Methyl Ester Olein Sulfonic Acid MESA

Gambar 7. Struktur kimia MESA dari metil ester olein dominan C 16 Proses sulfonasi menghasilkan produk turunan yang terbentuk melalui reaksi kelompok sulfat dengan minyak, asam lemak fatty acid, ester, dan alkohol lemak fatty alcohol. Jenis minyak yang biasanya disulfonasi adalah minyak yang mengandung ikatan rangkap ataupun grup hidroksil pada molekulnya. Bahan baku minyak yang digunakan pada industri adalah minyak berwujud cair yang kaya akan ikatan rangkap Bernardini 1983. Distribusi asam lemak yang beragam dan tingginya komponen asam lemak tidak jenuh, yaitu oleat sekitar 25,19, menyebabkan tingginya peluang SO 3 melekat pada ikatan rangkap ME. Berger 2009 menyebutkan surfaktan yang paling sesuai untuk aplikasi EOR adalah surfaktan anionik yang diturunkan dari asam lemak tidak jenuh, karena efektif dalam menurunkan tegangan antarmuka dan tahan terhadap suhu dan salinitas tinggi serta mempunyai kemampuan adsorpsi yang tinggi pada batuan reservoir. Proses sulfonasi dapat dilakukan dengan mereaksikan asam sulfat, sulfit, NaHSO 3 , atau gas SO 3 dengan ester asam lemak Bernardini, 1983; Watkins 2001. Reaksi sulfonasi menggunakan gas SO 3 merupakan reaksi yang paling efektif dibandingkan dengan menggunakan reagen sulfonasi lainnya. Metode sulfonasi dengan menggunakan SO 3 merupakan proses yang sedang menjadi fokus perhatian saat ini. Hal ini disebabkan karena penggunaan SO 3 sebagai agen sulfonasi menghasilkakn reaksi sulfonasi yang zero waste. Gas SO 3 yang dimasukkan ke dalam sistem reaksi akan bergabung dengan molekul alkil ester menjadi alkil ester sufonat, sedangkan sisa gas SO 3 yang tidak bergabung akan dikembalikan lagi ke dalam sistem reaksi melalui mekanisme loop Foster 1996. Reaksi sulfonasi untuk pembuatan MES dapat dilihat pada Gambar 8. O Metil ester sulfonat SO 2 O Sulfur trioksida Metil ester OCH 3 R n- SO 3 R n C C C OCH + Gambar 8. Reaksi sulfonasi untuk pembuatan MES Watkins 2001 Reaksi sulfonasi molekul asam lemak dapat terjadi pada tiga sisi yaitu 1 gugus karboksil; 2 bagian α-atom karbon; 3 rantai tidak jenuh ikatan rangkap Gambar 9. Gambar 9. Kemungkinan terikatnya pereaksi kimia dalam proses sulfonasi Jungermann 1979 Menurut Stein dan Bumann 1975, suhu dan rasio mol reaktan merupakan faktor penting dalam proses sulfonasi dimana peningkatan suhu dapat mempercepat laju reaksi dengan meningkatkan jumlah fraksi molekul yang mencapai energi aktivasi, sementara rasio mol reaktan harus dikendalikan dalam proses sulfonasi karena kelebihan reaktan SO 3 akan menyebabkan pembentukan produk samping. Kajian sulfonasi minyak nabati untuk menghasilkan surfaktan MES telah di lakukan oleh beberapa peneliti. Pore 1976 melakukan reaksi sulfonasi alkil α- sulfopalmitat dengan menggunakan natrium bisulfit pada suhu antara 60 – 100 o C dengan waktu reaksi 3 sampai 6 jam tanpa pemurnian menghasilkan tegangan permukaan 40,2 mNm dan 9,7 mNm. Sheats dan MacArthur 2002 mengkaji pengaruh suhu dan rasio mol reaktan dalam proses sulfonasi untuk menghasilkan MES dengan mereaksikan gas SO 3 dan metil ester dalam tubullar falling film reactor pada perbandingan reaktan gas SO 3 dan metil ester 1,2:1 hingga 1,3:1 pada suhu 50 – 60 o C. Proses sulfonasi menggunakan Falling Film Reactor FFR dengan laju sekitar 0,1 kg mol per jam. Suhu masuk gas SO 3 ke dalam reaktor adalah 42 o C dan suhu masuk untuk metil ester sekitar 40 – 56 o C. Baker 1993 melakukan proses sulfonasi dengan mereaksikan alkil ester dan gas SO 3 dalam falling film reactor, dengan perbandingan reaktan antara SO 3 dan alkil ester yaitu 1,1:1 hingga 1,4:1, pada suhu 75 – 79 o C selama 20 – 90 menit. Smith dan Stirton 1967 mensulfonasi metil, etil dan isopropil ester asam palmitat dan stearat secara langsung melalui penambahan SO 3 cair pada rasio molar 2,4 : 1 pada suhu 60 o C dan mereesterifikasi