Reaksi Transesterifikasi DPO (Degummed Palm Oil) untuk Menghasilkan Biodiesel Sawit Menggunakan Lipozyme dalam Pelarut Ionic Liquid1-Butyl-3-Methylimidazolium Hexafluorophosphate ([Bmim][Pf6])

REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO (Degummed Palm
Oil)UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYMETL IM DALAM
PELARUT IONIC LIQUID1-Butyl-3Methylimidazolium Hexafluorophosphate
([BMIM][PF6])

SKRIPSI

Oleh

Nur Sri Rahayu
100405012

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2015

5

REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO (Degummed Palm

Oil)UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYMETL IM DALAM
PELARUT IONIC LIQUID1-Butyl-3Methylimidazolium Hexafluorophosphate
([BMIM][PF6])

SKRIPSI
Oleh

NUR SRI RAHAYU
100405012

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2015

6

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO (Degummed Palm Oil)
UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYME TL IM DALAM
PELARUT IONIC LIQUID1-Butyl-3Methylimidazolium Hexafluorophosphate
([BMIM][PF6])
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, 27 Februari 2015

Nur Sri Rahayu
NIM 100405012

i

PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:

REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO (Degummed Palm Oil)
UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYME TL IM DALAM
PELARUT IONIC LIQUID1-Butyl-3Methylimidazolium Hexafluorophosphate
([BMIM][PF6])
dibuatsebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik
pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Mengetahui,
Koordinator Skripsi

Medan, Maret 2015
Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002

Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002

Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

Dr.Ir. Taslim, MSi
NIP. 19650115 1990031 002

Mhd. Hendra S. Ginting, ST
MTNIP. 197009191999031 001

ii

PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWTatas limpahan rahmat dan karunia-Nya

sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul
“Reaksi Transesterifikasi DPO (Degummed Palm Oil) untuk Menghasilkan Biodiesel
Sawit

Menggunakan

Methylimidazolium

Lipozyme

dalam

Hexafluorophosphate

Pelarut

Ionic

([Bmim][Pf6])”

Liquid1-Butyl-3-

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 Crude Palm Oil (CPO)
dengan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis enzim lipase dalam pelarut ionic
liquid, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi
jumlah penggunaan bahan bakar fosil.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis
banyakmendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis.Untuk
itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasihdan penghargaan yang sebesarbesarnya kepadaIbu 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, Maret 2015
Penulis,

Nur Sri Rahayu

iii

DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :
1. Kedua orang tua penulis tercinta, Sugeng dan Sukartiserta adik-adik tercinta,
Muhammad Ikhsan dan Asyifa Nur Fahira yang telah banyak mendukung
penulis sampai saat ini.
2. Ir. Renita Manurung, MTselaku 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. Bapak Mariadi atas kerjasama dalam membantu penelitian ini.
9. Aira Darusmy atas kerjasamanyayang baik hingga akhir selama melakukan
penelitian dan penulisan skripsi ini.
10. Sahabat-sahabat terbaikku di Teknik Kimia, DJLAWR (Didim, Inda, Liza,
Juli, Pakcik Ricky), dan semua stambuk 2010 serta senior-senior yang
memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
11. Teman-teman tercinta Bintang, Tari, Sipu, Ade, Nur, Ningseh, Ery, Ahok,
Wahyu, Eky, Wati dan Papor yang memberikan banyak dukungan dan
semangat kepada penulis.

iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM

Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
Alamat orang tua

: Nur Sri Rahayu
: 100405012
: Aeknabara, 11 Sept 1992
: Sugeng dan Sukarti
: Teluk Panji III, Labuhan
Batu Selatan

Asal Sekolah:
• SDN 118399 Teluk Panji III tahun 1998-2004
• MTs Al-Hidayah Teluk Panji IV tahun 2004 – 2007
• SMA Swasta Aeknabara tahun 2007 – 2010
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Covalen Study Group (CSG) periode 2012-2013 sebagai Anggota
Pengembangan Bakat dan Minat (BAKMI).
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU
periode 2012/2013 sebagai Anggota Bidang Hubungan

Masyarakat (HUMAS)
3. Asisten Laboratorium Kimia Organik Departemen Teknik Kimia
FT USU tahun 2013-2015 modul Reaksi Substitusi, Nitrasi,
Hidrokarbon, Isolasi Zat Warna. Asisten Peneliti dalam Penelitian
UpgradeKinerja Enzim Dalam Produksi Biodiesel Sawit tahun
2013

v

DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
PENGESAHAN
PRAKATA
DEDIKASI
RIWAYAT HIDUP PENULIS
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN
DAFTAR SIMBOL
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
1.2 PERUMUSAN MASALAH
1.3 TUJUAN PENELITIAN
1.4 MANFAAT PENELITIAN
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 MINYAK KELAPA SAWIT
2.1.1 Pengolahan Buah Sawit Menjadi CPO
2.1.2 CPO sebagai Bahan Baku Biodiesel
2.2 MEKANISME KERJA ENZIM
2.2.1 Enzim sebagai Katalis
2.2.2 Stabilitas Enzim di dalam Cairan Ionik
2.3 BIODIESEL
2.4 PROSES PRODUKSI BIODIESEL
2.4.1 Reaksi Transesterifikasi

i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
xi
xiii
xiv
xvi
xvii
1
1
2
2
3
3
5
5
6
7
8
8
11
12
13
15

2.5 CAIRAN IONIK SEBAGAI PELARUT PADA ENZIMATIS
BIODIESEL
2.6 PELARUT DALAM SINTESIS BIODIESEL
2.6.1 Cairan Ionik (Ionic Liquid)
2.6.2 Penggunaan Ulang terhadap Cairan Ionik
2.6.3 [BMIM PF6]
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

16
17
17
18
20
22
22

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

22

3.2.1

Bahan Penelitian

22

3.2.2

Peralatan Penelitian

22

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN
3.4 PROSEDUR PENELITIAN

23
24

vi

3.4.1 Prosedur Degumming CPO
3.4.2 Prosedur Utama
3.4.3 Prosedur Analisis
3.4.3.1 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan

