Serikat memproduksi dan memakainya 30 juta galon biodiesel pada tahun 2004 dan pada tahun 2005 lebih dari 70 juta galon, dan secara umum metil ester ini berasal dari
minyak yang dapat dimakan edible oil, sehingga akan meningkatkan persaingan antara produksi metil ester asam lemak dan bahan pangan Haas et al., 2007. Untuk
itu perlu kiranya mencari alternatif lain sebagai sumber metil ester asam lemak selain dari trigliserida. Dalam hal ini, minyak yang digunakan adalah Pitch cair yang selama
ini hanya digunakan dalam pembuatan sabun batangan. Berdasarkan uraian tersebut di atas, peneliti ingin mensintesis senyawa metil ester asam lemak dari Pitch cair
melalui tahap reaksi esterifikasi dengan asam H
2
SO
4p
yang dilanjutkan dengan transesterifikasi menggunakan katalis basa KOH.
1.2. Permasalahan
Bagaimanakah tahapan reaksi yang dilakukan dan persentase hasil reaksi sintesis senyawa metil ester asam lemak dari Pitch cair ?
1.3. Pembatasan Masalah
1. Tahap 1 dibatasi pada esterifikasi antara metanol dan Pitch cair berdasarkan asam lemak bebas dengan katalis H
2
SO
4p
2. Tahap 2 dibatasi pada transesterifikasi antara metanol dan trigliserida menggunakan rasio mol 6 : 1 dengan katalis KOH.
3. Penelitian ini dilakukan hanya sampai tahap sintesis metil ester asam lemak.
1.4. Tujuan Penelitian
Universitas Sumatera Utara
Untuk menentukan tahapan reaksi yang dilakukan dan persentase hasil reaksi sintesis senyawa metil ester asam lemak dari Pitch cair.
1.5. Manfaat Penelitian
Memberi informasi pada bidang oleokimia, mengenai komponen-komponen senyawa yang terdapat pada pitch cair yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku
dalam sintesis metil ester asam lemak. Persentase asam lemak yang terdapat pada pitch cair tersebut dapat ditentukan dengan alat kromatografi gas sehingga dapat
ditentukan tahapan reaksi yang dilakukan terhadap pitch cair tersebut. Dengan demikian akan diperoleh metil ester asam lemak yang dapat digunakan sebagai bahan
baku biodiesel yang dapat meningkatkan nilai ekonomi pitch cair tersebut.
1.6. Lokasi Penelitian
Pembuatan metil ester asam lemak dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU Medan dan Laboratorium kimia perusahaan swasta di Medan. Analisis
komposisi sampel pitch cair, komposisi asam lemak, kandungan metil ester dengan GC dan perubahan gugus fungsi dengan spektrofotometer FT-IR dilakukan di salah
satu laboratorium kimia perusahaan swasta di Dumai dan Medan.
1.7. Metodologi Penelitian
Penelitian merupakan eksperimen laboratorium, dimana bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan produk-produk dari E’Merck seperti : Metanol,
H
2
SO
4p,
NaOH, KOH, Etanol-eter, Indikator Phenolphthalein. Pitch cair yang digunakan berasal dari salah satu pabrik oleokimia di Medan. Produk metil ester asam
Universitas Sumatera Utara
lemak diperoleh dengan dua tahapan. Dimana pada tahap pertama pitch diesterifikasi, pada kondisi di refluks selama 1 jam pada suhu 60 ± 0.1 °C, hingga diperoleh Asam
Lemak Bebas ALB 1-2 dengan cara dikontrol setiap 20 menit dengan metode titrasi. Pemisahan dilakukan dengan sentrifugasi sebanyak dua kali yang dilanjutkan
dengan penambahan Na
2
SO
4
anhidrat, disaring. Residu merupakan sampel untuk tahap dua, Pada tahap dua II dilakukan reaksi transesterifikasi pada kondisi di
refluks selama 60´menit pada suhu 60 ± 0.1 °C. Setelah tahap transesterifikasi selesai disentrifugasi lalu dikeringkan Dengan Na
2
SO
4
anhidrat, disaring. Metil ester asam lemak tersebut dianalisis dengan spektrofotometer IR dan GC untuk mengetahui
persentase kadar metil ester.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Oleokimia
Oleokimia merupakan bahan kimia yang berasal dari minyaklemak alami, baik tumbuhan maupun hewani. Produk oleokimia diperkirakan akan semakin banyak
berperan menggantikan produk-produk turunan minyak bumi petrokimia. Pada saat ini, permintaan akan produk oleokimia semakin meningkat. Hal ini dapat dimaklumi
karena produk oleokimia mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan produk petrokimia, seperti harga, sumber yang dapat diperbaharui dan produk yang ramah
lingkungan. Ozgulsun et al., 2000.
