Reaksi Transesterifikasi Degummed Palm Oil (DPO) untuk Menghasilkan Biodiesel Sawit Menggunakan Lipozyme TL IM sebagai Biokatalis
REAKSI TRANSESTERIFIKASI
DEGUMMED PALM
OIL
(DPO) UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL
SAWIT MENGGUNAKAN
LIPOZYME
TL IM
SEBAGAI BIOKATALIS
SKRIPSI
Oleh
100405011
AIRA DARUSMY
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2015
(2)
REAKSI TRANSESTERIFIKASI
DEGUMMED PALM
OIL
(DPO) UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL
SAWIT MENGGUNAKAN
LIPOZYME
TL IM
SEBAGAI BIOKATALIS
SKRIPSI
Oleh
100405011
AIRA DARUSMY
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2015
(3)
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
REAKSI TRANSESTERIFIKASI DEGUMMED PALM OIL (DPO) UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT MENGGUNAKAN
LIPOZYME TL IM SEBAGAI BIOKATALIS
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku
Medan, 5 Februari 2015
NIM 100405011 Aira Darusmy
(4)
(5)
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Reaksi Transesterifikasi Degummed Palm Oil (DPO) untuk Menghasilkan Biodiesel Sawit Menggunakan Lipozyme TL IM sebagai Biokatalis”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh hasil biodiesel dari Degummed Palm Oil (DPO) dengan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis enzim lipase, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar fosil.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Ibu Ir. Renita Manurung, MT.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, 5 Februari 2015 Penulis,
(6)
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :
1. Kedua orang tua penulis tercinta, Sakirman dan Henny serta abang-abang tercinta, Iqbal dan Kiswa yang telah banyak mendukung penulis sampai saat ini.
2. Ir. Renita Manurung, MT selaku dosen pembimbing serta koordinator skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Mhd. Hendra S Ginting, ST, MT yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia USU.
5. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU. 6. Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT sebagai Dosen Pembimbing
Akademik.
7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis
8. Nur Sri Rahayu atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
9. Walad Wirawan yang memberikan dukungan dan semangat secara spesial kepada penulis.
10.Semua stambuk 2010 dan senior-senior yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
(7)
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Aira Darusmy
NIM : 100405011
Tempat, tanggal lahir : Medan, 30 Desember 1991 Nama orang tua : Sakirman dan Henny Alamat orang tua :
Jl. Amal Gg. Melati IV No 33 Medan
Asal Sekolah:
• SD Sultan Iskandar Muda Medan 1998-2004 • SMP Negeri 9 Medan tahun 2004 – 2007 • SMA Negeri 15 Medan tahun 2007 – 2010 Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Covalen Study Group (CSG) periode 2012-2013 sebagai Bendahara Umum
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012/2013 sebagai Anggota Bakat dan Minat
3. Asisten Laboratorium Kimia Fisika Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2013-2014 modul Viskositas dan Kurva Kelarutan. Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal:
Transesterification of Degummed Palm Oil (DPO) to Produce Palm Biodiesel By Using Lipozyme TL IM As Biocatalyst
(8)
ABSTRAK
Biodiesel umumnya disintesis dengan reaksi transesterifikasi antara trigliserida dan alkohol dengan penambahan katalis asam atau basa sehingga terdapat limbah proses kimia. Proses alternatif lain yaitu dengan menggunakan biokatalis berupa enzim untuk mensintesis biodiesel yang tidak menghasilkan limbah proses kimia. Pada penelitian ini, sintesis biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO) yang telah di
degumming dan metanol sebagai donor asil telah dilakukan dengan menggunakan
Lipozyme sebagai biokatalis. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji
pengaruh suhu dan jumlah biokatalis terhadap sintesis biodiesel yang dihasilkan dari CPO serta mengkaji pengaruh penggunaan metanol terhadap aktifitas enzim lipase dalam mengkatalisis sintesis biodiesel melalui reaksi transesterifikasi. Variabel pada penelitian ini adalah jumlah biokatalis dan temperatur, dan responnya terhadap konversi yield pada biodiesel yang disajikan dengan menggunakan metode permukaan respon dengan software Minitab. Reaktan dan produk yang dihasilkan dianalisis dengan menggunakan Gas Chromatography
Mass Spectrometry (GCMS). Yield yang diperoleh sebesar 10% - 79% dengan
waktu reaksi selama 15 jam. Pengaruh variabel terhadap yield dilihat dari suhu reaksi memberikan pengaruh negatif sebesar 0,6738 kali terhadap pembentukan produk biodiesel. Diikuti dengan variabel jumlah biokatalis memberikan pengaruh yang signifikan sebesar 22,8091 kali terhadap pembentukan produk biodiesel. Begitu pula interaksi suhu reaksi dan jumlah biokatalis yang memberikan pengaruh negatif. Sehingga dari hasil analisis yang diperoleh, dapat dikatakan bahwa jumlah biokatalis merupakan faktor yang paling berpengaruh pada sintesis biodiesel. Pada akhirnya, dibutuhkan penelitian yang lebih lanjut mengenai variabel yang berpengaruh pada sintesis biodiesel dan pemakaian ulang lipozyme
sebagai biokatalis pada run yang memperoleh yield tertinggi. Yield tertinggi diperoleh pada suhu reaksi 45 °C dan jumlah katalis sebesar 30%. Pada pemakaian ulang lipozyme, dapat dilakukan pengulangan sebanyak empat kali dan memperoleh total penurunan yield sebesar 77%.
(9)
ABSTRACT
Biodiesel is usually synthesis by transesterification of triglycerides and alcohols in the presence of an acid or an alkaline catalyst but it could produce a chemical waste process. An alternative process is using biocatalyst such as enzyme to synthesis biodiesel that couldn’t produce chemical waste process. In this research, the synthesis of biodiesel from crude palm oil (CPO) that through the process of degumming and methanol as acyl donor has been investigated with using of Lipozyme as biocatalyst. The purpose of this experiment is to examine the effect of the temperature and the amount of biocatalyst for the synthesis of biodiesel that produced from palm oil and examine the effect of the use of methanol to the lipase enzyme activity in catalyzing the synthesis of biodiesel through transesterification reaction. The variables in this research are the amount of biocatalyst and temperature, and their responses with yield conversion of biodiesel were representated using response surface methodology (RSM) with Minitab software. The reactants and products were analyzed using Gas Chromatography Mass Spectrometry (GCMS). Yield raging from 10-79 % were achieved in 15 hours reaction time. The variable effect of yield can be known from the temperature gives negative result about 0,6738 for the formation of biodiesel product. Afterwards the amount of biocatalyst gives positive result about 22,8091 and interaction between temperature and the amount of biocatalyst give negative result. The results showed that the most influential variable is the amount of biocatalyst. Therefore, this experiment would need further investigation works and analysis and reuse of lipozyme as biocatalyst on the run which obtained the highest yield. The highest yield was obtained at a reaction temperature of 45 ° C and the amount of catalyst by 30%. In the reuse of lipozyme, can be repeated four times and obtained the total of the decrease in yield of 77%.