24
24
25
25

Metode Hidrolisis
3.4.3.2 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 25
CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method
Ca 5a-40
3.4.3.3 Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Bahan
Baku CPO dan Biodiesel yang dihasilkan
menggunakan GCMS
3.4.3.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan
denganMetode Tes ASTM D 445
3.4.3.5 Analisis Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan
Metode Tes OECD 109
3.4 FLOWCHART PENELITIAN

26

26
26
27

3.5.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO
3.5.2 Flowchart Prosedur Utama

27
28

3.5.3 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode Hidrolisis

29

3.5.4 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO

30

dengan Metode Tes AOCS Official MethodCa 5a-40
3.5.5 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan

31

Metode Tes ASTM D 445
3.5.6 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan

31

Metode Tes OECD 109
BABIV HASIL DAN PEMBAHASAN
32
4.1 ANALISIS BAHAN BAKU DPO (DEGUMMED PALM OIL)
32
4.2 PENGARUH IL [BMIM (PF6)] TERHADAP PEROLEHAN YIELD 35
4.3 PENGARUH IL [BMIM (PF6)] TERHADAP KINERJA ENZIM
37
4.4 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM LIPOZYME
38
4.5 ANALISIS PRODUK BIODIESEL
39
4.5.1 Analisis Kemurnian Metil eter (%)
39
4.5.2 Analisis Densitas
41
4.4.3 Analisis Viskositas Kinematik
41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
42
5.1 KESIMPULAN
42
5.2 SARAN
42
DAFTAR PUSTAKA
43

vii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5

Crude Palm Oil
Mekanisme Kerja Enzim
Mekanisme Enzimatik Produksi FAME
Stabilitas Enzim di dalam Cairan Ionik
Campuran Reaksi Biodiesel, Gliserol dan Enzim dengan IL
Padat
Gambar 2.6SkemadariSintesis Biodiesel dengan Proses Transesterifikasi
Gambar 2.7 Struktur Molekul [BMIM][ PF6]
Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO
Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Utama
Gambar 3.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode
Hidrolisis
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku
CPO
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan
Gambar 4.1 Analisis Kadar FFA terhadap CPO Sebelum dan Sesudah
Degumming
Gambar 4.2 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak
CPO
Gambar 4.3 Pengaruh IL [BMIM][ PF6]terhadap Perolehan Yield
Gambar 4.4 Pengaruh IL [BMIM][ PF6]terhadap Kinerja Enzim
Gambar 4.5 Diagram Aktivitas Enzim oleh Lipozyme Sebelum Pemakaian
dan Setelah Pemakaian IV
Gambar L4.1 Proses Degumming CPO
Gambar L4.2 Proses Transesterifikasi
Gambar L4.3 Hasil Transesterifikasi
Gambar L4.4 Penyaringan Enzim
Gambar L4.6 (a) Biodiesel yang Dihasilkan, (b) Penyimpanan Biodiesel
dalam Botol
Gambar L4.7 (a) Lipozyme Sebelum Dipakai, (b) Lipozyme Setelah Dipakai,
(c) Analisis Aktivitas Enzim, (d) Penyimpanan Lipozyme
dalam Botol
Gambar L4.8Analisis Densitas
Gambar L4.9 Analisis Viskositas
Gambar L5.1 Kromatogram Standar GC-MS CPO (Crude Palm Oil)
Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO
(Crude Palm Oil)
Gambar L5.3 Kromatogram Standar GC Biodiesel
Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1
Pengulangan I
Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1
Pengulangan II
Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1
Pebgulangan III
Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1
viii

Halaman
6
8
10
12
15
16
20
27
28
29
30
31
31
32
33
35
37
38
56
56
57
57
58
58

59
59
60
61
62
63
63
64

Pengulangan IV
Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2
Pengulangan I
Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2
Pengulangan II
Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2
Pegulangan III
Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2
Pengulangan IV

ix

64
65
65
66
66

DAFTAR TABEL
Halaman

Tabel 1.1 Produksi Biodiesel dengan Menggunakan Ionic Liquids
Tabel 2.1 Sifat Fisik Cairan Ionik [BMIM][PF6]
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian
Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)
Tabel 4.2 KomposisiAsam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh
Tabel 4.3 Analisis Kemurnian Metil Ester (%)
Tabel 4.4 Analisis Densitas Biodiesel
Tabel 4.5 Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel
Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO
Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO
Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO
Tabel L.2.1Hasil Analisis Densitas Biodiesel
Tabel L.2.2Hasil Analisis Viskositas Biodiesel
Tabel L.2.3Hasil Yield dan Total Penurunan Yield Biodiesel
Tabel L.2.4 Hasil Analisis Aktivitas Enzim Berdasarkan Persen
Hidrolisa CPO

x

2
20
23
34
34
39
41
41
48
48
49
50
50
50
51

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU
48
L1.1 KOMPOSISI TRIGLISERIDA ASAM LEMAK
48
BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISIS GCMS
L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO
48
L1.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) CPO
49
LAMPIRAN 2 DATA HASIL PENELITIAN
50
L2.1 DATA HASIL ANALISIS DENSITAS BIODIESEL
50
L2.2 DATA HASIL ANALISIS VISKOSITAS
KINEMATIKA BIODIESEL
50
L2.3 DATA YIELD DAN TOTAL PENURUNAN YIELD
50
BIODIESEL
L2.4 DATA HASIL ANALISIS AKTIVITAS ENZIM
51
BERDASARKAN PERSEN HIDROLISA CPO
LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN
52
L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO
52
L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPO SebelumDegumming 52
L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO Setelah Degumming 52
L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL
53
L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL
53
L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL
54
L3.5 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL
54
L3.6 PERHITUNGAN PERSEN HIDROLISA CPO
55
LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN
56
L4.1 PROSES DEGUMMING CPO
56
L4.2 PROSES TRANSESTERIFIKASI
56
L4.3 HASIL TRANSESTERIFIKASI
57
L4.4 PENYARINGAN ENZIM
57
L4.5 PRODUK AKHIR BIODIESEL
58
L4.6 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM
58
L4.7 ANALISIS DENSITAS
59
L4.8 ANALISIS VISKOSITAS
59
LAMPIRAN 5 HASIL ANALISISBAHAN BAKU CPO DAN
60
BIODIESEL
L5.1 HASIL ANALISISKOMPOSISI ASAM LEMAK CPO 60
L5.2 HASIL ANALISIS BIODIESEL
62

