Metil Ester TINJAUAN PUSTAKA

6 tersebut adalah surfaktan kationik, anionik, nonionik, dan amfoterik. Data jumlah konsumsi surfaktan dunia menunjukkan bahwa surfaktan anionik merupakan surfaktan yang paling banyak digunakan yaitu sebesar 50, kemudian disusul nonionik 45, kationik 4, dan amfoterik 1 Watkins 2001. Pada Gambar 2 dapat dilihat bagaimana tampilan visual orientasi bagian kepala surfaktan pada media air karena sifatnya hidrofilik. Kemudian surfaktan tersebut saling berikatan hingga membentuk satu lapisan seperti terlihat pada Gambar 3. Gambar 2. Tampilan surfaktan pada media air www.cems.ou.edu 2009 Gambar 3. Visualisasi surfaktan yang membentuk satu lapisan www.cems.ou.edu 2009 Menurut Matheson 1996 surfaktan anionik mempunyai karakteristik hidrofilik akibat adanya gugus ionik yang cukup besar, yang biasanya berupa golongan sulfat atau sulfonat. Beberapa contoh surfaktan anionik yaitu linear alkilbenzen sulfonat LAS, alkohol sulfat AS, alkohol eter sulfat AES, alfa olein sulfonat AOS, parafin secondary alkalene sulfonate, SAS dan metil ester sulfonat MES.

