13
2.3 REAKSI TRANSESTERIFIKASI
Biodiesel diproduksi dari reaksi transesterifikasi trigliserida dengan alkohol dan bantuan katalis. Transesterifikasi atau alkoholisis adalah suatu reaksi
dimana minyak atau lemak direaksikan dengan alkohol menggunakan katalis untuk membentuk ester dan gliserol. Alkohol yang dapat digunakan yaitu etanol,
metanol, propanol, dll [18,19,34]. Ketika reaksi transesterifikasi dengan alkohol, tahap pertama trigliserida menjadi digliserida diikuti oleh pembentukan gliserin
yang tinggi menjadi gliserin yang rendah [19]. Keuntungan dari reaksi transesterifikasi yaitu menurunkan viskositas minyak dan memperbaiki
karakteristik bahan bakar, karena faktanya viskositas minyak lebih besar daripada diesel [34]. Reaksi transeseterifikasi dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 2.6 Reaksi Transesterifikasi dengan Alkohol [31,34]
Gambar 2.7 Tahapan Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida dengan Metanol [19]
Katalis yang biasa digunakan dalam reaksi transesterifikasi yaitu katalis homogen basa dan katalis heterogen basa. Katalis homogen basa yang biasa
digunakan meliputi KOH, NaOH, CH
3
ONa, dan CH
3
OK. Tetapi jika dibandingkan dengan katalis homogen basa, katalis heterogen basa memiliki
banyak keuntungan diantaranya mudah dipisahkan, konsumsi energi dan air yang lebih sedikit, serta lebih ekonomis. Pada reaksi transesterifikasi harus digunakan
bahan baku minyak yang memiliki kandungan air dan FFA yang rendah dimana tidak lebih besar dari 3 wt. Jika tidak maka akan terbentuk sabun pada reaksi,
dimana trigliserida akan membentuk free fatty acid dengan air dan free fatty acid
Universitas Sumatera Utara
14 akan membentuk sabun dan air yang bereaksi dengan katalisnya misalnya KOH,
seperti terlihat pada gambar berikut :
CH
2
-O-CO-R
1
CH
2
-OH O
CH-O-CO-R
2
+ H
2
O CH-O-CO-R
2
+ HO-C-R
1
CH
2
-O-CO-R
3
CH
2
-O-CO-R
3
Gambar 2.8 Hidrolisis Air dari Minyak menjadi Free Fatty Acid [24] O
R
1
-C-OH + KOH
R
1
-COOK + H
2
O
Gambar 2.9 Pembentukkan Sabun Pada Reaksi Transesterifikasi [24] Hal ini dapat mengurangi kualitas biodiesel yang dihasilkan, sehingga
dapat dilakukan pretreatment pada bahan baku agar tidak memiliki kandungan air dan FFA yang tinggi dengan mereaksikannya dengan katalis asam. Maka dapat
menghasilkan biodiesel dengan yield yang tinggi [24]. Reaksi transesterifikasi merupakan metode yang paling sering digunakan dalam mereduksi viskositas dan
memperbaiki kualitas dari bahan bakar nabati yang dihasilkan. Tetapi, reaksi transesterifikasi
sangat dipengaruhi
oleh beberapa
faktor diantaranya
perbandingan molar alkohol, katalis, adanya air, FFA pada minyak, waktu reaksi, dan kecepatan pengadukan. Beberapa penjelasan dari faktor – faktor tersebut
yaitu: a Pengaruh Perbandingan Molar Alkohol
Perbandingan molar alkohol yang digunakan berperan penting dalam menghasilkan yield biodiesel. Reaksi transesterifikasi normalnya memerlukan
3 mol alkohol untuk 1 mol trigliserida yang membentuk 3 mol ester dan 1 mol gliserol. Penambahan jumlah metanol akan meningkatkan konversi minyak
menjadi ester dengan waktu yang singkat. Jadi, yield biodiesel akan meningkat dengan peningkatan konsentrasi alkohol. Tetapi peningkatan alkohol yang
free fatty acid katalis
sabun air
trigliserida air
digliserida free fatty acid
Universitas Sumatera Utara
15 terus menerus tidak akan meningkatkan yield biodiesel, hal ini akan
meningkatkan biaya recovery dari alkohol [35]. Reaksi katalis heterogen memerlukan rasio molar untuk minyak:alkohol lebih besar atau sama dengan
dari 6:1 seperti yang telah dirangkum oleh Islam, dkk [36]. Kusuma, Wu, dan Kay pada pengunaaan katalis zeolit menggunakan rasio molar 7:1, 9:1 dan
20:1 dalam proses pembuatan biodiesel [7,37,38]. b Pengaruh Kandungan Air dan FFA
Kandungan air dan FFA merupakan faktor penting dalam reaksi transesterifikasi. Katalis basa pada reaksi transesterifikasi tidak memerlukan
air dan hanya diperbolehkan memiliki kandungan FFA yang rendah 1 pada bahan baku minyak. Adanya air akan memberikan efek negatif, dimana
air akan menyebabkan terjadinya pembentukan sabun. FFA dan air selalu memberikan dampak negatif pada reaksi transesterifikasi yang dapat dilihat
juga akan mengurangi konsentrasi katalis. Oleh karena itu, adanya air dan FFA akan mengurangi pembentukan metil ester [35].