xi

DAFTAR SINGKATAN
BMIM PF6
ASTM
OECD
ESDM
BM
dkk
et al
CPO
DPO
ALB
RBDPO
FAME
ILS
IL
cSt
FFA
GC
GC-MS
PKS
rpm
SNI
SPSS

Butyl Metylimidazolium Hexafluorophosphate
American Society for Testing and Material
(ASTM)
Organization for Economic Co-operation and
Development
Energi dan Sumber Daya Minyak
Berat Molekul
dan kawan-kawan
et alia
Crude Palm Oil
Degummed Palm Oil
Asam Lemak Bebas
Refined Bleached Deodorized Palm Oil
Fatty Acid Metyl Ester
Ionic Liquids Solvent
Ionic Liquid
centistokes
Free Fatty Acid
Gas Chromatography
Gas Chromatography Mass Spechtrophometry
Pusat Penelitian Kelapa Sawit
Rotary per minute
Standar Nasional Indonesia
Statistical Product and Service Solutions

xii

DAFTAR SIMBOL
Simbol
T
R
E
A
K
N
V
M
m
V
ρ
sg
t
k

Keterangan
Suhu
Konstanta gas umum
Tenaga aktivasi
Faktor tumbukan
Konstanta
kecepatan
reaksi
Normalitas
Volume larutan NaOH
terpakai
Berat molekul FFA CPO
Berat Sampel
Volume awal
Massa jenis
Specific Gravity
Waktu alir
Konstanta Alir

xiii

Dimensi
ºC
cal/gmol K
cal/gmol

N
ml
Gr/mol
gram
ml
kg/m3
s
kg/m.s2

ABSTRAK
Salah satu sumber minyak nabati yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku
biodiesel adalah Crude Palm Oil (CPO). Crude palm oil (CPO) mengandung asam
lemak bebas yang relatif tinggi berkisar 3 -5%, sedangkan untuk memproduksi
biodiesel asam lemak bebas harus≤ 2%. Untuk itu, dalam penelitian ini dibutuhkan
perlakuan untuk menurunkan kandungan asam lemak bebas dan menghilangkan
pengotor pada minyak sebelum crude palm oil (CPO) digunakan sebagai bahan baku
biodiesel. Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi bolak balik yang relatif lambat.
Untuk mempercepat jalannya reaksi dan meningkatkan hasil, proses dilakukan
dengan pengadukan yang baik, penambahan katalis dan pemberian reaktan berlebih
agar reaksi bergeser ke kanan. Pemilihan katalis dilakukan berdasarkan kemudahan
penanganan dan pemisahannya dari produk. Metode enzimatik transesterifikasi
memiliki banyak keuntungan seperti kondisi reaksi yang rendah menyebabkan
konsumsi energi yang sedikit. Tetapi penggunaan biokatalis lipase memiliki
beberapa kelemahan antara lain besarnya biaya enzim dan inaktivasi oleh aseptor asil
seperti metanol. Transesterifikasi enzimatik minyak nabati dalam cairan ionik telah
dibuktikan dalam memproduksi biodiesel.Cairan ionik sebagaipendukung enzimatik,
menciptakan sistem katalitik yang dapat digunakan dalam transesterifikasi minyak
menjadi biodiesel. Pada penelitian ini, disajikan hasil penelitian sintesis biodiesel
dari Crude Palm Oil (CPO) dengan reaksi transesterifikasi (penggunaan methanol
sebagai aseptor asil), pemakaian ulang Lipozyme sebagai katalis dalam reaktor batch
dan
penggunaan
cairan
ionik
1
butil-3metilimidazoliumhexafluorophosphate[BMIM][PF6] sebagai pelarut sehingga
diperoleh biodiesel sebagai produk, yang dianalisis menggunakan Gas
Chromatography (GC). Sebagai kajian dalam penelitian ini, dibahas mengenai
pengaruh cairan ionik terhadap kinerja enzim lipase pada pemakaian ulang. Rata-rata
penurunan aktivitas enzim lipase terbaik yang diperoleh pada penelitian ini yaitu
sebanyak 4,28% dengan cairan ionik dan lypozime setelah digunakan sebanyak 4
kali dengan kondisi rasio molar reaktan 1:3, rasio berat molar CPO dengan cairan
ionik 1:1,5, suhu reaksi 45 oC, Lipozyme sebanyak 30% dan waktu reaksi selama 6
jam.
Kata kunci : Biodiesel, CPO, lipozyme, cairan ionik, penurunan aktivitas enzim

xiv

ABSTRACT
One source of vegetable oils that can be used as raw material for biodiesel is Crude
Palm Oil (CPO). Crude palm oil (CPO) contains free fatty acids are relatively high
ranging from 3 -5 % , while for biodiesel production of free fatty acids must be≤
2%. Therefore, in this study needed treatment to reduce the content of free fatty acids
in the oil and remove impurities before crude palm oil (CPO) is used as a raw
material for biodiesel. Transesterification reaction is a reaction of alternating
relatively slow. To accelerate the reaction and increase the yield, the process is done
with good stirring, the addition of the catalyst and the provision of excess reactants
for the reaction shifts to the right. The selection of the catalyst made by the ease of
handling and separation of the product. Enzymatic transesterification method has
many advantages such as low reaction conditions lead to less energy consumption.
But the use of lipase biocatalyst has some disadvantages, among others, the cost and
inactivation by the enzyme acyl acceptor such as methanol. Enzymatic
transesterification of vegetable oils in ionic liquids has been demonstrated in
producing biodiesel . Ionic liquids as a supporter of enzymatic, creating a catalytic
system that can be used in the transesterification of oil into biodiesel. In this study,
presented the results of research synthesis of biodiesel from crude palm oil (CPO) to
the transesterification reaction (the use of methanol as an acyl acceptor) , Lipozyme
reuse as a catalyst in a batch reactor and the use of the ionic liquid 1 -butyl - 3 methylimidazolium hexafluorophosphate [ BMIM ][ PF6 ] as a solvent in order to
obtain biodiesel as a product, which was analyzed using Gas Chromatography (GC).
As the studies in this research, discussed the influence of ionic liquids on the
performance of lipase on reuse. Average decrease in lipase activity best obtained in
this study is as much as 4.28% with ionic liquids and lypozime after being used as
much as 4 times the molar ratio of reactants condition 1 : 3 molar weight ratio of
CPO with the ionic liquid 1 : 1.5, reaction temperature 45 ° C, Lipozyme much as
30% and the reaction time of 6 hours .
Keywords : Biodiesel, CPO, lipozyme, ionic liquids, decreased enzyme activity

