Kajian Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah dengan Menggunakan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
OLEH
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperolah gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU TANDAN
KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
Dilahirkan pada tanggal 10 Juli 1985
Di Jakarta
Tanggal lulus : 21 Januari 2008
Menyetujui,
Bogor, Januari 2008
Dr. Ir. Illah Sailah, MS.
Dosen Pembimbing I
Ir. Rizal Alamsyah, Msc.
Dosen Pembimbing II
Retno Ummy Asthasari. F34103072. Kajian Proses Pembuatan Biodiesel Dari
Minyak Jelantah Dengan Menggunakan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit.
Di bawah bimbingan : Illah Sailah dan Rizal Alamsyah.2008.
RINGKASAN
Permintaan bahan bakar terutama solar terus meningkat seiring dengan
peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Minyak bumi sebagai bahan baku solar
yang ada selama ini jumlahnya semakin sedikit karena tidak dapat diperbarui.
Untuk itu, perlu dicari bahan bakar alternatif sebagai penggantinya.
Solusi bahan bakar alternatif adalah minyak nabati, karena jumlahnya
yang melimpah dan mudah diperbarui. Akan tetapi, kekentalan minyak nabati
perlu diturunkan agar tidak menghambat proses injeksi mesin diesel dan
mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna. Salah satu reaksi yang dapat
menurunkan viskositas minyak nabati adalah reaksi transesterifikasi dengan
katalis yang menghasilkan metil ester, yang kemudian disebut biodiesel.
Saat ini, harga bahan baku menjadi salah satu hambatan dalam
pengembangan industri biodiesel. Untuk itu, perlu dicari minyak nabati dan
katalis yang harganya murah. Penelitian ini memfokuskan pada pemanfaatan
minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit yang termasuk limbah.
Penelitian pendahuluan mencakup karakterisasi minyak jelantah dan abu
tandan kosong sawit. Penelitian utama mencakup pembuatan katalis abu tandan
kosong sawit yaitu pembakaran kompos tandan kosong sawit pada suhu 600°C
selama 5 jam dan reaksi transesterifikasi yang dilakukan pada suhu 50°-60°C dan
penggunaan rasio metanol terhadap minyak 6:1 selama 2 jam dengan pengadukan.
Perlakuan yang dilakukan adalah perbedaan jumlah katalis, yaitu 1%, 3%, 5%
(b/b).
Hasil penelitian menunjukkan penggunaan jumlah katalis abu tandan kosong
sawit sebesar 5% menghasilkan kualitas metil ester yang terbaik dan sesuai
dengan SNI biodiesel No. 04-7182-2006. Beberapa karakteristiknya yaitu nilai
bilangan asam 0,18 mg KOH/g, viskositas kinematik 5,8 cSt, masa jenis 0,9196
g/cm3, kadar gliserol total 0,068 (% b/b), dan kadar ester 99,8 (% b/b).
Berdasarkan analisa finansial, harga jual biodiesel adalah Rp. 5.100,-/liter
dan lebih rendah daripada harga biodiesel di pasaran yaitu Rp. 5.585,-/liter. Hasil
uji kelayakan menyatakan bahwa industri biodiesel dengan investasi sebesar Rp.
1.499.255.260,- dan kapasitas 1.500 liter/hari ini layak. Kelayakan ditunjukkan
dengan nilai B/C ratio 1,377, waktu pengembalian modal 4,04 tahun, serta lebih
menguntungkan dibandingkan investasi di bank.
Pada implikasi teknologi dipaparkan bahwa persediaan bahan baku cukup
banyak, dengan perkiraan produksi minyak jelantah sebesar 2,23 juta ton/tahun
dan potensi abu tandan kosong sawit sebesar 19,18 juta ton/tahun. Lokasi industri
biodiesel yang tepat berada di Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Pangsa pasar
biodiesel yang dapat direbut adalah sebesar 80,75 ribu ton/tahun.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Penyayang karena atas nikmat dan rahmat, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah saw
atas risalah mulianya yang masih menuntun umat Islam hingga hari ini.
Dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini penulis tidak akan berhasil
tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Illah Sailah, MS., selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberikan bimbingan, nasihat, dan arahan dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Ir. Rizal Alamsyah, Msc., selaku dosen pembimbing dari Balai Besar Industri
Agro yang telah memberikan bimbingan dan arahan penulis dalam melakukan
penelitian dan penyusunan skripsi.
3. Dr. Ir. Ono Suparno, MT, selaku dosen penguji atas masukan dan nasihatnya.
4. Bapak Pranoto dan Ibu Endang Budiarti sebagai orang tua yang selalu
memberikan doa, dukungan, dan nasihat yang tak pernah henti. Sampai
kapanpun ananda tidak bisa membalasnya. Doa ananda untuk kalian selalu.
5. Kakak Nanda Arief Wirawan atas nasihat, arahan, dan doa kepada adik satusatunya ini. Selamat berjuang juga dengan skripsinya.
6. Keluarga besar atas doa, dukungan, kasih sayang kepada penulis selama ini.
7. Saudara-saudariku di TIN 40 yang selalu memberikan dukungan dan perhatian
kepada penulis. Ketulusan kalian membekas di hatiku. Perjuangan selama ini
terasa ringan dengan adanya kalian.
8. Untuk pihak-pihak lain yang sangat mendukung penulis selama ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik
dan saran dari seluruh pihak sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat
memberikan informasi yang bermanfaat.
Bogor, Januari 2008
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
RINGKASAN..................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR......................................................................................
iv
DAFTAR ISI....................................................................................................
v
DAFTAR TABEL............................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................
viii
I.
PENDAHULUAN..............................................................................
1
A. Latar Belakang..............................................................................
1
B. Tujuan Penelitian..........................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................
4
A. Minyak Jelantah............................................................................
4
B. Biodiesel........................................................................................
6
C. Transesterifikasi............................................................................
11
D. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
15
METODOLOGI............ .....................................................................
17
A. Bahan dan Alat..............................................................................
17
B. Metode Penelitian.........................................................................
17
C. Pengolahan Data...........................................................................
21
HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................
22
A. Minyak Goreng Bekas..................................................................
22
B. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
23
C. Biodiesel........................................................................................
24
D. Analisis Finansial..........................................................................
32
E. Implikasi Teknologi......................................................................
39
KESIMPULAN DAN SARAN...........................................................
43
A. Kesimpulan...................................................................................
43
B. Saran..............................................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................
44
LAMPIRAN.....................................................................................................
47
II.
III.
IV.
V.
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Standar Industri Minyak Goreng……………………………………
4
Tabel 2. Standar Minyak Goreng Menurut SNI 01-0018-1998.......................
5
Tabel 3. Standar Biodiesel Menurut SNI 04-7182-2006……………………..
6
Tabel 4. Kandungan dan Komposisi Minyak Nabati Beberapa Tumbuhan.....
8
Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Terukur Beberapa Metil Ester..................................
8
Tabel 6. Perkiraan Produksi Fatty Acid Metil Ester dan Biosolar B5 dari
Beberapa Bahan Baku yang Murah..................................................................
9
Tabel 7. Matriks Rancangan Percobaan Transesterifikasi...............................
21
Tabel 8. Karakteristik Minyak Goreng Bekas.................................................
22
Tabel 9. Karakteristik Abu Tandan Kosong Sawit.......................................
24
Tabel 10. Perbandingan Parameter Analisis Biodiesel Minyak Jelantah
dengan SNI Biodiesel No. 04-7182-2006........................................................
32
Tabel 11. Struktur Pembiayaan Industri Biodiesel...........................................
35
Tabel 12. Penilaian Kriteria Investasi..............................................................
38
Tabel 13. Analisis Sensitivitas Terhadap Harga Bahan Baku, Biaya Tetap,
dan Harga Jual..................................................................................................
Tabel
14.
Kesesuaian
Karakteristik
Biodiesel
Minyak
38
Jelantah
Menggunakan Abu Tandan Kosong Sawit Dibandingkan dengan SNI 39
Biodiesel No. 04-7182-2006............................................................................
Tabel 15. Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 1995-2010.......
41
Tabel 16. Prakiraan Pangsa Pasar yang Akan Diraih Berdasarkan Pesaing....
42
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Reaksi Pembentukan Metil Ester...................................................
11
Gambar 2. Reaksi Transesterifikasi Bertahap..................................................
12
Gambar 3. Proses Transesterifikasi dengan Katalis Abu Tandan Kosong
Sawit.................................................................................................................
19
Gambar 4. Tandan Kosong Sawit....................................................................
20
Gambar 5. Abu Tandan Kosong Sawit.............................................................
20
Gambar 6. Labu Estrans (Labu Berleher Empat).............................................
20
Gambar 7. Pemanas Bermagnet.....................................................................
20
Gambar 8. Kondensor......................................................................................
20
Gambar 9. Alat Transesterifikasi.....................................................................
20
Gambar 10. Hasil Beberapa Tahapan Pencucian Biodiesel.............................
21
Gambar 11. Perbandingan Antara Minyak Goreng Bekas dengan Biodiesel..
25
Gambar 12. Hasil Reaksi Transesterifikasi dengan Abu TKS 1%, 3%, dan
5%.....................................................................................................................
25
Gambar 13. Grafik Hubungan Bilangan Asam terhadap Jumlah Katalis.......... 26
Gambar 14. Reaksi Oksidasi yang Membentuk Peroksida dan Asam Lemak
Rantai Pendek..................................................................................................
Gambar 15. Grafik Hubungan Viskositas Kinematik terhadap Jumlah
Katalis.............................................................................................................
Gambar
16.
Grafik
Hubungan
Masa
Jenis
terhadap
Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 17. Grafik Hubungan Kadar Gliserol Total terhadap Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 18. Grafik Hubungan Kadar Ester terhadap Jumlah Katalis..............
27
28
29
31
32
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Bahan dan Alat yang Digunakan untuk Analisis.........................
47
Lampiran 2. Analisis-analisis yang Dilakukan Untuk Penelitian....................
51
Lampiran 3. Data Hasil Analisis......................................................................
56
Lampiran 4. Hasil Perhitungan ANOVA dan Uji Lanjut Duncan...................
58
Lampiran 5. Grafik Perkembangan Industri Minyak Goreng Juli 2006 - Juni
60
2007..................................................................................................................
Lampiran 6. Daftar Perusahaan Biodiesel di Indonesia...................................
61
Lampiran 7. Biaya Investasi………………………………………………….
62
Lampiran 8. Biaya Penyusutan, Pemeliharaan dan Asuransi...........................
64
Lampiran 9. Biaya Operasional untuk Bahan Bakar dan Biaya Overhead…..
65
Lampiran 10. Gaji Tenaga Kerja……………………………………………
66
Lampiran 11. Biaya Bahan Baku…………………………………………...
67
Lampiran 12. Biaya Operasi………………………………………………...
68
Lampiran 13. Perhitungan Harga dengan Metode Full Costing……………...
69
Lampiran 14. Rencana Pembayaran Kredit Investasi, Modal Kerja dan
Rincian Modal Kerja........................................................................................
70
Lampiran 15. Proyeksi Laba Rugi……………………………………………
72
Lampiran 16. Proyeksi Arus Kas Penerimaan dan Pengeluaran......................
74
Lampiran 17. Perhitungan Kriteria Investasi………………………………...
76
Lampiran 18. Perhitungan BEP………………………………………………
77
Lampiran 19. Perhitungan Benefit Cost Ratio………………………………
78
Lampiran 20. Analisa Sensitivitas……………………………………………
79
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Di masa mendatang, kebutuhan akan minyak solar dipastikan terus
meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Menurut
CEI (2002), diperkirakan pada tahun 2010 jumlah kebutuhan minyak solar
untuk sektor transportasi di Indonesia meningkat menjadi 18,14 milyar liter
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
OLEH
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperolah gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU TANDAN
KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
Dilahirkan pada tanggal 10 Juli 1985
Di Jakarta
Tanggal lulus : 21 Januari 2008
Menyetujui,
Bogor, Januari 2008
Dr. Ir. Illah Sailah, MS.