Oleokimia didefenisikan sebagai pembuatan asam lemak dan gliserin serta turunannya baik yang berasal dari hasil pemecahan trigliserida yang dikandung
minyak atau lemak alami maupun yang berasal dari produk petrokimia. Produk oleokimia dasar yang utama adalah asam lemak, ester asam lemak, alkohol asam
lemak, amina asam lemak, serta gliserol yang merupakan produk samping yang juga tidak kalah pentingnya. Salmiah, 2000.
Dari antara produk-produk oleokimia, asam lemak merupakan produk dari bahan oleokimia yang terpenting yang digunakan dalam berbagai jenis reaksi
modifikasi kimia untuk menghasilkan berbagai produk alirnya yang berasal dari turunan asam lemak, turunannya dapat diaplikasikan dalam industrial yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
Asam lemak banyak digunakan dalam pembuatan sabun, produk-produk karet, kosmetika, lilin, dan bahan baku untuk produksi turunan amina asam lemak.
Disisi lain, aplikasi gliserol pada industri oleokimia juga sangat luas, yang digunakan pada produk kosmetika, farmasi, bahan peledak, serta monogliserida yang digunakan
sebagai bahan pengemulsi. Hingga saat ini, umumnya sebagian produk oleokimia ini diaplikasikan sebagai surfaktan pada produk-produk kosmetika, toiletries, serta
produk pencucipembersih, baik untuk kebutuhan rumah tangga, maupun industri seperti tekstil, plastik, pertambangan, dan pengolahan limbah cair pabrik. Elisabeth,
1999.
Hasil olahan oleokimia dapat dibagi atas beberapa bahan dasar oleokimia dan turunannya yang dapat dilihat pada gambar 2.1. Dimana pada gambar ini dapat dilihat
diagram alur proses oleokimia dari bahan baku menjadi oleokimia dan turunan oleokimia, dimana bahan oleokimia berasal dari bahan lemak dan minyak alami.