xv

BAB 1
PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG
Lipase merupakan enzim yang memiliki peran yang penting dalam
bioteknologi modern.Banyak industri yangtelah mengaplikasikan penggunaan enzim
sebagai

biokatalis.Lipase

terkenal

memiliki

aktivitas

yang

tinggi

dalam

reaksihidrolisis dan dalam kimia sintesis. Lipase dapat berperan sebagai biokatalis
untuk reaksi reaksi hidrolisis, esterifikasi,alkoholisis, asidolisis and aminolisis .
Saat ini mulai dikembangkansintesis biodiesel menggunakan enzim
lipasesebagai biokatalis.Lipase sebagai biokatalismampu mengarahkan reaksi secara
spesifikke arah produk yang diinginkan tanpaterjadinya reaksi samping yang
merugikan.Biokatalis ini merupakan katalis heterogen,sehingga pemisahannya dari
produk setelahreaksi berakhir dapat dilakukan denganmudah. Namun, enzim lipase
mudahterdeaktivasi oleh alkohol yang merupakanreaktan dalam proses enzimatik
sintesisbiodiesel ini [1]. Oleh karena itu,perlu dikembangkan metode baru
untukmeningkatkan aktivitas dan stabilitas lipasedalam proses sintesis biodiesel [2].

Pada produksi biodiesel menggunakan metode kimia memiliki sejumlah
keterbatasan seperti masalah emulsifikasi, saponifikasi dan pengolahan limbah yang
tinggi. Oleh karena itu untuk menangani keterbatasan tersebut, dilakukan pendekatan
terhadap produksi biodiesel dengan proses enzimatik menggunakan katalis lipase dan
pengolahan limbah yang rendah. Namun sintesis enzimatik biodiesel memiliki
sejumlah kesulitan dalam proses pemisahan. Sekarang telah berkembang pesat
penggunaan pelarut non-volatil yaitu Ionic Liquid (IL) dalam mengurangi kerugian
dari teknologi produksi biodiesel saat ini.
Alasan produksi biodiesel berbasis lipase belum mencapai potensi komersial
saat ini adalah bahwa enzim mahal dan umumnya tidak stabil.Dua masalah potensial
lainnya timbul dalam penggunaan lipase. Pertama, apabila reaktan yang digunakan
(alkohol) maka dapat menghambat atau bahkan mendenaturasi lipase, dan yang
kedua,

gliseroljuga

dapat

menghambat

1

aktivitas

lipase.Solusi

lain

untuk

meminimalkan denaturasi dari lipase yaitu dengan menambahkan alkohol secara
bertahap atau berkelanjutan ke dalam campuran reaktan . Menambahkan alkohol
mampu mencegah denaturasi dari lipase dan hasil ester yang diperoleh tinggi.
Namun, solusi ini belum dapat dikembangkan lebih lanjut lagi. Cara lain yang dapat
dilakukan yaitu dengan menambahkan pelarut kedalam reaksi seperti Ionic Liquids
(IL) [1].
Dewasa ini penelitian menggunakan pelarut IL pada proses sintesis biodiesel
telah banyak dilakukan sebelumnya seperti yang disajikan dalam tabel 1.1 berikut:

Tabel 1.1 Produksi Biodiesel dengan Menggunakan Ionic Liquids[7].
Ionic liquids

Bahan Baku

Lipase

Acyl

Yield

Peneliti

Acceptor
[ Emim ] [ OTF ]

Minyak kedelai

Novozym 435

Metanol

80 %

[4]

[ BMIM ] [ PF6 ]

Minyak bunga

Novozym 435

Metanol

98%

[5]

Penicillium

Metanol

86 %

[6]

Metil asetat

80 %

[3]

matahari
[ BMIM ] [ PF6 ]

Minyak jagung

expansum lipase
[ BMIM ] [ PF6 ]

Triolein

Novozym 435

Berdasarkan tabel diatas, bahwa pada proses transesterifikasi biodiesel
menggunakan bahan baku minyak bunga matahari dengan katalis lipase Novozyme
435 dan IL [BMIM] [PF6] mencapai yield tertinggi sebesar 98% [5]. Banyak IL
memilikipotensi tinggi dalam produksi biodiesel denganmanfaat yang besar, seperti
hasil produk yang tinggi dan kompatibilitasdengan katalis enzim. Dalam produksi
biodiesel, peningkatan konversi melalui penambahan IL tergantung pada jumlah,
karena terlalu sedikit tidak akan meningkatkan aktivitas dan stabilitas lipase,
sementara terlalu banyak akan mencegah minyak dari mencapai situs aktif dari
lipase. Pada penelitian ini digunakan IL [BMIM] [PF6]sebagai pelarut dalam
memproduksi biodiesel, karena baik untuk meningkatkan stabilitas lipase dan
kemudahan dalam pemisahan produk.

2

1.2 PERUMUSAN MASALAH
Salah satu kelemahan proses enzimatik adalah menurunnya aktifitas dan
stabilitas enzim yang disebabkan oleh reaktifitas metanol yang menyerang sisi aktif
enzim. Selain itu, gliserol yang terbentuk mudah teradsorp ke permukaan enzim
sehingga berkurangnya sifat katalitik dari enzim. Dengan Penggunaan IL sebagai
pelarut dapat memperbaiki aktifitas dan meningkatkan keefektifan dalam produksi
biodiesel sawit.

1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengkaji pengaruh ionic liquid sebagai pelarut terhadap sintesis biodiesel
melalui reaksi transesterifikasi.
2. Mengkaji stabilitas enzim Lipozymesebagai katalis di dalam cairan ionik pada
sintesis biodiesel.