Dosen Pembimbing I
Ir. Rizal Alamsyah, Msc.
Dosen Pembimbing II
Retno Ummy Asthasari. F34103072. Kajian Proses Pembuatan Biodiesel Dari
Minyak Jelantah Dengan Menggunakan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit.
Di bawah bimbingan : Illah Sailah dan Rizal Alamsyah.2008.
RINGKASAN
Permintaan bahan bakar terutama solar terus meningkat seiring dengan
peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Minyak bumi sebagai bahan baku solar
yang ada selama ini jumlahnya semakin sedikit karena tidak dapat diperbarui.
Untuk itu, perlu dicari bahan bakar alternatif sebagai penggantinya.
Solusi bahan bakar alternatif adalah minyak nabati, karena jumlahnya
yang melimpah dan mudah diperbarui. Akan tetapi, kekentalan minyak nabati
perlu diturunkan agar tidak menghambat proses injeksi mesin diesel dan
mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna. Salah satu reaksi yang dapat
menurunkan viskositas minyak nabati adalah reaksi transesterifikasi dengan
katalis yang menghasilkan metil ester, yang kemudian disebut biodiesel.
Saat ini, harga bahan baku menjadi salah satu hambatan dalam
pengembangan industri biodiesel. Untuk itu, perlu dicari minyak nabati dan
katalis yang harganya murah. Penelitian ini memfokuskan pada pemanfaatan
minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit yang termasuk limbah.
Penelitian pendahuluan mencakup karakterisasi minyak jelantah dan abu
tandan kosong sawit. Penelitian utama mencakup pembuatan katalis abu tandan
kosong sawit yaitu pembakaran kompos tandan kosong sawit pada suhu 600°C
selama 5 jam dan reaksi transesterifikasi yang dilakukan pada suhu 50°-60°C dan
penggunaan rasio metanol terhadap minyak 6:1 selama 2 jam dengan pengadukan.
Perlakuan yang dilakukan adalah perbedaan jumlah katalis, yaitu 1%, 3%, 5%
(b/b).
Hasil penelitian menunjukkan penggunaan jumlah katalis abu tandan kosong
sawit sebesar 5% menghasilkan kualitas metil ester yang terbaik dan sesuai
dengan SNI biodiesel No. 04-7182-2006. Beberapa karakteristiknya yaitu nilai
bilangan asam 0,18 mg KOH/g, viskositas kinematik 5,8 cSt, masa jenis 0,9196
g/cm3, kadar gliserol total 0,068 (% b/b), dan kadar ester 99,8 (% b/b).
Berdasarkan analisa finansial, harga jual biodiesel adalah Rp. 5.100,-/liter
dan lebih rendah daripada harga biodiesel di pasaran yaitu Rp. 5.585,-/liter. Hasil
uji kelayakan menyatakan bahwa industri biodiesel dengan investasi sebesar Rp.
1.499.255.260,- dan kapasitas 1.500 liter/hari ini layak. Kelayakan ditunjukkan
dengan nilai B/C ratio 1,377, waktu pengembalian modal 4,04 tahun, serta lebih
menguntungkan dibandingkan investasi di bank.
Pada implikasi teknologi dipaparkan bahwa persediaan bahan baku cukup
banyak, dengan perkiraan produksi minyak jelantah sebesar 2,23 juta ton/tahun
dan potensi abu tandan kosong sawit sebesar 19,18 juta ton/tahun. Lokasi industri
biodiesel yang tepat berada di Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Pangsa pasar
biodiesel yang dapat direbut adalah sebesar 80,75 ribu ton/tahun.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Penyayang karena atas nikmat dan rahmat, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah saw
atas risalah mulianya yang masih menuntun umat Islam hingga hari ini.
Dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini penulis tidak akan berhasil
tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Illah Sailah, MS., selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberikan bimbingan, nasihat, dan arahan dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Ir. Rizal Alamsyah, Msc., selaku dosen pembimbing dari Balai Besar Industri
Agro yang telah memberikan bimbingan dan arahan penulis dalam melakukan
penelitian dan penyusunan skripsi.
3. Dr. Ir. Ono Suparno, MT, selaku dosen penguji atas masukan dan nasihatnya.
4. Bapak Pranoto dan Ibu Endang Budiarti sebagai orang tua yang selalu
memberikan doa, dukungan, dan nasihat yang tak pernah henti. Sampai
kapanpun ananda tidak bisa membalasnya. Doa ananda untuk kalian selalu.
5. Kakak Nanda Arief Wirawan atas nasihat, arahan, dan doa kepada adik satusatunya ini. Selamat berjuang juga dengan skripsinya.
6. Keluarga besar atas doa, dukungan, kasih sayang kepada penulis selama ini.
7. Saudara-saudariku di TIN 40 yang selalu memberikan dukungan dan perhatian
kepada penulis. Ketulusan kalian membekas di hatiku. Perjuangan selama ini
terasa ringan dengan adanya kalian.
8. Untuk pihak-pihak lain yang sangat mendukung penulis selama ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik
dan saran dari seluruh pihak sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat
memberikan informasi yang bermanfaat.
Bogor, Januari 2008
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
RINGKASAN..................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR......................................................................................
iv
DAFTAR ISI....................................................................................................
v
DAFTAR TABEL............................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................
viii
I.
PENDAHULUAN..............................................................................
1
A. Latar Belakang..............................................................................
1
B. Tujuan Penelitian..........................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................
4
A. Minyak Jelantah............................................................................
4
B. Biodiesel........................................................................................
6
C. Transesterifikasi............................................................................
11
D. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
15
METODOLOGI............ .....................................................................
17
A. Bahan dan Alat..............................................................................
17
B. Metode Penelitian.........................................................................
17
C. Pengolahan Data...........................................................................
21
HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................
22
A. Minyak Goreng Bekas..................................................................
22
B. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
23
C. Biodiesel........................................................................................
24
D. Analisis Finansial..........................................................................
32
E. Implikasi Teknologi......................................................................
39
KESIMPULAN DAN SARAN...........................................................
43
A. Kesimpulan...................................................................................
43
B. Saran..............................................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................
44
LAMPIRAN.....................................................................................................
47
II.
III.
IV.
V.
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Standar Industri Minyak Goreng……………………………………
4
Tabel 2. Standar Minyak Goreng Menurut SNI 01-0018-1998.......................
5
Tabel 3. Standar Biodiesel Menurut SNI 04-7182-2006……………………..
6
Tabel 4. Kandungan dan Komposisi Minyak Nabati Beberapa Tumbuhan.....
8
Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Terukur Beberapa Metil Ester..................................
8
Tabel 6. Perkiraan Produksi Fatty Acid Metil Ester dan Biosolar B5 dari
Beberapa Bahan Baku yang Murah..................................................................
9
Tabel 7. Matriks Rancangan Percobaan Transesterifikasi...............................
21
Tabel 8. Karakteristik Minyak Goreng Bekas.................................................
22
Tabel 9. Karakteristik Abu Tandan Kosong Sawit.......................................
24
Tabel 10. Perbandingan Parameter Analisis Biodiesel Minyak Jelantah
dengan SNI Biodiesel No. 04-7182-2006........................................................
32
Tabel 11. Struktur Pembiayaan Industri Biodiesel...........................................
35
Tabel 12. Penilaian Kriteria Investasi..............................................................
38
Tabel 13. Analisis Sensitivitas Terhadap Harga Bahan Baku, Biaya Tetap,
dan Harga Jual..................................................................................................
Tabel
14.
Kesesuaian
Karakteristik
Biodiesel
Minyak
38
Jelantah
Menggunakan Abu Tandan Kosong Sawit Dibandingkan dengan SNI 39
Biodiesel No. 04-7182-2006............................................................................
Tabel 15. Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 1995-2010.......
41
Tabel 16. Prakiraan Pangsa Pasar yang Akan Diraih Berdasarkan Pesaing....
42
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Reaksi Pembentukan Metil Ester...................................................
11
Gambar 2. Reaksi Transesterifikasi Bertahap..................................................
12
Gambar 3. Proses Transesterifikasi dengan Katalis Abu Tandan Kosong
Sawit.................................................................................................................
19
Gambar 4. Tandan Kosong Sawit....................................................................
20
Gambar 5. Abu Tandan Kosong Sawit.............................................................
20
Gambar 6. Labu Estrans (Labu Berleher Empat).............................................
20
Gambar 7. Pemanas Bermagnet.....................................................................
20
Gambar 8. Kondensor......................................................................................
20
Gambar 9. Alat Transesterifikasi.....................................................................
20
Gambar 10. Hasil Beberapa Tahapan Pencucian Biodiesel.............................
21
Gambar 11. Perbandingan Antara Minyak Goreng Bekas dengan Biodiesel..
25
Gambar 12. Hasil Reaksi Transesterifikasi dengan Abu TKS 1%, 3%, dan
5%.....................................................................................................................
25
Gambar 13. Grafik Hubungan Bilangan Asam terhadap Jumlah Katalis.......... 26
Gambar 14. Reaksi Oksidasi yang Membentuk Peroksida dan Asam Lemak
Rantai Pendek..................................................................................................
Gambar 15. Grafik Hubungan Viskositas Kinematik terhadap Jumlah
Katalis.............................................................................................................
Gambar
16.
Grafik
Hubungan
Masa
Jenis
terhadap
Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 17. Grafik Hubungan Kadar Gliserol Total terhadap Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 18. Grafik Hubungan Kadar Ester terhadap Jumlah Katalis..............
27
28
29
31
32
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Bahan dan Alat yang Digunakan untuk Analisis.........................
47
Lampiran 2. Analisis-analisis yang Dilakukan Untuk Penelitian....................
51
Lampiran 3. Data Hasil Analisis......................................................................
56
Lampiran 4. Hasil Perhitungan ANOVA dan Uji Lanjut Duncan...................
58
Lampiran 5. Grafik Perkembangan Industri Minyak Goreng Juli 2006 - Juni
60
2007..................................................................................................................
Lampiran 6. Daftar Perusahaan Biodiesel di Indonesia...................................
61
Lampiran 7. Biaya Investasi………………………………………………….
62
Lampiran 8. Biaya Penyusutan, Pemeliharaan dan Asuransi...........................
64
Lampiran 9. Biaya Operasional untuk Bahan Bakar dan Biaya Overhead…..
65
Lampiran 10. Gaji Tenaga Kerja……………………………………………
66
Lampiran 11. Biaya Bahan Baku…………………………………………...
67
Lampiran 12. Biaya Operasi………………………………………………...
68
Lampiran 13. Perhitungan Harga dengan Metode Full Costing……………...
69
Lampiran 14. Rencana Pembayaran Kredit Investasi, Modal Kerja dan
Rincian Modal Kerja........................................................................................
70
Lampiran 15. Proyeksi Laba Rugi……………………………………………
72
Lampiran 16. Proyeksi Arus Kas Penerimaan dan Pengeluaran......................
74
Lampiran 17. Perhitungan Kriteria Investasi………………………………...