2.3 Metil Ester

Metil ester merupakan salah satu bahan oleokimia dasar yang merupakan turunan dari trigliserida minyak atau lemak. Menurut Freedman et al. 1984 reaksi pembentukan metil ester melibatkan lemak atau asam lemak dengan alkohol rantai pendek seperti etanol atau metanol yang dipercepat dengan menggunakan katalis asam maupun katalis basa. Pada reaksi tersebut terjadi pemindahan alkohol menjadi alkohol lain dalam proses yang sama seperti hidrolisis. Jika pada reaksi ini alkohol yang digunakan adalah metanol, maka reaksinya disebut metanolisis dan ester yang dihasilkan berupa metil ester. Metil ester dapat dihasilkan melalui proses esterifikasi dan transesterifikasi trigliserida minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak kedelai, dan lainnya. Transesterifikasi bertujuan untuk menggantikan gugus alkohol gliserol dengan alkohol sederhana seperti metanol atau etanol. Umumnya katalis yang digunakan adalah NaOH atau KOH. Molekul trigliserida pada dasarnya merupakan triester dari gliserol dan tiga asam lemak. 7 Transformasi kimia lemak mejadi metil ester melibatkan transesterifikasi spesies gliserida dengan alkohol membentuk alkil ester. Di antara beberapa alkohol yang mungkin digunakan, metanol disukai karena harganya lebih murah Lotero et al. 2004; Meher et al. 2005. Metil ester merupakan suatu senyawa yang mengandung gugus –COOR dengan R dapat membentuk alkil suatu ester. Suatu ester dapat dibentuk langsung antara suatu asam lemak dengan alkohol yang dinamakan dengan esterifikasi. Suatu asam karboksilat merupakan suatu senyawa organik yang mengandung gugus karboksil –COOH. Gugus karboksil mengandung sebuah gugus karbonil dan sebuah gugus hidroksil Fessenden dan Fessenden 1982. Minyak yang mengandung asam lemak bebas tinggi serta mengandung air lebih dari 0.3 dapat menurunkan rendemen transesterifikasi minyak Freedman et al. 1984. Minyak dengan asam lemak bebas tinggi akan lebih efisien jika melalui dua tahap reaksi. Asam lemak bebas dalam minyak diesterifikasi dahulu dengan melibatkan katalis asam. Selanjutnya, transesterifikasi dapat dilakukan untuk mengkonversi sisa minyak atau trigliserida yang ada dengan melibatkan katalis basa Canaki dan Gerpen 2001. Reaksi esterifikasi asam lemak dan alkohol mengkonversi asam lemak menjadi metil ester. Reaksi esterifikasi ditunjukkan seperti pada Gambar 4. RCOOH + R’OH  RCOOR’ + H 2 O Asam Lemak Alkohol Ester Air Gambar 4. Reaksi esterifikasi antara asam lemak dengan metanol Hui 1996 Dari Gambar 4 ditunjukkan bahwa kesetimbangan antara ester dan air akan tercapai pada reaksi esterifikasi apabila asam lemak asam karboksilat dan alkohol metanol dipanaskan dengan katalis asam. Reaksi kesetimbangan ini dapat digeser ke kanan dengan penambahan alkohol berlebih. Air yang terbentuk berasal dari gugus hidroksil asam dan hidrogen dari alkohol, artinya dalam reaksi esterifikasi tersebut gugus –OCH 3 dari alkohol menggantikan gugus –OH dari asam. Mekanisme yang terjadi dalam reaksi esterifikasi adalah setahap demi setahap, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Pertama, gugus karbonil dari asam terprotonisasi secara reversibel sehingga meningkatkan muatan positif pada karbon karboksil dan menambah reaktifitasnya terhadap nukleofil. Kedua, alkohol sebagai nukleofil menyerang karbon karbonil dari asam yang terprotonisasi. Inilah langkah yang membentuk ikatan baru C-O ikatan ester. Dua langkah selanjutnya merupakan kesetimbangan dimana oksigen lepas atau memperoleh proton. Kesetimbangan asam seperti ini bersifat reversibel dan berlangsung cepat dan terus menerus berjalan dalam larutan bersuasana asam dari senyawa yang mengandung oksigen. Kelima, air sebagai salah satu produk pun terbentuk. Agar langkah ini terjadi, gugus –OH harus terprotonisasi untuk meningkatkan kapasitas. Langkah akhir, menghasilkan ester dan meregenerasi katalis asam kebalikan dari langkah pertama Hart et al. 2003. 8 Gambar 5. Mekanisme reaksi esterifikasi antara asam lemak dan metanol dengan katalis asam Hart et al. 2003 Transesterifikasi merupakan suatu reaksi kesetimbangan. Untuk mendorong reaksi agar bergerak ke kanan sehingga dihasilkan metil ester maka perlu digunakan alkohol dalam jumlah berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan harus dipisahkan. Proses transesterifikasi dipengaruhi oleh berbagai faktor tergantung kondisi reaksinya Meher et al. 2005. Faktor tersebut diantaranya adalah kandungan asam lemak bebas dan kadar air minyak, jenis katalis dan konsentrasinya, perbandingan molar antara alkohol dengan minyak dan jenis alkoholnya, suhu dan lamanya reaksi, intensitas pencampuran dan penggunaan cosolvent organik. Bahan cosolvent yang digunakan sebaiknya tidak mengandung air dan semakin banyak jumlah cosolvent yang ditambahkan semakin baik karena akan meningkatkan kelarutan minyak. Contoh cosolvent yang baik adalah eter siklis seperti tetrahidrofuran THF, 1,4-dioxane, dietil eter, metil tersier butil ester MTBE dan diisopropyl eter Baidawi et al. 2009. Kualitas metil ester dipengaruhi oleh: kualitas minyak feedstock, komposisi asam lemak dari minyak, proses produksi dan bahan lain yang digunakan dalam proses dan parameter pasca- produksi seperti kontaminan Gerpen et al. 2004. Kontaminan tersebut diantaranya adalah bahan tak tersabunkan, air, gliserin bebas, gliserin terikat, alkohol, FFA, sabun, residu katalis Gerpen et al. 1996. Transesterifikasi biasa juga disebut dengan alkoholisis adalah tahap konversi dari trigliserida menjadi alkil ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-alkohol monohidrik yang menjadi penyumbang gugus alkil, metanol adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya tinggi. Reaksi transesterifikasi terjadi karena alkohol pada gliserida mengalami substitusi dengan alkohol monohidrit metanol sehingga terbentuk metil ester dan gliserol. Reaksi transesterifikasi trigliserida menjadi metil ester ini dapat dilihat pada Gambar 6. 9 RCOOCH 2 CH 2 OH RCOOCH + 3 CH 3 OH  3 RCOOCH 3 + CHOH RCOOCH 2 CH 2 OH Trigliserida Metanol Metil Ester Gliserol Gambar 6. Reaksi transesterifikasi trigliserida dan metanol Gerpen et al. 2004 Pada Gambar 7 dapat dilihat bagaimana mekanisme transesterifikasi menggunakan katalis basa yang terdiri dari beberapa tahapan, yaitu diawali dari terjadinya reaksi basa dengan alkohol yang akan menghasilkan alkoksida dan katalis yang terprotonasi. Kemudian nukleofilik akan menyerang alkoksida pada gugus karbonil trigliserida membentuk molekul intermediet tetrahedral reaksi 2, dari alkil ester dan anion digliserida terbentuk. Tahap selanjutnya protonasi katalis membentuk senyawa aktif reaksi 4 yang dapat bereaksi dengan molekul alkohol untuk memulai alur proses katalis yang lain. Digliserida dan monogliserida dirubah melalui mekanisme yang sama untuk menghasilkan campuran alkil ester dan gliserol. ROH + B RO – + BH – 1 R’COO–CH 2 R’COO–CH 2 | | R”COO–CH + – OR R”COO–CH OR 2 | | | H 2 C –OCR” H 2 C –O–C–R” || | O O – R’COO–CH 2 R’COO–CH 2 | | R”COO–CH OR R”COO–CH + ROOCR” 3 | | | H 2 C –O–C–R” H 2 C –O – | O – R’COO–CH 2 R’COO–CH 2 | | R”COO–CH + BH – R”COO–CH + B 4 | | H 2 C –O – H 2 C –OH Gambar 7. Mekanisme transesterifikasi minyak dengan katalis basa Schuchardt et al. 1998

2.4 Metil Ester Sulfonat