1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah:
1. Untuk memperoleh informasi mengenai penggunaan ionic liquids sebagai
pelarut dalam sintesis biodiesel.
2. Untuk memberikan informasi dasar kelayakan penggunaan ionic liquids
terhadap ketahanan enzim lipase.
3. Untuk memberikan informasi dasar kelayakan proses untuk sintesis biodiesel.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah :
1. Penelitian ini dilakukan di LaboratoriumKimia Organik Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.
2. Bahan baku untuk sintesis biodiesel adalah Crude Palm Oil(CPO), Metanol
dan Lypozime sebanyak 30% dari berat jumlah minyak.
3. Reaksi sintesis biodiesel dilangsungkan dengan variabel seperti berikut:
-

Rasio berat molarCPO : ionic liquid

: 1:1,5

[3]

-

Rasio mol reaktan

: 1:3

[8]

3

-

Konsentrasi biokatalis

: 30%

[9]

-

Suhu reaksi

: 45 °C

[9]

-

Waktu reaksi

: 6 jam

[9]

-

Kecepatan pengadukan

: 150 rpm

[9]

Analisis yang dilakukan adalah :
1. Analisis kadarFree Fatty Acid(FFA) bahan baku CPO Metode Tes AOCS
Official Method Ca 5a-40.
2. Analisis aktivitas enzim lipase dengan metode hidrolisis.
3. Analisis komposisi bahan baku CPO dan biodiesel yang dihasilkan dengan
menggunakan GCMS.
4. Analisis viskositas biodiesel yang dihasilkan dengan metode tes ASTM D 445
5. Analisis densitas biodiesel yang dihasilkan dengan metode tes OECD 109.

4

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 MINYAK KELAPA SAWIT
Minyak kelapa sawit diperoleh dari pengolahan buah kelapa sawit (Elaeis
guinensis).Secara garis besar buah kelapa sawit terdiri dari serabut buah(pericarp)
dan inti (kernel).Serabut buah kelapa sawit terdiri dari tiga lapis yaitulapisan luar
atau kulit buah yang diseb but pericarp, lapisan sebelah dalam disebutmesocarp atau
pulp dan lapisan paling dalam disebut endocarp.Inti kelapa sawitterdiri dari lapisan
kulit biji (testa), endosperm dan embrio. Mesocarpmengandung kadar minyak ratarata sebanyak 56%, inti (kernel) mengandungminyak sebesar 44%, dan endocarp
tidak mengandung minyak. Minyak kelapasawit seperti umumnya minyak nabati
lainnya adalah merupakan senyawa yangtidak larut dalam air, sedangkan komponen
penyusunnya yang utama adalahtrigliserida dan nontrigliserida [10].
Hampir semua bagian pohon kelapa sawit dapat dimanfaatkan.Batang pohon
sawit dapat digunakan untuk pembuatan pulp, bahan kimia turunan, sumber energi,
papan partikel, dan juga bahan kontruksi.Buah kelapa sawit memiliki nilai ekonomis
yang tinggi, dapat diolah rnenjadi minyak sawit yang bermanfaat untuk bidang
pangan maupun non pangan.Bagian lainnya seperti sabut dan sludge, tandan kosong,
cangkang, rninyak inti sawit dan bungkilnya juga dapat dimanfaatkan. Buah sawit
umumnya memiliki panjang 2 hingga 5 cm dan berat 3 hingga 30 gram, berwarna
ungu hitam pada saat muda, kemudian menjadi berwama kuning merah pada saat tua
dan rnatang [11].
Biodiesel dari minyak sawit mentah (crude palm oil) merupakan harapan
baru untuk menjawab sebagian kebutuhan energi di tanah air.Mengingat bahwa
Indonesia tercatat sebagai negara produsen kelapa sawit terbesar kedua di dunia
setelah Malaysia. Produksi minyak kelapa sawit Indonesia saat ini mencapai 6,5 juta
ton per tahun dan diperkirakan pada tahun 2012 akan meningkat hingga 15 juta ton

5

per tahun karena pengembangan lahan. Tingginya biaya produksi biodiesel dari
minyak nabati lainnya justru menjadi keunggulan bagi pengembangan crude palm oil
(CPO) sebagai bahan bakar alternatif. Karena bila dibandingkan dengan jenis minyak
nabati lain sebagai penghasil bahan bakar alternatif, penggunaan CPO sebagai bahan
baku akan jauh lebih murah[12].

2.1.1 PENGOLAHAN BUAH SAWIT MENJADI CPO
Pengolahan buah sawit menjadi CPO dilakukan dalam beberapa tahap yaitu :


Penerimaan tandan buah segar



Perebusan



Perontokan



Pelumatan



Ekstraksi minyak



Klarifikasi.
CPO yang diekstrak secara komersial dari TBS walaupun dalamjumlah

kecilmengandung komponen dan pengotor yang tidak diinginkan.Komponen ini
termasuk serat mesokrap, kelembaban, bahan-bahan tidak larut, asam lemak bebas,
phospholipida, logam, produk oksidasi, dan bahan-bahan yang memiliki bau yang
kuat. Sehingga diperlukan proses pemumian sebelum digunakan[13].

Gambar 2.1 Crude Palm Oil[12].

Pemurnian CPO dapat dilakukan dengan dua metode yaitu pemurnian fisik
dan pemurnian kimiawi. Perbedaan utama duajenis pemurnianini ada pada cara
menghilangkan atau menurunkan asam lemak bebas. Akan tetapi kedua metode dapat
mi:mgliasilkanrefined bleached deodorizedpalm oil (RBDPO) yang memiliki
kualitas dan stabilitas yang diinginkan. Metode pemurnianyang pertama adalah

6

pemumian fisik yangmerupakan metode pemumian yang lebih popularkarena lebih
efektif dan efisien[14].