76
Lampiran 18. Perhitungan BEP………………………………………………
77
Lampiran 19. Perhitungan Benefit Cost Ratio………………………………
78
Lampiran 20. Analisa Sensitivitas……………………………………………
79
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Di masa mendatang, kebutuhan akan minyak solar dipastikan terus
meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Menurut
CEI (2002), diperkirakan pada tahun 2010 jumlah kebutuhan minyak solar
untuk sektor transportasi di Indonesia meningkat menjadi 18,14 milyar liter
dari sebelumnya 13,12 milyar liter pada tahun 2005. Upaya peningkatan
produksi minyak bumi dirasa bukanlah solusi yang tepat karena minyak bumi
tidak dapat diperbarui dan pendirian kilang termasuk investasi yang padat
modal. Untuk itu, perlu segera dicari bahan bakar cair alternatif untuk
memenuhi kebutuhan minyak solar Indonesia.
Bahan bakar cair alternatif yang dapat menggantikan penggunaan minyak
bumi adalah minyak nabati, karena jumlahnya yang melimpah dan renewable
(dapat diperbarui). Akan tetapi, kekentalan minyak nabati perlu diturunkan
agar tidak menghambat proses injeksi dan mengakibatkan pembakaran yang
tidak sempurna. Salah satu reaksi yang dapat menurunkan viskositas minyak
nabati adalah reaksi transesterifikasi yang menghasilkan metil ester. Metil
ester inilah yang kemudian disebut biodiesel.
Reaksi transesterifikasi adalah reaksi antara trigliserida dengan metanol
yang menghasilkan metil ester dan gliserol. Reaksi ini akan berjalan lebih
cepat dengan penambahan katalis. Reaksi menggunakan katalis basa banyak
dipilih dibandingkan katalis asam dan enzim, karena menghasilkan rendemen
metil ester yang tinggi dan waktu yang lebih cepat.
Saat ini, harga biodiesel masih lebih tinggi dibandingkan solar dari minyak
bumi. Hal ini disebabkan harga bahan baku yang tinggi dan masih bersaing
dengan kebutuhan pangan. Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan
minyak jelantah sebagai bahan baku minyak nabati dan abu tandan kosong
sawit sebagai katalis yang harganya murah dan dapat mengurangi limbah yang
ada. Untuk itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pemanfaatan
minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit, meliputi proses pembuatan dan
analisis finansial.
Minyak goreng yang banyak digunakan di Indonesia berasal dari minyak
kelapa sawit yang banyak mengandung asam palmitat (asam lemak jenuh) dan
asam oleat (asam lemak tidak jenuh). Selama penggorengan terjadi penurunan
mutu akibat pemanasan. Penurunan mutu yang terjadi antara lain berubahnya
warna minyak menjadi coklat atau hitam, menimbulkan aroma yang tengik,
bertambahnya kadar asam lemak bebas, dan penurunan kandungan asam
lemak tidak jenuh.
Untuk kebutuhan industri biodiesel, minyak jelantah dapat diperoleh dari
sisa restoran/rumah makan dan dari para pengumpul minyak jelantah. Menurut
Prihandana et al. (2006), pengumpulan 25% dari total produksi minyak
jelantah dapat menghasilkan biodiesel sekitar 1,6 juta ton. Diharapkan kondisi
minyak jelantah yang menjadi bahan baku biodiesel memiliki kadar asam
lemak bebas dibawah 5%, kadar air dibawah 2%, dan bersih dari sisa bahan
gorengan. Untuk mendapatkan minyak jelantah dalam jumlah banyak perlu
usaha keras, karena saat ini sejumlah pengumpul minyak jelantah menjualnya
kembali dengan harga Rp. 1.000,-/liter kepada penjual jajanan goreng di tepi
jalan. Tetapi dengan menjualnya ke industri biodiesel mereka dapat
memperoleh keuntungan lebih karena industri membeli bahan baku ini seharga
Rp. 2.500,-/liter.
Abu tandan kosong sawit didapat dari tandan kosong sawit, yang
merupakan limbah padat industri pengolahan minyak kelapa sawit. Abu ini
dapat dimanfaatkan sebagai katalis karena bersifat basa dan mengandung
banyak unsur kalium. Variasi penggunaan katalis menjadi fokus pada
penelitian ini, karena selama ini harga katalis menjadi unsur biaya bahan baku
yang paling mahal, walaupun penggunaannya sedikit. Selain itu, penggunaan
jumlah katalis yang tepat dapat meningkatkan efisiensi energi, waktu, dan
biaya dari produksi biodiesel.
Analisis finansial merupakan alat yang dapat menunjukkan kelayakan
suatu industri dilihat dari berbagai kriteria investasi. Analisis kriteria investasi
yang dilakukan adalah NPV, IRR, PBP, B/C Ratio, dan BEP serta dilengkapi
dengan neraca laba rugi dan arus kas. Analisis ini membandingkan harga
biodiesel minyak jelantah dengan harga biodiesel di pasaran.
B. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan :
a. Mengolah minyak jelantah untuk menjadi biodiesel dengan menggunakan
katalis abu tandan kosong sawit,
b. Menentukan jumlah persentase penggunaan katalis abu tandan kosong
sawit yang dapat menghasilkan biodiesel dengan mutu terbaik, dan
c. Membuat analisis finansial biodiesel dari minyak jelantah dengan
menggunakan katalis abu tandan kosong sawit.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Minyak Jelantah
Minyak goreng dalam SII (1972) didefinisikan sebagai minyak yang
diperoleh dengan cara pemurnian minyak nabati dan dipergunakan sebagai
bahan makanan. Menurut Swern (1982), minyak nabati yang dipergunakan
untuk menggoreng biasanya mengandung banyak asam lemak tidak jenuh,
yaitu asam oleat dan linoleat. Minyak yang termasuk dalam golongan ini
adalah minyak jagung, minyak kacang tanah, minyak wijen, minyak bunga
matahari, minyak sawit, minyak biji kapas, minyak zaitun, dan minyak
safflower. Sebagian besar minyak goreng di Indonesia berasal dari minyak
kelapa sawit.
Secara umum komponen utama minyak yang sangat menentukan mutu
adalah asam lemaknya, karena asam lemak dapat menentukan sifat kimia dan
stabilitas minyak (Djatmiko dan Widjaya, 1984). Hal itu dapat dipahami
karena menurut Swern (1982) trigliserida dari suatu minyak atau lemak
mengandung 94-96% asam lemak sehingga sebagai komponen utama yang
menyusun trigliserida maka sifat fisik, kimia, dan stabilitasnya ditentukan oleh
komponen asam lemaknya. Asam lemak dominan yang terdapat pada minyak
sawit adalah asam palmitat dan asam oleat.
Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam menggunakan minyak
nabati sebagai minyak goreng. Tabel 1 dan Tabel 2 menyajikan syarat mutu
minyak goreng menurut SII dan SNI.
Tabel 1. Standar Industri Minyak Goreng
Karakteristik
Kadar Air
Bilangan peroksida
Asam lemak bebas
Logam-logam berbahaya
Minyak pelikan
Bau/rasa/warna
Titik cair
Bilangan asam
Bilangan penyabunan
Sumber: SII (1972)
Satuan
% b/b
mg O2/100 g
% b/b
°C
mek/100 g
mg KOH/g
Nilai
Maksimum 0,3
Maksimum 1,0
Maksimum 0,3
Negatif
Negatif
Normal
21,5 – 24,5
1,0 – 10,0
250 – 300
Tabel 2. Standar Minyak Goreng Menurut SNI 01-0018-1998
Karakteristik
Warna
Bau dan rasa
Titik leleh
Air
Asam lemak bebas
Satuan
°C
% b/b
% b/b
Nilai
Normal, merah dan kuning
Normal
Maks. 24
0,05 – 0,1
Maks. 0,3
Bilangan iod
g iod/100 g minyak
Sumber: SNI (1998)
Umumnya
minyak
goreng
tidak
langsung
Min. 56
habis
dalam
sekali
pemakaian/penggorengan. Terkadang minyak tersisa cukup banyak terutama
pada proses penggorengan deep frying. Minyak jelantah telah mengalami
perubahan, baik sifat fisik maupun kimianya, bahkan bersifat karsinogenik
(racun) bagi tubuh manusia.
Menurut Perkins (1967) pemanasan minyak pada suhu tinggi dengan
adanya oksigen akan mengakibatkan rusaknya asam-asam lemak tak jenuh
yang terdapat dalam minyak, seperti asam oleat dan linoleat. Kerusakan
minyak akibat pemanasan dapat dilihat dari perubahan warna, kenaikan
kekentalan, kenaikan kandungan asam lemak bebas, kenaikan bilangan
peroksida, dan kenaikan kandungan urea adduct forming esters. Selain itu
dapat dilihat pula terjadinya penurunan bilangan iod dan penurunan
kandungan asam lemak tak jenuh.
Selain itu, jika bahan pangan yang digoreng mengandung sejumlah air,
maka akan terjadi proses hidrolisis. Selama hidrolisis, terjadi pemecahan
ikatan ester yang menghasilkan asam lemak bebas, monogliserida, dan
digliserida. Reaksi ini akan menghasilkan flavor dan bau tengik pada minyak
tersebut (Ketaren, 1986).
Walaupun asam lemak bebas menjadi indikator penurunan mutu pada
minyak goreng, tetapi asam lemak bebas berpotensi dalam pembuatan produk
oleokimia dasar. Yang termasuk ke dalam produk oleokimia dasar adalah fatty
alcohol, gliserol, asam lemak, dan metil ester. Kesemua produk oleokimia
tersebut merupakan hasil dari reaksi dengan persenyawaan minyak/lemak
dengan atau tanpa bantuan katalis.
B. Biodiesel
The American Society for Testing and Materials (ASTM) (1998)
mendefinisikan biodiesel sebagai mono-alkil ester yang terdiri dari asam
lemak rantai panjang, didapat dari lemak terbarukan, seperti minyak nabati
atau lemak hewani. Mono-alkil ester dapat berupa metil ester atau etil ester,
tergantung dari sumber alkohol yang digunakan. Metil ester atau etil ester
adalah senyawa yang relatif stabil, berwujud cairan pada suhu ruang (titik
leleh antara 4°-18°C), nonkorosif, dan titik didihnya rendah (Swern, 1982).
Tabel 3 di bawah ini memaparkan standar mutu biodiesel menurut SNI.
Tabel 3. Standar Biodiesel Menurut SNI 04-7182-2006
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Parameter
Satuan
Nilai
3
Massa jenis pada 15 °C
kg/m
850 – 890
2
Viskositas kinematik pada 40 °C
mm /s (cSt)
2,3 – 6,0
Angka setana
min. 51
Titik nyala (mangkok tertutup)
°C
min. 100
Titik kabut
°C
maks. 18
Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 50 °C)
maks. no 3
Residu karbon
- dalam contoh asli, atau
%-massa
maks 0,05
- dalam 10 % ampas distilasi
maks. 0,30
Air dan sedimen
%-vol.
maks. 0,05*
Temperatur distilasi 90 %
°C
maks. 360
Abu tersulfatkan
%-massa
maks.0,02
Belerang
ppm-m (mg/kg) maks. 100
Fosfor
ppm-m (mg/kg) maks. 10
Angka asam
mg-KOH/g
maks.0,8
Gliserol bebas
%-massa
maks. 0,02
Gliserol total
%-massa
maks. 0,24
Kadar ester alkil
%-massa
min. 96,5
Angka iodium
%-massa
maks. 115
(g-I2/100 g)
Uji Halphen
Negatif
Sumber: SNI (2006)
Alasan penggunaan metil ester sebagai pengganti minyak diesel
diungkapkan oleh Swern (1982) yaitu karena metil ester menghasilkan proses
pembakaran bersih tanpa emisi sulfur dioksida. Walaupun tingkat panas
pembakarannya lebih rendah, tidak diperlukan penyesuaian mesin, dan efisien.
Selain itu, menurut Prihandana et al. (2006), viskositas minyak nabati
lebih tinggi dibandingkan diesel, sehingga harus diturunkan. Viskositas CPO
sebesar 24,3; minyak jarak sebesar 49,15; sedangkan minyak solar atau diesel
sebesar 1,6-5,8. Viskositas rendah memudahkan bahan bakar mengalir dan
teratomisasi sehingga menguntungkan pada putaran mesin yang cepat.