menggunakan metil, etil atau isopropil alkohol sebelum netralisai untuk meningkatkan rendemen alpha sulfo fatty acid hingga 70 – 80 dan menurunkan produk samping disodium sulfofatty acid disalt. Sulfonasi ester dimulai dengan pembentukan komplek SO 3 dengan eter. Pembentukan komplek ini mengaktifkan atom H pada posisi alpha. Kondisi sulfonasi terbaik untuk menghasilkan produk sulfonat menggunakan bahan baku metil stearat yaitu pelarut CCL 4 1 g, suhu sulfonasi 60 o C, selama 1 jam dan meresterifikasi menggunakan 40 ml alkohol selama 4 jam produk yang dihasilkan terdiri dari 90 sodium alpha sulfonat dan 1 garam disodium. Mujdalipah 2010 melakukan kajian terhadap proses produksi Methyl Ester Sulfonic Acid dari metil ester olein dengan kodisi proses sulfonasi terbaik menggunakan STFR slaka 5 L pada suhu proses sulfonasi 90 o C dan lama proses sulfonasi 90 menit. Kondisi ini menhasilkan MESA yang memiliki karakteristik kadar air 0,49, pH 2,66, bilangan asam 24,88 ml NaOHg sampel, kadar bahan aktif 31,44, dan bilangan iod 11,95 mg I g sampel. MESA yang dihasilkan memiliki kinerja menurunkan tegangan permukaan air dari 65,22 dynecm menjadi 37,08 dynecm serta menurunkan IFT antara minyak dan air formasi dari 30 dynecm menjadi 2,99 dynecm atau menurunkan IFT air – minyak sebesar 90,03. Susi 2010 melakukan kajian terhadap proses aging pasca sulfonasi metil ester olein sawit menggunakan Singletube Falling Film Reactor STFR dan pengaruhnya terhadap karakteristik MESA dengan kondisi proses sulfonasi terbaik yaitu kontak gas SO 3 dan metil ester olein dilakukan pada laju alir 50 mlmenit suhu input 100⁰ C, MESA diakumulasikan pada proses sulfonasi 2-3 jam serta suhu aging 80⁰ C selama 60 menit. Kondisi proses ini menghasilkan MESA yang memiliki karakteristik bahan aktif 23,04, viskositas 96,5 cP, pH 0,76, bilangan iod 21,09 mg Ig sampel, bilangan asam 14,02 mg KOHg, warna Klett 630, emulsi 85,45 dan stabil selama 10,53 menit. Proses sulfonasi akan menghasilkan produk berwarna gelap, sehingga dibutuhkan proses pemurnian, meliputi pemucatan dan netralisasi Watkins 2001. Oleh karena itu diperlukan tahap pemurnian. Pemurnian bertujuan untuk mengurangi warna gelap akibat terbentuknya komponen warna dan menghasilkan MES yang memiliki daya kinerja yang lebih baik. Sherry et al. 1995 melakukan proses pemurnian palm C 16 – 18 kalium metil ester sulfonat KMES yang diteliti tanpa proses pemucatan. Pemurnian produk dilakukan dengan mencampurkan ester sulfonat dengan 10 – 15 persen metanol di dalam digester dan dilanjutkan dengan proses netralisani berupa penambahan 50 KOH. Menurut Matheson 1996, MES memperlihatkan karakteristik dispersi yang baik, sifat deterjensi yang baik terutama pada air dengan tingkat kesadahan yang tinggi hard water, ester asam lemak C 14 , C 16 dan C 18 memberikan tingkat deterjensi terbaik, serta bersifat mudah didegradasi good biodegradability. Dibandingkan petroleum sulfonat, surfaktan MES menunjukkan beberapa kelebihan diantaranya yaitu pada konsentrasi MES yang lebih rendah daya deterjensinya sama dengan petroleum sulfonat, dapat mempertahankan aktivitas enzim yang lebih baik, toleransi yang lebih baik terhadap keberadaan kalsium dan kandungan garam di-salt lebih rendah. Karakteristik MES dari berbagai bahan baku dapat dilihat pada Tabel 8. Tabel 8. Karakteristik surfaktan metil ester sulfonat MES Karakteristik Metil Ester C 12 – C 14 C 16 C 18 Lemak Tallow Rendemen MES bb 70,7 80,3 78,4 77,9 Disodium karboksi sulfonat di-salt bb 2,1 5,5 4,8 4,74,7 Metanol bb 0,46 0,18 0,23 0,22 Hidrogen peroksida bb 0,10 0,04 0,02 0,02 Air bb 14,0 0,7 1,8 1,6 Petroleum ether extractables PEX bb 2,6 3,2 3,9 2,8 Sodium karboksilat bb 0,16 0,29 0,29 0,29 Sodium sulfat bb 1,99 2,07 2,83 2,85 Sodium metil sulfat 8,0 7,7 7,8 9,5 pH 5,0 5,6 5,6 4,3 Klett color 5 aktif 11 35 79 168 Sumber: MacArthur et al. 2002

