4.2.6.1 Penentuan Jenis Kondisi Operasi
Karena proses transesterifikasi dipengaruhi oleh faktor eksternal seperti suhu, nisbah molar metanol terhadap ALB, kecepatan pengadukan, waktu dan
konsentrasi katalis, maka untuk keperluan optimasi, kisaran titik optimum kondisi proses tersebut harus diketahui. Penentuan kondisi proses transesterifikasi
didasarkan pada viskositas biodiesel sesuai De Filippis et al. 1995 yang menyatakan bahwa peningkatan kadar metil ester selama transesterifikasi
berkorelasi positif dengan penurunan viskositas. Penentuan kondisi operasi transesterifikasi dilakukan dengan percobaan laboratorium.
Penetapan Nisbah Molar Metanol. Nisbah molar metanol terhadap
minyak pada proses transesterifikasi yang dicobakan mengacu pada penelitian Freedman et al. 1984; Filippis et al. 1995; Karmee dan Chandha 2005 yaitu
2:1, 3:1, 6:1 dan 9:1 dengan waktu transesterifikasi 30 menit, kecepatan pengadukan 400 rpm, suhu 60
o
C, dan katalis NaOH 1 terhadap jumlah minyak. Hasil pengukuran viskositas akhir proses transesterifikasi disajikan pada Gambar
25 sedangkan hasil analisis Analisis ragam dilanjutkan dengan Uji Duncan dapat dilihat pada Lampiran 9. Ada perbedaan yang nyata pengaruh penggunaan nisbah
molar metanol dalam proses transesterifikasi terhadap kadar ALB dan viskositas produk.
6,00 8,00
10,00 12,00
14,00
2 3
4 5
6 7
8 9
Nisbah m olar m etanol terhadap m inyak sebagai triolein V
isk o
si tas
cS t
Gambar 25 Rata-rata viskositas biodiesel hasil proses transesterifikasi pada berbagai nisbah molar metanol.
Nisbah molar metanol 2:1 dan 3:1 menghasilkan viskositas produk yang tinggi dibandingkan dengan nisbah molar metanol 6:1 dan 9:1 dengan demikian nisbah
molar metanol 6:1 yang dipilih. Hasil penelitian Cheng et al. 2004 menunjukkan bahwa pengaruh perbedaan penggunaan nisbah molar metanol 6:1-10:1 tidak
berbeda nyata hal ini sesuai dengan penelitian ini. Hasil penelitian ini serupa dengan penelitian De Fillippis et al. 1995 yang menyatakan bahwa peningkatan
nisbah molar metanol sampai dengan 6:1 menyebabkan peningkatan konversi metil ester secara nyata akan tetapi peningkatan nisbah molar 6:1-12:1 tidak
mempengaruhi hasil konversi metil ester. Nisbah molar metanol 6:1 digunakan untuk proses transesterifikasi oleh Freedman et al. 1986 dan Noureddini dan Zhu
1997, Darnoko dan Cheryan 2000 dan Cheng et al. 2004.
Penetapan Kecepatan Pengadukan. Kecepatan pengadukan berkaitan
dengan kebutuhan energi untuk proses tumbukan agar reaksi dapat berlangsung dengan sempurna. Kecepatan pengadukan yang dicobakan adalah 100 rpm, 200
rpm, 300 rpm, 400 rpm dan 500 rpm pada suhu, waktu reaksi, nisbah molar metanol, dan konsentrasi katalis yang sama masing-masing adalah 60
o
C, 30 menit, 6:1 dan 1 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 26 sedangkan hasil analisis
Analisis ragam dilanjutkan dengan Uji Duncan dapat dilihat pada Lampiran 10.
7.60 8.00
8.40 8.80
100 200
300 400
500
Kecepatan pengadukan rpm Vi
s k
o s
it as
c St
Gambar 26 Rata-rata viskositas biodiesel setelah proses transesterifikasi pada berbagai kecepatan pengadukan.
Pengadukan sampai dengan 400 rpm menghasilkan viskositas biodiesel semakin kecil akan tetapi antara 400 rpm dan 500 rpm tidak ada perbedaan yang
nyata. Dengan demikian kecepatan pengadukan 400 rpm dipilih untuk optimasi proses transesterifikasi. Hasil ini serupa dengan hasil penelitian Noureddini dan
Zhu 1997 yang menunjukkan bahwa ada perbedaan signifikan terhadap hasil proses transesterifikasi menggunakan kecepatan pengadukan 150 dan 300 rpm akan
tetapi antara 300 rpm dengan 600 rpm perbedaannya kecil, bahkan antara 600 dan 900 rpm tidak ada perbedaan sama sekali. Kecepatan pengadukan yang digunakan
untuk proses transesterifikasi Cheng et al.2004 adalah 350 rpm.
