan asam lemak bebas kurang dari 0.5% sebelum dilakukan proses transesterifikasi (Ozgul dan Turkay, 2002).

Gambar 6. Reaksi Esterifikasi (Sani, W. et al, 2012) Berdasarkan pada gambar 1, proses esterifikasi dilakukan dengan mereaksikan FFA dengan 16omogeny menggunakan katalis asam kuat yaitu asam sulfat (H2SO4) untuk mengkatalis asam lemak bebas. Reaksi ini tidak menghasilkan sabun karena tidak menggunakan katalis basa. Reaksi perubahan asam lemak bebas menjadi alkohol ester lebih cepat selama satu jam pada suhu 60oC pada tekanan 1 atm. Jenis alkohol yang dipilih sebagai pereaksi adalah metanol karena metanol merupakan senyawa alkohol berantai karbon terpendek dan bersifat polar, sehingga dapat bereaksi lebih cepat dengan asam lemak, dapat melarutkan semua jenis katalis (baik asam maupun basa) dan lebih ekonomis (Fangrui Ma et al, 1999). Rasio molar metanol : minyak yang digunakan adalah 6 : 1. Reaksi esterifikasi ini menghasilkan Fatty Acid Methyl Esther (FAME) dan air.


16


Setelah proses esterifikasi, dilanjutkan proses transesterifikasi. FAME yang dihasilkan dari proses esterifikasi direaksikan dengan metanol menggunakan

katalis

basa

17omogeny

yaitu

natrium

metoksida

(NaOCH3). Menurut Lele (2005) reaksi transesterifikasi minyak nabati dilakukan menggunkan katalis NaOH/KOH 0.5-1% pada suhu 60-80oC, tekanan 1 atmosfer, rasio molar metanol : minyak 6 : 1 dan dilakukan pengadukan cepat setelah penambahan metanol. Dalam suatu reaksi transesterifikasi, satu mol trigliserida bereaksi dengan tiga mol metanol untuk membentuk satu mol gliserol dan tiga mol metil ester. Transesterifikasi hanya bekerja secara baik terhadap minyak dengan asam lemak bebas rendah, minyak yang mengandung FFA lebih dari 1% maka akan membentuk formasi emulsi sabun yang menyulitkan pemisahan biodiesel yang dihasilkan (Lele, 2005).

Kedua proses tersebut dibandingkan untuk memilih proses produksi biodiesel berbahan baku biji kemiri sunan. Proses produksi biodiesel dipilih yang dua tahap esterifikasi-transesterifikasi karena kandungan FFA pada biji kemiri sunan lebih dari 2% yaitu 6.63%. Sehingga minyak harus diesterifikasi terlebih dahulu untuk menurunkan kadar FFA-nya kemudian dilanjutkan dengan tahap transesterifikasi.


17

tahun

Recommend Documents