Keyword: biodiesel, lipozyme, crude palm oil (CPO), response surface methodology
(10)
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN UJIAN SKRIPSI ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
DAFTAR SINGKATAN xvi
DAFTAR SIMBOL xvii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 PERUMUSAN MASALAH 2
1.3 TUJUAN PENELITIAN 3
1.4 MANFAAT PENELITIAN 3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 CRUDE PALM OIL (CPO) 5
2.2 PROSES DEGUMMING PADA CRUDE PALM OIL (CPO) 8
2.3 BIODIESEL 9
2.3.1 Pengertian Biodiesel 9
2.3.2 Proses Pembuatan Biodiesel 10
a. Secara Kimiawi 10
b. Secara Enzimatis 11
2.4 ENZIM LIPASE SEBAGAI BIOKATALIS 12
2.4.1 Pengertian Lipase 12
2.4.2 Penggunaan Enzim Lipase sebagai Biokatalis 13
(11)
b. Amobilisasi Lipase 13
2.4.3 Lipozyme sebagai Biokatalis 14
2.5 MEKANISME KERJA ENZIM 15
2.6 POTENSI EKONOMI 17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 19
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 19
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 19
3.2.1 Bahan Penelitian 19
3.2.2 Peralatan Penelitian 19
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 20
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 21
3.4.1 Prosedur Degumming CPO 21
3.4.2 Prosedur Utama 22
3.4.3 Prosedur Analisis 22
3.4.3.1 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan 22 Metode Hidrolisis
3.4.3.2 Analisa Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 23 CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40
3.4.3.3 Analisa Komponen Asam Lemak Dalam Bahan 23 Baku CPO dan Biodiesel yang dihasilkan
menggunakan GCMS
3.4.3.4 Analisa Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan 23 dengan Metode Tes ASTM D 445
3.4.3.5 Analisa Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan 24 Metode Tes OECD 109
3.5 FLOWCHART PENELITIAN 25
3.5.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO 25
3.5.2 Flowchart Sintesis Biodiesel dengan Reaksi Transesterifikasi 25 3.5.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode 27
Hidrolisis
3.5.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 28 CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40
3.5.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan 29 dengan Metode Tes ASTM D 445
(12)
3.5.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan 30 dengan Metode Tes OECD 109
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31
4.1 ANALISIS BAHAN BAKU CRUDE PALM OIL (CPO) 31 4.2 ANALISIS PENGARUH VARIABEL PERCOBAAN 34 4.2.1 Pengaruh Interaksi Variabel Suhu Reaksi dengan Jumlah 35
Biokatalis
4.3 PEMAKAIAN ULANG (REUSE) LIPOZYME 37
4.4 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM LIPOZYME 39
4.5 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL 40
4.5.1 Analisis Kemurnian Metil Ester 40
4.5.2 Analisis Densitas 41
4.4.2 Analisa Viskositas Kinematik 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 43
5.1 KESIMPULAN 43
5.2 SARAN 44
(13)
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Produksi CPO di Indonesia 7
Gambar 2.2 Mekanisme Produksi Enzimatik FAME 15
Gambar 2.3 Mekanisme Ping Pong Bi-Bi 16
Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Degumming pada CPO 25
Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Utama 25
Gambar 3.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode 27 Hidrolisis
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 28 CPO
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan 29 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan 30 Gambar 4.1 Analisa Kadar ALB terhadap CPO Sebelum dan Sesudah 31
Degumming
Gambar 4.2 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak 32 CPO
Gambar 4.3 Surface % Yield Biodiesel untuk Suhu Reaksi vs Jumlah 35 Biokatalis
Gambar 4.4 Kontur % Yield Biodiesel untuk Suhu Reaksi vs Jumlah 36 Biokatalis
Gambar 4.5 Hubungan Jumlah Pemakaian Terhadap Perolehan Yield 38 Biodiesel
Gambar 4.6 Diagram Aktivitas Enzim Oleh Lipozyme Sebelum Pemakaian 39 dan Setelah Pemakaian Ulang IV
Gambar L4.1 Foto Proses Degumming CPO 58
Gambar L4.2 Foto Proses Transesterifikasi 58
Gambar L4.3 Foto Hasil Transesterifikasi 59
Gambar L4.4 Foto Penyaringan Enzim 59
Gambar L4.5 Foto Produk Akhir Biodiesel 60
Gambar L4.6 Foto Analisa Densitas 60
Gambar L4.9 Foto Analisa Viskositas 61
(14)
Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO 63
(Crude Palm Oil)
Gambar L5.3 Kromatogram Standar GC Biodiesel (Crude Palm Oil) 63 Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 64 Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 64 Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 65 Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4 65 Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5 66 Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6 66 Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7 67 Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 8 67 Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9 68 Gambar L5.13 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 10 68 Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11 69 Gambar L5.15 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 12 69 Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 13 70 Gambar L5.17 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 70
Pengulangan II
Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 71 Pengulangan III
Gambar L5.19 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 71 Pengulangan IV
(15)
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1 State of The Art Synthesis Biodiesel 2 Tabel 2.1 Standar Mutu Minyak Kelapa Sawit 5 Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Sawit dan Minyak Inti Sawit 6 Tabel 2.3 Produksi Minyak Kelapa Sawit (CPO) di Provinsi Riau (ton) 7
Tabel 2.4 Persyaratan Kualitas Biodiesel 10
Tabel 3.1 Perlakuan Terkode untuk Reaksi Transesterifikasi 20
Tabel 3.2 Central Composite Design (CCD) untuk 2 Variabel 21
Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) 33
Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh 34
Tabel 4.3 Perkiraan Parameter Model Persamaan Statistik 34
Tabel 4.4 Persyaratan Kualitas Biodiesel 40
Tabel 4.5 Hasil Analisis Densitas Biodiesel 41
Tabel 4.6 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel 42
Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO 51
Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO 51
Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO 52
Tabel L.2.1 Hasil Analisa Densitas Biodiesel 53 Tabel L.2.2 Hasil Analisa Viskositas Biodiesel 53 Tabel L.2.3 Hasil Yield dan Total Penurunan Yield Biodiesel 53
(16)
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 51
L1.1 KOMPOSISI TRIGLISERIDA ASAM LEMAK 51 BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISA GCMS
L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO 51 L1.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) CPO 52
LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN 53
L2.1 DATA DENSITAS BIODIESEL 53
L2.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIKA BIODIESEL 53
L2.3 DATA YIELD BIODIESEL 53
L2.4 DATA PENURUNAN YIELD 53
LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 54
L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO 54
L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPO SebelumDegumming 54 L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO Setelah Degumming 54 L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL 55 L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL 56 L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL 56
L3.5 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL 57
L3.6 PERHITUNGAN PERSEN HIDROLISIS CPO 57
LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 58
L4.1 FOTO PROSES DEGUMMING CPO 58
L4.2 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI 58 L4.3 FOTO HASIL TRANSESTERIFIKASI 59
L4.4 FOTO PENYARINGAN ENZIM 59
L4.5 FOTO PRODUK AKHIR BIODIESEL 60
L4.6 FOTO ANALISIS DENSITAS 60
L4.7 FOTO ANALISIS VISKOSITAS 61
LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN 62 BIODIESEL
L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK CPO 62
(17)
(18)
DAFTAR SINGKATAN
ASTM American Society for Testing and Material (ASTM)
OECD Organization for Economic Co-operation and Development
ESDM Energi dan Sumber Daya Minyak BBM Bahan Bakar Minyak
BM Berat Molekul dkk dan kawan-kawan et al et alia
CCD Central Composite Design
CPO Crude Palm Oil
cSt centistokes
DPO Degummed Palm Oil
FFA Free Fatty Acid
GC Gas Chromatography
GC-MS Gas Chromatography Mass Spechtrophometry
PLTD Pembangkit Listrik Tenaga Diesel PKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit
rpm Rotary per minute
RSM Response Surface Methodology
SNI Standar Nasional Indonesia FAME Fatty Acid Methyl Ester
(19)
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
T Suhu ºC
k Konstanta kecepatan
reaksi
N Normalitas N
V Volume larutan NaOH
terpakai
ml
M Berat molekul FFA CPO Gr/mol
m Berat Sampel gram
V Volume awal ml
ρ Massa jenis kg/m3
sg Specific Gravity
t Waktu alir s
(20)
ABSTRAK
Biodiesel umumnya disintesis dengan reaksi transesterifikasi antara trigliserida dan alkohol dengan penambahan katalis asam atau basa sehingga terdapat limbah proses kimia. Proses alternatif lain yaitu dengan menggunakan biokatalis berupa enzim untuk mensintesis biodiesel yang tidak menghasilkan limbah proses kimia. Pada penelitian ini, sintesis biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO) yang telah di
degumming dan metanol sebagai donor asil telah dilakukan dengan menggunakan
Lipozyme sebagai biokatalis. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji
pengaruh suhu dan jumlah biokatalis terhadap sintesis biodiesel yang dihasilkan dari CPO serta mengkaji pengaruh penggunaan metanol terhadap aktifitas enzim lipase dalam mengkatalisis sintesis biodiesel melalui reaksi transesterifikasi. Variabel pada penelitian ini adalah jumlah biokatalis dan temperatur, dan responnya terhadap konversi yield pada biodiesel yang disajikan dengan menggunakan metode permukaan respon dengan software Minitab. Reaktan dan produk yang dihasilkan dianalisis dengan menggunakan Gas Chromatography
Mass Spectrometry (GCMS). Yield yang diperoleh sebesar 10% - 79% dengan
waktu reaksi selama 15 jam. Pengaruh variabel terhadap yield dilihat dari suhu reaksi memberikan pengaruh negatif sebesar 0,6738 kali terhadap pembentukan produk biodiesel. Diikuti dengan variabel jumlah biokatalis memberikan pengaruh yang signifikan sebesar 22,8091 kali terhadap pembentukan produk biodiesel. Begitu pula interaksi suhu reaksi dan jumlah biokatalis yang memberikan pengaruh negatif. Sehingga dari hasil analisis yang diperoleh, dapat dikatakan bahwa jumlah biokatalis merupakan faktor yang paling berpengaruh pada sintesis biodiesel. Pada akhirnya, dibutuhkan penelitian yang lebih lanjut mengenai variabel yang berpengaruh pada sintesis biodiesel dan pemakaian ulang lipozyme
sebagai biokatalis pada run yang memperoleh yield tertinggi. Yield tertinggi diperoleh pada suhu reaksi 45 °C dan jumlah katalis sebesar 30%. Pada pemakaian ulang lipozyme, dapat dilakukan pengulangan sebanyak empat kali dan memperoleh total penurunan yield sebesar 77%.
(21)
ABSTRACT
Biodiesel is usually synthesis by transesterification of triglycerides and alcohols in the presence of an acid or an alkaline catalyst but it could produce a chemical waste process. An alternative process is using biocatalyst such as enzyme to synthesis biodiesel that couldn’t produce chemical waste process. In this research, the synthesis of biodiesel from crude palm oil (CPO) that through the process of degumming and methanol as acyl donor has been investigated with using of Lipozyme as biocatalyst. The purpose of this experiment is to examine the effect of the temperature and the amount of biocatalyst for the synthesis of biodiesel that produced from palm oil and examine the effect of the use of methanol to the lipase enzyme activity in catalyzing the synthesis of biodiesel through transesterification reaction. The variables in this research are the amount of biocatalyst and temperature, and their responses with yield conversion of biodiesel were representated using response surface methodology (RSM) with Minitab software. The reactants and products were analyzed using Gas Chromatography Mass Spectrometry (GCMS). Yield raging from 10-79 % were achieved in 15 hours reaction time. The variable effect of yield can be known from the temperature gives negative result about 0,6738 for the formation of biodiesel product. Afterwards the amount of biocatalyst gives positive result about 22,8091 and interaction between temperature and the amount of biocatalyst give negative result. The results showed that the most influential variable is the amount of biocatalyst. Therefore, this experiment would need further investigation works and analysis and reuse of lipozyme as biocatalyst on the run which obtained the highest yield. The highest yield was obtained at a reaction temperature of 45 ° C and the amount of catalyst by 30%. In the reuse of lipozyme, can be repeated four times and obtained the total of the decrease in yield of 77%.
