18
Gambar 2 Struktur molekul gliserol Trigliserida terbentuk dari satu molekul gliserol, dikombinasikan dengan
tiga asam lemak pada masing masing kelompok OH Gambar 3.
Gambar 3 Contoh struktur molekul trigliserida trilaurin. Bagian kiri adalah asam lemak dan bagian kanan adalah gliserol
Secara kimia, biodiesel merupakan alkil ester dari asam lemak. Molekul biodiesel dapat dilihat pada Gambar 4. Ester biodiesel ini mengandung rantai
asam lemak pada satu sisi, dan pada sisi yang lain adalah hidrokarbon atau yang disebut alkana. Oleh karena itu, biodiesel merupakan alkil ester asam lemak.
Biasanya bentuk alkananya yang disebutkan dalam penamaan alkil ester, seperti dalam menamakan “metil ester” atau “etil ester”.
19
Gambar 4 Molekul Biodiesel. Pada bagian atas adalah metil ester, di bawah adalah etil ester
Solar dan biodiesel keduanya merupakan campuran senyawa organik. Molekul solar yang ideal adalah setana. Dibandingkan dengan setana, alkil ester
agak lebih panjang dan, lebih penting lagi, mengandung dua atom oksigen Turner 2005. Kedua molekul ini dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Molekul setana atas dan etil ester bawah. Biodiesel dan solar memiliki komposisi kimia yang agak berbeda. Solar
umumnya terdiri dari 30 35 hidrokarbon aromatis dan 65 70 paraffin dan sedikit olefin, umumnya terdiri dari alkil ester dengan rantai C
10
sampai C
16
Chang et al. 1996. Sebaliknya, biodiesel yang berasal dari rapeseed, kedele atau bunga biji matahari memiliki alkil ester dengan rantai C
16
sampai C
18
dengan
20 satu sampai tiga ikatan rangkap setiap molekulnya. Minyak solar tidak
mengandung oksigen, sementara oksigen biodiesel berkisar 11. Perbedaan dasar antara minyak solar dengan biodiesel dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 Perbedaan dasar antara minyak solar dengan biodiesel Mittelbach and Remschmidt 2004
Bahan bakar Solar Minyak Rapseed
Biodiesel rapseed
Komposisi C : H : O =
86,6: 13,4: 0 C : H : O =
77,6 : 11,5 : 10,9 C : H : O =
77,2 : 12,0 : 10,8 BM rata rata
120 320 883
296
2.3.2 Proses Produksi Biodiesel
Prinsip dasar pembuatan biodiesel adalah transesterifikasi trigliserida dan esterifikasi asam lemak bebas. Reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol
dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol menghasilkan metil ester dan gliserol
dimana R
1
, R
2
, R
3
adalah hidrokarbon rantai panjang, kadang kadang disebut rantai asam lemak. Biasanya, ada lima jenis rantai utama dalam minyak nabati
dan minyak hewani: palmitat, stearat, oleat, linoleat, dan linolenat. Bila trigliserida dikonversikan secara bertahap menjadi digliserida, monogliserida, dan
akhirnya ke gliserol, 1 mol ester lemak dibebaskan pada setiap langkah Ma dan Hanna 1999. Biasanya, metanol merupakan alkohol yang lebih disukai untuk
memproduksi biodiesel karena biaya rendah.
21 Secara stoikiometri, reaksi transesterifikasi memerlukan 3 mol alkohol per
1 mol trigliserida untuk menghasilkan 3 mol alkil ester dan 1 mol gliserol. Reaksi ini merupakan reaksi yang dapat balik. Agar reaksi transesterifikasi bergeser ke
kanan, maka diperlukan alkohol berlebih di dalam reaksi. Laju reaksi memberikan level tertinggi jika kelebihan 100 metanol digunakan. Dalam
proses industri, nisbah molar alkohol:minyak 6:1 biasanya digunakan untuk memperoleh hasil metil ester yang yang lebih dari 98
Srivastava and Prasad 2000; Meher et al. 2006. Biasanya, katalis digunakan untuk meningkatkan laju
reaksi dan konversi Meher et al. 2006. Tabel 10 menunjukkan perbandingan berbagai teknologi untuk
menghasilkan biodiesel. Metode yang umum digunakan untuk produksi biodiesel adalah transesterifikasi minyak nabati dengan metanol, dengan
menggunakan katalis alkali, asam, enzim atau tanpa katalis alkohol superkritis. Metode alkohol superkritis adalah metode transesterifikasi trigliserida dengan
alkohol pada suhu dan tekanan diatas titik kritis alkoholnya tanpa menggunakan katalis Saka and Kusdiana 2001; Kusdiana and Saka 2004; Song et al. 2008.
Tabel 10 Perbandingan berbagai teknologi untuk menghasilkan biodiesel Sharma et al. 2008
o Variabel Katalis Alkali
Katalis Lipase Katalis Asam
Superkritis Alkohol
1 Suhu Reaksi
K 60 70
30 40 55 80
339 385 2
ALB dalam bahan baku
Produk tersabunkan
Metil Ester Ester
Ester 3
Air dalam bahan baku
Mengganggu reaksi
Tidak berpengaruh
Mengganggu Reaksi
4 Hasil metil
ester Normal
Lebih Tinggi Normal
Bagus 5
Perolehan kembali
gliserol Sukar
Mudah Sukar
6 Pemurnian
metil ester Pencucian
Ulang Tidak ada
Pencucian berulang
7 Biaya Katalis
dalam produksi
Murah Relatif mahal
Murah Sedang
22 Variabel penting yang mempengaruhi hasil biodiesel dari transesterifikasi;
mereka adalah: suhu reaksi, nisbah molar alkohol dan minyak, katalis, lama reaksi, kehadiran air, ALB, dan intensitas pengadukan Ma et al. 1999;
Srivastava and Prasad
2000; Caili and Kusefoglu
2008; Akgun and Iscan 2008. Laju reaksi sangat ditentukan oleh suhu reaksi. Reaksi ini biasanya dilakukan dekat
titik didih alkohol pada tekanan atmosfer Srivastava and Prasad
2000. Minyak nabati dan lemak dapat mengandung sejumlah kecil air dan ALB.
Untuk transesterifikasi menggunakan katalis alkali, katalis alkali yang digunakan akan bereaksi dengan ALB untuk membentuk sabun dan air Gambar 7. Reaksi
ini tidak diinginkan karena sabun menurunkan hasil biodiesel dan menghambat pemisahan ester dari gliserol. Selain itu, ia berikatan dengan katalis, hal ini
menyebabkan katalis akan diperlukan lebih banyak dalam reaksi dan dengan demikian proses akan melibatkan biaya yang lebih tinggi Gerpen et al. 2004.
Gambar 7 Reaksi transesterifikasi ALB dengan katalis alkali menghasilkan sabun dan air reaksi penyabunan
Air, baik berasal dari minyak dan lemak atau dibentuk selama reaksi penyabunan akan memperlambat transesterifikasi reaksi melalui reaksi hidrolisis.
Ia dapat menghidrolisis trigliserida menjadi digliserida dan membentuk ALB. Reaksi hidrolisis ini ditunjukkan pada Gambar 8 Leung et al. 2010.
Gambar 8 Reaksi hidrolisis trigliserida dengan air menghasilkan asam lemak bebas dan digliserida
