6 faktor yang mempercepat reaksi ini adalah panas, air, keasaman katalis enzim.
Kualitas standar ALB yang dibolehkan di dalam minyak sawit adalah sekitar 3 [20].
2.1.2 Kelembapan
Daya campur antara minyak dan air, dikondisi tertentu akan menghidrolisis trigliserida minyak menjadi ALB dan gliserol.
C
3
H
5
OOCR
3
+ 3HOH → C
3
H
5
OH
3
+ 3HOOCR Sehingga, pada bahan ini harus dilakukan proses pencegahan dengan cepat agar
minyak sawit memiliki kandungan ALB yang rendah. Minyak sawit yang memiliki ALB yang rendah mengindikasikan bahwa minyak tersebut dapat diproses dengan
baik [20]. Tapi di bawah kondisi praktik, laju hidrolisis pemecahan molekul
trigliserida untuk memproduksi ALB dapat diabaikan pada kandungan air pada 0,1. Sehingga ukuran kualitas kontrol, kandungan air minyak sawit harus diturunkan
menjadi dibawah 0,1 untuk mencegah peningkatan ALB [19]. Kualitas minyak sawit tersebut diatas harus tetap dipertahankan, karena
perubahan pada kualitas tersebut dapat menyebabkan menurunnya kualitas asam lemak dan gliserin yang dihasilkan dari proses hidrolisa atau splitting atau
pemasakan asam lemak dan gliserin dari trigliserida minyak sawit [31].
2.2 TRANSESTERIFIKASI
Proses transesterifikasi merupakan metode umum dalam pembuatan biodiesel. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel hingga rendemen 95 dari bahan
baku minyak tumbuhan. Pada dasarnya, proses ini bertujuan untuk mengubah trigliserida menjadi asam lemak metil ester FAME [23].
TRIGLISERIDA METANOL METIL ESTER
GLISEROL
Gambar 2.1 Reaksi transesterifikasi
H –O–CH
3
H –O–CH
3
H –O–CH
3
Universitas Sumatera Utara
7 Metode transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 empat tahapan, yaitu :
1. Pencampuran katalis alkalin dengan alkohol metanol atau etanol pada
konsentrasi katalis antara 0,5-1,0 wt dan 10-20 wt metanol terhadap massa minyak.
2. Pencampuran alkohol dan katalis dengan minyak pada temperatur 55
C dengan 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 menggunakan air hangat untuk memisahkan zat-zat pengotor dan kemudian dilanjutkan dengan drying
untuk menguapkan air yang terkandung dalam biodiesel [23]. Reaksi antara minyak atau lemak dengan alkohol merupakan reaksi yang
bersifat bolak-balik. Oleh sebab itu alkohol harus ditambahkan berlebih untuk membuat reaksi berjalan kearah kanan [29]. Alkohol yang paling umum digunakan
adalah metanol, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi. Secara stoikimetris 1 mol trigliserida akan bereaksi dengan 3 mol metanol, menghasilkan 3
mol metil ester dan 1 mol gliserol [16].
2.3 KATALIS
Katalis adalah zat yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi transesterifikasi tetapi zat tersebut tidak mengalami perubahan kimia pada akhir
reaksi. Umumnya kenaikan konsentrasi katalis juga menaikkan kecepatan reaksi, jadi katalis ini ikut dalam reaksi tetapi pada akhir reaksi diperoleh kembali.
Berdasarkan fasanya, proses katalisis dapat digolongkan menjadi katalisis homogen dan katalisis heterogen. Katalisis homogen adalah katalis yang mempunyai
fasa sama dengan fasa campuran reaksinya, sedangkan katalisis heterogen adalah katalis yang berbeda fasa dengan campuran reaksinya. Katalisis homogen kurang
efektif dibandingkan dengan katalisis heterogen karena heterogenitas permukaannya. Pada katalisis homogen katalis sukar dipisahkan dari produk dan sisa reaktannya
sedangkan katalisis heterogen pemisahan antara katalis dan produknya serta sisa reaktan mudah dipisahkan. Dengan demikian, karena mudah dipisahkan dari
Universitas Sumatera Utara
8 campuran reaksinya dan kestabilannya terhadap perlakuan panas, katalisis heterogen
lebih banyak digunakan dalam industri kimia [30].
Gambar 2.2 Mekanisme reaksi heterogen [24]
Dalam reaksi heterogen, pertama-tama reaktan akan terserap adsorption pada permukaan aktif katalis, selanjutnya akan terjadi interaksi baik berupa reaksi
sebenarnya pada permukaan katalis, atau terjadi pelemahan ikatan dari molekul yang terserap. Setelah reaksi terjadi, molekul hasil reaksi produk akan dilepas dari
permukaan katalis. Oleh karena itu, katalis yang baik perlu meiliki kemampuan menyerap dan melepaskan yang baik pula [24].