2.1.2CPO SEBAGAI BAHAN BAKU BIODIESEL
Salah satu sumber minyak nabati yang dapat dimanfaatan sebagai bahan baku
biodiesel adalah Crude Palm Oil (CPO). CPO mengandung 40% - 46% asam
palmitat dan 39%-45% asam oleat.CPOadalah minyak yang berasal dari daging buah
sawit yang telah melewati tahap perebusan di sterilizing station dan dilanjutkan
dengan pengepresan di pressing station. Dalam daging buah sawit terdapat 43%
crude palm oil yang tersusun atas berbagai jenis asam lemak, yaitu asam palmitat
(C16) 40%-46%, asam Oleat (C18-1) 39%-45%, asam linoleat (C18-2) 7%-11%,
asam stearat (C18) 3,6%-4,7% dan asam miristat (C14) 1,1%-2,5% [12].
Crude palm oil (CPO) mengandung asam lemak bebas yang relatif tinggi
berkisar 3%-5%, sedangkan untuk memproduksi biodiesel asam lemak bebas harus ≤
2%. Untuk itu, dalam penelitian ini dibutuhkan perlakuan untuk menurunkan
kandungan asam lemak bebas dan menghilangkan pengotor pada minyak sebelum
crude palm oil (CPO) digunakan sebagai bahan baku biodiesel.

Tahap Degumming

Pretreatment

disebut

juga

degumming

CPO

yangdilakukan

denganpenggunaan asam fosfat dan diikuti olehpembersihan menggunakan bleaching
earth.Proses degumming dilakukan untukmemisahkan getah tanpa mereduksi asam
lemakyang ada di minyak. proses degummingdilakukan dengan memasukkanCPO
sebanyak 60 kg ke dalam reaktor kemudiandipanaskan mencapai 80°C,
kemudianditambahkan asam fosfat 85% sebanyak 0.15%dari berat CPO yang
digunakan. Minyakkemudian diaduk pada kecepatan 56 rpm selama 15 menit
sebelum melewati bleacher dimana bleaching earthditambahkan pada konsentrasi
0,8-2,0%,tergantung pada kualitas minyak mentah. Penambahan asam fosfat berguna
untukmengendapkan fosfatida yang tidak larutdalam air.
Sedangkan fungsi bleaching earth adalah

7



Menyerap pengotor yang tidak: diinginkan sepertilogam, air, bahan tidak
larut, sebagian karotenadan pigmen lainnya.



Mengurangi produkoksidasi.



Menyerap fosfolipid yang diendapkanoleh asam fosfat



Memisahkan asamfosfat berlebih setelah proses degumming.

Pemisahan asam fosfat secara sempuma sangatpenting, karena keberadaan asam
fosfat

dapatmenyebabkan

meningkatnya

asam

lemak

bebasminyakyang

dihasilkan.Bleaching dilakukan pada kondisi vakum20-25 mmHgpada suhu 95110°C denganwaktu tinggal30 hingga 45 menit.Untuk alasan kualitas, biasanya
minyak dilewatkan padabarisankantong penyaring untuk menjebakpartikel bleaching
earth.Proses ini sangat penting karena keberadaan sisa bleaching earthakan
mengurangi stabilitas oksidasi RBDPOyang dihasilkan[13].

2.2 MEKANISME KERJA ENZIM
Lipase adalah jenis enzim yang sifatnya tergantung pada substrat dan
sumbernya.Lipase yang berasal dari mikroba tertentu, mempunyai aktivitas optimum
yang berbeda dengan mikroba lipolitik lainnya. Aktivitas lipase dipengaruhi oleh
beberapa faktor antara lain : pH, suhu dan waktu reaksi.
Berikut merupakan gambar dari mekanisme enzim untuk menghasilkan suatu
produk:

Gambar 2.2 Mekanisme Kerja Enzim [15].

2.2.1ENZIM SEBAGAI KATALIS
Proses alkoholisis dari minyak nabati atau hewanidengan teknologiberbagai
rute banyak menggunakan katalisseperti asam dan basa anorganik [16]. Untuk

8

menghasilkan konversi yang lebih besar dapat bergantung kepada jenis katalis yang
digunakan. Misalnya pada katalis asam yangdigunakan ketika minyak memiliki
konsentrasi dan asam lemak bebas yang tinggi, dimana sulfat dan asam sulfonat
sebagaikatalis yang paling umum dari kelas ini. Sebagai kerugian, katalisis
asammemerlukan penggunaan alkohol dalam jumlah besar dalam rangkauntuk
mendapatkan hasil biodiesel yang memuaskan dengan menerapkanrasio molar
alkohol : minyak 30-150:1. Selain itu,katalis asam seperti asam sulfat yang
mengkatalisistransesterifikasi trigliserida perlahan akan menyebabkan reaksi yang
lamasekali seperti 48-96 jam[17].Akhirnya, ada risiko korosi dariperalatan yang
digunakan karena keasaman tinggi katalis tersebut.Kemudian penggunaan katalis
basa sebagai katalis memiliki waktu yang lebih cepat dibandingkankatalis asamdan
tidak memerlukan jumlah alkohol yang besar. Katalis dasar yang paling sering
digunakan adalahnatrium atau kalium hidroksida. Awalnyabereaksi dengan alkohol
menghasilkan alkoksidanya,yang kemudian bereaksi dengan minyak untuk
membentuk biodiesel dangliserol. Namun penggunaan katalis basa dapat
memungkinkan terbentuknya rekasi saponifikasi trigliserida yang menyebabkan ester
yang diperoleh tidak produktif[16]. Oleh karena itu,minyak yang digunakan dalam
produksi biodiesel harus umpan dengan pemanasan,sehingga memakan waktu
danproses yang mahal.Kelemahan lain dari metode ini adalahair yang dihasilkan
selama reaksi.Sebuah alternatif untuk asam tradisional atau alkalikatalisis adalah
dengan proses enzimatik, yang mengatasikelemahan sistem katalitik sebelumnya
sepertisebagai perlengkapan korosi dan kebutuhan energi yang tinggi.Namun, biaya
enzim yang tinggi tetap menjadi penghalanguntuk pelaksanaan proses enzimatik
dalamindustri. Selain itu, kehadiran alkohol dapatmenonaktifkan enzim dan kadangkadang bahkan terjadinya denaturasi.Aktivitas enzim juga dipengaruhi oleh
gliserol.Karena kelarutan rendah dari gliserol biodiesel[18].
Enzim lipase merupakan jenis enzim yang dapat larut dalam air dan bekerja
dengan mengkatalisis hidrolisis ikatan ester dalam subtrat lipid yang tidak dapat larut
didalam air.Sebagai contoh sisi aktif enzim ini dapat menghidrolisis triasilgliserol
menjadi asam lemak dan gliserol.Enzim lipase dapat digunakan untuk menghasilkan
emulsifier,

surfaktant,

mentega,

coklat

tiruan,

protease

untuk

membantu

pengempukan daging dan lainnya.Lipase merupakan enzim yang memiliki peran

9

penting dalam bioteknologi modern.Banyak industri yang telah mengaplikasikan
penggunaan enzim sebagai biokatalis.

