10 Tabel 2.2 Sifat Fisika dan Kimia dari RBO [28]
Asam Lemak Nilai
Palmitat C16:0 dalam 18,8
StearatC18:0 dalam 2,4
Oleat C18:1 dalam 43,1
Linoleat C18:2 dalam 33,2
Linolenat C18:3 dalam 0,6
Arasidat C20:0 dalam 0,7
Densitas kgm
3
922 Viskositas Kinematik pada 40
o
C cSt 43,52
Viskositas Kinematik pada 100
o
C cSt 9,21
Titik nyala °C 316337
Titik tuang °C 1301
Berdasarkan uraian diatas yang menunjukkan bahwa RBO memiliki potensi besar digunakan sebagai bahan baku biodiesel. Hal ini disebabkan karena
ketersediaan dedak padi yang tinggi di Indonesia dan harga bahan baku yang murah. Biodiesel memiliki kandungan oksigen lebih tinggi dari bahan bakar fosil
seperti solar. Hal tersebut menunjukkan pengaruh besar terhadap pengurangan senyawa polutan, seperti senyawa-senyawa karbon, emisi partikulat, mono oksida,
poliaromatik, sulfur, hidrokarbon, asap, dan kebisingan yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil. Terlepas dari keuntungannya pada lingkungan,
aspek ekonomi produksi biodiesel menjadi penghalang bagi pembangunan karena adanya fakta bahwa sebagian besar biodiesel dihasilkan dari minyak nabati yang
berharga mahal. Penggunaan minyak dedak padi diharapkan mampu mengurangi biaya
produksi biodiesel seperti halnya minyak nabati lainnya, lemak hewan, daur ulang atau limbah minyak dan produk sampingan dari pemakaian minyak bekas.
Pengembangan sumber alternatif lain dari minyak terbarukan adalah kepentingan, tidak hanya untuk lebih meningkatkan kelayakan ekonomi biodiesel, tetapi juga
untuk meningkatkan pasokan dan keberlanjutan produksi bahan bakar ini.
2.2.2 Metanol
Pelarut yang paling umum digunakan untuk produksi biodiesel adalah metanol, karena harganya yang relatif rendah. Selain itu, beberapa alkil asetat
rantai pendek seperti metil asetat dan etil asetat dihasilkan sebagai akseptor asil. Laju reaksi tertinggi biasanya diperoleh ketika menggunakan pelarut ini [29].
Universitas Sumatera Utara
11 Tujuan penggunaan pelarut organik untuk transesterifikasi yaitu untuk
memastikan campuran reaksi bersifat homogen, mengurangi viskositas campuran reaksi sehingga meningkatkan laju difusi, mengurangi masalah perpindahan
massa di sekitar katalis enzim [30]. Untuk meningkatkan stabilisasi katalis enzim sehingga memungkinkan untuk digunakan berulang kali [31]. Sifat-sifat fisika dan
kimia metanol dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Metanol [32]
No. Sifat Fisika
Sifat Kimia
1. Wujud
berupa cairan
tidak berwarna
Berat molekul: 32 gmol 2.
Merupakan produk yang stabil Titik didih: 64,5 °C 148,1 °F
3. Larut dalam air, metanol, dan
dietil eter Titik leleh: -97,8 °C 144 °F
4. Bereaksi tinggi dengan
agen pengoksida
Specific gravity: 0,796 pada 20 °C 5.