Keuntungan lain dari katalisis heterogen adalah tidak korosif, ramah terhadap lingkungan, memiliki waktu hidup yang panjang dan dapat memberikan
aktifitas dan selektifitas yang tinggi. Bila digunakan logam atau oksidanya sebagai katalis maka kita berusaha
untuk membuat permukaan yang dapat bekerja secara katalisis sebesar-besarnya. Untuk keperluan itu sering kali digunakan pendukung. Pendukung disini adalah
melalui permukaan yang lebih besar seperti batu apung, arang aktif oksida, aluminium, CaO dan silikat oleh pelekatan bagian-bagian logam diatas bahan
pendukung ini. Permukaan aktif kadang-kadang diperbesar sampai seratus kali lipat atau lebih. Karena itu bobot dari katalis dari yang sesungguhnya kadang-kadang
hanya berjumlah sebagian kecil dari seluruh bobot dari katalis yang sesungguhnya. Suatu katalis jika sudah terpakai beberapa kali maka aktivitasnya akan
berkurang. Ini berarti bahwa kemampuan untuk mempercepat reaksi tertentu telah berkurang. Gejala ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya oleh suhu
yang terlalu tinggi katalis dapat lumer sebagian atau disenter, penyebab lain yaitu katalis dapat bereaksi dengan produk atau kotoran yang terdapat didalam bahan
dasar. Penyebab yang terkenal dari pengurangan aktivitas katalis adalah belerang dan
Universitas Sumatera Utara
9 persenyawaan belerang, air lembab vouch dan uap minyak dapat dimasukkan
kedalam kelompok ini yang dikenal dengan racun katalis atau poisoning catalyst.
Didalam dunia industri katalis yang digunakan: 1.
Harus murni 2.
Stabil terhadap panas 3.
Memiliki waktu hidup yang panjang 4.
Dapat diregenerasi Pada zaman sekarang ini, banyak sekali jenis katalis padat yang telah
digunakan dalam reaksi transesterifikasi minyak nabati menjadi biodiesel seperti oksida logam alkali tanah atau campuran logam alkali dengan aluminium dan zeolit
namun kebanyakan katalis logam alkali mudah mengalami kerusakan dan memiliki waktu hidup yang singkat, sementara itu CaO adalah katalis basa yang memiliki
waktu hidup yang panjang. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan katalis yang memiliki stabilitas yang tinggi, stabil terhadap panas dan dapat
diregenerasi adalah dengan melakukan pen-doping-an [29]. Sejauh ini telah dilakukan pen-doping-an, salah satu produk katalis yang
dihasilkan dari teknik ini adalah LiCaO. Katalis ini memiliki keuntungan seperti kemudahan untuk mengisolasi produk dan dapat digunakan dalam proses kontinu.
Namun, perlu dioptimalkan pen-doping-annya antara Li dalam bentuk LiNO
3
diikatkan ke dalam CaO [36].
2.3.1 CaO
Nama lain dari CaO adalah lime, caustic, quicklime atau gamping. CaO merupakan oksida basa netral yang didapat dari batuan gamping dimana terkandung
CaO sedikitnya 90 dan magnesia 0-5, kalsium karbonat, silika, alumina, feri oksida terdapat sedikit sebagai ketidakmurnian.
Ditinjau dari komposisinya, ada beberapa jenis gamping. Gamping hidraulik didapat dari pembakaran batu gamping yang mengandung lempung, gamping
berkadar kalsium tinggi lebih dimanfaatkan didalam reaksi kimia. Gamping dolomit yang biasanya 35-45 CaO dan 10-25 MgO.