Pertimbangan lain yang diungkapkan oleh Prihandana et al. (2006) adalah
proses termal (panas) di dalam mesin diesel akan menyebabkan minyak nabati
akan terurai menjadi gliserol dan asam lemak. Asam lemak dapat teroksidasi
atau terbakar relatif sempurna, tetapi pada gliserol akan terbentuk senyawa
akrolein dan terpolimerisasi menjadi senyawa plastis yang agak padat.
Senyawa ini akan membentuk deposit pada pompa injektor yang akan
berdampak pada kerusakan mesin diesel. Untuk mencegah pembentukan
deposit tersebut, maka gliserol harus dibuang yang akan berdampak pada
penurunan berat molekul sebesar 30% dan viskositas sebesar 5-10%.
Asam lemak sebagai penyusun utama minyak atau lemak sangat
mempengaruhi karakteristik minyak atau lemak tersebut. Begitu pula dengan
biodiesel yang berasal dari minyak, dipengaruhi oleh komposisi asam
lemaknya. Menurut Tyson et al. (2004), perbedaan susunan molekul pada
asam lemak mempengaruhi kualitas pembakaran, rendahnya viskositas, emisi
NOx, dan stabilitas biodiesel. Minyak yang banyak mengandung asam lemak
dengan satu ikatan rangkap ditengarai sebagai pilihan terbaik untuk biodiesel.
Tabel 4 menyajikan komposisi asam lemak beberapa minyak nabati dan Tabel
5 memaparkan sifat fisik beberapa metil ester.
Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala
sendiri (auto ignition). Angka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan
bakar dapat menyala pada temperatur yang relatif rendah. Sebaliknya, angka
setana yang rendah menunjukkan bahan bakar baru dapat menyala pada
temperatur yang relatif tinggi. Penggunaan bahan bakar mesin diesel yang
mempunyai angka setana tinggi dapat mencegah terjadinya detonasi dan
knocking karena begitu bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder
pembakaran, bahan bakar akan langsung terbakar dan tidak terakumulasi
(Prihandana et al., 2006).
Tabel 4. Kandungan dan Komposisi Minyak Nabati Beberapa Tumbuhan
Nama pohon
Kelapa sawit
Kandungan minyak
45-70
(%-b kering)
Komposisi asam lemak
Miristat
2
Palmitat
42
Stearat
5
Jarak pagar
Saga utan
Kemiri
Nyamplung
40-60
14-28
57-69
40-73
0.25
14.5
5.5
0.4
9
1.1
5.5
6.7
17.1
9.05
Arakhnidat
Behenat
Lignoserat
Palmitoleat
Oleat
Linoleat
Linolenat
Erusat
0.15
25.5
41
10
50
29.6
49.4
14.6
10.5
48.5
28.5
50.8
20
3.3
Sumber: Eckey (1955); Knothe et al. (1997); dan Soerawidjaja et al.
(2005)
Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Terukur Beberapa Metil Ester
Metil ester
Angka
cetane
Titik didih
[°C]
Viskositas pada
40°C [cSt]
Nilai kalor netto
[kkal/mol]
Berat
molekul
Titik leleh
[°C]
Metil laurat
Metil miristat
Metil palmitat
Metil stearat
Metil oleat
Metil linoleat
Metil linolenat
60.8
73.5
74.3
75.6
55
33
13 *)
224
262
323
330
356
218.5
215
1.69
2.28
3.23
4.32
5.79
4.47
3.68
1940
2254
2550
2859
2828
2794
2750
214.35
242.341
270.46
298.51
296.49
294.48
292.46
5
18.4
28
39
-20
-35
-57
Sumber: Clements (1996); dan Knothe et al. (1997); *) taksiran
Titik kabut atau titik awan (cloud point) adalah temperatur suatu minyak
mulai keruh bagaikan berkabut, tidak lagi jernih pada saat didinginkan. Jika
temperatur diturunkan lebih lanjut akan didapat titik tuang (pour point).
Temperatur ini adalah titik temperatur terendah yang menunjukkan mulai
terbentuknya kristal parafin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Titik
ini dipengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium). Semakin tinggi
ketidakjenuhan, titik tuang akan semakin rendah. Titik tuang juga dipengaruhi
oleh panjang rantai karbon. Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi
titik tuangnya (Prihandana et al., 2006).
SNI menetapkan titik kabut metil ester maksimum sebesar 18°C sehingga
relatif aman karena biosolar mensyaratkan titik tuang maksimum 18°C.
Dengan ketentuan ini, biodiesel minyak sawit dapat digunakan dengan baik di
sebagian besar daerah tropis karena memiliki titik kabut 12°-14°C. Biodiesel
minyak jarak dapat digunakan di daerah subtropis dan dataran tinggi di daerah
tropis karena titik kabutnya dapat mencapai 3°C (Prihandana et al., 2006).
Angka iodium menunjukkan banyaknya ikatan rangkap dua di dalam asam
lemak penyusun biodiesel. Rantai rangkap merupakan indikator asam lemak
tidak jenuh. Semakin tinggi ketidakjenuhan, maka titik awan dan titik tuang
akan semakin rendah. Namun, ada dampak negatifnya yaitu kemungkinan
terjadinya pembentukan asam lemak bebas. Ketika mesin diesel dioperasikan
pada metil ester yang memiliki angka iodium lebih besar dari 115, maka akan
membentuk deposit karena lemak ikatan rangkap mengalami ketidakstabilan
akibat temperatur panas sehingga terjadi reaksi polimerisasi dan terakumulasi
dalam bentuk karbonisasi atau pembentukan deposit (Prihandana et al., 2006).
Biodiesel dapat disimpan minimum setahun dalam berbagai iklim.
Biodiesel juga dapat disimpan dimana saja seperti bahan bakar minyak bumi,
termasuk didalam tangki pengangkut bahan bakar, tangki kendaraan,
penyimpanan bawah tanah, tangki baja, alumunium, dan plastik. Tangki
penyimpanan harus diisi penuh untuk menimalkan paparan biodiesel dengan
udara. Jika biodiesel disimpan lebih dari setahun dalam iklim sedang, harus
dipastikan keasamaannya tidak meningkat diatas 10 (Nur, 2006). Perlu juga
ditambahkan anti oksidan untuk mengurangi reaksi oksidasi yang terjadi.
Saat
ini,
tingginya
harga
biodiesel
menjadi
penghambat
untuk
komersialisasinya. Menurut Soerawidjaja et al. (2005), produk biodiesel dapat
bersaing jika ada kemungkinan penurunan harga bahan baku dan naiknya
harga solar. Penggunaan minyak jelantah merupakan cara yang efektif untuk
mengurangi biaya bahan baku, karena diperkirakan harganya setengah dari
harga minyak nabati asli. Selain itu, jika dibandingkan dengan sumber bahan
baku biodiesel murah lainnya, seperti CPO off grade, CPO parit, dan PFAD,
minyak jelantah memiliki potensi produksi biodiesel yang terbesar seperti
terlihat pada Tabel 6 dibawah ini.
Tabel 6. Perkiraan Produksi Fatty Acid Metil Ester dan Biosolar B5 dari
Beberapa Bahan Baku yang Murah
Sumber Potensi
CPO off grade
CPO parit
PFAD (Palm Fatty Acid Distillate)
Minyak jelantah
Jumlah
Setara FAME
Setara B5
Belum bisa diperkirakan
0,320 juta ton
7.092,9 juta liter
0,189 juta
4.195,8 juta liter
1,6 juta ton
35.520 juta liter
Sumber: Prihandana et al. (2006)
Sebagian besar minyak goreng yang dikonsumsi di Indonesia berasal dari
minyak kelapa sawit yang banyak mengandung asam palmitat (asam lemak
jenuh) dan asam oleat (asam lemak tidak jenuh). Oleh karena itu, metil ester
yang dihasilkan terdiri dari metil palmitat dan metil oleat. Kedua jenis metil
ester ini cukup baik digunakan sebagai biodiesel karena memiliki angka setana
sesuai SNI biodiesel No. 04-7182-2006 (lihat Tabel 5).
Meningkatnya jumlah asam lemak bebas akibat reaksi oksidasi dan
hidrolisis dalam minyak jelantah menjadi permasalahan pada produksi
biodiesel. Permasalahannya yaitu:
1. Kebutuhan katalis reaksi yang lebih banyak dapat meningkatkan biaya
2. Sabun yang terbentuk akibat reaksi asam lemak bebas dengan katalis basa
menyebabkan proses pencucian metil ester lebih sulit
3. Sabun yang terbentuk menghalangi reaksi metanol dengan trigliserida
sehingga menurunkan rendemen
4. Asam lemak bebas yang ada tidak terkonversi menjadi metil ester
sehingga menurunkan rendemen
Bahkan jika kadar asam lemak bebas minyak jelantah ini lebih dari 5%,
maka perlu dilakukan reaksi esterifikasi sebelum transesterifikasi. Prihandana
et al. (2006) menjelaskan bahwa asam lemak bebas yang terlalu tinggi akan
menyebabkan blocking reaksi pembentukan metil ester (biodiesel) yaitu
metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida terhalang oleh reaksi
pembentukan sabun. Akibatnya, konsumsi metanol untuk pembuatan biodiesel
melonjak dua kali lipat dan rendemen biodiesel menurun sebesar 20-30%.
Flavor yang timbul akibat kerusakan minyak diakibatkan oleh timbulnya
asam lemak bebas, aldehida, keton, dikarbonil, alkohol, dan sebagainya.
Untuk itu, perlu dilakukan deodorisasi sebagai tahapan permurnian minyak
nabati sebelum diolah menjadi metil ester yaitu penyulingan minyak dengan
uap panas dalam tekanan atmosfer atau keadaan vakum. Hasilnya adalah asam
lemak bebas yang dapat menguap dan peroksida akan berkurang dan jumlah
yang tertinggal kurang lebih 0,0015–0,0030 persen (Ketaren, 1986).
C. Transesterifikasi
Produksi metil ester dapat dilakukan melalui transesterifikasi minyak
nabati dengan metanol ataupun esterifikasi langsung asam lemak hasil
hidrolisis minyak nabati dengan metanol. Namun transesterifikasi lebih
intensif dikembangkan, karena proses ini lebih efisien dan ekonomis.
Transesterifikasi adalah reaksi ester untuk menghasilkan ester baru yang
mengalami penukaran posisi asam lemak. Untuk mendorong reaksi ke arah
kanan, perlu digunakan banyak alkohol atau memindahkan salah satu produk
dari campuran reaksi (Swern, 1982). Tujuan dari transesterifikasi adalah untuk
memecah dan menghilangkan gliserida, serta menurunkan boiling, pour, flash
point, dan viskositas minyak (Mittelbach, 1996). Metanol lebih dipilih sebagai
sumber alkohol daripada etanol karena harganya yang lebih murah (Zhang et
al., 2003). Persamaan reaksinya digambarkan oleh Gambar 1.
CH2OCOR''' CH3OH
|
CHOCOR'' + CH3OH
|
CH2OCOR'
CH3OH
Trigliserida
Metanol
Katalis
CH2OH
|
CHOH +
|
CH2OH
R'''COOCH3
R'COOCH3
Gliserol
Metil Ester
R''COOCH3
Gambar 1. Reaksi Pembentukan Metil Ester
Reaksi transesterifikasi dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor
eksternal. Faktor internal adalah kondisi y
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
OLEH
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperolah gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU TANDAN
KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
Dilahirkan pada tanggal 10 Juli 1985
Di Jakarta
Tanggal lulus : 21 Januari 2008
Menyetujui,
Bogor, Januari 2008
Dr. Ir. Illah Sailah, MS.
