20
2.2.2.2 Katalis Asam
Katalis asam memberikan keuntungan antara lain cocok untuk proses pengolahan biodiesel dengan bahan baku feedstock dengan tingkat keasaman
yang tinggi atau untuk proses transesterifikasi dengan asam lemak bebas yang tinggi. Oleh karena itu cocok untuk proses transesterifikasi minyak sawit atau
minyak jelantah waste edible oil, pada reaksi [6] proses esterifikasi dari asam lemak bebas, sedangkan pada persamaan [7] disajikan mekanisme reaksi
transesterifikasi dengan katalis asam. Keunggulan lain dari katalis asam adalah mampu menjadikan produk ester dengan rantai cabang yang panjang, dan katalis
asam dapat digunakan dalam tahap pra-esterifikasi. Mekanisme reaksi katalis asam disajikan dalam Gambar 7.
Kekurangan penggunaan katalis asam adalah: 1 memberikan reaksi yang sangat lambat pada T 65
o
C, rasio molar metanol terhadap minyak 30, memerlukan waktu 50 jam, 2 menghasilkan produk yang tidak diinginkan
dialkil eter atau gliserol eter bila suhu reaksi dinaikan, dan 3 konversi ester menurun dengan adanya kandungan air. Transesterifikasi berkatalis asam lebih
Gambar 6. Diagram proses Es-trans esterifikasi-transesterifikasi untuk FFA
minyak 0,5
21 toleran terhadap asam lemak bebas tinggi, tetapi membutuhkan pemanasan tinggi
dan waktu yang lama Canakci dan Gerpen, 1999.
Secara garis besar katalis asam terdiri dari katalis asam homogen dan katalis asam heterogen. Katalis asam homogen terdiri dari beberapa jenis yang
masing-masing memberikan kinerja yang berbeda seperti terlihat dalam Tabel 2. Demikian juga dengan katalis asam heterogen mempunyai fungsi dan karakteristik
yang spesifik tergantung dari jenisnya seperti dapat dilihat dalam Tabel 3. Transesterifikasi katalis asam dilakukan dalam rangka mensintesis minyak yang
mempunyai nilai FFA tinggi. Katalis asam seperti asam sulfat, asam phospat, asam klorida cocok untuk reaksi yang minyak mempunyai bilangan asam lemak
bebas yang tinggi. Menyerupai sistem katalis enzimatis, reaksi katalis asam memerlukan waktu reaksi jauh lebih panjang dibanding reaksi katalis basa
Nelson et al., 1996; Watanabe et al., 2001, Canakci, M dan Gerpen, 2001; Linko et al.,
1998. Proses transesterifikasi tidak banyak diterapkan dalam skala produksi karena dianggap tidak ekonomis dan dianggap time consuming.
Gambar 7. Mekanisme reaksi katalis asam Schuchardt et al., 1998
RCOOH + R’OH OOR’ + H
2
O ..………………………………....[6]
H
2
SO4 2H
+
+ SO
4 2-
.………..…….…………………...….........,….[7] OR
RCOOCR
1
+ H
+
R
1
C OH
+
...................................[8] OR
OR R
1
C OH
+
+ HOR’ R1 C OH + H
+
......................[9] OR
OR’ R
1
C OH R
1
COOR’ + HOR ..........................................[10] OR’
22
Tabel 2. Karakteristik katalis asam homogen
Jenis katalis Contoh
katalis Minyak -
lemak Kondisi reaksi
Jenis alkohol
Yield ester
Asam mineral
H
2
SO
4
, H
3
PO
4
Minyak nabati
FFA tinggi T 65-250
o
C alkohol:minyak=
5,5-30:1 waktu 3 -50 jam
Metanol, etanol, 1-
butanol 99
Asam alfatik dan sulfonik
p-toluen, xilen dan asam
sulfat benzena +H
2
SO
4
C
10
-C
12
asam sulfat benzena
alkil, asam sulfat metana
Minyak nabati FFA tinggi
T 50-130
o
C alkohol:minyak=
3-7:1 Metanol,
aqu etanol 90,5-97
Asam Lewis dan
halogenida BF
3
NaOH, SnCl
2
, AlCl
3
, CoCl
2
InI
3
Minyak sunflower,
minyak lain T 80-180
o
C alkohol:minyak=
6:1, Waktu 8 jam metanol tidak
ada data
Sumber : Mittlebach dan Remschmidt 2004
Tabel 3. Karakteristik katalis asam heterogen
Jenis katalis Contoh katalis
Minyak - lemak Kondisi reaksi
Jenis alkohol
Yield ester
Penukar ion kuat
H
2
SO
4
, H
3
PO
4
Minyak nabati
FFA tinggi T 65-250
o
C alkohol:minyak=
5,5-30:1 waktu 3 -50 jam
Metanol, etanol, 1-
butanol 99
Fosfat logam p-toluen, xilen
dan asam sulfat benzena
+H
2
SO
4
C
10
-C
12
asam sulfat benzena
alkil, asam sulfat metana
Minyak nabati FFA tinggi
T 50-130
o
C alkohol:minyak=
3-7:1 Metanol,
etanol 90,5-97
Logam oksida transisi
BF
3
NaOH, SnCl
2
, AlCl
3
, CoCl
2
InI
3
Minyak sunflower, dan
minyaknabati lain
T 80-180
o
C alkohol:minyak=
6:1 Waktu 8 jam
metanol tidak ada
data Garam logam
transisi dari asam amino
Zn dan Cd ariginate
Palm oil dn sunflower oil
3 jam metanol
50 Garam logam
transisi dari asam lemak
Zn dan Mn palmitat
Minyak nabati FFA tinggi
- metanol 92
Garam logam transisi dari
alkil asam sulfonik
benzena dan asamsulfonik
alkana Zn, Ti, Cr, Co,
Cd Minyak nabati
FFA tinggi unrefined dari
FFA tallow 4,75 jam
metanol 96
Sumber : Mittlebach dan Remschmidt 2004
23
2.2.2.3 Katalis Enzim