Gambar 2.1. Diagram alur oleokimia
Diagram Alur Oleokimia Bahan dasar Bahan dasar oleokimia Turunan Oleokimia
Di ikuti reaksi - reaksi Asam Lemak
seperti :
Amida Asam - Amidasi
Minyak Lemak
- Klorinasi Lemak
Alkohol Amina Asam Asam - Epoksidasi
Lemak Lemak - Hidrogenasi - Sulfonasi
Metil Ester Asam Lemak - Transesterifikasi Gliserol
- Sulfonasi
Universitas Sumatera Utara
2.1.1. Produk Turunan Oleokimia
Asam lemak dari minyak kelapa sawit dalam berbagai fraksi selain dapat digunakan langsung, dapat juga dihasilkan berbagai produk turunannya. Berikut ini beberapa
jenis produk asam lemak dan turunan asam lemak yang banyak digunakan dalam industri, yaitu :
1. Asam lemak merupakan hasil reaksi samping dari pemurnian minyak CPO menjadi RBDPO, dimana banyak digunakan sebagai komponen utama dalam
pembuatan sabun. 2. Ester asam lemak merupakan produk turunan asam lemak, dari berbagai fraksi
asam lemak melalui proses esterifikasi menggunakan alkohol menghasilkan beberapa jenis ester. Misalnya ester dari asam lemak C8-C10 dengan
trimetilol propana yang digunakan sebagai bahan pembuatan pelumas. C8- C10 yang diesterkan kembali dengan gliserol menghasilkan lemak berantai
sedang Medium Chain Trigliserides MCT yang memiliki viskositas rendah dan memiliki sifat sangat stabil. MCT digunakan sebagai pelarut wangi-
wangian, Esterifikasi asam lemak dengan monoalkohol misalnya isopropanol dengan asam miristat menghasilkan isopropil miristat yang merupakan salah
satu komponen kosmetik. Gliserol monoester digunakan sebagai bahan pengemulsi pada industri pangan, bahan penghilang jamur dan bahan pelumas
dalam idustri plastik. 3. Alkohol asam lemak merupakan hasil produk hidrogenasi lemak atau ester
asam lemak. Alkohol asam lemak dapat difraksinasi untuk memisahkan fraksi C8-C10 yang dikenal alkohol asam lemak yang berfungsi sebagai bahan baku
plastik. Esterfikasi dengan asam polikarboksilat seperti anhidrida ptalat menghasilkan bahan baku plastik khususnya untuk industri PVC Polivinil
Klorida. C12 – C14 alkohol banyak digunakan sebagai aditif pelumas dan dalam pembuatan minyak rem dan minyak hidrolik. C16-C18 alkohol asam
lemak banyak digunakan sebagai campuran dalam pembuatan krem, lipstik, pasta, semir dan produk lainnya.
Universitas Sumatera Utara
4. Ester poliglikol merupakan ester yang dihasilkan dari hasil reaksi alkohol asam lemak dengan etilen oksida digunakan sebagai surfaktan nonionik.
Banyak digunakan sebagai bahan pembuatan dalam industri tekstil, cairan pencuci, produk penghilang lemak dan pembuatan cairan pembersih.
5. Amida asam lemak misalnya monoetanol amida dan dietanol amida dibuat dengan mereaksikan asam lemak atau ester asam lemak dengan monoetanol
amina atau dietanol amina yang banyak digunakan sebagai pembentuk busa foam boosters pada sampo dan produk detergen.
6. Amina asam lemak merupakan senyawa amina yang dihasilkan dari reaksi asam lemak dengan amonia. Banyak digunakan dalam industri pembuatan
bahan pelembut softener dan biosida. Amina asam lemak banyak digunakan sebagai bahan pembuatan sampo.
2.2. Metil Ester Asam Lemak
Metil ester asam lemak merupakan salah satu senyawa turunan lemakminyak nabati yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi. Penggunaan secara langsung minyak
nabati kurang baik pada mesin, karena minyak nabati memiliki berat molekul yang besar, jauh lebih besar dari metil ester, sehingga dapat menghasilkan kerusakan pada
mesin. Sehingga dilakukan cara yang dapat mengubah karakteristik minyak nabati dan lemak menyerupai solar yaitu menghasilkan metil ester asam lemak yang
pemanfaatannya jauh lebih besar Soerawidjaja., 2006. Metil Ester merupakan bahan baku yang dibutuhkan dalam industri oleokimia, dengan sifat- sifat sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1. Sifat – sifat fisis metil ester asam lemak Sifat
Nilai
Wujud Cair
Warna Jernih kekuningan
Densitas 810 kgm
3
Titik beku -11°C
Titik didih 182– 338 °C
2.2.1. Metil Ester Jenuh
Metil ester jenuh antara lain metil stearat, metil palmitat, metil laurat merupakan hasil transesterifikasi minyak atau lemak dengan kandungan asam lemak jenuh.
Pemanfaatan metil ester jenuh memang lebih baik, karena bahan yang tidak memiliki ikatan rangkap.