Keyword: biodiesel, lipozyme, crude palm oil (CPO), response surface methodology
(22)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Transesterifikasi umumnya menggunakan alkohol rantai pendek dengan katalis kimia (asam atau basa) atau biokatalis (enzimatik). Penggunaan katalis kimia dalam proses produksi biodiesel memiliki beberapa kelemahan, yaitu (1) memerlukan kemurnian bahan baku yang tinggi (kadar asam lemak bebas kurang dari 2%), (2) dapat menimbulkan limbah cair dan biaya pemurnian produk yang tinggi dan (3) penggunaan katalis kimia dapat mengakibatkan sulitnya dilakukan proses pemisahan katalis setelah proses [1].
Akhir-akhir ini mulai dikembangkan sintesis biodiesel menggunakan enzim lipase sebagai biokatalis. Lipase sebagai biokatalis mampu mengarahkan reaksi secara spesifik ke arah produk yang diinginkan tanpa terjadinya reaksi samping yang merugikan. Lipase merupakan enzim yang memiliki peran yang penting dalam bioteknologi modern. Banyak industri yang telah mengaplikasikan penggunaan enzim sebagai biokatalis. Lipase terkenal memiliki aktivitas yang tinggi dalam reaksi hidrolisis dan dalam kimia sintesis [2].
Penggunaan enzim sebagai biokatalis telah memegang peranan yang sangat penting pada industri kimia dan farmasi. Salah satu biokatalis yang potensial digunakan pada berbagai industri detergen, pangan, tekstil, pulp, kertas dan farmasi adalah lipase. Beberapa tahun terakhir ini, lipase banyak digunakan sebagai biokatalis untuk reaksi hidrolisis atau sintesis minyak dan lemak. Alasan utamanya adalah proses yang digunakan lebih efisien dengan selektivitas yang tinggi, kualitas yang dihasilkan lebih baik, serta ramah terhadap lingkungan [3].
Dewasa ini percobaan menggunakan enzim dengan proses transesterifikasi telah banyak dilakukan oleh beberapa orang, berikut hasil penelitian dari berbagai enzim, substrat dan yield dengan proses transesterifikasi.
(23)
Tabel 1.1 State of The Art Synthesis Biodiesel
Lipase Minyak Akseptor Asil
Waktu (jam)
Temperatur
(oC) Yield Referensi
Candida antartica
Minyak bunga matahari
Metanol 12 50 97% [4]
Pseudomonas fluoresces
Minyak Bunga matahari
Metanol 24 40 95% [5]
Pseudomonas cepacia
Minyak
jarak Etanol 8 50 98% [6]
Pseudomonas
cepacia Minyak
mahua Etanol 6 40 96% [7]
Pseudomonas fluoresces
Minyak
kedelai Metanol 90 35 90% [8]
Dari beberapa bahan baku, di Indonesia yang punya prospek untuk diolah menjadi biodiesel adalah kelapa sawit dan jarak pagar, tetapi prospek kelapa sawit lebih besar untuk pengolahan secara besar-besaran. Sebagai tanaman industri kelapa sawit telah tersebar hampir di seluruh wilayah Indonesia, teknologi pengolahannya sudah mapan. Dibandingkan dengan tanaman yang lain seperti kedelai, bunga matahari, tebu, jarak pagar dan lain lain yang masih mempunyai kelemahan antara lain sumbernya sangat terbatas dan masih diimpor [9].
Atas dasar pemikiran yang telah dipaparkan tersebut, maka penulis ingin memanfaatkan minyak dari Crude Palm Oil (CPO) yang telah didegumming sebagai bahan baku sintesis biodiesel dengan lipozyme sebagai biokatalis melalui reaksi transesterifikasi dengan tujuan mendapatkan informasi tentang pengaruh temperatur dan banyaknya jumlah biokatalis terhadap sintesis biodiesel dari Degummed Palm Oil (DPO) sehingga dapat digunakan pada skala industri nantinya.
1.2PERUMUSAN MASALAH
Proses enzimatis dalam produksi biodiesel sawit merupakan proses yang ramah lingkungan jika dibandingkan dengan proses kimia. Tetapi dalam melangsungkan proses enzimatis untuk produksi biodiesel sawit, masih memerlukan kajian terkait dengan keefektifan enzim terhadap pengaruh dari metanol dan variabel yang digunakan.
(24)
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1 Mengkaji pengaruh suhu dan jumlah biokatalis (lipozyme) terhadap sintesis biodiesel yang dihasilkan dari DPO.
2 Mengkaji pengaruh penggunaan metanol terhadap aktifitas enzim lipase dalam mengkatalisis sintesis biodiesel melalui reaksi transesterifikasi.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah:
1. Untuk memperoleh informasi mengenai pengaruh suhu dan jumlah biokatalis (lipozyme) pada reaksi transesterifikasi.
2. Untuk menambah informasi mengenai kajian penggunaan lipozyme sebagai biokatalisator pada sintesis biodiesel.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah:
1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik, Laboratorium Mikrobiologi Teknik Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.
2. Bahan baku untuk sintesis biodiesel adalah Crude Palm Oil (CPO), Metanol dan
Lipozyme.
3. Reaksi sintesis biodiesel dilangsungkan dengan memvariasikan dua variabel seperti berikut :
- Suhu reaksi : 40°C, 45°C, dan 50°C [8] - Konsentrasi biokatalis : 10%, 20%, dan 30% dari massa total [9] Sedangkan variabel tetap nya adalah :
- Waktu reaksi: 15 jam [10] - Kecepatan pengadukan : 200 rpm [11] - Rasio mol substrat (metanol : CPO) : 3:1 [12] Analisa yang dilakukan adalah :
1. Analisa kadar Free Fatty Acid (FFA) bahan baku DPO. 2. Analisa aktivitas enzim lipase dengan metode hidrolisis.
(25)
3. Analisa komposisi bahan baku DPO dan biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan GCMS.
4. Analisa viskositas biodiesel yang dihasilkan dengan metode tes ASTM D 445-04.
(26)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 CRUDE PALM OIL (CPO)
Minyak sawit berasal dari ekstraksi buah tanaman kelapa sawit. Buah kelapa sawit terdiri dari 80% bagian perikarp (epikarp dan mesokarp) dan 20% biji (endokarp dan endosperm). Dari kelapa sawit, dapat diperoleh dua jenis minyak yang berbeda sifatnya, yaitu minyak dari inti (endosperm) sawit disebut dengan minyak inti sawit dan minyak dari sabut (mesokarp) sawit disebut minyak sawit. Perbedaan antara minyak sawit dan minyak inti sawit adalah adanya pigmen karotenoid pada minyak sawit sehingga berwarna kuning merah. Komposisi
karotenoid yang terdeteksi pada minyak sawit terdiri dari α-, β-, γ-, karoten dan xantofil, sedangkan minyak inti sawit tidak mengandung karotenoid [13].
Tabel 2.1 Standar Mutu Minyak Kelapa Sawit [13]
Karakteristik Persyaratan Mutu
Warna Jingga kemerahan
Kadar air Maksimal 0,5%
Asam lemak bebas (sebagai asam palmitat) Maksimal 5
Kadar β-karoten 500-700 ppm
Kadar tokoferol 700-1000 ppm
Minyak inti sawit mengandung berbagai komponen asam lemak. Komposisi trigliserida yang mendominasi minyak inti sawit adalah trilaurin, yaitu trigliserida dengan tiga asam laurat sebagai ester asam lemaknya. Minyak inti sawit memiliki kandungan asam laurat yang tinggi dan kisaran titik leleh yang sempit, sedangkan minyak sawit mentah hanya memiliki sedikit kandungan asam laurat dan kisaran titik leleh yang luas. Minyak sawit mengandung asam lemak jenuh asam palmitat (C16) sekitar (40-46%), kandungan asam lemak tidak jenuh yaitu asam oleat (C 18:1) sekitar (39-45%) dan asam linoleat (7-11%), sedangkan pada minyak inti sawit didominasi oleh asam laurat (46-52 %), asam miristat (14-17%), dan asam oleat (13-19%) [14]. Kandungan asam lemak dalam kedua jenis minyak tersebut dapat dilihat pada tabel 2.2.
