BIODIESEL PROSES PRODUKSI BIODIESEL

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 BIODIESEL

Biodiesel terdiri dari metil ester asam lemak yang diproduksi melalui reaksi transesterifikasi dari trigliserida minyak dengan alkohol rantai pendek. Biodiesel dapat dihasilkan melalui reaksi transesterifikasi atau reaksi esterifikasi asam lemak bebas tergantung dari kualitas minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku Joelianingsih et al. 2006. Transesterifikasi adalah reaksi antara minyak dengan metanol untuk menghasilkan biodiesel fatty acid methyl ester FAME and gliserol. Gliserol adalah produk samping dari produksi biodiesel yang memiliki beberapa manfaat untuk diaplikasikan dibidang industri kimia dan kosmetik. Menurut Fatimah et al. 2009, biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati, minyak hewani atau dari minyak goreng bekasdaur ulang. Bahan baku biodiesel yang berpotensi besar di Indonesia untuk saat ini adalah minyak mentah kelapa sawit Crude Palm Oil atau CPO. Minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel antara lain minyak sawit Elaeis Guinensis, minyak rapeseed Brassica Napus, minyak kedelai Glycine Max, minyak biji bunga matahari Helianthus Annuus, minyak kelapa Cocos Nucifera, minyak jagung Zea Mays, minyak dari biji kapas Gossypium Hirsutum, minyak almond Prunus Dulcis, minyak hazelnut Corylus Avellana, minyak kacang Arachis Hypogaeae, minyak safflower Carthamus Tinctorius, minyak biji gandum Triticum Aestivum, minyak jarak Jathropa Curcas, minyak castor Ricinus Communis. Sedangkan lemak hewan yang bisa digunakan berupa beef tallow, minyak ikan, lard, lemak unggas Mittelbach et al. 2004.

2.2 PROSES PRODUKSI BIODIESEL

Biodiesel dapat diproduksi secara katalis dan non-katalis. Katalis yang biasa digunakan dapat digolongkan kedalam kedalam tiga jenis yaitu katalis enzim, katalis asam, atau katalis basa. Contoh dari katalis basa yang biasa digunakan adalah natrium hidroksida NaOH atau kalium hidroksida KOH, contoh katalis asam adalah asam sulfat H 2 SO 4 , sedangkan untuk katalis enzim adalah enzim lipase. Penggunaan katalis tergantung dari kandungan FFA dalam minyak. Katalis basa biasa digunakan untuk minyaklemak dengan kandungan FFA kurang dari 4, sedangkan katalis asam untuk minyaklemak dengan kandungan FFA lebih dari 5 Joelianingsih et al. 2006. Menurut Puspitosari 2007, molar rasio antara minyak dengan metanol tergantung dari katalis yang digunakan. Stokiometri reaksi menunjukkan jumlah metanol yang dibutuhkan tiga mol per satu mol trigliserida, agar reaksi dapat bergeser ke kanan maka digunakan metanol yang berlebih. Proses pembuatan biodiesel tanpa katalis mempunyai kelebihan diantaranya tidak perlu dilakukan penghilangan FFA dengan refining atau pra esterifikasi, reaksi esterifikasi dan transesterifikasi dapat berlangsung dalam satu reaktor sehingga minyak dengan kadar FFA tinggi dapat langsung digunakan, kondisi proses pemisahan dan pemurnian produk lebih sederhana dan ramah lingkungan Joelianingsih et al, 2006 Menurut Puspitosari 2007, dalam proses produksi biodiesel secara non-katalitik, laju aliran metanol dan suhu reaktor berpengaruh terhadap kinerja reaktor kolom gelembung yang digunakan. Kinerja reaktor terbaik dicapai pada suhu reaktor 290°C, karena pada suhu tersebut dihasilkan produk dengan massa terbesar, dihasilkan gliserol serta nilai yield lebih cepat meningkat. Laju produksi pada 4 suhu 290°C sebesar 28.33 gram produkjam. Secara kuantitas, berdasarkan massa produk yang dihasilkan, kinerja reaktor terbaik dicapai pada laju aliran metanol 3 mlmenit. Secara kualitas, kinerja reaktor terbaik dicapai pada laju aliran metanol 2.5 mlmenit karena dihasilkan kadar ME sesuai SNI 04-7182-2006, sebesar 96.7 dan gliserol bebas setelah empat jam reaksi. Menurut Susila 2009, kadar metil ester optimum diperoleh pada rasio molar 160 dan temperatur reaksi 290 o C karena menghasilkan biodiesel terbesar dan gliserol terkecil. Pembuatan biodiesel dalam kondisi metanol superkritis dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. Penggunaan reaktor bertekanan tinggi selain membutuhkan biaya investasi dan produksi yang tinggi juga beresiko membahayakan keamanan dan keselamatan karena lebih mudah meledak Joelianingsih et al, 2006, untuk mengurangi resiko kecelakaan dan biaya yang dikeluarkan untuk proses produksi dibutuhkan alternatif lain dalam pembuatan biodiesel, salah satunya dengan penggunaan bubble culomn reactor atau reaktor kolom gelembung. Pada metode Superheated Methanol Vapor SMV-Bubble Column, reaktor kolom gelembung berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi antara minyak dengan metanol dalam bentuk uap super-terpanaskan. Menurut Mouza et al. 2004, Reaktor kolom gelembung digunakan untuk reaksi antara gas-liquid. Kelebihan dari reaktor tipe ini adalah konstruksi sederhana, biaya operasi murah, effisiensi energi tinggi, pindah panas dan pindah massa terjadi dengan baik. Reaksi pembuatan biodiesel dengan metanol superkritis membutuhkan waktu yang sangat singkat, sekitar empat menit, lebih singkat dari proses dengan katalis, sekitar satu jam. Reaksi pembuatan biodiesel dengan reaktor kolom gelembung membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari metode-metode lainnya. kelemahan lain dari pembuatan biodiesel dengan reaktor kolom gelembung adalah kandungan ME dalam produk sekitar 90, yang berarti masih di bawah standar Indonesia maupun Eropa sebesar 96.5 Joelianingsih et al. 2006.

2.3 COMPUTATIONAL FLUID DINAMICS CFD