Dosen Pembimbing I
Ir. Rizal Alamsyah, Msc.
Dosen Pembimbing II
Retno Ummy Asthasari. F34103072. Kajian Proses Pembuatan Biodiesel Dari
Minyak Jelantah Dengan Menggunakan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit.
Di bawah bimbingan : Illah Sailah dan Rizal Alamsyah.2008.
RINGKASAN
Permintaan bahan bakar terutama solar terus meningkat seiring dengan
peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Minyak bumi sebagai bahan baku solar
yang ada selama ini jumlahnya semakin sedikit karena tidak dapat diperbarui.
Untuk itu, perlu dicari bahan bakar alternatif sebagai penggantinya.
Solusi bahan bakar alternatif adalah minyak nabati, karena jumlahnya
yang melimpah dan mudah diperbarui. Akan tetapi, kekentalan minyak nabati
perlu diturunkan agar tidak menghambat proses injeksi mesin diesel dan
mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna. Salah satu reaksi yang dapat
menurunkan viskositas minyak nabati adalah reaksi transesterifikasi dengan
katalis yang menghasilkan metil ester, yang kemudian disebut biodiesel.
Saat ini, harga bahan baku menjadi salah satu hambatan dalam
pengembangan industri biodiesel. Untuk itu, perlu dicari minyak nabati dan
katalis yang harganya murah. Penelitian ini memfokuskan pada pemanfaatan
minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit yang termasuk limbah.
Penelitian pendahuluan mencakup karakterisasi minyak jelantah dan abu
tandan kosong sawit. Penelitian utama mencakup pembuatan katalis abu tandan
kosong sawit yaitu pembakaran kompos tandan kosong sawit pada suhu 600°C
selama 5 jam dan reaksi transesterifikasi yang dilakukan pada suhu 50°-60°C dan
penggunaan rasio metanol terhadap minyak 6:1 selama 2 jam dengan pengadukan.
Perlakuan yang dilakukan adalah perbedaan jumlah katalis, yaitu 1%, 3%, 5%
(b/b).
Hasil penelitian menunjukkan penggunaan jumlah katalis abu tandan kosong
sawit sebesar 5% menghasilkan kualitas metil ester yang terbaik dan sesuai
dengan SNI biodiesel No. 04-7182-2006. Beberapa karakteristiknya yaitu nilai
bilangan asam 0,18 mg KOH/g, viskositas kinematik 5,8 cSt, masa jenis 0,9196
g/cm3, kadar gliserol total 0,068 (% b/b), dan kadar ester 99,8 (% b/b).
Berdasarkan analisa finansial, harga jual biodiesel adalah Rp. 5.100,-/liter
dan lebih rendah daripada harga biodiesel di pasaran yaitu Rp. 5.585,-/liter. Hasil
uji kelayakan menyatakan bahwa industri biodiesel dengan investasi sebesar Rp.
1.499.255.260,- dan kapasitas 1.500 liter/hari ini layak. Kelayakan ditunjukkan
dengan nilai B/C ratio 1,377, waktu pengembalian modal 4,04 tahun, serta lebih
menguntungkan dibandingkan investasi di bank.
Pada implikasi teknologi dipaparkan bahwa persediaan bahan baku cukup
banyak, dengan perkiraan produksi minyak jelantah sebesar 2,23 juta ton/tahun
dan potensi abu tandan kosong sawit sebesar 19,18 juta ton/tahun. Lokasi industri
biodiesel yang tepat berada di Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Pangsa pasar
biodiesel yang dapat direbut adalah sebesar 80,75 ribu ton/tahun.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Penyayang karena atas nikmat dan rahmat, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah saw
atas risalah mulianya yang masih menuntun umat Islam hingga hari ini.
Dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini penulis tidak akan berhasil
tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Illah Sailah, MS., selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberikan bimbingan, nasihat, dan arahan dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Ir. Rizal Alamsyah, Msc., selaku dosen pembimbing dari Balai Besar Industri
Agro yang telah memberikan bimbingan dan arahan penulis dalam melakukan
penelitian dan penyusunan skripsi.
3. Dr. Ir. Ono Suparno, MT, selaku dosen penguji atas masukan dan nasihatnya.
4. Bapak Pranoto dan Ibu Endang Budiarti sebagai orang tua yang selalu
memberikan doa, dukungan, dan nasihat yang tak pernah henti. Sampai
kapanpun ananda tidak bisa membalasnya. Doa ananda untuk kalian selalu.
5. Kakak Nanda Arief Wirawan atas nasihat, arahan, dan doa kepada adik satusatunya ini. Selamat berjuang juga dengan skripsinya.
6. Keluarga besar atas doa, dukungan, kasih sayang kepada penulis selama ini.
7. Saudara-saudariku di TIN 40 yang selalu memberikan dukungan dan perhatian
kepada penulis. Ketulusan kalian membekas di hatiku. Perjuangan selama ini
terasa ringan dengan adanya kalian.
8. Untuk pihak-pihak lain yang sangat mendukung penulis selama ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik
dan saran dari seluruh pihak sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat
memberikan informasi yang bermanfaat.
Bogor, Januari 2008
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
RINGKASAN..................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR......................................................................................
iv
DAFTAR ISI....................................................................................................
v
DAFTAR TABEL............................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................
viii
I.
PENDAHULUAN..............................................................................
1
A. Latar Belakang..............................................................................
1
B. Tujuan Penelitian..........................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................
4
A. Minyak Jelantah............................................................................
4
B. Biodiesel........................................................................................
6
C. Transesterifikasi............................................................................
11
D. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
15
METODOLOGI............ .....................................................................
17
A. Bahan dan Alat..............................................................................
17
B. Metode Penelitian.........................................................................
17
C. Pengolahan Data...........................................................................
21
HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................
22
A. Minyak Goreng Bekas..................................................................
22
B. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
23
C. Biodiesel........................................................................................
24
D. Analisis Finansial..........................................................................
32
E. Implikasi Teknologi......................................................................
39
KESIMPULAN DAN SARAN...........................................................
43
A. Kesimpulan...................................................................................
43
B. Saran..............................................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................
44
LAMPIRAN.....................................................................................................
47
II.
III.
IV.
V.
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Standar Industri Minyak Goreng……………………………………
4
Tabel 2. Standar Minyak Goreng Menurut SNI 01-0018-1998.......................
5
Tabel 3. Standar Biodiesel Menurut SNI 04-7182-2006……………………..
6
Tabel 4. Kandungan dan Komposisi Minyak Nabati Beberapa Tumbuhan.....
8
Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Terukur Beberapa Metil Ester..................................
8
Tabel 6. Perkiraan Produksi Fatty Acid Metil Ester dan Biosolar B5 dari
Beberapa Bahan Baku yang Murah..................................................................
9
Tabel 7. Matriks Rancangan Percobaan Transesterifikasi...............................
21
Tabel 8. Karakteristik Minyak Goreng Bekas.................................................
22
Tabel 9. Karakteristik Abu Tandan Kosong Sawit.......................................
24
Tabel 10. Perbandingan Parameter Analisis Biodiesel Minyak Jelantah
dengan SNI Biodiesel No. 04-7182-2006........................................................
32
Tabel 11. Struktur Pembiayaan Industri Biodiesel...........................................
35
Tabel 12. Penilaian Kriteria Investasi..............................................................
38
Tabel 13. Analisis Sensitivitas Terhadap Harga Bahan Baku, Biaya Tetap,
dan Harga Jual..................................................................................................
Tabel
14.
Kesesuaian
Karakteristik
Biodiesel
Minyak
38
Jelantah
Menggunakan Abu Tandan Kosong Sawit Dibandingkan dengan SNI 39
Biodiesel No. 04-7182-2006............................................................................
Tabel 15. Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 1995-2010.......
41
Tabel 16. Prakiraan Pangsa Pasar yang Akan Diraih Berdasarkan Pesaing....
42
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Reaksi Pembentukan Metil Ester...................................................
11
Gambar 2. Reaksi Transesterifikasi Bertahap..................................................
12
Gambar 3. Proses Transesterifikasi dengan Katalis Abu Tandan Kosong
Sawit.................................................................................................................
19
Gambar 4. Tandan Kosong Sawit....................................................................
20
Gambar 5. Abu Tandan Kosong Sawit.............................................................
20
Gambar 6. Labu Estrans (Labu Berleher Empat).............................................
20
Gambar 7. Pemanas Bermagnet.....................................................................
20
Gambar 8. Kondensor......................................................................................
20
Gambar 9. Alat Transesterifikasi.....................................................................
20
Gambar 10. Hasil Beberapa Tahapan Pencucian Biodiesel.............................
21
Gambar 11. Perbandingan Antara Minyak Goreng Bekas dengan Biodiesel..
25
Gambar 12. Hasil Reaksi Transesterifikasi dengan Abu TKS 1%, 3%, dan
5%.....................................................................................................................
25
Gambar 13. Grafik Hubungan Bilangan Asam terhadap Jumlah Katalis.......... 26
Gambar 14. Reaksi Oksidasi yang Membentuk Peroksida dan Asam Lemak
Rantai Pendek..................................................................................................
Gambar 15. Grafik Hubungan Viskositas Kinematik terhadap Jumlah
Katalis.............................................................................................................
Gambar
16.
Grafik
Hubungan
Masa
Jenis
terhadap
Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 17. Grafik Hubungan Kadar Gliserol Total terhadap Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 18. Grafik Hubungan Kadar Ester terhadap Jumlah Katalis..............
27
28
29
31
32
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Bahan dan Alat yang Digunakan untuk Analisis.........................
47
Lampiran 2. Analisis-analisis yang Dilakukan Untuk Penelitian....................
51
Lampiran 3. Data Hasil Analisis......................................................................
56
Lampiran 4. Hasil Perhitungan ANOVA dan Uji Lanjut Duncan...................
58
Lampiran 5. Grafik Perkembangan Industri Minyak Goreng Juli 2006 - Juni
60
2007..................................................................................................................
Lampiran 6. Daftar Perusahaan Biodiesel di Indonesia...................................
61
Lampiran 7. Biaya Investasi………………………………………………….
62
Lampiran 8. Biaya Penyusutan, Pemeliharaan dan Asuransi...........................
64
Lampiran 9. Biaya Operasional untuk Bahan Bakar dan Biaya Overhead…..
65
Lampiran 10. Gaji Tenaga Kerja……………………………………………
66
Lampiran 11. Biaya Bahan Baku…………………………………………...
67
Lampiran 12. Biaya Operasi………………………………………………...
68
Lampiran 13. Perhitungan Harga dengan Metode Full Costing……………...
69
Lampiran 14. Rencana Pembayaran Kredit Investasi, Modal Kerja dan
Rincian Modal Kerja........................................................................................
70
Lampiran 15. Proyeksi Laba Rugi……………………………………………
72
Lampiran 16. Proyeksi Arus Kas Penerimaan dan Pengeluaran......................
74
Lampiran 17. Perhitungan Kriteria Investasi………………………………...
76
Lampiran 18. Perhitungan BEP………………………………………………
77
Lampiran 19. Perhitungan Benefit Cost Ratio………………………………
78
Lampiran 20. Analisa Sensitivitas……………………………………………
79
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Di masa mendatang, kebutuhan akan minyak solar dipastikan terus
meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Menurut
CEI (2002), diperkirakan pada tahun 2010 jumlah kebutuhan minyak solar
untuk sektor transportasi di Indonesia meningkat menjadi 18,14 milyar liter
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
OLEH
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU
TANDAN KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperolah gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
2008
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU TANDAN
KOSONG SAWIT
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh
RETNO UMMY ASTHASARI
F34103072
Dilahirkan pada tanggal 10 Juli 1985
Di Jakarta
Tanggal lulus : 21 Januari 2008
Menyetujui,
Bogor, Januari 2008
Dr. Ir. Illah Sailah, MS.