(27)
Tabel 2.2 Komposisi asam lemak minyak sawit dan minyak inti sawit [14] Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit (5) Minyak Inti Sawit (%)
Asam kaprilat - 3 – 4
Asam kaproat - 3 – 7
Asam laurat - 46 – 52
Asam miristat 1,1 - 2,5 14 – 17
Asam palmitat 40 - 46 6,5 – 9
Asam stearat 3,6 - 4,7 1 - 2,5
Asam oleat 39 - 45 13 – 19
Asam linoleat 7 - 11 0,5 – 2
Crude Palm Oil (CPO) saat ini merupakan komoditi primadona dan menjadi komoditi andalan ekspor Indonesia, hal ini dapat dilihat dari produksi dan ekspor CPO nasional yang terus meningkat. Tidak hanya di Indonesia, ternyata pada tingkat dunia market share CPO dari tahun ke tahun terus meningkat dan sejak tahun 2004 CPO telah menempati urutan pertama sebagai pemasok utama minyak nabati dunia. Pasokan CPO dunia tersebut didominasi oleh dua negara yaitu Indonesia dan Malaysia.Namun hingga saat ini harga pasar CPO dunia masih dikendalikan di Eropa khususnya pasar Roterdam sebagai tolok ukurnya.Hal ini disebabkan karena harga CPO lebih sensitive terhadap perubahan permintaan dan harga minyak kedelai sebagai pesaing utama [15].
Dalam rangka menjaga ketersediaan CPO (Crude Palm Oil) di Jawa diperlukan suatuperencanaan yang dapat melayani pengangkutan CPO (Crude
Palm Oil) dari daerah penghasilmenuju Jawa. Oleh karena itu maka bagaimana
agar konsumsi CPO (Crude Palm Oil) dalam negeri dapat digunakan dengan Optimal . Mengingat banyaknya alternatif dalam prosespengangkutan CPO
(Crude Palm Oil), maka diperlukan suatu metode atau cara (baik dalam bentuk
analisis maupun perhitungan-perhitungan terkait) dalam penentuan jenis dan moda transportasi serta perencanaan armada dalam pengangkutan CPO (Crude
(28)
Gambar 2.1 Produksi CPO di Indonesia [16]
Bahan baku pembuatan biodiesel adalah minyak kelapa sawit (CPO). Untuk mengetahui seberapa besar potensi minyak kelapa sawit (CPO) yang dapat digunakan pada tahun yang akan datang, digunakan perhitungan dengan cara memproyeksikan jumlah produksi TBS kelapa sawit sampai tahun 2015 dengan menggunakan rumus proyeksi, yang kemudian akan dicari jumlah minyak kelapa sawit (CPO) dengan mengalikan jumlah produksi TBS dengan persentase sebesar 24 – 25% sesuai dengan data dari Dinas Perkebunan Provinsi Riau [17].
(29)
2.2 PROSES DEGUMMING PADA CPO
Proses pemurnian minyak nabati pada umumnya terdiri dari 4 tahap, yaitu: a) proses pemisahan gum (degumming),
b) proses pemisahan asam lemak bebas (netralisasi) dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dengan basa atau pereaksi lainnya sehingga terbentuk sabun,
c) proses pemucatan (bleaching) yang merupakan proses penghilangan komponen warna coklat seperti karotenoid & tokoferol, dan
d) proses penghilangan bau (deodorisasi) yang merupakan proses penghilangan asam lemak bebas dan komponen penyebab bau tidak sedap seperti peroksida, keton dan senyawa hasil oksidasi lemak lainnya [18].
Degumming adalah proses pemisahan gum, yaitu proses pemisahan getah
atau lendir yang terdiri dari fosfolipid, protein, residu, karbohidrat, air dan resin. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk proses pemisahan gum antara lain adalah pemanasan, penambahan asam (H3PO4, H2SO4 dan HCl) atau basa (NaOH), pemisahan gum dengan cara hidrasi dan pemisahan gum dengan menggunakan garam seperti natrium khlorida dan natrium fosfat.
Degumming biasanya dilakukan dengan cara dehidrasi gum agar bahan
nontrigliserida tersebut lebih mudah terpisah dari minyak, kemudian disusul dengan proses pemisahan yang dapat dilakukan dengan cara sentrifusi. Sedangkan fosfatida dipisahkan dengan cara menyalurkan uap panas ke dalam CPO sehingga terpisah dari minyak, sedangkan fosfatida yang tidak larut air dapat dipisahkan dengan penambahan asam fosfat. Asam fosfat ini dapat menginisiasi terbentuknya gumpalan sehingga mempermudah pengendapan kotoran, selain itu penggunaannya dapat menurunkan bilangan peroksida minyak yang telah dipucatkan dan dapat meningkatkan kestabilan warna, akan tetapi semakin tinggi kadar asam fosfat yang digunakan maka bilangan peroksida dari minyak yang telah dipucatkan akan semakin meningkat. Degumming yang menggunakan uap panas disamping asam fosfat disebut sebagai wet degumming, sedangkan bila dilakukan tanpamenggunakan air dinamakan dry degumming [19].
(30)
2.3 BIODIESEL
2.3.1 Pengertian Biodiesel
Biodiesel merupakan nama yang diberikan untuk bahan bakar yang terdiri dari monoalkil ester yang dapat terbakar dengan bersih. Biodisel sebagai bahan alternatif, mulai diteliti sebagai akibat semakin sadarnya manusia akan pencemaran yang ditimbulkan bahan bakar konvensional (bahan bakar fosil) serta persediaan minyak bumi yang terus menipis. Sebagai bahan bakar yang dapat diperbaharui, biodisel mempunyai keuntungan antara lain karena mudah digunakan (memerlukan hanya sedikit atau bahkan tidak memerlukan samasekali modifikasi dari mesin diesel yang telah ada), dapat diurai alam secara alamiah, dan dapat diproduksi secara domestik dari hasil pertanian.
Dibandingkan dengan minyak solar, biodisel dapat menghasilkan jumlah power, dan torsi yang sama dengan minyak solar dalam jumlah yang sama. Hal ini dikarenakan umumnya biodisel mempunyai nilai setana yang lebih tinggi dari minyak solar. Selain itu, biodiesel juga mempunyai efek pelumasan yang lebih baik daripada minyak solar. Biodiesel juga sesuai dengan komponen mesin disel emisi gas buang yang dihasilkan ternyata juga lebih baik dalam beberapa hal bila dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar fosil [20].
Biodiesel merupakan mono alkil ester dari asam lemak rantai panjang bebas yang telah menjadi semakin menarik di seluruh dunia, karena diperoleh dari sumber daya terbarukan, dikombinasikan dengan kinerja tinggi dan manfaat lingkungan. Dalam beberapa kali, karena kegiatan manusia dan teknologi, dunia telah menghadapi banyak tantangan seperti pemanasan global. Tantangan-tantangan ini telah menyebabkan untuk mencari bahan bakar alternatif yang telah mendapatkan signifikan perhatian dalam beberapa kali.
Biodiesel berasal dari trigliserida minyak nabati dan lemak hewan telah menunjukkan potensi sebagai pengganti bahan bakar diesel berbasis minyak bumi. Bahan bakar biodiesel berasal dari tanaman, memiliki keuntungan lebih dalam emisi pembakaran, seperti rendah emisi CO, partikulat, SOx terbakar hidrokarbon selama proses, dan sifat sebanding dengan bahan bakar berbasis minyak bumi. Biodiesel bersifat terbarukan,
biodegradable dan tidak mengandung sulfur, hidrokarbon aromatik, logam
(31)
lemak hewan.Emisi siklus hidup keseluruhan CO2 dari 100% biodiesel adalah 78,45% lebih rendah daripetrodiesel. Biodiesel memiliki titik nyala yang relatif tinggi (sekitar 150oC) yang membuatnya lebih stabil dan aman untuk transportasi dibandingkan minyak solar [21].
Berikut ini merupakan persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI tahun 2006 dapat disajikan pada tabel 2.4:
Tabel 2.4 Persyaratan Kualitas Biodiesel [22]
Parameter dan Satuannya Batas Nilai
Massa jenis pada 40 °C, kg/m3 850 – 890 Viskositas kinematik pada 40 °C, mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0
Angka setana Min. 51
Titik nyala (mangkok tertutup), °C Min. 100
Titik kabut, °C Maks. 18
Kororsi bilah tambaga, (3 jam, 50 °C) Maks. No 3
Residu karbon, % berat Maks. 0,05
- Dalam contoh asli (maks. 0,03)
- Dalam 10% ampas distilasi
Air dan sedimen % volume Maks. 0,05
Temperatur distilasi 90%, °C Maks. 360 Abu tersulfatkan, % berat Maks. 0,02
Belerang, ppm-b (mg/kg) Maks. 100
Fosfor, ppm-b (mg/kg) Maks. 10
Angka asam, mg-KOH/g Maks. 0,8
Gliserol bebas, % berat Maks. 0,02
Gliserol total, % berat Maks. 0,24
Kadar ester alkil, % berat Min. 96,5 Angka iodium, g-12/(100 g) Maks. 115
Uji Halphen Negatif
2.3.2 Proses Pembuatan Biodiesel
a. Secara Kimiawi
Transesterifikasi secara kimia menggunakan proses katalis alkali cukup sukses dalam mengkonversi trigleserida ke minyak biodiesel (metil
(32)
ester). Meskipun reaksi transesterifikasi dengan katalis alkali menghasilkan tingkat konversi yang tinggi dan waktu reaksi yang cepat namun reaksi tersebut mempunyai kekurangan yakni energi besar (intensive), gliserin sulit dipulihkan (recovery), katalis dibuang dan perlu pengolahan, asam lemak bebas dan air bercampur dengan reaksi [23].