c Waktu Reaksi Menurut Freedman et al 1986 pembentukan ester akan meningkat ketika
adanya penambahan waktu reaksi. Reaksi transesterifikasi akan berjalan lambat pada awal pencampuran dan pendispersian alkohol dan minyak, tetapi
setelah itu reaksi akan berjalan cepat. Peningkatan waktu reaksi yang terus menerus akan mereduksi produk yield yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan
reaksi transesterifikasi merupakan reaksi reversible yang mengakibatkan hilangnya ester dan pembentukan sabun [35]. Pada dasarnya reaksi
transesterifikasi dengan katalis heterogen dilangsungkan dalam waktu 3-24 jam [39,40].
d Temperatur Reaksi Temperatur reaksi merupakan faktor penting lainnya yang mempengaruhi
yield biodiesel. Peningkatan temperatur reaksi akan meningkatkan kecepatan reaksi dan mengurangi waktu reaksi dalam mereduksi viskositas minyak.
Peningkatan suhu reaksi di luar tingkat optimal menyebabkan penurunan yield biodiesel, karena suhu reaksi yang lebih tinggi mempercepat saponifikasi
Universitas Sumatera Utara
16 trigliserida. Biasanya suhu reaksi transesterifikasi harus di bawah titik didih
alkohol untuk mencegah penguapan alkohol. Kisaran suhu reaksi yang optimal dapat bervariasi dari 50
o
C sampai 60
o
C tergantung pada minyak atau lemak yang digunakan [35].
e Konsentrasi Katalis Pembentukan biodiesel juga dipengaruhi oleh konsentrasi katalis. Katalis yang
paling umum digunakan untuk produksi biodiesel adalah Natrium Hidroksida NaOH atau Kalium Hidroksida KOH. Ketika konsentrasi katalis meningkat
dengan sampel minyak, maka konversi trigliserida menjadi biodiesel juga meningkat. Penambahan katalis yang berlebih akan menurunkan yield produk
dengan pembentukan sabun [35]. Reaksi transesterifikasi dengan katalis heterogen dapat menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah
katalis 2-20 berat [39,41]. f Kecepatan Pengadukan
Kecepatan pengadukan memainkan peran penting dalam pembentukan produk akhir mono alkil ester atau biodiesel, karena pengadukan dari campuran
minyak dan katalis akan
meningkatkan reaksi. Misalnya intensitas pencampuran yang dipilih adalah 200 rpm, 400 rpm, 600 rpm dan 800 rpm
selama 60 menit sementara parameter lainnya tetap konstan. Pada konversi 400 rpm lebih tinggi dari produk akhir yang diperoleh. Karena, kecepatan
pengadukan yang lebih rendah menunjukkan pembentukan produk yang lebih rendah. Di sisi lain kecepatan pengadukan tinggi akan terjadi pembentukan
sabun. Hal ini disebabkan reaksi reversible dari reaksi transesterifikasi [35].
Universitas Sumatera Utara
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