Gambar 2.3 Mekanisme Enzimatik Produksi FAME [19].
Pada gambar diatas melaporkan bahwakinetikabiodieselmengikutimekanisme
Ping-Pong

BiBidengan

sebagian

diusulkanmenggunakanasam

besarmodel

sebelumnyayang
lemakrantai

10

panjangdenganlipasesebagaikatalis.Mekanismeyang
diusulkantransesterifikasidengankatalisenzimatikterjadidalam empat langkah: (a)
enzim-substrat

kompleksterbentuk

karenapenambahan

oksigennukleofilikdalam

padaenzim,

(b)

kelompokOHyanghadir

asamterkonjugasidariaminamentransferprotondenganoksigenalkilsubstratdanpembent
ukangliserolbagian(jika

triacylglycerideadalahsubstrat,

membentukdengangliserolbagiandansebagainya),

diacylglycerideakan
(c)

atom

oksigendarimolekulalkoholditambahkan

keatomkarbon

dariC=Odariasilenzimmenengah,sehinggaterasilasikompleksenzim-alkohol
terbentukdan(d)

oksigen

darikompleksenzimdihilangkandanprotonditransfer

dariasamterkonjugasidariamina, sehingga asam lemakmetilester [20].

2.2.2 STABILITAS ENZIM DI DALAM CAIRAN IONIK
Dilaporkan dalam literatur telah berhasil menerapkan cairan ionik
sebagaipendukung enzimatik, menciptakan sistem katalitik yang dapat digunakan
dalam transesterifikasi minyak menjadi biodiesel. Biokatalisis dalam cairan ionik
menunjukkan selektivitas yang lebih tinggi, tingkat yang lebih tinggi dan stabilitas
enzim yang lebih besar. Dalam produksi biodiesel,dukungan enzim dalam cairan
ionik telahdikembangkan bertujuan untuk mengatasi masalah yang terkait dengan
transesterifikasi enzimatik konvensional, seperti penonaktifan enzim oleh beberapa
alkoholterutama metanol dan penyumbatan situs aktif enzim dengan gliserol yang
menurunkan aktivitas mereka dan menghambat penggunaan kembali biokatalis
tersebut. Karena kelemahan ini, enzimterutama lipase tidak diterapkan pada skala
industri, meskipun menyajikan aktivitas katalitik yang tinggi untuk transesterifikasi
trigliserida di bawah kondisi reaksi ringan [21].
Stabilisasi enzim di dalam ionic liquids solvent (ILS) adalah salah satu
kunciuntuk

pengembangan

lebih

efisienproses

biokatalitik

untuk

industri,

aplikasilingkunganatau biomedis. Sebagaimana dibahasdi bagian sebelumnya,
penggunaanenzimdalam

ILS

menyajikan

keuntungan

yang

berbeda

ketikadibandingkan dengan pelarut organik konvensional.Di sisi lain, dalam
beberapa kasus aplikasienzim dapat dibatasi oleh kelarutan yang rendah, kegiatan
atau stabilitas di ILS. Peningkatan fungsi enzim sangat penting untuk aplikasi skala

11

besar untukmenguntungkan secara ekonomis. Metode untuk menstabilkan dan
mengaktifkan enzim dalam ILS dapat dibagimenjadi dua strategi yang berbeda :
yaitu

dengan

cara

modifikasi

enzim

dan

modifikasipelarut.

Modifikasi

enzimtermasuk liofilisasi (untuk mengubahmorfologi enzim padat), modifikasi kimia
(untuk penambahan kimiafungsi ke dalam biomolekul enzim) dan imobilisasi dalam
dukungan yang cocok.
Selain itu memahami faktor-faktor yangmempengaruhi aktivitas enzim dan
stabilitas di media ILS juga sangat penting. Telah dilaporkan bahwa reaksi enzim
dalam ILS dapat dipengaruhi oleh beberapa faktorseperti aktivitas air, pH, bahan
pembantu dan kotoran. Beberapa sifat ILS memilikijuga telah berkaitan dengan
aktivitas dan stabilitas enzim,yang paling penting termasukpolaritas,kapasitas ikatan
hidrogen, viskositas dan hidrofobik. Hal ini jelas dari set properti yang jenis dan
kekuataninteraksi ILS dapat membangun dengan molekul enzim pasti akan
mempengaruhi struktur 3D mereka.Pengaruh tersebut dapat menghasilkan atau tidak
perubahan aktivitas enzim[22].

Gambar 2.4 Stabilitas Enzim di dalam Cairan Ionik [23]

2.3BIODIESEL
Biodiesel merupakan monoalkil ester dari asam-asam lemak rantai panjang
yang terkandung dalam minyak nabati atau lemak hewani untuk digunakan sebagai
bahan bakar mesin diesel.Biodisel sebagai bahan alternatif, mulai diteliti sebagai
akibat semakinsadarnya manusia akan pencemaran yang ditimbulkan bahan bakar
konvensional(bahan bakar fosil) serta persediaan minyak bumi yang terus menipis.
Sebagaibahan bakar yang dapat diperbaharui, biodisel mempunyai keuntungan antara
lainkarena