Penggunaan metil ester jenuh telah banyak dimodifikasi dalam industri oleokimia demi peningkatan nilai pemakaiannya yaitu digunakan sebagai bahan
surfaktan seperti metil lauril sulfonat, dan sebagai zat pengemulsi seperti sodium stearoyl-2-lactylate, glycerol-latic-palmitate Muchtadi, 1990.
2.2.2. Metil Ester Tak Jenuh
Metil ester tak jenuh antara lain metil oleat, metil linoleat, metil linolenat merupakan hasil transesterifikasi minyaklemak dengan kendungan asam lemak tak jenuh yang
memiliki ikatan rangkap. Pemanfaatan metil ester tak jenuh ini pada dasarnya digunakan sebagai biodiesel.
Universitas Sumatera Utara
Untuk meningkatkan mutu pemakaian metil ester tak jenuh, dilakukan pengubahan metil ester tak jenuh tersebut menjadi dimetil ester rantai bercabang,
yang memiliki nilai pembakaran yang lebih efektif daripada biodiesel. Seperti yang dilakukan Bangun, 2011 telah berhasil mengubah alkil ester tak jenuh seperti metil
oleat menjadi senyawa 3-oktil–undekana-anhidrid melalui reaksi karbonilasi dan selanjutnya diesterifikasi kembali menghasilkan dimetil ester bercabang. Bahan
dimetil ester bercabang ini digunakan sebagai bahan untuk menurunkan emisi gas NO, serta meningkatkan kinerja mesin diesel dibanding dengan bahan baku biodiesel
yang umum.
2.3. Transesterifikasi
Pada prinsipnya proses pembuatan metil ester asam lemak sangat sederhana. Metil ester dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak atau lemak dengan alkohol.
Natrium hidroksida dan Kalium hidroksida adalah katalis yang umum digunakan. Proses ini bertujuan untuk mengubah trigliserida menjadi metil ester asam lemak.
Tarigan, 2009.
Trigliserida Metanol
Gliserol Metil ester
Gambar 2.2. Reaksi Transesterifikasi
Katalis
Universitas Sumatera Utara
Kandungan asam lemak bebas Free Fatty AcidFFA merupakan salah satu faktor penentu jenis proses pembuatan Metil ester. Umumnya minyak murni memiliki
kadar asam lemak bebas rendah sekitar 2 sehingga dapat langsung diproses dengan metode transesterifikasi. Jika kadar asam lemak bebas minyak tersebut masih
tinggi, sebelumnya perlu dilakukan proses praesterifikasi dengan menentukan terlebih dahulu harga FFA minyak.
Metode transesterifikasi merupakan metode yang umum digunakan untuk memproduksi biodiesel. Metode ini biasanya menghasilkan biodiesel hingga
rendemen 95 dari bahan baku minyak nabati. Metode transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan :
1. Pencampuran katalis alkalin umumnya NaOH atau KOH dengan alkohol metanol atau etanol pada konsentrasi katalis antara 0,5 - 1 wt dan 10 – 20
wt metanol terhadap massa minyak. 2. Alkohol dengan minyak dicampur pada temperatur 55°C yang kemudian
ditambah katalis dimana kecepatan pengadukan konstan, Reaksi dilakukan sekitar 30 – 45 menit.
3. Setelah reaksi berhenti, campuran didiamkan hingga terjadi pemisahan antara metil ester dan gliserol. Metil ester yang dihasilkan pada tahap ini sering
disebut sebagai crude biodiesel, karena metil ester yang dihasilkan mengandung zat-zat pengotor, seperti sisa metanol, sisa katalis alkalin,
gliserol dan sabun. 4. Metil ester yang dihasilkan pada tahap ketiga dicuci dengan menggunakan air
hangat untuk memisahkan zat-zat pengotor dan kemudian dilanjutkan dengan drying untuk menguapkan air yang terkandung dalam metil ester.
Universitas Sumatera Utara
2.4. Esterifikasi