Secara umum produksi biodieselyang sekarang ini menggunakan proses transesterifikasi trigliserida. Transesterifikasi disebut juga alkoholis atau metanolis yaitu proses penggantian alkohol ester (gliserol) dengan alkohol lain. Alkoholis lemak umumnya menggunakan alkohol rantai pendek dengan katalis kimia (asam atau basa) atau biokatalis (enzimatik). Penggunaan katalis kimia dalam proses produksi biodiesel memiliki beberapa kelemahan, yaitu (1) memerlukan kemurnian bahan baku yang tinggi (kadar asam lemak bebas kurang dari 2%), (2) dapat menimbulkan limbah cair dan biaya pemurnian produk yang tinggi dan (3) penggunaan katalis kimia dapat mengakibatkan sulitnya dilakukan proses pemisahan katalis setelah proses.
Kelemahan dari katalis kimia ini, dapat diperkecil dengan penggunaan katalis enzim khususnya lipase. Katalis enzim memiliki beberapa kelebihan antara lain : (1) bersifat spesifik sehingga pembuatan produk samping dapat dihindari, (2) temperatur dan tekanan rendah untuk rendah untuk proses reaksi sehingga akan berpengaruh untuk pengurangan biaya produksi terutama utilitas, (3) katalis enzim lebih ramah lingkungan dan (4) proses pemisahan gliserol dapat dilakukan tanpa perlu dilakukan proses pemurnian [1].
b. Secara Enzimatis
Proses transesterifikasi dengan enzim cenderung mempunyai kelebihan dalam peningkatan kuantitas dan kualitas hasil konversi minyak nabati menjadi minyak biofuel/biodiesel. Keuntungan aplikasi katalis enzim lipase dibandingkan dengan katalis alkali dalam peningkatan kuantitas dan kualitas konversi minyak nabati ke biodiesel meliputi temperatur kerja lebih rendah (30 oC – 40 oC), tanpa busa, hasil konversi (metil ester) tinggi, bersifat murni (mudah/tanpa pemurnian), gliserol mudah dipulihkan
(33)
(recovery) dan tidak terpengaruh kandungan air. Namun proses transesterifikasi secara enzimatik masih terfokus pada kajian ekonomis sehubungan pengadaan enzim lipase yang masih relatif mahal. Produksi enzimlipase secara mandiri/ asli (indigenous) menjadi faktor penting untuk mendukung proses transesterifikasi secara enzimatik. Beberapa enzim lipase indigenous telah dibuat dan diaplikasikan untuk proses hidrolisis, esterifikasi dan tranesterifikasi secara enzimatik meliputi enzim ekstrak kecambah biji wijen, dedak padi, bromelin, protease, ragi tempe [23].
2.4 ENZIM LIPASE SEBAGAI BIOKATALIS 2.4.1 Pengertian Lipase
Lipase merupakan enzim yang dapat diproduksi oleh beberapa mikroorganisme diantaranya yaitu bakteri dan jamur. Meningkatnya ketertarikan terhadap lipase karena enzim ini dapat digunakan sebagai katalis dalam hidrolisis untuk mensintesis ester asam lemak. Aktifasi lipase terjadi di permukaan air-lemak, yang merupakan karakteristik struktural yang unik dari kelas enzim ini. Lipase menjadi unit olgopeptida heliks yang melindungi active site sehingga disebut pada interaksi dengan permukaan hidrofobik seperti droplet lemak, memungkinkan pergerakan seperti dalam jalan untuk membuka active site untuk substrat [24].
Lipase merupakan kelompok enzim yang berfungsi sebagai biokatalis hidrolisis lemak. Lipase banyak digunakan untuk konversi triasilgliserol (TAG) menjadi diasilgliserol (DAG). Penggunaan lipase penting untuk produksi minyak sehat (healthy oil). Indonesia dengan keanekaragaman hayati tinggi berpeluang besar mengembangkan produksi lipase dari mikroba lokal, salah satunya adalah kapang.
Indonesia dengan keanekaragaman hayatinya berpeluang besar untuk mengembangkan produksi lipase dari mikroba lokal. Eksplorasi mikroba lipolitik lokal telah banyak dilakukan, namun hingga saat ini lipase komersial belum terdapat di pasaran. Kondisi kultur optimum untuk mikroba sumber belum ditemukan, sehingga penggunaan isolat alami sebagai sumber lipase memiliki daya hasil yang relatif rendah. Kapang merupakan mikroba yang 80% kebutuhan substratnya dipenuhi oleh
(34)
makromolekul yang memiliki rantai karbon. Beberapa jenis kapang diketahui tumbuh pada habitat yang mengandung minyak, misalnya tandan kelapa sawit. Beberapa kapang penghasil lipase antara lain adalah
Aspergillus niger, Mucor miehei, Monilia sitophila, Rhizopus delemar, dan
R. javanicus [25].
2.4.2 Penggunaan Enzim Lipase sebagai Biokatalis
a. Lipase Bebas
Lipase merupakan enzim yang memiliki peran yang penting dalam bioteknologi modern. Banyak industri yang telah mengaplikasikan penggunaan enzim sebagai biokatalis. Lipase terkenal memiliki aktivitas yang tinggi dalam reaksi hidrolisis dan dalam kimia sintesis. Lipase dapat berperan sebagai biokatalis untuk reaksi reaksi hidrolisis, esterifikasi, alkoholisis, asidolisis and aminolisis. Candida dan Rhizopus yang merupakan organisme yang paling sering dipakai sebagai sumber sintesis penghasil lipase [2].
Penggunaan enzim sebagai biokatalis telah memegang peranan yang sangat penting pada industri kimia dan farmasi. Salah satu biokatalis yang potensial digunakan pada berbagai industri detergen, pangan, tekstil, pulp, kertas dan farmasi adalah lipase.Beberapa tahun terakhir ini, lipase banyak digunakan sebagai biokatalis untuk reaksi hidrolisis atau sintesis minyak dan lemak. Alasan utamanya adalah proses yang digunakan lebih efisien dengan selektivitas yang tinggi, kualitas yang dihasilkan lebih baik, serta ramah terhadap lingkungan [3].
b. Amobilisasi Lipase
Sebagai biokatalis enzim lipase hanya dapat dilakukan dalam satu kali reaksi. Salah satu cara untuk mengatasi kelemahan ini adalah dengan dilakukannya teknik immobilisasi pada enzim yang akan digunakan. Immobilisasi enzim bertujuan untuk meningkatkan stabilitas dan produktivitas enzim tersebut sehingga lipase dapat digunakan kembali [3].
Amobilisasi lipase secara luas digunakan untuk aplikasi industri terutama untuk sintesis biodiesel. Banyak studi tentang metode amobilisasi lipase yang telah dilakukan, diantaranya yaitu adsorpsi dalam support padat
(35)
dan entrapment dalam matriks polimer support. Tetapi metode adsorpsi dan
entrapment memiliki beberapa kekurangan, diantaranya yaitu enzim amobil
mudah dipengaruhi oleh kondisi lingkungan karena interaksi antara enzim dengan support sangat lemah sehingga enzim mudah lepas. Pada metode
entrapment, preparasi yang dilakukan agar enzim menempel pada matriks
polimer sangat sulit dan aktifitas enzimnya cenderung rendah.Sehingga alternatif yang digunakan untuk amobilisasi enzim yaitu dengan menggunakan metode kovalen. Metode ikatan kovalen ini memiliki beberapa keuntungan yaitu ikatan antara enzim dan support stabil sehingga enzim tidak mudah lepas ke dalam larutan dan substrat dapat dengan mudah berinteraksi karena enzim berada pada permukaan support [3].
2.4.3 Lipozyme sebagai Biokatalis
Lipozyme adalah produk yang dihasilkan secara biologis, sangat efisien
pada lemak organik. Hal ini dapat digunakan pada semua permukaan.
Lipozyme adalah produk yang sangat aman bagi pengguna [26].
Reaksi transesterifikasi dikatalisasi oleh lipase amobil di bawah suhu tinggi cenderung mengekspos Lipozyme TL IM dengan risiko perubahan konformasi [27]. Tingkat denaturasi ireversibel untuk Lipozyme TL IM ketika berada di bawah perlakuan panas yang berbeda dipelajari untuk menentukan waktu paruh serta kekuatan tahan panas. Inaktivasi termal Lipozyme TL IM mungkin karena efek interaksi yang bertentangan antara molekul pelarut dengan "membran-lipase" sistem yang reversibel menghasilkan perubahan konformasi pada struktur aktif lipase. Dalam transesterifikasi enzimatik dengan berbagai jenis alkohol asil seperti metanol, 1-propanol, 2-propanol, katalis kegiatan Lipozyme TL IM sebagian besar disebarkan pada 40 ° C [28, 29]. Dengan demikian, Lipozyme TL IM paling mendukung untuk menghasilkan FAME pada 40 ° C terlepas dari sumber minyak dan aseptor asil [30].
(36)
2.5 MEKANISME KERJA ENZIM
Mekanisme kerja enzim terdiri dari tahap-tahap yang ditunjukkan pada gambar 2.2 :
(37)
Mekanisme alkoholisis katalis esterase terdiri dari langkah-langkah berikut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2:
(a) Penambahan nukleofilik untuk membentuk enzim-substrat yang kompleks, di mana Nukleofil adalah oksigen dalam kelompok O-H pada enzim. (b) Proton ditransfer dari asam konjugat dari amina ke atom oksigen alkil
substrat, dan bagian gliserol terbentuk. Jika triasilgliserida yang merupakan substrat awal, maka yang akan terbentuk adalah diasilgliserida, sedangkan jika diasilgliserida adalah substrat, maka akan membentuk monoasilgliserida dan sebagainya.