Kalsium karbonat dan juga magnesium didapat dari endapan batu gamping marmer, kapur chalk, dolomit atau kulit kerang. Untuk tujuan penggunaan kimia,
Universitas Sumatera Utara
10 biasanya batu gamping yang agak murni lebih disukai sebagai bahan awal, karena
dapat menghasilkan gamping berkadar kalsium tinggi. CaO Mr 56,08 gmol memilki sifat higroskopis, titik lelehnya 2600
o
C dan titik didihnya 2850
o
C, tidak larut dalam HCl, struktur kristalnya oktahedral, memiliki luas permukaannya 0,56 m
2
g [15]. CaO memiliki sisi-sisi yang bersifat basa dan CaO telah diteliti sebagai
katalis basa yang kuat dimana untuk menghasilkan biodiesel menggunakan CaO sebagai katalis basa mempunyai banyak manfaat, misalnya aktivitas yang tinggi,
kondisi reaksi yang rendah, masa katalis yang lama, serta biaya katalis yang rendah. Pernah dihasilkan biodiesel dengan menggunakan nano CaO dalam kondisi suhu
kamar. Tetapi kecepatan reaksi begitu lambat dan membutuhkan 6-24 jam untuk memperoleh konversi hasil yang tinggi. Telah diteliti juga tentang deaktivitasi
setelah tiga kali siklus dengan asam lemak. Dan diperoleh 93 hasil dari minyak jarak pagar menggunakan CaO sebagai katalis tetapi katalis tersebut harus
direaksikan dengan larutan amonium karbonat dan dikalsinasi pada suhu yang tinggi. CaO sebagai katalis heterogen, dimana O
2-
bereaksi dengan H
+
dari H
2
O untuk membentuk OH
-
, direaksikan lebih mudah oleh reaktan pada reaksi kimia. Kemudian OH
-
direaksikan dengan H
+
dari metanol untuk membentuk metoksi anion dan air. Metoksi anion merupakan sisi aktif.
Mekanisme transesterifikasi gliserida untuk menghasilkan biodiesel yaitu : 1.
Metoksi anion menyerang karbon yang terikat dengan karbonil dari molekul trigliserida untuk membentuk zat antara tetrahedral
2. Tetrahedral intermediate mengambil H
+
dari CaO .Tetrahedral metoksi juga dapat bereaksi dengan metanol untuk membentuk metoksi anion
3. Langkah terakhir adalah pengaturan kembali zat antara tetrahedral yang akan
menghasilkan biodiesel dan gliserol [29].
Universitas Sumatera Utara
11 Gambar 2.3 Mekanisme reaksi transesterifikasi basa heterogen dengan katalis [29]
2.3.2 LiCaO
Rangkaian alkali metal Li, Na, K telah diikat dengan oksida alkali tanah CaO, BaO, MgO sama halnya dengan K
2
CO
3
diikat dengan Alumina Al
2
CO
3
, disiapkan dan digunakan sebagai katalis untuk transesterifikasi minyak canola
dengan CH
3
OH. Empat katalis K
2
CO
3
Al
2
CO
3
dan alkali metal Li, Na, K yang telah diikat dengan BaO cukup efektif untuk transesterifikasi sehingga menghasilkan
85 metil ester. Transesterifikasi
dapat dilakukan
dengan katalis
homogen basa
menggunakan Na atau K hidroksida, karbonat atau alkoksida. Katalis basa lebih sering digunakan daripada katalis asam menggunakan sulfur atau asam sulfat,
dimana lebih korosif dan aktifitas yang lebih rendah. Katalis basa padat juga merupakan alternatif yang menjanjikan untuk
produksi metil ester. Penggunaannya memiliki banyak keuntungan, diantaranya adalah mudah dalam mengisolasi produk, mengurangi resiko kontaminasi air, dan
peluang untuk digunakan dalam proses kontinu. Dasar utama penempatan oksida alkali tanah adalah dengan keberadaan pasangan ion M
2+
dan O
2+
pada lingkungan
Universitas Sumatera Utara
12 koordinasi yang berbeda. Kekuatan basa kelompok II oksida dan hidroksida
meningkat dengan urutan MgCaSrBa. Aktivitas katalis dari kalsium oksida, metoksida, barium hidroksida, sodium
hidroksida dibandingkan untuk transesterifikasi minyak lobak. Senyawa kalsium lebih murah, tidak beracun, namun memiliki daya larut yang rendah di dalam
CH
3
OH dibandingkan sodium hidroksida. Barium hidroksida adalah basa kuat, beracun, daya larut yang rendah di dalam CH
3
OH sehingga kurang baik dalam lingkungan untuk produksi biodiesel.