Penetapan Konsentrasi Katalis. Konsentrasi katalis yang dicobakan
adalah 0,5, 1, 1,5, dan 2 pada suhu, waktu, nisbah molar metanol, kecepatan pengadukan yang sama masing-masing adalah 60
o
C, 30 menit, 6:1 dan 400 rpm seperti yang ditunjukkan pada Gambar 27, hasil analisis Analisis ragam
dilanjutkan dengan Uji Duncan dapat dilihat pada Lampiran 11.
6,0 8,0
10,0 12,0
14,0
0,5 0,75
1 1,25
1,5 1,75
2
Konsentrasi katalis V
isko si
tas cS
t
Gambar 27 Rata-rata viskositas biodiesel setelah proses transesterifikasi pada berbagai konsentrasi katalis.
Ada perbedaan nyata pemakaian katalis NaOH 0,5 dengan pemakaian katalis 1, 1,5 dan 2 namun pemakaian katalis 1, 1,5 dan 2 tidak
berbeda. Dengan demikian pemakaian katalis 1 adalah paling sesuai. Hasil
penelitian ini berbeda dengan hasil penelitian Cheng et al. 2004 yang menyatakan bahwa tidak ada perbedaan hasil konversi metil ester terhadap perbedaan
penggunaan katalis 0,5-1 begitu pula Canakci dan Van Garpen 2001 yang menyatakan bahwa tidak ada perbedaan penggunaan katalis KOH 1 dan 0,5.
Perbedaan hasil penelitian ini kemungkinan disebabkan karena kadar asam lemak bebas bahan baku pada penelitian ini jauh lebih besar. Konsentrasi katalis NaOH
1 disarankan untuk proses transesterifikasi oleh Freedman et al. 1984, Noureddini dan Zhu 1997, Sudradjat et al. 2005, Gerpen et al. 2004 dan Lele
2005.
Penetapan Suhu.
Suhu transesterifikasi yang dicobakan mengacu pada Cheng et al. 2004; Noureddini dan Zhu 1997 yaitu 45
o
C, 60
o
C dan 75
o
C. Konsentrasi katalis, waktu reaksi, nisbah molar metanol, dan kecepatan
pengadukan sama masing-masing berturut-turut adalah 1, 30 menit, 6:1 dan 400 rpm. Rata-rata hasil pengamatan viskositas, ALB dan rendemen yang ditunjukkan
pada Tabel 30 dan hasil analisis Analisis ragam dilanjutkan dengan Uji Duncan dapat dilihat pada Lampiran 12.
Tabel 30 Rata-rata kadar ALB, viskositas, bobot jenis dan rendemen biodiesel dari proses transesterifikasi pada berbagai suhu transesterifikasi
Parameter Suhu 45
o
C 60
o
C 75
o
C Viskositas cSt
8,9 8,4
10,3 ALB
0,661 0,643
0,615 Massa jenis gcm
3
0,889 0,886
0,880 Rendemen
66,4 69,8
68,0 Berdasarkan pengolahan data secara statistik, pengaruh perbedaan suhu
transesterifikasi terhadap kadar ALB, bobot jenis dan rendemen tidak nyata. Hasil penelitian ini serupa dengan hasil penelitian Cheng et al. 2004 yang
menunjukkan bahwa perbedaan penggunaan suhu transesterifikasi yaitu 50–70
o
C tidak berpengaruh terhadap hasil setelah transesterifikasi selama 20 menit begitu
pula hasil penelitian Noureddini dan Zhu 1997 yang menyatakan bahwa ada perbedaan yang nyata pengaruh suhu terhadap hasil metil ester antara 30-60
o
C akan tetapi antara 60 - 70
o
C tidak ada perbedaan nyata. Sedangkan untuk viskositas ada perbedaan yaitu transesterifikasi suhu 45
o
C dan 60
o
C menunjukkan perlakuan yang lebih baik dari pada suhu 75
o
C .
Berdasarkan hasil penelitian dan kajian pustaka maka suhu 60
o
C dipilih sebagai suhu transesterifikasi. Suhu 60
o
C digunakan untuk transesterifikasi oleh Darnoko dan Cheryan 2000, Cheng et al. 2004, Sudradjat et al. 2005 dan
Van Garpen et al. 2005.
4.2.6.2 Optimasi Proses Transesterifikasi
Kategori