(c) Atom oksigen dari molekul metanol ditambahkan ke atom karbon dari CO dari asil enzim menengah untuk membentuk enzim-alkohol kompleks yang terasilasi.
(d) Atom oksigen enzim kompleks tersebut tereliminasi dan proton ditransfer dari asam konjugat dari amina, menghasilkan metil ester asam lemak, yaitu, biodiesel. Langkah-langkah ini merupakan mekanisme Ping-Pong Bi Bi, yang sependapat dengan sebagian besar studi kinetik sebelumnya pada reaksi esterifikasi katalis lipase asam lemak rantai panjang [31].
Mekanisme Ping Pong Bi-Bi
Gambaran tentang kinetika enzim sederhana terdiri dari satu langkah reaksi. Namun, sebagian besar reaksi enzimatik lebih rumit, seperti halnya reaksi dalam produksi biodiesel. Reaksi-reaksi ini meliputi pengikatan substrat kedua untuk enzim serta beberapa langkah dalam mekanisme. Hal ini disebut sebagai mekanisme ping pong bi-bi dan digambarkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Mekanisme ping pong bi-bi [32]
Gambar 2.3 menjelaskan reaksi transfer kelompok di mana satu atau lebih produk yang dibebaskan sebelum semua substrat ditambahkan di mana E=enzim,
(38)
A=substrat pertama, P=produk pertama, F=enzim yang stabil, B=substrat kedua, Q=produk kedua [32].
Dalam jenis reaksi, satu atau lebih produk dibebaskan sebelum semua substrat terikat. Sekelompok fungsional substrat pertama A terikat ke enzim untuk menghasilkan produk pertama P dan enzim kompleks yang stabil terikat erat dengan kelompok fungsional. Pada tahap kedua reaksi, kelompok fungsional dipindahkan dari enzim oleh kedua substrat B untuk menghasilkan produk kedua Q sehingga melepaskan bentuk asli dari enzim [32].
2.6 POTENSI EKONOMI
Indonesia merupakan salah satu produsen CPO terbesar di dunia dengan kapasitas produksi terakhir tahun 2014 sebesar 28 juta ton. Produksi CPO di Indonesia dari tahun ke tahun semakin meningkat. CPO memiliki potensi yang cukup besar untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Karena memiliki potensi yang cukup besar, CPO diharapkan dapat menjadi sumber bahan baku utama untuk pembuatan biodiesel guna mencukupi kebutuhan bahan bakar dalam negeri yang semakin tinggi. Adapun peluang untuk mengembangkan potensi biodiesel sendiri di Indonesia cukup besar terutama untuk substitusi minyak solar mengingat saat ini penggunaan minyak solar mencapai sekitar 40% dari total penggunaan BBM untuk sektor transportasi. Sementara penggunaan solar pada industri dan PLTD adalah sebesar 74% dari total penggunaan BBM pada kedua sektor tersebut.
Untuk itu, perlu dilakukan kajian potensi ekonomi biodiesel dari CPO. Namun, dalam tulisan ini hanya akan dikaji potensi ekonomi secara sederhana. Sebelum melakukan kajian tersebut, perlu diketahui harga bahan baku yang digunakan dalam produksi dan harga jual biodiesel. Dalam hal ini, harga biodiesel mengacu pada harga komersial CPO dan biodiesel.
Harga CPO = Rp 7500/ liter [33] Harga Biodiesel = Rp 8400/ liter [33]
Dapat dilihat bahwa, harga jual CPO sebagai bahan baku hampir sama dengan harga jual biodiesel sebagai produk dimana biaya produksi belum termasuk dalam perhitungan. Tentu hal ini tidak membawa nilai ekonomis dalam pembuatan biodiesel dari CPO. Namun, adanya kebijakan dari pemerintah
(39)
mengenai penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar yaitu pemberlakuan Peraturan Menteri ESDM Nomor 25/2013 sejak Agustus 2013 dimana memberikan dampak yang signifikan terhadap konsumsi biodiesel dalam negeri. Kementerian ESDM mengungkapkan bahwa konsumsi biodiesel dalam negeri meningkat hingga 101%. Pada Agustus 2013 lalu, konsumsi nabati (fatty acid
methyl ester/ FAME) yang dicampurkan ke dalam solar sehingga menjadi
biodiesel, masih 57.871 kiloliter. Sementara itu, bulan Oktober 2013 ini konsumsi telah mencapai 116.261 kiloliter.Mulai September 2013, perusahaan di sektor transportasi, industri, komersial, dan pembangkit listrik diwajibkan memakai FAME (fatty acid methyl ester) minimal 10% dalam campuran solar. Hal ini sesuai yang tercantum dalam Peraturan Menteri ESDM Nomor 25/2013 tentang Penyediaan, Pemanfaatan, dan tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain. Biodiesel yang digunakan dalam campuran solar juga diwajibkan merupakan produk lokal, bukan produk impor.
Dengan adanya kebijakan pemerintah yang ditetapkan oleh peraturan menteri ESDM, penetapan harga jual biodiesel sendiri bisa fleksibel mengikuti harga bahan baku serta biaya produksi saat ini yang ditutupi dengan subsidi, sehingga produksi biodiesel menggunakan bahan baku CPO dapat tetap menguntungkan dan berpotensi untuk menjadi industri yang berkembang ke depannya menjadikan Indonesia sebagai penghasil terbesar biodiesel dan pelaku ekspor biodiesel di dunia.
(40)
DAFTAR PUSTAKA
[1] Florensia Indah Stepani, “Produksi Metil Ester dengan Menggunakan Lipase Amobil dari Burkholderia cepacia pada Membran Polyesthersulfone”, Prodram Studi Teknologi Bioproses, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, Skripsi, 2012.
[2] Wulan, Praswasti PDK, Muhammad Titis Rejoso, Heri Hermansyah, “Reaksi Hidrolisis Minyak Zaitun Menggunakan Lipase Rhizopus oryzae yang Diammobilisasi Melalui Metode Adsorpsi”, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, Laporan Penelitian, 2011.
[3] Siswa Setyahadi, Achmadin Luthfi Machsum, Renny S Mokondangan. “Kitin sebagai Penopang untuk Amobilisasi Lipase pada Proses Transesterifikasi Trigliserida”, Kedeputian Teknologi Agroindustri dan Bioteknologi, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, Jakarta, 2011.
[4] Belafibako K, Kova’cs F, Gubicza L, Hancso’ K J., “Enzymatic Biodiesel Production From Sunflower Oil by Candida antartica Lipase In A Solvent-Free System”, Biocatal Biotransform Vol. 20 (6) No. 437-439, 2002.
[5] Soumanou MM, Bornscheuer UT., “Improvement In Lipase Catalyzed Synthesis Of Fatty Acid Mthyl Esters From Sunflower Oil”, Enzyme Microb Technol, Vol 33 (1) No. 97-103, 2003.
[6] Ghaly, A.E, D. Dave, M.S. Brooks, S. Budge, “Production of Biodiesel by Enzymatic Transesterification: Review”. American Journal of Biochemistry and Biotechnology, Vol. 6, No. 54-76, 2010.
[7] Kumari V, Shah S, Gupta MN. “Preparation Of Biodiesel By Lipasecatalyzed Transesterification Of High Free Fatty Acid Containing Oil From Madhuca indica”.Energy Fuels Vol. 21 (1) No. 368-372, 2007.
[8] Shah, S., M. N. Gupta,“ Lipase Catalyzed Preparation of Biodiesel from Jatropha Oil In A Solvent Free System”, Process Biochem, 42: 409-414, 2007.
[9] Heri Hermansyah, Septhian Marno, Rita Arbianti, Tania Surya Utami, Anondho Wijanarko, “Interesterifikasi Minyak Kelapa Sawit dengan Metil Asetat untuk Sintesis Biodiesel Menggunakan Candida rugosa Lipase Terimobilisasi”, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. Depok, Vol 8 No. 24-32, 2009.
[10] Ahmad Hafiidz Mohammad Fauzi, Nor Aishah Saidina Amin, “An Overview of Ionic Liquids as Solvents in Biodiesel Synthesis”, Faculty of Chamical Engineering, University of Teknologi Malaysia, Malaysia, Vol 16 No. 5770-5786, 2012.
(41)
[11] Kumari, A., P. Mahapatra, V. K. Garlapati, R. Banerjee, “Enzymatic Transesterification of Jatropha oil”, Biotechnol, Biofuels, 2: 1-7. DOI: 10.1186/1754- 6834-2-1, 2009
[12] Watanabe, Y., Y. Shimada, A. Sugihara, H. Noda, H. Fukuda, and Y. Tominaga, “Continuous Production of Biodiesel Fuel fromVegetable Oil Using Immobilized Candida Antarctica Lipase”, JAOCS 77(4): 355 – 360, 2000.
[13] Irma Rita, “Proses Emulsifikasi dan Analisis Biaya Produksi Minuman Emulsi Minyak Sawit Merah”, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor, Thesis, 2012.
[14] Prima Luna, “Optimasi Sintesis Monolaurin Menggunakan Katalis Enzim Lipase Imobil Pada Circulated Packed Bed Reaktor”, Sekolah Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor, Thesis, 2011.