Usaha untuk mengikat kebasaan dari oksida alkali tanah dengan men-doping dengan logam alkali seperti Li. Peningkatan nilai basa oksida alkali tanah dapat
menukar pola molekul M
2+
menjadi M
+
saat kalsinasi bentuk O
-
. Li diikat dengan katalis CaO dengan rentang 0,26
– 4,0 wt digunakan untuk transesterifikasi gliseril tributirat dan metanol. Sehingga diperoleh kandungan Li dengan 1,23 wt
memberikan aktivitas optimum transesterifikasi konversi 100 selama 20 menit. Impregnasi antara dua senyawaan katalis telah dinyatakan berhasil oleh
Watkins, et al. 2004, Li dalam bentuk LiNO
3
diimpregnasi dengan CaO. Hasil perbandingan jumlah berat impregnasi antara Li secara teori dengan Li aktual
yang masuk ke dalam CaO dapat dilihat pada grafik berikut:
Gambar 2.4 Li teori versus Li aktual dari LiNO
3
di-doping ke CaO [36]
Grafik ini dapat dijadikan sebagai patokan untuk dasar penelitian yang lebih lanjut bagaimana mengoptimasi produk katalis LiCaO. Sejauh ini, penggunaan
L i d
i- dopin
g ak
tual w
t
Li di- doping teori wt
Universitas Sumatera Utara
13 katalis LiCaO untuk produksi biodiesel dari minyak nabati belum terlalu banyak.
Sehingga ini menjadi peluang bagi peneliti untuk melihat optimasi LiCaO yang telah di-doping dalam menghasilkan metil ester [1].
2.3.3 Teknik Pen- doping-an dengan Metode Impregnasi Basah
Katalis heterogen memiliki tiga komponen yaitu fasa aktif, promotor dan penyangga. Fasa aktif merupakan sisi aktif dari katalis yang merupakan tempat
terjadinya reaksi pada katalis. Semakin luas permukaan fasa aktif, maka aktivitas akan semakin baik. Fasa aktif tersebut biasanya disebar dalam suatu penyangga.
Dengan kata lain, penyangga berperan dalam hal sebaran fasa aktif. Semakin luas permukaan penyangga, maka fasa aktif akan tersebar lebih banyak sehingga akan
meningkatkan aktivitas. Penyangga juga berfungsi untuk menstabilkan katalis. Reaksi dengan menggunakan katalis heterogen biasanya dijalankan pada suhu tinggi.
Pada suhu tinggi fasa aktif mudah terdekomposisi sehingga penyangga biasa digunakan untuk mencegah dekomposisi fasa aktif.
Komponen lain pada katalis heterogen adalah promotor. Promotor berfungsi untuk memperbaiki kinerja katalis. Misalnya untuk mencegah sintering,
untuk mencegah reaksi samping dan lain-lain. Fasa aktif, penyangga dan promotor merupakan komponen katalis heterogen, namun tidak semua katalis heterogen
memiliki ketiga komponen tersebut. Ada juga katalis yang hanya berupa zat aktif dengan penyangga atau zat aktif dengan promotor.
Komponen aktif merupakan pusat aktif katalis yang berfungsi untuk mempercepat dan mengarahkan reaksi yang berhubungan dengan aktivitas dan
selektivitas. Molibdenum adalah salah satu logam yang dapat digunakan sebagai komponen aktif. Molibdenum yang diembankan pada penyangga dapat diperoleh dari
ammonium heptamolybdate, ammonium molybdate tetrahydrate, molybdenum II acetate dimer, molybdenum carbonyl, molybdenum V chloride, molybdenum VI
dioxide bisacetylacetonate dan 12-molybdophosphoric acid hydrate. Jumlah molibdenum yang diembankan pada katalis biasanya berkisar 1 s.d. 50 berat dan
disarankan antara 3 s.d. 20 berat dari berat total katalis. Promotor ditambahkan pada katalis dengan tujuan untuk meningkatkan
kinerja katalis aktivitas, stabilitas dan selektivitas. Promotor yang biasa digunakan misalnya kobalt Co atau nikel Ni. Kobalt yang diembankan pada penyangga dapat
Universitas Sumatera Utara
14 diperoleh dari cobalt nitrate, cobalt II bromida hydrate, cobalt II chloride, cobalt
II chloride hexahydrate, cobalt II hydroxide, cobalt II molybdate, cobalt II phosphate hydrate dan cobalt II tungstate. Jumlah kobalt yang diembankan pada
katalis berkisar 0,5 s.d. 50 berat dan disarankan antara 1 s.d. 10 berat dari berat total katalis [13].
Untuk proses konversi fraksi hidrokarbon rantai panjang, poliaromatik maupun polimer, dibutuhkan katalis perengkah yang merupakan katalis heterogen
padatan. Salah satu jenis katalis untuk proses tersebut adalah metal supported catalyst yang terdiri dari logam yang diembankan pada pengemban padat seperti
silka-alumina, alumina dan zeolit. Logam-logam ini secara langsung dapat berfungsi sebagai katalis tanpa diembankan terlebih dahulu pada pengemban, tetapi memiliki
kelemahan, diantaranya luas permukaan yang relatif kecil, dan selama proses katalitik dapat terjadi penggumpalan. Pengembanan logam-logam tersebut pada
penyangga akan mendistribusikannya secara merata pada permukaan penyangga, sehingga menambah luas permukaan spesifik sistem katalis secara keseluruhan.