Dosen Pembimbing I
Ir. Rizal Alamsyah, Msc.
Dosen Pembimbing II
Retno Ummy Asthasari. F34103072. Kajian Proses Pembuatan Biodiesel Dari
Minyak Jelantah Dengan Menggunakan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit.
Di bawah bimbingan : Illah Sailah dan Rizal Alamsyah.2008.
RINGKASAN
Permintaan bahan bakar terutama solar terus meningkat seiring dengan
peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Minyak bumi sebagai bahan baku solar
yang ada selama ini jumlahnya semakin sedikit karena tidak dapat diperbarui.
Untuk itu, perlu dicari bahan bakar alternatif sebagai penggantinya.
Solusi bahan bakar alternatif adalah minyak nabati, karena jumlahnya
yang melimpah dan mudah diperbarui. Akan tetapi, kekentalan minyak nabati
perlu diturunkan agar tidak menghambat proses injeksi mesin diesel dan
mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna. Salah satu reaksi yang dapat
menurunkan viskositas minyak nabati adalah reaksi transesterifikasi dengan
katalis yang menghasilkan metil ester, yang kemudian disebut biodiesel.
Saat ini, harga bahan baku menjadi salah satu hambatan dalam
pengembangan industri biodiesel. Untuk itu, perlu dicari minyak nabati dan
katalis yang harganya murah. Penelitian ini memfokuskan pada pemanfaatan
minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit yang termasuk limbah.
Penelitian pendahuluan mencakup karakterisasi minyak jelantah dan abu
tandan kosong sawit. Penelitian utama mencakup pembuatan katalis abu tandan
kosong sawit yaitu pembakaran kompos tandan kosong sawit pada suhu 600°C
selama 5 jam dan reaksi transesterifikasi yang dilakukan pada suhu 50°-60°C dan
penggunaan rasio metanol terhadap minyak 6:1 selama 2 jam dengan pengadukan.
Perlakuan yang dilakukan adalah perbedaan jumlah katalis, yaitu 1%, 3%, 5%
(b/b).
Hasil penelitian menunjukkan penggunaan jumlah katalis abu tandan kosong
sawit sebesar 5% menghasilkan kualitas metil ester yang terbaik dan sesuai
dengan SNI biodiesel No. 04-7182-2006. Beberapa karakteristiknya yaitu nilai
bilangan asam 0,18 mg KOH/g, viskositas kinematik 5,8 cSt, masa jenis 0,9196
g/cm3, kadar gliserol total 0,068 (% b/b), dan kadar ester 99,8 (% b/b).
Berdasarkan analisa finansial, harga jual biodiesel adalah Rp. 5.100,-/liter
dan lebih rendah daripada harga biodiesel di pasaran yaitu Rp. 5.585,-/liter. Hasil
uji kelayakan menyatakan bahwa industri biodiesel dengan investasi sebesar Rp.
1.499.255.260,- dan kapasitas 1.500 liter/hari ini layak. Kelayakan ditunjukkan
dengan nilai B/C ratio 1,377, waktu pengembalian modal 4,04 tahun, serta lebih
menguntungkan dibandingkan investasi di bank.
Pada implikasi teknologi dipaparkan bahwa persediaan bahan baku cukup
banyak, dengan perkiraan produksi minyak jelantah sebesar 2,23 juta ton/tahun
dan potensi abu tandan kosong sawit sebesar 19,18 juta ton/tahun. Lokasi industri
biodiesel yang tepat berada di Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Pangsa pasar
biodiesel yang dapat direbut adalah sebesar 80,75 ribu ton/tahun.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Penyayang karena atas nikmat dan rahmat, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah saw
atas risalah mulianya yang masih menuntun umat Islam hingga hari ini.
Dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini penulis tidak akan berhasil
tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Illah Sailah, MS., selaku dosen pembimbing yang telah banyak
memberikan bimbingan, nasihat, dan arahan dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Ir. Rizal Alamsyah, Msc., selaku dosen pembimbing dari Balai Besar Industri
Agro yang telah memberikan bimbingan dan arahan penulis dalam melakukan
penelitian dan penyusunan skripsi.
3. Dr. Ir. Ono Suparno, MT, selaku dosen penguji atas masukan dan nasihatnya.
4. Bapak Pranoto dan Ibu Endang Budiarti sebagai orang tua yang selalu
memberikan doa, dukungan, dan nasihat yang tak pernah henti. Sampai
kapanpun ananda tidak bisa membalasnya. Doa ananda untuk kalian selalu.
5. Kakak Nanda Arief Wirawan atas nasihat, arahan, dan doa kepada adik satusatunya ini. Selamat berjuang juga dengan skripsinya.
6. Keluarga besar atas doa, dukungan, kasih sayang kepada penulis selama ini.
7. Saudara-saudariku di TIN 40 yang selalu memberikan dukungan dan perhatian
kepada penulis. Ketulusan kalian membekas di hatiku. Perjuangan selama ini
terasa ringan dengan adanya kalian.
8. Untuk pihak-pihak lain yang sangat mendukung penulis selama ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik
dan saran dari seluruh pihak sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat
memberikan informasi yang bermanfaat.
Bogor, Januari 2008
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
RINGKASAN..................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR......................................................................................
iv
DAFTAR ISI....................................................................................................
v
DAFTAR TABEL............................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................
viii
I.
PENDAHULUAN..............................................................................
1
A. Latar Belakang..............................................................................
1
B. Tujuan Penelitian..........................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................
4
A. Minyak Jelantah............................................................................
4
B. Biodiesel........................................................................................
6
C. Transesterifikasi............................................................................
11
D. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
15
METODOLOGI............ .....................................................................
17
A. Bahan dan Alat..............................................................................
17
B. Metode Penelitian.........................................................................
17
C. Pengolahan Data...........................................................................
21
HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................
22
A. Minyak Goreng Bekas..................................................................
22
B. Abu Tandan Kosong Sawit...........................................................
23
C. Biodiesel........................................................................................
24
D. Analisis Finansial..........................................................................
32
E. Implikasi Teknologi......................................................................
39
KESIMPULAN DAN SARAN...........................................................
43
A. Kesimpulan...................................................................................
43
B. Saran..............................................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................
44
LAMPIRAN.....................................................................................................
47
II.
III.
IV.
V.
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Standar Industri Minyak Goreng……………………………………
4
Tabel 2. Standar Minyak Goreng Menurut SNI 01-0018-1998.......................
5
Tabel 3. Standar Biodiesel Menurut SNI 04-7182-2006……………………..
6
Tabel 4. Kandungan dan Komposisi Minyak Nabati Beberapa Tumbuhan.....
8
Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Terukur Beberapa Metil Ester..................................
8
Tabel 6. Perkiraan Produksi Fatty Acid Metil Ester dan Biosolar B5 dari
Beberapa Bahan Baku yang Murah..................................................................
9
Tabel 7. Matriks Rancangan Percobaan Transesterifikasi...............................
21
Tabel 8. Karakteristik Minyak Goreng Bekas.................................................
22
Tabel 9. Karakteristik Abu Tandan Kosong Sawit.......................................
24
Tabel 10. Perbandingan Parameter Analisis Biodiesel Minyak Jelantah
dengan SNI Biodiesel No. 04-7182-2006........................................................
32
Tabel 11. Struktur Pembiayaan Industri Biodiesel...........................................
35
Tabel 12. Penilaian Kriteria Investasi..............................................................
38
Tabel 13. Analisis Sensitivitas Terhadap Harga Bahan Baku, Biaya Tetap,
dan Harga Jual..................................................................................................
Tabel
14.
Kesesuaian
Karakteristik
Biodiesel
Minyak
38
Jelantah
Menggunakan Abu Tandan Kosong Sawit Dibandingkan dengan SNI 39
Biodiesel No. 04-7182-2006............................................................................
Tabel 15. Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 1995-2010.......
41
Tabel 16. Prakiraan Pangsa Pasar yang Akan Diraih Berdasarkan Pesaing....
42
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Reaksi Pembentukan Metil Ester...................................................
11
Gambar 2. Reaksi Transesterifikasi Bertahap..................................................
12
Gambar 3. Proses Transesterifikasi dengan Katalis Abu Tandan Kosong
Sawit.................................................................................................................
19
Gambar 4. Tandan Kosong Sawit....................................................................
20
Gambar 5. Abu Tandan Kosong Sawit.............................................................
20
Gambar 6. Labu Estrans (Labu Berleher Empat).............................................
20
Gambar 7. Pemanas Bermagnet.....................................................................
20
Gambar 8. Kondensor......................................................................................
20
Gambar 9. Alat Transesterifikasi.....................................................................
20
Gambar 10. Hasil Beberapa Tahapan Pencucian Biodiesel.............................
21
Gambar 11. Perbandingan Antara Minyak Goreng Bekas dengan Biodiesel..
25
Gambar 12. Hasil Reaksi Transesterifikasi dengan Abu TKS 1%, 3%, dan
5%.....................................................................................................................
25
Gambar 13. Grafik Hubungan Bilangan Asam terhadap Jumlah Katalis.......... 26
Gambar 14. Reaksi Oksidasi yang Membentuk Peroksida dan Asam Lemak
Rantai Pendek..................................................................................................
Gambar 15. Grafik Hubungan Viskositas Kinematik terhadap Jumlah
Katalis.............................................................................................................
Gambar
16.
Grafik
Hubungan
Masa
Jenis
terhadap
Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 17. Grafik Hubungan Kadar Gliserol Total terhadap Jumlah
Katalis...............................................................................................................
Gambar 18. Grafik Hubungan Kadar Ester terhadap Jumlah Katalis..............
27
28
29
31
32
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Bahan dan Alat yang Digunakan untuk Analisis.........................
47
Lampiran 2. Analisis-analisis yang Dilakukan Untuk Penelitian....................
51
Lampiran 3. Data Hasil Analisis......................................................................
56
Lampiran 4. Hasil Perhitungan ANOVA dan Uji Lanjut Duncan...................
58
Lampiran 5. Grafik Perkembangan Industri Minyak Goreng Juli 2006 - Juni
60
2007..................................................................................................................
Lampiran 6. Daftar Perusahaan Biodiesel di Indonesia...................................
61
Lampiran 7. Biaya Investasi………………………………………………….
62
Lampiran 8. Biaya Penyusutan, Pemeliharaan dan Asuransi...........................
64
Lampiran 9. Biaya Operasional untuk Bahan Bakar dan Biaya Overhead…..
65
Lampiran 10. Gaji Tenaga Kerja……………………………………………
66
Lampiran 11. Biaya Bahan Baku…………………………………………...
67
Lampiran 12. Biaya Operasi………………………………………………...
68
Lampiran 13. Perhitungan Harga dengan Metode Full Costing……………...
69
Lampiran 14. Rencana Pembayaran Kredit Investasi, Modal Kerja dan
Rincian Modal Kerja........................................................................................
70
Lampiran 15. Proyeksi Laba Rugi……………………………………………
72
Lampiran 16. Proyeksi Arus Kas Penerimaan dan Pengeluaran......................
74
Lampiran 17. Perhitungan Kriteria Investasi………………………………...