[15] Suherwin, “Analisis Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Harga Crude Palm Oil (CPO) Dunia”, Sekolah Pascasarjana, Universitas Sumatera Utara, Medan, Thesis, 2012.
[16] Wahyu Aryawan, Ir. Setijoprajudo M.SE., “Model Pengangkutan Crude Palm Oil (CPO) Untuk Domestik”, Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2011.
[17] Yuni Maya Sari. “Potensi Minyak Kelapa Sawit (CPO) sebagai Biodiesel Alternatif Pengganti Minyak Solar di Provinsi Riau”, Jurnal Penelitian, 2013.
[18] Yuli Ristianingsih, Sutijan, Arief Budiman, “Studi Kinetika Proses Kimia Dan Fisika Penghilangan Getah Crude Palm Oil (CPO) Dengan Asam
Fosfat”, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Gajah Mada,
Jurnal Penelitian, Vol 13 No. 4 : 242-247, 2011.
[19] Deny Sumarna, “Keuntungan Proses Wet Degumming Dibanding Dry Degumming pada Pemurnian Minyak Sawit Kasar”, Program Studi Teknologi Pertanian. Universitas Mulawarman, Samarinda, Jurnal Teknologi Pertanian, ISSN 1858-2419 Vol 3 No. 1, 2007.
[20] Republik Daudi Parthu, “Sintesis Biodiesel”, Program Studi Teknologi Bioproses, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 2012.
[21] Gumus, Rhoda Harbor, Iwekumo Wauton, dan I Emmanuel Okekogene Efeonah, “Simulation Model for Biodiesel Production using Non-isothermal (CSTR) Mode : Membrane Reactor”, 2013.
(42)
[23] Seno Darmanto, “Analisa Untuk Kerja Biodiesel Kapuk Randu”, Jurnal Penelitian, Universitas Muhammadiyah Semarang, Semarang, Vol. 10 No 2, 2010.
[24] Mirza Akbar Maulana, “Pemanfaatan Whole Cell Candida rugosa sebagai Biokatalis untuk Sintesis Biodiesel Melalui Rute Non-Alkohol”, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, Skripsi, 2012.
[25] Riza A Putranto, Djoko Santoso, Tri Panji, Suharyanto, dan Asmini Budiani, “Karakterisasi Gen Penyandi Lipase dari Kapang Rhizopus oryzae dan
Absidia corymbifera”, Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia,
Bogor, 2006.
[26] OmniChem, “Lipozyme”, OmniChem Technical Data Sheet, 2014.
[27] N. Albayrak, S.T. Yang, “Immobilized of Aspergillus oryzae ß- galactosidase on Tosylated Cotton Cloth”, Enzyme Microb, Technol, vol. 31, No. 371-383, 2002.
[28] L. Deng, X.B. Xu, G.G. Haraldsson, T.W. Tan, F. Wang, “Enzymatic Production Of Alkyl Esters Through Alcoholysis: A Critical Evaluation Of Lipases and Alcohols”, J Am Oil Chem Soc. vol. 82, No. 341-347, 2008.
[29] M.M. Soumanou, U.T. Bornscheuer, “Improvement In Lipase-Catalyzed Synthesis Of Fatty Acid Methyl Esters From Sunflower Oil”, Enzyme Microb. Technol. vol. 33, No. 97-103. 2003.
[30] Sim, Jia Huey, Guat Kheng Khor, Azlina Harun Kamruddin, dan Subhash Bhatia, “Thermodynamic Studies on Activity and Stability of Immobilized
Thermomyces lanuginosus in Producing Fatty Acid Methyl Ester (FAME)”.
Department of Chemical Engineering, Universitas Tunku Abdul Rahman, Setapak, Kuala Lumpur. Vol. 3 No. 4, 2013.
[31] Al-Zuhair, Sulaiman, Fan Wei Ling, Lim Song Jun, “Proposed Kinetic Mechanism of The Production of Biodiesel from Palm Oil Using Lipase”, Chemical an Petroleum Engineering Department. United Arab Emirates University, United Arab Emirates, Process Biochemistry, Vol 42: 951-960, 2007.
[32] Rebecca Hobden, “Effectiveness Of Ultrafiltration On The Recovery and Reuse Of Liquid Enzymes In The Production Of Biodiesel”, Department of Technology and Environmental Design. Appalachian State University, Thesis, 2013.
(43)
[34] Nuryanti dan Djati H Salimy. “Metode Permukaan Respon dan Aplikasinya pada Optimasi Eksperimen Kimia”, Risalah Lokakarya Komputasi dalam
Sains dan Teknologi Nuklir: 6-7 Agustus 2008 (373-391)
[35] Satriana dan Muhammad D. Supardan, “Kinetic Study of Esterification of Free Acid in Low Grade Crude Palm Oil Using Sulfuric Acid”, AJChe, 8(1), 2008: hal. 1-8.
[36] Gumpon P., Allen, M.L., Leevijit, T. dan Thaveesinsopha, K., “Methyl Ester Production from High Free Fatty Acid Mixed Crude Palm Oil”,
Songklanakarin J. Sci. Technol., 29(6), 2007: hal 1551-1561.
[37] Alkabbashi, A.N., Alam, Md. Z., Mirghani, M.E.S., Al-Fusaiel, A.M.A., “Biodiesel Production from Crude Palm Oil by Transesterification Process”,
Journal of Applied Science 9 (17), 2009: hal 3166-3170.
[38] Minovska, Vilma, Eleonora Winkelhausen, Slobodanka Kuzmanova., “Lipase Immobilized By Different Techniques On Various Support Materials Applied In Oil Hydrolysis”. Journal Of Serbian Chemical Society. Vol 70 (4) Hal. 609-624, 2005.
[39] Renita Manurung, Ricky Afrianto, & Melina Widyawati., “Synthesis Biodiesel From Palm Oil Through Interesterification Using Immobilized Lipase Enzim As Catalyst: The Effect of Amount of Biocatalyst, Mol Ratio of Reactant, Temperature to Yield”, Proceeding of International Journal of Science and Engineering, 2014.
[40] G. Knothe, “Dependence of Biodiesel Fuel Properties on the Structure of Fatty Acid Alkyl Esters”, Journal of Fuel Process Technol, 86:1059 -1070, 2005
[41] Haryono, Muhammad Ali, Wahyuni., “Proses Pemucatan Minyak Sawit Mentah dengan Arang Aktif”, Berkala Ilmiah Teknik Kimia, Vol 1, No. 1, 2012
[42] Muhammad Yusuf Ritonga, “Optimasi Pembuatan Asam Stearat Berbasis Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPS) yang Stabil Sesuai Standar Mutu”, Program Doktor Ilmu Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara, Medan, 2010
[43] Bendikiene, Vida, Dovile Sinkuniene, & Simas Kazlauskas., “Enzymatic Phenethyl Octanoate Synthesis: Lipaseselection and Reaction Optimization By Response Surface Methodology”, Journal CHEMIJA, Vol 25, No. 3: 185-194, 2014.
[44] M. S. Antczak, A. Kubiak, T. Antczak, S. Bielecki., “Enzymatic Biodiesel Synthesis-Key Factors Affecting Efficiency of The Process Renewable Energy”, 34: 1185-1194, 2009.
(44)
[45] G. T. Jeong, D. H. Park., “Lipase-Catalyzed Transesterification of Rapeseed Oil For Biodiesel Production with Tert-Butanol”, Applied Biochemistry and Biotechnology, 14: 8131-8139, 2008
[46] G. Chen, M. Ying, W. Li., “Enzymatic Conversion of Waste Cooking Oils Into Alternative Fuel- Biodiesel”. Applied Biochemistry and Biotechnology, 129: 911-921, 2006.
[47] Dizge L., Keskinler, “Relationships Derived From Physical Properties Of Vegetable Oil and Biodiesel Fuels”. Fuel, 87: 1743-1748. 2008.
[48] Lee, K., T. Foglia, K. S. Chang., “Production Of Alkyl Ester As Biodiesel From Fractionated Lard and Restaurant Grease”, Journal of the American oil Chemists Society, 79: 191-195, 2002
[49] Santosh Kumar, “Enzymatic Transesterification of Waste Animal Fats For Production Of Biodiesel”, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Thesis, 2013.
[50] Raharja, Septa, Prayoga Suryadarma, dan Teni Oktavia., “Hidrolisis Enzimatik Minyak Ikan Untuk Produksi Asam Lemak Omega-3 Menggunakan Lipase dari Aspergillus niger”, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor, Laporan Hasil Penelitian, 2011.
[49] Souza, S.L., Aguieiras, E.C.G & Langone, M.A.P., “Study of The Commercial Immobilized Lipases Reuse in Biodiesel Synthesis via Transesterification Reactions of Soybean Oil”, 11th European Congress on Catalysis, Lyon, France, September 1st-6th, 2012.
[50] Forresti, M.L. & Ferreira, M.L., “Computational Approach to Solvent-Free of Ethyl Oleate Using Candida Rugosa and Candida Antartica B Lipases, Interfacial Activation and Substrate (Ethanol, Oleic Acid) Adsorption”.
Biomacromolecules. Vol. 5, No. 6, Hal: 2366-2375, 2004.
[51] Sari, Ariza Budi Tunjung., “Proses Pembuatan Biodiesel Minyak Jarak Pagar
(Jatropha Curcas L.) Dengan Transesterifikasi Satu Dan Dua Tahap”,
Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor, Skripsi, 2007.