Metode impregnasi ada dua yaitu impregnasi kering dry impregnation dan impregnasi basah impregnation to incipient wetness. Impregnasi kering, apabila
volume larutan yang digunakan kurang dari 1,2 kali volume pori penyangga. Impregnasi basah, apabila volume larutan yang digunakan lebih besar dari 1,5 kali
volume pori penyangga. Metode yang umum digunakan adalah impregnasi basah karena mudah dilakukan dibandingkan dengan impregnasi kering [17].
Telah banyak katalis yang diproduksi dengan menggunakan impregnasi. Cara yang dilakukan adalah dengan mencelupkan secara berulang-ulang pellet
berpori ke dalam larutan yang mengandung agen katalis. Bermacam-macam teknik seperti tekanan, ruang vakum dan lain-lain digunakan sebagai proses impregnasi.
Namun, teknik-teknik ini memiliki kekurangan yaitu biaya yang mahal dan kontrol yang sulit. Untuk biaya yang murah, metode yang sederhana, dapat digunakan
metode aktivasi karbon, alumina dan lain-lain.
Universitas Sumatera Utara
15 Gambar 2.5 Mekanisme impregnasi katalis [27]
Perlu diketahui bahwa teknik pen-doping-an bukanlah merupakan proses reaksi karena Li hanya diikatkan dengan memasukkannya ke dalam pori-pori CaO.
Metode ini dinamakan dengan impregnasi. Oleh karena itu, diameter Li haruslah lebih kecil daripada diameter pori-pori CaO. Li yang digunakan berupa LiNO
3
sedangkan CaO adalah senyawa netral tanpa campuran lainnya. Tahap pertama yang dilakukan adalah preparasi terhadap CaO, kemudian melakukan proses impregnasi
LiNO
3
yang telah dilarutkan dengan sejumlah air tertentu. Pada tahap ini akan terjadi pertukaran ion, sehingga Li
+
akan dapat masuk ke dalam pori-pori CaO. Selanjutnya dikeringkan dengan suhu tertentu. Dan kemudian dianalisa seberapa banyak Li
+
yang masuk ke dalam CaO.
Untuk melakukan pen-doping-an senyawa LiNO
3
dengan CaO netral perlu diperhatikan beberapa hal yaitu:
1. LiNO
3
yang digunakan merupakan padatan. Untuk dapat men-doping Li ke dalam CaO maka LiNO
3
perlu dilarutkan, agar LiNO
3
dapat terdisosiasi menjadi Li
+
dan NO
3 -
dan H
2
O akan terbentuk menjadi H
+
dan O
2-
. Namun, tidak boleh terlalu encer, karena ion Li
+
akan menyatu dengan OH
-
dan membentuk LiOH. Padahal LiOH merupakan senyawa hidrofilik, hal ini akan menyebabkan
membesarnya diameter LiOH dan akan sulit masuk ke dalam pori-pori CaO. Sehingga kondisi fisik yang baik untuk melarutkan LiNO
3
adalah dalam bentuk sol gel.
Penyangga
Impregnasi Pengeringan,
Kalsinasi
T = 400
o
C Reduksi
Katalis aktif
Pencelupan
Larutan garam logam
Universitas Sumatera Utara
16 Gambar 2.6 Teknik pen-doping-an sol-gel katalis [27]
2. CaO merupakan senyawa netral. Dalam pen-doping-annya untuk menampung
Li
+
pori-pori CaO dapat dikondisikan. Pengkondisiannya dilakukan dengan pemanasan suhu tinggi. Namun pada suhu tinggi tertentu struktur CaO dapat
rusak. Sehingga perlu diperhatikan seberapa tinggi suhu yang digunakan untuk preparasi CaO.