76
Lampiran 18. Perhitungan BEP………………………………………………
77
Lampiran 19. Perhitungan Benefit Cost Ratio………………………………
78
Lampiran 20. Analisa Sensitivitas……………………………………………
79
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Di masa mendatang, kebutuhan akan minyak solar dipastikan terus
meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Menurut
CEI (2002), diperkirakan pada tahun 2010 jumlah kebutuhan minyak solar
untuk sektor transportasi di Indonesia meningkat menjadi 18,14 milyar liter
dari sebelumnya 13,12 milyar liter pada tahun 2005. Upaya peningkatan
produksi minyak bumi dirasa bukanlah solusi yang tepat karena minyak bumi
tidak dapat diperbarui dan pendirian kilang termasuk investasi yang padat
modal. Untuk itu, perlu segera dicari bahan bakar cair alternatif untuk
memenuhi kebutuhan minyak solar Indonesia.
Bahan bakar cair alternatif yang dapat menggantikan penggunaan minyak
bumi adalah minyak nabati, karena jumlahnya yang melimpah dan renewable
(dapat diperbarui). Akan tetapi, kekentalan minyak nabati perlu diturunkan
agar tidak menghambat proses injeksi dan mengakibatkan pembakaran yang
tidak sempurna. Salah satu reaksi yang dapat menurunkan viskositas minyak
nabati adalah reaksi transesterifikasi yang menghasilkan metil ester. Metil
ester inilah yang kemudian disebut biodiesel.
Reaksi transesterifikasi adalah reaksi antara trigliserida dengan metanol
yang menghasilkan metil ester dan gliserol. Reaksi ini akan berjalan lebih
cepat dengan penambahan katalis. Reaksi menggunakan katalis basa banyak
dipilih dibandingkan katalis asam dan enzim, karena menghasilkan rendemen
metil ester yang tinggi dan waktu yang lebih cepat.
Saat ini, harga biodiesel masih lebih tinggi dibandingkan solar dari minyak
bumi. Hal ini disebabkan harga bahan baku yang tinggi dan masih bersaing
dengan kebutuhan pangan. Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan
minyak jelantah sebagai bahan baku minyak nabati dan abu tandan kosong
sawit sebagai katalis yang harganya murah dan dapat mengurangi limbah yang
ada. Untuk itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pemanfaatan
minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit, meliputi proses pembuatan dan
analisis finansial.
Minyak goreng yang banyak digunakan di Indonesia berasal dari minyak
kelapa sawit yang banyak mengandung asam palmitat (asam lemak jenuh) dan
asam oleat (asam lemak tidak jenuh). Selama penggorengan terjadi penurunan
mutu akibat pemanasan. Penurunan mutu yang terjadi antara lain berubahnya
warna minyak menjadi coklat atau hitam, menimbulkan aroma yang tengik,
bertambahnya kadar asam lemak bebas, dan penurunan kandungan asam
lemak tidak jenuh.
Untuk kebutuhan industri biodiesel, minyak jelantah dapat diperoleh dari
sisa restoran/rumah makan dan dari para pengumpul minyak jelantah. Menurut
Prihandana et al. (2006), pengumpulan 25% dari total produksi minyak
jelantah dapat menghasilkan biodiesel sekitar 1,6 juta ton. Diharapkan kondisi
minyak jelantah yang menjadi bahan baku biodiesel memiliki kadar asam
lemak bebas dibawah 5%, kadar air dibawah 2%, dan bersih dari sisa bahan
gorengan. Untuk mendapatkan minyak jelantah dalam jumlah banyak perlu
usaha keras, karena saat ini sejumlah pengumpul minyak jelantah menjualnya
kembali dengan harga Rp. 1.000,-/liter kepada penjual jajanan goreng di tepi
jalan. Tetapi dengan menjualnya ke industri biodiesel mereka dapat
memperoleh keuntungan lebih karena industri membeli bahan baku ini seharga
Rp. 2.500,-/liter.
Abu tandan kosong sawit didapat dari tandan kosong sawit, yang
merupakan limbah padat industri pengolahan minyak kelapa sawit. Abu ini
dapat dimanfaatkan sebagai katalis karena bersifat basa dan mengandung
banyak unsur kalium. Variasi penggunaan katalis menjadi fokus pada
penelitian ini, karena selama ini harga katalis menjadi unsur biaya bahan baku
yang paling mahal, walaupun penggunaannya sedikit. Selain itu, penggunaan
jumlah katalis yang tepat dapat meningkatkan efisiensi energi, waktu, dan
biaya dari produksi biodiesel.
Analisis finansial merupakan alat yang dapat menunjukkan kelayakan
suatu industri dilihat dari berbagai kriteria investasi. Analisis kriteria investasi
yang dilakukan adalah NPV, IRR, PBP, B/C Ratio, dan BEP serta dilengkapi
dengan neraca laba rugi dan arus kas. Analisis ini membandingkan harga
biodiesel minyak jelantah dengan harga biodiesel di pasaran.
B. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan :
a. Mengolah minyak jelantah untuk menjadi biodiesel dengan menggunakan
katalis abu tandan kosong sawit,
b. Menentukan jumlah persentase penggunaan katalis abu tandan kosong
sawit yang dapat menghasilkan biodiesel dengan mutu terbaik, dan
c. Membuat analisis finansial biodiesel dari minyak jelantah dengan
menggunakan katalis abu tandan kosong sawit.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Minyak Jelantah
Minyak goreng dalam SII (1972) didefinisikan sebagai minyak yang
diperoleh dengan cara pemurnian minyak nabati dan dipergunakan sebagai
bahan makanan. Menurut Swern (1982), minyak nabati yang dipergunakan
untuk menggoreng biasanya mengandung banyak asam lemak tidak jenuh,
yaitu asam oleat dan linoleat. Minyak yang termasuk dalam golongan ini
adalah minyak jagung, minyak kacang tanah, minyak wijen, minyak bunga
matahari, minyak sawit, minyak biji kapas, minyak zaitun, dan minyak
safflower. Sebagian besar minyak goreng di Indonesia berasal dari minyak
kelapa sawit.
Secara umum komponen utama minyak yang sangat menentukan mutu
adalah asam lemaknya, karena asam lemak dapat menentukan sifat kimia dan
stabilitas minyak (Djatmiko dan Widjaya, 1984). Hal itu dapat dipahami
karena menurut Swern (1982) trigliserida dari suatu minyak atau lemak
mengandung 94-96% asam lemak sehingga sebagai komponen utama yang
menyusun trigliserida maka sifat fisik, kimia, dan stabilitasnya ditentukan oleh
komponen asam lemaknya. Asam lemak dominan yang terdapat pada minyak
sawit adalah asam palmitat dan asam oleat.
Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam menggunakan minyak
nabati sebagai minyak goreng. Tabel 1 dan Tabel 2 menyajikan syarat mutu
minyak goreng menurut SII dan SNI.
Tabel 1. Standar Industri Minyak Goreng
Karakteristik
Kadar Air
Bilangan peroksida
Asam lemak bebas
Logam-logam berbahaya
Minyak pelikan
Bau/rasa/warna
Titik cair
Bilangan asam
Bilangan penyabunan
Sumber: SII (1972)
Satuan
% b/b
mg O2/100 g
% b/b
°C
mek/100 g
mg KOH/g
Nilai
Maksimum 0,3
Maksimum 1,0
Maksimum 0,3
Negatif
Negatif
Normal
21,5 – 24,5
1,0 – 10,0
250 – 300
Tabel 2. Standar Minyak Goreng Menurut SNI 01-0018-1998
Karakteristik
Warna
Bau dan rasa
Titik leleh
Air
Asam lemak bebas
Satuan
°C
% b/b
% b/b
Nilai
Normal, merah dan kuning
Normal
Maks. 24
0,05 – 0,1
Maks. 0,3
Bilangan iod
g iod/100 g minyak
Sumber: SNI (1998)
Umumnya
minyak
goreng
tidak
langsung
Min. 56
habis
dalam
sekali
pemakaian/penggorengan. Terkadang minyak tersisa cukup banyak terutama
pada proses penggorengan deep frying. Minyak jelantah telah mengalami
perubahan, baik sifat fisik maupun kimianya, bahkan bersifat karsinogenik
(racun) bagi tubuh manusia.
Menurut Perkins (1967) pemanasan minyak pada suhu tinggi dengan
adanya oksigen akan mengakibatkan rusaknya asam-asam lemak tak jenuh
yang terdapat dalam minyak, seperti asam oleat dan linoleat. Kerusakan
minyak akibat pemanasan dapat dilihat dari perubahan warna, kenaikan
kekentalan, kenaikan kandungan asam lemak bebas, kenaikan bilangan
peroksida, dan kenaikan kandungan urea adduct forming esters. Selain itu
dapat dilihat pula terjadinya penurunan bilangan iod dan penurunan
kandungan asam lemak tak jenuh.
Selain itu, jika bahan pangan yang digoreng mengandung sejumlah air,
maka akan terjadi proses hidrolisis. Selama hidrolisis, terjadi pemecahan
ikatan ester yang menghasilkan asam lemak bebas, monogliserida, dan
digliserida. Reaksi ini akan menghasilkan flavor dan bau tengik pada minyak
tersebut (Ketaren, 1986).
Walaupun asam lemak bebas menjadi indikator penurunan mutu pada
minyak goreng, tetapi asam lemak bebas berpotensi dalam pembuatan produk
oleokimia dasar. Yang termasuk ke dalam produk oleokimia dasar adalah fatty
alcohol, gliserol, asam lemak, dan metil ester. Kesemua produk oleokimia
tersebut merupakan hasil dari reaksi dengan persenyawaan minyak/lemak
dengan atau tanpa bantuan katalis.
B. Biodiesel
The American Society for Testing and Materials (ASTM) (1998)
mendefinisikan biodiesel sebagai mono-alkil ester yang terdiri dari asam
lemak rantai panjang, didapat dari lemak terbarukan, seperti minyak nabati
atau lemak hewani. Mono-alkil ester dapat berupa metil ester atau etil ester,
tergantung dari sumber alkohol yang digunakan. Metil ester atau etil ester
adalah senyawa yang relatif stabil, berwujud cairan pada suhu ruang (titik
leleh antara 4°-18°C), nonkorosif, dan titik didihnya rendah (Swern, 1982).
Tabel 3 di bawah ini memaparkan standar mutu biodiesel menurut SNI.
Tabel 3. Standar Biodiesel Menurut SNI 04-7182-2006
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Parameter
Satuan
Nilai
3
Massa jenis pada 15 °C
kg/m
850 – 890
2
Viskositas kinematik pada 40 °C
mm /s (cSt)
2,3 – 6,0
Angka setana
min. 51
Titik nyala (mangkok tertutup)
°C
min. 100
Titik kabut
°C
maks. 18
Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 50 °C)
maks. no 3
Residu karbon
- dalam contoh asli, atau
%-massa
maks 0,05
- dalam 10 % ampas distilasi
maks. 0,30
Air dan sedimen
%-vol.
maks. 0,05*
Temperatur distilasi 90 %
°C
maks. 360
Abu tersulfatkan
%-massa
maks.0,02
Belerang
ppm-m (mg/kg) maks. 100
Fosfor
ppm-m (mg/kg) maks. 10
Angka asam
mg-KOH/g
maks.0,8
Gliserol bebas
%-massa
maks. 0,02
Gliserol total
%-massa
maks. 0,24
Kadar ester alkil
%-massa
min. 96,5
Angka iodium
%-massa
maks. 115
(g-I2/100 g)
Uji Halphen
Negatif
Sumber: SNI (2006)
Alasan penggunaan metil ester sebagai pengganti minyak diesel
diungkapkan oleh Swern (1982) yaitu karena metil ester menghasilkan proses
pembakaran bersih tanpa emisi sulfur dioksida. Walaupun tingkat panas
pembakarannya lebih rendah, tidak diperlukan penyesuaian mesin, dan efisien.