2.5. Kajian Analisis Finansial

Aspek finansial adalah suatu analisis yang membandingkan antara biaya dan manfaat untuk menentukan apakah suatu proyek akan menguntungkan selama umur proyek Husnan dan Suwarsono 2000. Menurut Kasmir dan Jakfar 2006, penelitian dalam aspek finansial dilakukan untuk menilai biaya-biaya yang akan dikeluarkan dan meneliti seberapa besar pendapatan yang akan diterima jika proyek dijalankan. Menurut Umar 2005, tujuan menganalisis aspek keuangan dari studi kelayakan proyek bisnis adalah untuk menentukan rencana investasi melalui perhitungan biaya dan manfaat yangdiharapkan dengan membandingkan antara pengeluaran dan pendapatan, serta ketersediaan dana, biaya modal, kemampuan proyek untuk membayar kembali dana tersebut dalam waktu yang telah ditentukan dan menilai apakah proyek akan dapat berkembang terus. Ditambahkan pula oleh Suratman 2002 bahwa aspek keuangan berkaitan dengan bagaimana menentukan kebutuhan jumlah dana dan pengalokasianya serta mencari sumber dana yang efisien, sehingga memberikan tingkat keuntungan yang menjanjikan bagi investor. Tingkat keuntungan yang menjanjikan bagi investor adalah tingkat keuntungan yang diukur berdasarkan kas bukan berdasarkan laba akuntansi. Evaluasi aspek finansial dilakukan untuk memperkirakan jumlah dana yang diperlukan. Selain itu juga dipelajari struktur pembiayaan serta sumber dana yang menguntungkan Djamin 1984. Dari aspek finansial dapat diperoleh gambaran tentang struktur pemodalan bagi perusahaan yang mencakup seluruh kebutuhan modal untuk dapat melaksanakan aktivitas mulai dari perencanaan sampai pabrik beroperasi. Secara umum, biaya dikelompokkan menjadi biaya investasi dan biaya modal kerja. Kemudian dilakukan penilaian aliran dana yang diperlukan dan kapan dana tersebut dapat dikembalikan sesuai dengan jumlah waktu yang ditetapkan, serta apakah proyek tersebut menguntungkan atau tidak Edris 1993. Penentuaan apakah suatu proyek investasi dikatakan layak diperlukan teknik-teknik kriteria penilaian investasi yang didasarkan pada aliran kas proyek yang bersangkutan. Pada umumnya metode yang biasa digunakan dalam penentuan kriteria investasi adalah Payback Period, Net Present Value, Internal Rate of Return, dan Profitability Index, serta Break Even Point Umar 2005.

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April - September 2011 di laboratorium SBRC Institut Pertanian Bogor dan PT Mahkota Indonesia.

3.2. Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah metil ester olein, gas SO 3 , dan NaOH. Bahan kimia yang digunakan untuk analisa antara lain KOH, H 2 SO 4 95, metanol, HCl, phenolphtalein, Na 2 SO 4, pati, air suling aquades, sikloheksan, asam asetat glasial 96, kalium iodida, Na 2 S 2 O 3 , K 2 Cr 2 O 7 , larutan Wijs, toluen, kloroform, petroleum eter, indikator metilene blue, dan Cetyltrimethylammonium Bromide CTAB dan xylen. Alat yang digunakan dalam penelitian ini merupakan peralatan proses dan peralatan analisa. Alat proses yang digunakan adalah reaktor sulfonasi STFR Single Tube Falling Film Reactor dan hotplate stirrer. Peralatan analisa yang digunakan antara lain yaitu viscometer brookfield, tensiometer Du Nouy, blender, pH meter, timbangan analitik, sudip, gelas kimia 100 ml, gelas kimia 300 ml, gelas kimia 500 ml, gelas kimia 1000 ml, erlenmeyer 500 ml, erlenmeyer 1000 ml, pipet 1 ml, pipet 5 ml, pipet 10 ml, pipet 25 ml, gelas arloji, pengaduk gelas, botol sampel, jirigen 5 L, jirigen 20 L. 3.3. Metode Penelitian Tahapan proses yang dilakukan pada penelitian ini yaitu persiapan fraksinasi metil ester olein dominan C 16 , analisis sifat fisikokimia bahan baku sulfonasi, proses produksi Methyl Ester Sulfonic Acid MESA, analisis sifat fisikokimia Methyl Ester Sulfonic Acid yang dihasilkan, proses pembuatan heavy duty cleaner dan analisis sifat fisik serta kinerja heavy duty cleaner yang dihasilkan.

3.3.1. Persiapan Fraksinasi Metil Ester Olein Dominan C

16 Proses fraksinasi metil ester dilakukan menggunakan fractional distillation system. Kondisi prosesnya menggunakan tekanan 37,5 mmHg dan suhu 235 o C selama 12 jam. Prosedur pengoperasian alat fraksinasi yaitu memasukkan sampel metil ester ke dalam boiling vessel melalui iinput valve, kemudian semua valve ditutup. Setelah itu pompa vakum dijalankan dan boilling vessel dipanaskan