Kedua faktor diatas menjadi poin penting untuk menngoptimumkan jumlah Li yang dapat masuk ke dalam CaO. Kesimpulannya konsentrasi LiNO
3
dan suhu pemanasan CaO menjadi variabel penting untuk mendapatkan kondisi optimum pen-
doping-an produk katalis LiCaO. Untuk lebih lanjut penelitian ini dapat diteruskan untuk mengetahui
seberapa baik katalis LiCaO dapat digunakan. Untuk mengetahuinya dilakukan dengan pengetesan beberapa kali penggunaan katalis LiCaO dalam memproduksi
biodiesel. Pen-doping-an CaO dengan logam-logam alkali tanah dengan cara
impregnasi dapat meningkatkan kekuatan basa dari katalis dibandingkan dengan katalis CaO murni. Penggandengan Li ke dalam katalis CaO telah dilakukan dan
diperoleh bahwa teknik ini dapat meningkatkan kekuatan basa dari CaO, sehingga
Teknologi Sol-Gel dan
Produknya
Hidrolisis Polimerisasi
Sol Ceramic Fibers
Furnace Evaporasi
Aerogel
Panas Panas
Dense Ceramics
Xerogel Dense Film
Partikel seragam Gel basah
Xerogel film Larutan
Logam Alkoksida
Larutan
Universitas Sumatera Utara
17 meningkatkan efektifitas katalis dalam reaksi transesterifikasi gliseralbutirat dengan
metanol menjadi metil butanoat [36].
2.4 POTENSI EKONOMI METIL ESTER DARI CPO
LOW GRADE
CPO merupakan salah satu komoditi yang menarik untuk dikembangkan penggunaannya. Selain menarik, komoditi ini memiliki kecenderungan peningkatan
produksi setiap tahunnya, khususnya di Indonesia. Data produksi CPO Indonesia dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Data produksi CPO Indonesia [10]
Tahun Produksi CPO ton
2008 17.539.788
2009 19.324.294
2010 21.958.120
2011 23.096.541
2012 23.521.071
Salah satu produk turunan dari pengolahan CPO adalah biodiesel dalam bentuk metil ester. Produksi biodiesel nasional juga mengalami peningkatan yang
cukup signifikan. Hal ini dapat dilihat pada tabel 2.3. Tabel 2.3 Data produksi, ekspor, dan konsumsi biodiesel 10
3
kiloliter [35]
No. Uraian
2009 2010
2011 2012
1 Total produksi
330 740
1.450,118 1.654,20
2 Ekspor
204 563
1.091,306 984,862
3 Konsumsi
60 220
358,812 669,398
Dalam jumpa pers GAPKI awal tahun 2013, Joko Supriyono selaku Sekretaris Jendral Gabungan Pengusaha Kelapa Sawit Indonesia GAPKI,
mengatakan bahwa ada dua keuntungan yang diperoleh dalam pemakaian biodiesel; pertama, konsumsi CPO akan dapat meningkat melalui pertumbuhan penggunaan
biodiesel. Rata-rata konsumsi CPO di dalam negeri mencapai 7 juta ton per tahun. Manfaat lain, kata Joko Supriyono, pemerintah dapat mengurangi impor minyak
mentah lewat peningkatan campuran biodiesel. Seiring dengan peningkatan produksi CPO nasional tahun ini, maka akan lebih tepat apabila industri biodiesel menyerap
minyak sawit dalam negeri [35].
Universitas Sumatera Utara
18 Sejalan dengan hal tersebut, perlu adanya pengembangan teknologi yang
berkaitan dengan produksi biodiesel, termasuk di dalamnya adalah variasi bahan baku yang digunakan. Salah satu bahan baku yang dapat diproses menjadi biodiesel
metil ester adalah CPO
low grade
yang memiliki nilai ALB tinggi. Secara informal, diperoleh informasi bahwa setiap 10 ton CPO yang diproduksi per hari, setidaknya
akan dihasilkan pula ± 40 kg CPO
low grade
± 0,4 dari CPO
high grade
. Jika diasumsikan persentase tersebut dapat digunakan secara umum untuk produksi CPO
nasional tahun 2012 23.521.071 ton, maka setidaknya ada ± 94.084,28 ton potensi bahan baku biodiesel yang berasal dari CPO
low grade
. Karena memiliki potensi yang cukup baik, perlu dilakukan kajian ekonomi
terhadap hal ini. Namun, dalam tulisan ini hanya akan dilakukan kajian ekonomi secara sederhana. Sebelum melakukan kajian tersebut, perlu diketahui harga bahan
baku yang digunakan dalam produksi dan harga jual biodiesel metil ester. Berikut ini adalah harga bahan baku dan produk.
Harga CPO
Low Grade
= Rp 2.500 kg berdasarkan informasi yang bersifat informal
Harga CH
3
OH = Rp 8.000 liter = Rp 10.127 kg [4]
Harga LiNO
3
= Rp 22.000 kg [3] Harga CaO
= Rp 1.500 kg [3] Harga H
2
O = Rp 2.500 kg [3]
Harga Metil Ester = Rp 11.000 kg [5]
Dalam penelitian yang telah dilakukan, perolehan metil ester terbaik adalah sebesar 90,88 LiCaO 1. Pada penelitian Herawan 2008, penggunaan katalis
CaO pada transesterifikasi CPO memberikan hasil 78,90 metil ester. Berdasarkan kedua hasil penelitian tersebut, dilakukan kajian ekonomi dan hasilnya dibandingkan.