mudah

digunakan

(memerlukan

hanya

sedikit

atau

bahkan

tidakmemerlukan sama sekali modifikasi dari mesin diesel yang telah ada), dapat

12

diuraialam secara alamiah, dan dapat diproduksi secara domestik dari hasil
pertanian.Dibandingkan dengan minyak solar, biodisel dapat menghasilkan
jumlahpower, dan torsi yang sama dengan minyak solar dalam jumlah yang sama.
Hal inidikarenakan umumnya biodisel mempunyai nilai setana yang lebih tinggi
dariminyak solar.Selain itu biodisel juga mempunyai efek pelumasan yang lebih
baikdaripada minyak solar.Biodisel juga sesuai dengan komponen mesin disel
emisigas buang yang dihasilkan ternyata juga lebih baik dalam beberapa hal
biladibandingkan dengan menggunakan bahan bakar fosil [24].
Biodiesel terdiri dari mono-alkil ester asam lemak, yang biasanya ester metil
dan kadang-kadang disebut sebagai FAME, atau metil ester asam lemak. Ini monoalkil ester yang dihasilkan hari ini dari lemak, minyak, atau sayuran bahan baku
minyak menggunakan reaksi kimia yang disebut transesterifikasi. Proses teknologi
transesterifikasi mapan dan saat ini tidak merupakan faktor pembatas di pasar
biodiesel. Bahan bakar terbarukan ini terutama digunakan sebagai 2- 20% volume
campuran dengan petroleum diesel.Campuran biodiesel misalnya B5 menunjukkan
5% volume biodiesel campuran [25].
Bahan bakar biodiesel dibuat dengan mengkonversi minyak nabati dan lemak
hewani menjadi dikenal sebagai asamlemak alkil ester. Untuk menjadi ester, minyak
atau lemak harus dipanaskan dan dicampur dengan kombinasi metanol dan natrium
hidroksida. Proses konversi ini disebut esterifikasi atau transesterifikasi.Aditif
biodiesel memiliki banyak manfaat selain untukmengurangi ketergantungan pada
minyak yang lain. Para peneliti telah berpaling ke lemak ayam sebagai pengganti
yang lebih murah dari minyak kedelai.Mereka telah menunjukkan bahwa adanya
bahan baku yang menguntungkan untuk produksi biodiesel karena tersedia dengan
biaya yang rendah dan memiliki potensi hasil sangat tinggi. Namun, kehadiran asam
lemak bebas dalam lemak ayam mentah telah menjadi hambatan yang signifikan
untuk menghasilkan hasil biodiesel yang tinggi. Asam lemak menciptakan masalah
dalam proses transesterifikasi karena mereka cenderung membentuk sabun sebagai
produk sampingan. Sabun ini meningkatkan pembentukan gel, yang membuatnya
lebih sulit untuk menghasilkan bahan bakar biodiesel yang tinggi [26].

2.4PROSES PRODUKSI BIODIESEL

13

Minyak mentah dan lemak dapat diekstrak dari sayurdan sumber hewani
untuk menjadi salah satu alternatif penggunaanbahan bakar fosil , namun tidak dapat
menjalanipembakaran langsung dalam mesin diesel modern karenaviskositas dan
kerapatan yang tinggi [16]. Minyak terdiri dari trigliserida yangdapat dikonversi
menjadi biofuel menggunakan tiga teknik pengolahanutamapirolisis, juga dikenal
sebagaicracking, microemulsification dan transesterifikasi adalah metode yang
paling popular [27]. Minyak juga terdapat asam lemak bebas yang dapat dikonversi
keester dengan proses esterifikasi.
Biodiesel dianggap sebagai bahan bakar yang menjanjikan sebagai bahan
bakar fosil.Secara kimia, biodiesel merupakan campuran asam lemak alkil ester
(FAME) yang dihasilkan dari berbagai bahan minyak, seperti minyak nabati, lemak
hewan dan limbah minyak.FAME diperoleh dengan transesterifikasi katalitik dari
trigliserida dengan alkohol (biasanya metanol atau etanol). Transesterifikasi kimia
telah digunakan untuk produksi industri biodiesel meskipun proses memiliki
beberapa kelemahan yaitu energi yang intensif, pemulihan gliserol yang harus
dikeluarkan dari produk, limbah yang memerlukan perawatan dan asam lemak bebas
yang mengganggu dalam reaksi [28].Baru-baru ini sintesis enzim biodiesel telah
banyak dilakukan. Proses enzimatik ini memiliki banyak keuntungan dibandingkan
metode kimia. Pemulihan produk lebih mudah dan konversi yang tinggi, sedangkan
kelemahan utama adalah penonaktifan enzim sebagai akibat dari hidrofilik sifat
substrat alkohol yang membatasi jumlah operasi daur ulang yang dapat dilakukan.
Cairan ionik (ILS) telah terbukti sebagai pelarut yang baik untuk banyak proses
biokimia dan memiliki kemampuan luar biasa untuk menstabilkan enzim selama
terus menerus operasi [29].
Dalam penelitian ini kami akan menggunakan proses enzimatik baru untuk
memproduksi biodiesel dari CPO (Crude Palm Oil) menggunakan lipase
terimobilisasi yaitu lipozyme sebagai katalis dalam sistem reaksi berdasarkan cairan
ionik immidazolium dengan panjang gugus dalam struktur kation PF6. Dimana hasil
akhir dalam percobaan ini akan terjadi 3 fasa yaitu biodiesel, gliserol dan enzim
dengan cairan ionik padat.

14

Gambar 2.5 Campuran Reaksi Biodiesel, Gliserol dan Enzim dengan IL Padat [30]
2.4.1

REAKSI TRANSESTERIFIKASI

Reaksi antara minyak (trigliseraldehida) dan alkohol merupakan reaksi
transesterifikasi. Transesterifikasi adalah suatu reaksi yang menghasilkan ester
dimana salah satu pereaksinya juga merupakan senyawa ester. Jadi disini terjadi
pemecahan senyawa trigliseraldehida dan migrasi gugus alkil antara senyawa ester.
Ester yang dihasilkan dari dari reaksi transesterifikasi ini disebut biodiesel.Reaksi
transesterifikasi

merupakan

reaksibolak

balik

yang

relatif

lambat.

Untukmempercepat jalannya reaksi dan meningkatkanhasil, proses dilakukan dengan
pengadukanyang baik, penambahan katalis dan pemberianreaktan berlebih agar
reaksi bergeser ke kanan.Pemilihan katalis dilakukan berdasarkankemudahan
penanganan dan pemisahannya dari produk.
Reaksi

transesterifikasi

memerlukan

minyak

berkemurnian

tinggi

(kandungan%FFA