Selain itu, menurut Prihandana et al. (2006), viskositas minyak nabati
lebih tinggi dibandingkan diesel, sehingga harus diturunkan. Viskositas CPO
sebesar 24,3; minyak jarak sebesar 49,15; sedangkan minyak solar atau diesel
sebesar 1,6-5,8. Viskositas rendah memudahkan bahan bakar mengalir dan
teratomisasi sehingga menguntungkan pada putaran mesin yang cepat.
Pertimbangan lain yang diungkapkan oleh Prihandana et al. (2006) adalah
proses termal (panas) di dalam mesin diesel akan menyebabkan minyak nabati
akan terurai menjadi gliserol dan asam lemak. Asam lemak dapat teroksidasi
atau terbakar relatif sempurna, tetapi pada gliserol akan terbentuk senyawa
akrolein dan terpolimerisasi menjadi senyawa plastis yang agak padat.
Senyawa ini akan membentuk deposit pada pompa injektor yang akan
berdampak pada kerusakan mesin diesel. Untuk mencegah pembentukan
deposit tersebut, maka gliserol harus dibuang yang akan berdampak pada
penurunan berat molekul sebesar 30% dan viskositas sebesar 5-10%.
Asam lemak sebagai penyusun utama minyak atau lemak sangat
mempengaruhi karakteristik minyak atau lemak tersebut. Begitu pula dengan
biodiesel yang berasal dari minyak, dipengaruhi oleh komposisi asam
lemaknya. Menurut Tyson et al. (2004), perbedaan susunan molekul pada
asam lemak mempengaruhi kualitas pembakaran, rendahnya viskositas, emisi
NOx, dan stabilitas biodiesel. Minyak yang banyak mengandung asam lemak
dengan satu ikatan rangkap ditengarai sebagai pilihan terbaik untuk biodiesel.
Tabel 4 menyajikan komposisi asam lemak beberapa minyak nabati dan Tabel
5 memaparkan sifat fisik beberapa metil ester.
Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala
sendiri (auto ignition). Angka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan
bakar dapat menyala pada temperatur yang relatif rendah. Sebaliknya, angka
setana yang rendah menunjukkan bahan bakar baru dapat menyala pada
temperatur yang relatif tinggi. Penggunaan bahan bakar mesin diesel yang
mempunyai angka setana tinggi dapat mencegah terjadinya detonasi dan
knocking karena begitu bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder
pembakaran, bahan bakar akan langsung terbakar dan tidak terakumulasi
(Prihandana et al., 2006).
Tabel 4. Kandungan dan Komposisi Minyak Nabati Beberapa Tumbuhan
Nama pohon
Kelapa sawit
Kandungan minyak
45-70
(%-b kering)
Komposisi asam lemak
Miristat
2
Palmitat
42
Stearat
5
Jarak pagar
Saga utan
Kemiri
Nyamplung
40-60
14-28
57-69
40-73
0.25
14.5
5.5
0.4
9
1.1
5.5
6.7
17.1
9.05
Arakhnidat
Behenat
Lignoserat
Palmitoleat
Oleat
Linoleat
Linolenat
Erusat
0.15
25.5
41
10
50
29.6
49.4
14.6
10.5
48.5
28.5
50.8
20
3.3
Sumber: Eckey (1955); Knothe et al. (1997); dan Soerawidjaja et al.
(2005)
Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Terukur Beberapa Metil Ester
Metil ester
Angka
cetane
Titik didih
[°C]
Viskositas pada
40°C [cSt]
Nilai kalor netto
[kkal/mol]
Berat
molekul
Titik leleh
[°C]
Metil laurat
Metil miristat
Metil palmitat
Metil stearat
Metil oleat
Metil linoleat
Metil linolenat
60.8
73.5
74.3
75.6
55
33
13 *)
224
262
323
330
356
218.5
215
1.69
2.28
3.23
4.32
5.79
4.47
3.68
1940
2254
2550
2859
2828
2794
2750
214.35
242.341
270.46
298.51
296.49
294.48
292.46
5
18.4
28
39
-20
-35
-57
Sumber: Clements (1996); dan Knothe et al. (1997); *) taksiran
Titik kabut atau titik awan (cloud point) adalah temperatur suatu minyak
mulai keruh bagaikan berkabut, tidak lagi jernih pada saat didinginkan. Jika
temperatur diturunkan lebih lanjut akan didapat titik tuang (pour point).
Temperatur ini adalah titik temperatur terendah yang menunjukkan mulai
terbentuknya kristal parafin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Titik
ini dipengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium). Semakin tinggi
ketidakjenuhan, titik tuang akan semakin rendah. Titik tuang juga dipengaruhi
oleh panjang rantai karbon. Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi
titik tuangnya (Prihandana et al., 2006).
SNI menetapkan titik kabut metil ester maksimum sebesar 18°C sehingga
relatif aman karena biosolar mensyaratkan titik tuang maksimum 18°C.
Dengan ketentuan ini, biodiesel minyak sawit dapat digunakan dengan baik di
sebagian besar daerah tropis karena memiliki titik kabut 12°-14°C. Biodiesel
minyak jarak dapat digunakan di daerah subtropis dan dataran tinggi di daerah
tropis karena titik kabutnya dapat mencapai 3°C (Prihandana et al., 2006).
Angka iodium menunjukkan banyaknya ikatan rangkap dua di dalam asam
lemak penyusun biodiesel. Rantai rangkap merupakan indikator asam lemak
tidak jenuh. Semakin tinggi ketidakjenuhan, maka titik awan dan titik tuang
akan semakin rendah. Namun, ada dampak negatifnya yaitu kemungkinan
terjadinya pembentukan asam lemak bebas. Ketika mesin diesel dioperasikan
pada metil ester yang memiliki angka iodium lebih besar dari 115, maka akan
membentuk deposit karena lemak ikatan rangkap mengalami ketidakstabilan
akibat temperatur panas sehingga terjadi reaksi polimerisasi dan terakumulasi
dalam bentuk karbonisasi atau pembentukan deposit (Prihandana et al., 2006).
Biodiesel dapat disimpan minimum setahun dalam berbagai iklim.
Biodiesel juga dapat disimpan dimana saja seperti bahan bakar minyak bumi,
termasuk didalam tangki pengangkut bahan bakar, tangki kendaraan,
penyimpanan bawah tanah, tangki baja, alumunium, dan plastik. Tangki
penyimpanan harus diisi penuh untuk menimalkan paparan biodiesel dengan
udara. Jika biodiesel disimpan lebih dari setahun dalam iklim sedang, harus
dipastikan keasamaannya tidak meningkat diatas 10 (Nur, 2006). Perlu juga
ditambahkan anti oksidan untuk mengurangi reaksi oksidasi yang terjadi.
Saat
ini,
tingginya
harga
biodiesel
menjadi
penghambat
untuk
komersialisasinya. Menurut Soerawidjaja et al. (2005), produk biodiesel dapat
bersaing jika ada kemungkinan penurunan harga bahan baku dan naiknya
harga solar. Penggunaan minyak jelantah merupakan cara yang efektif untuk
mengurangi biaya bahan baku, karena diperkirakan harganya setengah dari
harga minyak nabati asli. Selain itu, jika dibandingkan dengan sumber bahan
baku biodiesel murah lainnya, seperti CPO off grade, CPO parit, dan PFAD,
minyak jelantah memiliki potensi produksi biodiesel yang terbesar seperti
terlihat pada Tabel 6 dibawah ini.
Tabel 6. Perkiraan Produksi Fatty Acid Metil Ester dan Biosolar B5 dari
Beberapa Bahan Baku yang Murah
Sumber Potensi
CPO off grade
CPO parit
PFAD (Palm Fatty Acid Distillate)
Minyak jelantah
Jumlah
Setara FAME
Setara B5
Belum bisa diperkirakan
0,320 juta ton
7.092,9 juta liter
0,189 juta
4.195,8 juta liter
1,6 juta ton
35.520 juta liter
Sumber: Prihandana et al. (2006)
Sebagian besar minyak goreng yang dikonsumsi di Indonesia berasal dari
minyak kelapa sawit yang banyak mengandung asam palmitat (asam lemak
jenuh) dan asam oleat (asam lemak tidak jenuh). Oleh karena itu, metil ester
yang dihasilkan terdiri dari metil palmitat dan metil oleat. Kedua jenis metil
ester ini cukup baik digunakan sebagai biodiesel karena memiliki angka setana
sesuai SNI biodiesel No. 04-7182-2006 (lihat Tabel 5).
Meningkatnya jumlah asam lemak bebas akibat reaksi oksidasi dan
hidrolisis dalam minyak jelantah menjadi permasalahan pada produksi
biodiesel. Permasalahannya yaitu:
1. Kebutuhan katalis reaksi yang lebih banyak dapat meningkatkan biaya
2. Sabun yang terbentuk akibat reaksi asam lemak bebas dengan katalis basa
menyebabkan proses pencucian metil ester lebih sulit
3. Sabun yang terbentuk menghalangi reaksi metanol dengan trigliserida
sehingga menurunkan rendemen
4. Asam lemak bebas yang ada tidak terkonversi menjadi metil ester
sehingga menurunkan rendemen
Bahkan jika kadar asam lemak bebas minyak jelantah ini lebih dari 5%,
maka perlu dilakukan reaksi esterifikasi sebelum transesterifikasi. Prihandana
et al. (2006) menjelaskan bahwa asam lemak bebas yang terlalu tinggi akan
menyebabkan blocking reaksi pembentukan metil ester (biodiesel) yaitu
metanol yang seharusnya bereaksi dengan trigliserida terhalang oleh reaksi
pembentukan sabun. Akibatnya, konsumsi metanol untuk pembuatan biodiesel
melonjak dua kali lipat dan rendemen biodiesel menurun sebesar 20-30%.
Flavor yang timbul akibat kerusakan minyak diakibatkan oleh timbulnya
asam lemak bebas, aldehida, keton, dikarbonil, alkohol, dan sebagainya.
Untuk itu, perlu dilakukan deodorisasi sebagai tahapan permurnian minyak
nabati sebelum diolah menjadi metil ester yaitu penyulingan minyak dengan
uap panas dalam tekanan atmosfer atau keadaan vakum. Hasilnya adalah asam
lemak bebas yang dapat menguap dan peroksida akan berkurang dan jumlah
yang tertinggal kurang lebih 0,0015–0,0030 persen (Ketaren, 1986).
C. Transesterifikasi
Produksi metil ester dapat dilakukan melalui transesterifikasi minyak
nabati dengan metanol ataupun esterifikasi langsung asam lemak hasil
hidrolisis minyak nabati dengan metanol. Namun transesterifikasi lebih
intensif dikembangkan, karena proses ini lebih efisien dan ekonomis.
Transesterifikasi adalah reaksi ester untuk menghasilkan ester baru yang
mengalami penukaran posisi asam lemak. Untuk mendorong reaksi ke arah
kanan, perlu digunakan banyak alkohol atau memindahkan salah satu produk
dari campuran reaksi (Swern, 1982). Tujuan dari transesterifikasi adalah untuk
memecah dan menghilangkan gliserida, serta menurunkan boiling, pour, flash
point, dan viskositas minyak (Mittelbach, 1996). Metanol lebih dipilih sebagai
sumber alkohol daripada etanol karena harganya yang lebih murah (Zhang et
al., 2003). Persamaan reaksinya digambarkan oleh Gambar 1.
CH2OCOR''' CH3OH
|
CHOCOR'' + CH3OH
|
CH2OCOR'
CH3OH
Trigliserida
Metanol
Katalis
CH2OH
|
CHOH +
|
CH2OH
R'''COOCH3
R'COOCH3
Gliserol
Metil Ester
R''COOCH3
Gambar 1. Reaksi Pembentukan Metil Ester
Reaksi transesterifikasi dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor
eksternal. Faktor internal adalah kondisi y