Biaya bahan baku proses utama: Biaya pembelian CPO
low grade
= 0,3 kgRp 2.500 kg = Rp 750,- Biaya pembelian CH
3
OH = 0,135 kgRp 10.127 kg = Rp 1.373,-
Biaya bahan baku pembuatan katalis LiCaO: Biaya pembelian LiNO
3
= 0,0012 kgRp 22.000 kg = Rp 26,- Biaya pembelian CaO
= 0,01 kgRp 1.500 kg = Rp 15,- Biaya pembelian H
2
O = 0,06 kgRp 2.500 kg = Rp 150,-
Universitas Sumatera Utara
19 Maka, total harga pembelian bahan baku adalah Rp 2.314,- katalis LiCaO dan
Rp 2.288,- katalis CaO Harga biodiesel ME adalah Rp 11.000kg.
Perolehan ME terbaik pada penelitian = 90,88 katalis LiCaO 1. Perolehan ME oleh Herawan 2008 = 78,90 katalis CaO.
Harga jual ME = 90,88 0,3 kgRp 11.000 kg
= 0,27 kgRp 11.000 kg = Rp 2.999,- katalis LiCaO
Harga jual ME = 78,90 0,3 kgRp 11.000 kg
= 0,23 kgRp 11.000 kg = Rp 2.604,- katalis LiCaO
Daya listrik digunakan untuk beberapa alat proses, yaitu: oven, furnace, stirrer, reaktor, dan centrifuge. Sedangkan tarif dasar listrik untuk industri dengan
kapasitas 1.300 VA adalah Rp 886,- per kWh [12]. Tabel 2.4 Perhitungan biaya listrik alat proses penelitian
Alat Kapasitas
maks. kg Daya
kW Waktu
jam Tarif per
kWH Rp Biaya
Rp
Oven 90,00 [8]
1,40 [8] 14,00
866,- 17.366,-
Furnace 80,00 [6]
2,40 [6] 4,00
866,- 8.506,-
Stirrer 10,00 [11]
1,07 [11] 2,00
866,- 1.896,-
Reaktor 5,00 [9]
2,80 [9] 3,50
866,- 8.683,-
Centrifuge 1,50 [2]
1,65 [2] 0,33
866,- 487,-
Total biaya listrik 36.937,-
Perhitungan nilai keuntungan produksi metil ester adalah sebagai berikut. Nilai keuntungan produksi
= Harga jual – Biaya bahan + Biaya Listrik
Nilai keuntungan produksi = Rp 2.999,-
– Rp 2.314,- + 36.937,- =
– Rp 36.252,- katalis LiCaO Nilai keuntungan produksi
= Rp 2.604,- – Rp 2.288,- + 36.937,-
= – Rp 36.621,- katalis CaO
Dari analisa biaya produksi metil ester dapat dilihat bahwa proses transesterifikasi belum mampu memberikan nilai tambah maka dilakukan
simulasi sederhana terhadap kajian ekonomi untuk mengetahui kapasitas produksi minimal. Berdasarkan hasil simulasi, bahan baku CPO
low grade
minimal diperkirakan 90,00 kg dan hasilnya ditunjukkan oleh tabel 2.5, 2.6 dan 2.7.