Tidak korosif pada kaca pH: 7 netral
6. Beracun
Tekanan uap: 97,68 mmHg pada 20 °C
7. Berbahaya apabila terkena kulit
tangan, mata Densitas uap: 1,11
8. Mudah terbakar
Nilai ambang bau: 160 ppm
2.2.3 Zeolit
Katalis digunakan untuk meningkatkan kecepatan reaksi dan nilai yield. Klasifikasi katalis dapat berupa alkali, asam dan enzim
[33]. Reaksi transesterifikasi dapat dikatalisasi baik dengan katalis homogen maupun
heterogen [34]. Dalam metode homogen konvensional, pemulihan katalis setelah reaksi secara teknis sulit. Jumlah air limbah yang dihasilkan untuk memisahkan
katalis dan membersihkan produk sangat besar. Oleh karena itu, katalis heterogen digunakan untuk sintesis biodiesel. Katalis ini memiliki banyak keunggulan
dibandingkan katalis homogen. Sifat noncorrosive, ramah lingkungan dan masalah pembuangan yang ditimbulkan lebih sedikit. Katalis heterogen juga lebih
mudah untuk dipisahkan dari produk cair, dapat digunakan kembali dan dapat dirancang untuk memberikan aktivitas yang lebih tinggi, selektivitas dan tahan
lama katalis [26]. Sumber dari katalis padat katalis heterogen, pada saat ini telah digunakan
secara komersial, seperti zeolit, alumina atau resin penukar ion. Zeolit merupakan
Universitas Sumatera Utara
12 kristal aluminasilikat dengan struktur 3 dimensi. Sifat fisika dan kimianya yang
penting, maka bahan ini telah diaplikasikan sebagai absorben, resin penukar ion dan katalis dengan aktivitas tinggi [35]. Rumus molekul dari zeolit secara umum
adalah M
xn
{AlO
2 x
SiO
2 y
}.
p
H
2
O, dimana M adalah jumlah kation n yang dapat dipertukarkan, x adalah jumlah alumunium, y adalah jumlah silika, sedangkan p
adalah jumkah kristal air [36]. Struktur kristal zeolit berdasarkan pada jaringan 3 dimensi yang terdiri dari
SiO
4 -4
dan AlO
4 -5
yang tetrahedral serta terhubung melalui atom oksigen O. Susunan bentuk senyawa pada sisi negatif ini diseimbangkan dengan kehadiran
kation, seperti Na
+
, K
+
, dan Ca
2+
yang dimodifikasi kedalam zeolitnya [37]. Kenampakan unsur utama penyusun zeolit alam dan struktur molekul zeolit alam
yang digunakan dalam penelitian ditunjukkan pada Gambar 4.1 dan 4.2 berikut.
a b
Gambar 2.2 Bentuk dari SiO
4
dan AlO
4
yang tetrahedral. a Penyusun utama zeolit b struktur kimia zeolit [38]
Gambar 2.3 Kerangka Struktur Molekul Zeolit Secara Umum [39] Pada dasarnya zeolit dapat dibedakan atas dua jenis berdasarkan cara
perolehannnya yaitu, zeolit alam dan zeolit sintetik. Zeolit alam natural zeolite adalah zeolit yang berasal dari alam, yang diperoleh dari gunung berapi atau
daerah sumber air panas. Zeolit sintetik adalah zeolit yang berasal dari bahan- bahan sintetik murni, yang direkayasa atau dibuat oleh manusia dengan
Universitas Sumatera Utara
13 mempunyai saluran, rongga, kation, dan pori tertentu. Disetiap daerah gunung
berapi memiliki jenis zeolit yang berbeda karena kandungan mineral yang berbeda pula, sehingga zeolit alam memiliki 40 jenis diantaranya klinoptilotit, mordernit,
filipsit, kabasit, dan erionit. Sedangkan zeolit sintetik memiliki 14 jenis yang biasanya dengan cara hidrotermal yang tergantung dengan pemanfaatannya.
Contoh dari zeolit sintetik yaitu zeolit ZSM, zeolit NaY, dan lain-lain [40, 41]. Oleh sebab itu, zeolit alam sangat berpotensi di Indonesia mengingat bahwa
banyaknya daerah gunung berapi sehingga banyak pula potensi zeolit alam yang dapat dimanfaatkan sebagai katalis biodiesel.