[52] Sukarno, “Aplikasi Adsorben Dalam Proses Pemurnianbiodiesel Jarak Pagar (Jatropha
Curcas L.)Menggunakan Metode Kolom”, Departemen Teknologi Industri
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor, Skripsi, 2012.
[53] Dube’, MA, Tremblay A.Y., Cao P, “A Novel Membrane Reactor for The Continuous Production of Biodiesel”, Department of Chemical Engineering University of Ottawa, Canada, 2006.
(45)
[54] Tate, R.E. Du, D. Liu, J. Zeng, “A Novel Enzymatic Route For Biodiesel Production From Renewable Oils In A Solvent-Free Medium”, Biotechnology Letters, 25: 1239-1241, 2006.
[55] Demirbas, Ayhan., “Recent Progress in Biorenewable Feedstocks”, Journal
Energy Edu Sci Technol, 22:69–95, 2008.
[56] Maya Kurnia Puspita Ayu, “Produksi Biofuel Dari Minyak Kelapa Sawit Dengan Katalis Padat Cao/ɤ-Al2O3 Dan Como/ ɤ -Al2O3”, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Paper, 2010.
(46)
LAMPIRAN 1
DATA BAHAN BAKU
L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISIS GCMS
Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO
Dari perhitungan, maka diperoleh berat molekul rata-rata FFA CPO sebesar 272,30 gr/mol
L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO
Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO
Dari perhitungan, maka diperoleh berat molekul rata-rata FFA CPO sebesar 855,04 gr/mol
(47)
L1.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) CPO
Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO
Kadar FFA (%)
Sebelum Degumming Setelah Degumming
4,92 3,18
% Penurunan FFA = Sebelum Degumming - Setelah Degumming
Sebelum Degumming
= 4,92-3,18
4,92
(48)
LAMPIRAN 2
DATA PENELITIAN
L2. 1 DATA DENSITAS BIODIESEL
Tabel L2.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel
Jumlah Biokatalis (b/b)
Rasio Molar Reaktan
Suhu (oC)
Densitas Biodiesel (g/ml)
30 % 1 : 3 45 0,87766
L2.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIKA BIODIESEL
Tabel L2.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel
Jumlah Biokatalis (b/b) Rasio Molar Reaktan Suhu (oC)
Waktu Alir (detik) trata-rata
Biodiesel (detik)
Viskositas Kinematik
(cSt)
t1 t2 t3
30 % 1 : 3 45 434,53 455,05 429,27 439,07 3,559
L2.3 DATA YIELD METIL ESTER
Tabel L2.3 Hasil Yield Metil Ester
No Suhu Reaksi (X1)
Jumlah Biokatalis
(X2) Yield
1 -1 -1 15,869
2 1 -1 14,876
3 -1 1 79,482
4 1 1 62,300
5 -1,414 0 21,392
6 1,414 0 30,432
7 0 -1,414 8,147
8 0 1,414 58,660
9 0 0 48,109
10 0 0 26,227
11 0 0 37,869
12 0 0 34,867
13 0 0 76,303
L2.4 DATA PENURUNAN YIELD
Tabel L2.4 Data Penurunan Yield
Pemakaian Yield (%) Penurunan Yield (%)
1 79,482 -
2 45,081 34,401
3 35,035 10,046
4 11,467 33,568
(49)
LAMPIRAN 3
CONTOH PERHITUNGAN
L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO
Kadar FFA = N x V x M 10 x Berat sampel %
Keterangan: N = Normalitas larutan NaOH V = Volume larutan NaOH terpakai
M = Berat molekul FFA (BM FFA CPO = 272,30 gr/mol)
L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPO Sebelum Degumming Normalitas NaOH = 0,25 N
Volume larutan NaOH yang terpakai = 5,1 ml BM FFA = 272,298078gr/mol
Berat CPO = 7,05 gram
Kadar FFA =
sampel massa x 10 NxVxM % = 05 , 7 10 272,298078 1 , 5 25 , 0 x x x %
= 4,92 %
L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO Setelah Degumming Normalitas NaOH = 0,25 N
Volume larutan NaOH yang terpakai = 3,3 ml BM FFA = 272,298078gr/mol
Berat CPO = 7,05 gram
Kadar FFA =
sampel massa x 10 NxVxM % = 05 , 7 10 272,298078 3 , 3 25 , 0 x x x %
(50)
ml ml gr gr m 795 , 2 / 791 , 0 211 , 2 = = = ρ
L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL
Massa CPO = 20 gr
Metanol : CPO = 3 : 1 (mol/mol)
% katalis = 30 % (b/b)
BM Trigliserida = 855,04 gr/mol
Mol CPO =
da Trigliseri BM Massa = mol gr gr / 04 , 855 20
= 0,023 mol Mol Metanol = 3
1 x 0,023 = 0,069 mol
Maka, massa metanol = mol metanol x BM metanol = 0,069 mol x 32,04 gr/mol = 2,211 gram
Volume metanol
Untuk kebutuhan metanol yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
(51)
L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL
Volume piknometer = berat air
densitas air = 5,64 ml Densitas sampel = berat sampel
volume piknometer
Berat piknometer kosong = 15,42 gr = 0,01542 kg Berat piknometer + biodiesel = 20,37 gr = 0,02037 kg Berat biodiesel = 4,95 gr = 0,00495 kg
Densitas minyak biodiesel = 0,00495 kg
0,00000564 m3 = 877,66 kg/m 3
Untuk data yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL
sg = densitas sampel densitas air
viskositas sampel = k x sg x t Dimana t = waktu alir
Kalibrasi air:
ρair (40oC) = 992,25 kg/m3 = 0,99225 g/m3 [55] Viskositas air (40oC) = 0,656 x 10-3 kg/m.s [55] t air = 81,54 detik
sgair = 1
Viskositas air = k x sg x t
0,6560 x 10-3 kg/m.s = k x 1 x 81,54 s k = 8,045x 10-6 kg/m.s2
Viskositas Biodiesel
t rata-rata biodiesel = 439,07 detik sg biodiesel = 877,66 kg/m
3
992,25 kg/m3 = 0,885 Viskositas biodiesel = k x sg x t
= 8,045 x 10-6 x 0,885 x 439,07 = 0,00312 kg/m.s
Viskositas kinematik = 0,00312kg/m.s
877,66kg/m3 = 3,559 x 10 -6
m2/s
= 3,559 mm2/s = 3,559 cSt Untuk data yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
(52)
L3.5 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL
[56]
Untuk data lainnya mengikuti contoh perhitungan di atas
L3.6 PERHITUNGAN PERSEN HIDROLISIS CPO
BM Trigliserida CPO = 855,03 gr/mol = 855,03 mg/mmol Berat 2 ml CPO = 1,85 gram = 1850 mg
Volume NaOH terpakai = 1,55 ml Molaritas NaOH = 0,05 M
Mol Trigliserida dalam 2 ml CPO = Berat 2 ml CPO BM Trigliserida CPO
= 1850 855,03 = 2,16 mmol
Mol FFA (teoritis) = 3 x mol Trigliserida CPO = 3 x 2,16 mmol
= 6,48 mmol Mol FFA (praktek) = mol NaOH
= Molaritas NaOH x Volume NaOH terpakai = 0,05 x 1,55
= 0,0775 mmol
Persen Hidrolisa = Mol FFA (Praktek)
Mol FFA (Teoritis) ×100 % [2]
= 0,0775
6,48 ×100 %
= 1,19 %
Untuk data yang lainnya sama dengan perhitungan di atas. % 482 , 79 Yield % 100 gr 20 0,8314 gr x 19,12 Yield % 100 baku bahan massa kemurnian praktik x biodiesel massa Yield = = = x x
(53)
LAMPIRAN 4
DOKUMENTASI PENELITIAN
L4.1 FOTO PROSES DEGUMMING CPO
Gambar L4.1 Foto Proses Degumming CPO
L4.2 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI
Gambar L4.2 Foto Proses Transesterifikasi
(54)
Gambar L4.3 Foto Hasil Transesterifikasi
L4.4 FOTO PENYARINGAN ENZIM
Gambar L4.4 Foto Penyaringan Enzim
(55)
Gambar L4.5 Foto Produk Akhir Biodiesel
L4.6 FOTO ANALISIS DENSITAS
Gambar L4.6 Foto Analisis Densitas
(56)
(57)
LAMPIRAN 5
HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN BIODIESEL
L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK CPO
(58)
Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO (Crude Palm Oil)
L5.2 HASIL ANALISIS BIODIESEL
(59)
Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1
(60)
Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3
(61)
Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5
(62)
Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7
(63)
Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9
(64)
Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11
(65)
Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 13
(66)
Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 Pengulangan III
(67)
LAMPIRAN 6
ANALISIS STATISTIK DENGAN MINITAB
L6.1 DATA RANCANGAN PERCOBAAN
Gambar L6.1 Data Rancangan Percobaan
L6.2 HASIL PENGOLAHAN DATA DENGAN MINITAB
(1)
Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7
(2)
Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9
(3)
Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11
(4)
Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 13
(5)
Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 Pengulangan III
(6)
LAMPIRAN 6
ANALISIS STATISTIK DENGAN MINITAB
L6.1 DATA RANCANGAN PERCOBAAN
Gambar L6.1 Data Rancangan Percobaan
L6.2 HASIL PENGOLAHAN DATA DENGAN MINITAB