Universitas Sumatera Utara
20 Tabel 2.5 Perhitungan biaya bahan baku pada simulasi
Bahan Massa kg
Biaya satuan Rp
Biaya Rp LiCaO
CaO LiCaO
CaO
CPO
low grade
90,00 90,00
2.500,- 225.000,-
225.000,- Metanol
40,66 40,66
10.127,- 411.752,- 411.752,-
LiNO
3
0,36 -
22.000,- 7.917,-
- CaO
3,00 3,00
1.500,- 4.500,-
4.500,- H
2
O 18,00
18,00 2.500,-
45.001,- 45.001,-
Total biaya pembelian bahan 694.170,-
686.252,- Tabel 2.6 Perhitungan biaya listrik alat proses pada simulasi
Alat Kapasitas
maks. kg Daya
kW Waktu
jam Tarif per
kWH Rp K
Biaya Rp
Oven 90,00 [8]
1,40 [8] 14,00
866,- 1,00
17.366,- Furnace
80,00 [6] 2,40 [6]
4,00 866,-
1,00 8.506,-
Stirrer 10,00 [11]
1,07 [11] 2,00
866,- 2,14
4.050,- Reaktor
5,00 [9] 2,80 [9]
3,50 866,-
26,58 230.804,-
Centrifuge 1,50 [2]
1,65 [2] 0,33
866,- 61,50
29.969,-
Total biaya listrik 290.694,-
K adalah faktor kali perhitungan biaya listrik alat sebagai asumsi bahwa daya listrik yang dibutuhkan akan bertambah dengan meningkatnya kapasitas
produksi. Tabel 2.7 Perhitungan kajian ekonomi pada simulasi
Kajian ekonomi Penggunaan katalis
LiCaO CaO
Biaya pembelian bahan baku Rp 694.170,-
686.252,- Biaya listrik Rp
290.694,- 290.626,-
Total biaya Rp 984.864,-
976.878,- Harga jual produk ME Rp
899.732,- 781.110,-
Nilai keuntungan Rp
– 85.132,- – 195.768,-
Dari hasil simulasi sederhana lanjutan, kedua proses belum mampu memberikan nilai keuntungan. Kemudian, dilakukan simulasi sederhana lanjutan dengan
menaikkan harga jual metil ester menjadi Rp 12.050 kg di atas harga pasaran untuk mengetahui hubungan antara nilai keuntungan dan bahan baku CPO
low grade
yang ditunjukkan oleh gambar 2.7.
Universitas Sumatera Utara
21 Gambar 2.7 Simulasi bahan baku CPO
low grade
terhadap nilai keuntungan
Gambar 2.7 menunjukkan hubungan yang berbanding lurus antara nilai keuntungan yang diperoleh dan bahan baku CPO
low grade
yang digunakan dalam produksi biodiesel metil ester yang menggunakan katalis LiCaO. Melalui simulasi
sederhana, dengan menggunakan 500 kg CPO
low grade
, akan diperoleh nilai keuntungan sebesar Rp 116.499,-. Nilai keuntungan ini semakin meningkat dengan
bertambahnya bahan baku CPO
low grade
yang digunakan. Dengan menggunakan 1.000 kg CPO
low grade
, akan diperoleh nilai keuntungan sebesar Rp 241.504,-. Gambar 2.7 juga menunjukkan hubungan yang berbanding terbalik antara
nilai keuntungan yang diperoleh dan bahan baku CPO
low grade
yang digunakan dalam produksi biodiesel metil ester yang menggunakan katalis CaO. Melalui simulasi
sederhana, dengan menggunakan 500 kg CPO
low grade
, akan diperoleh nilai keuntungan sebesar
– Rp 560.662,-. Nilai keuntungan ini semakin meningkat dengan bertambahnya bahan baku CPO
low grade
yang digunakan. Dengan menggunakan 1.000 kg CPO
low grade
, akan diperoleh nilai keuntungan sebesar – Rp 1.112.818,-.
Dari kajian ekonomi secara sederhana di atas, biodiesel metil ester yang dihasilkan melalui proses transesterifikasi dan menggunakan katalis LiCaO lebih
ekonomis dibandingkan dengan biodiesel metil ester yang dihasilkan melalui proses transesterifikasi dan menggunakan katalis CaO jika harga jual metil ester
dinaikkan menjadi Rp 12.050 kg. Oleh karena itu, produksi komersial biodiesel metil ester menggunakan CPO
low grade
dan katalis LiCaO layak untuk dipertimbangkan.
-1.200.000 -700.000
-200.000 300.000
200 400
600 800
1.000
Nilai K
eu n
tun gan
R p
Bahan Baku CPO low grade kg
Katalis LiCaO Katalis CaO
Universitas Sumatera Utara
22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 TEMPAT DAN WAKTU
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Pangan Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Jl. Brigjen Katamso No.51, Kp. Baru, Medan.
3.2 BAHAN DAN ALAT 3.2.1 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1.
CPO
low grade
2. CH
3
OH PA 3.
LiNO
3
PA 4.
CaO PA 5.
H
2
O
3.2.2 Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1.
Reaktor bertekanan PARR 4800 2.
Centrifuge 3.
Alat-alat gelas kaca 4.
GC 148 Shimadzu
3.2.3 Gambar dan Spesifikasi Reaktor
Adapun spesifikasi reaktor yang digunakan adalah sebagai berikut: 1.
OD: 16 cm, ID: 9,5 cm
2.
Ketebalan: 3,5 cm
3.
Tinggi: 30,5 cm
4.
Volume maksimum bahan: 5000 ml
5. Suhu maksimum: 500
o
C; optimum 350
o
C
6.
Tekanan maksimum: 5000 psi 344 bar
7.
Pengaduk Stirrer
Universitas Sumatera Utara