Sebelum digunakan zeolit perlu diaktivasikan guna mempertinggi daya kerjanya,
memperluas permukaannya
dengan membentuk
pori, serta
menghilangkan pengotor. Ada beberapa dua cara, dengan fisika dan kimia. Dengan cara fisika dapat dilakukan dengan pemanasan, sedangkan kimia dapat
dilakukan dengan penukar ion atau impregnasi dengan senyawa asam atau basa. Impregnasi yaitu cara yang paling mudah dilakukan dengan penambahan beberapa
ion dalam porinya [40, 41]. Zeolit dapat ditambahkan atau divariasikan dengan beberapa kation seperti Na
+
, K
+
, Ca
2+
, Mg
2+
dan lain-lain. Selain itu, penambahan kation guna menyeimbangkan zeolit karena jumlah elektron dari alumunium lebih
sedikit dari silika sehingga menyebabkan ketidakseimbangan zeolit. Zeolit dapat digunakan sebagai katalis heterogen dalam pembuatan biodiesel [42].
Kemampuan zeolit sebagai katalis didasarkan pada adanya ruang kosong atau pori dimana terjadi difusi molekul dan reaksi kimia. Keasaman dari zeolit
tergantung pada ratio SiAl nya, dimana jika ratio SiAl nya rendah maka zeolit akan memiliki aktivitas katalis yang lebih tinggi. Dengan adanya ruang kosong
pada zeolit sehingga dapat digunakan pada minyak yang memiliki FFA tinggi [43], sehingga dengan penambahan kation alkali pada zeolit alam dapat
menambah aktivitas katalis dalam pembuatan biodiesel yang dapat merangkap reaksi esterifikasi dan reaksi transesterifikasi. Modifikasi zeolit alam tersebut
dilakukan dengan cara impregnasi. Proses impregnasi permukaan zeolit dengan kation terjadi pada permukaan katalis. Kation akan menempel pada permukaan
zeolit seperti yang terlihat pada Gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
14 Gambar 2.4 Ilustrasi Proses Modifikasi Zeolit Alam dengan Kation [44]
Zeolit alam juga telah digunakan oleh Kusuma dkk 2013. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa zeolit alam Indonesia yang digunakan adalah jenis
kristal mordenit. Kemudian dimodifikasi dengan cara impregnasi KOH memiliki aktivitas
katalitik yang baik
untuk digunakan sebagai katalis reaksi
transesterifikasi [7]. Selain itu juga pada penelitian yang dilakukan oleh Kusuma dkk 2013,
Noiroj dkk 2009, dan Soetaredjo dkk 2011 [7, 45, 46] bahwa KOH sebagai sumber logam K yang ditambahkan ke dalam struktur zeolit saat dikalsinasi, akan
terkonversi menjadi K
2
O. K
2
O ini memiliki aktivitas yang tinggi sebagai katalis untuk reaksi transesterifikasi, sehingga pembentukkan senyawa ini pada
permukaan zeolit menjadi sisi aktif untuk proses transesterifikasi. Hal ini dibuktikan dengan yield biodiesel tinggi yang dihasilkan [7]. Adapun reaksi
transesterifikasi dengan menggunakan katalis KOHzeolit alam yang membentuk K
2
O menjadi biodiesel seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5. M
+
Kation berupa K
+
, Na
+
, dan Ca
2+
Universitas Sumatera Utara
15 Gambar 2.5 Mekanisme Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida dan
KOHzeolit alam sebagai Katalis Basa Kuat [7] Untuk melihat bagaimana pengaruh penggantian larutan modifikasi yang
digunakan dalam impregnasi katalis, maka digunakan senyawa K
2
CO
3
sebagai sumber kation berupa K
+ ,
yang juga memiliki kinerja yang sama seperti senyawa KOH sebagai larutan impregnasi. Selain itu pula katalis K
2
CO
3
ini juga telah sering digunakan sebagai katalis yang baik dalam pembuatan biodiesel [47].
Universitas Sumatera Utara
16
2.3 TRANSESTERFIKASI
