2.3 Transesterifikasi
Transesterifikasi adalah istilah umum yang digunakan untuk menjabarkan reaksi organik dimana ester ditransformasi menjadi bahan lain melalui interchange
dari alkoxy. Reaksi transesterifikasi adalah reaksi setimbang dan transformasi yang terjadi oleh adanya pencampuran reaktan. Keberadaan katalis dapat mempercepat
reaksi untuk memperoleh konversi ester yang tinggi dengan menggunakan alkohol berlebih.
Pada prinsipnya, transesterifikasi adalah mengeluarkan gliserin dari minyak dan mereaksikan asam lemak bebasnya dengan alkohol biasanya metanol menjadi
alkohol ester Fatty Acid Methyl Ester atau biodiesel. Reaksi antar senyawa ester misalnya CPO dengan senyawa alkohol metanol memerlukan katalis untuk
mempercepat prosesnya. Reaksi alkoholisis merupakan reaksi setimbang dengan kalor reaksi kecil. Pergeseran reaksi ke kanan biasanya dilakukan dengan
menggunakan alkohol berlebih. Dalam reaksi alkoholisis, alkohol bereaksi dengan ester untuk menghasilkan ester baru. Reaksi ini merupakan reaksi bolak balik yang
pada suhu kamar dan tanpa bantuan katalisator akan berlangsung sangat lambat Hendartomo, 2004.
Hasil penelitian pada temperatur 50 °C menunjukkan bahwa konversi
trigliserida TG menjadi metil ester ME mencapai 73 dan konversi akan meningkat hingga 85 pada temperatur 65
°C. Setelah reaksi berlangsung selama 1
Hendar Harahap : Optimasi Transesterifikasi Refinery Bleached Deodorized palm Oil Menjadi Metil Estes Menggunakan Katalis Lithium Hidroksida, 2008.
USU e-Repository © 2008
menit konversi metil ester mencapai 80 dan setelah waktu reaksi 1 jam konversi metil ester diperoleh 93 hingga 98 Freedman et al., 1984.
Hasil penelitian transesterifikasi menggunakan katalis heterogen barium hidroksida cukup signifikan dengan konversi sebesar 70 selama waktu reaksi 30
menit. Katalis kalsium oksida juga mampu menghasilkan konversi metil ester sebesar 50 setelah reaksi berlangsung 30 menit, kemudian meningkat menjadi 80 dan
setelah waktu reaksi 2,5 jam konversi mencapai 93 Meher, 2005. Transesterifkasi menggunakan katalis heterogen barium hidroksida
monohidrat pada temperatur 103°C dengan tekanan sebesar 3,5 atm selama waktu reaksi 10 menit menggunakan konsentrasi katalis sebesar 1,5 dapat menghasilkan
konversi metil ester sebesar 99. Pada temperatur ruangan, tekanan 1 atm dengan konsentrasi katalis 0,5 menghasilkan konversi sebesar 97-98 selama waktu reaksi
15 menit. Konversi mencapai 99-100 pada waktu reaksi 15 menit dengan konsentrasi katalis 1,5 pada temperatur ruangan Mazzocchia, 2004.
Hasil penelitian yang dilakukan Foon et al., 2004 menunjukkan penggunaan berbagai katalis heterogen pada transesterifikasi yang menghasilkan konversi metil
ester pada berbagai konsentrasi katalis dan variasi waktu seperti pada Tabel 2.3 dibawah ini.
Hendar Harahap : Optimasi Transesterifikasi Refinery Bleached Deodorized palm Oil Menjadi Metil Estes Menggunakan Katalis Lithium Hidroksida, 2008.
USU e-Repository © 2008
Tabel 2.3. Pengaruh berbagai jenis katalis pada transesterifikasi minyak sawit Jenis Katalis
Konsentrasi Katalis ww
Waktu Reaksi menit
Konversi berat
Na 0,1 16-32
99 NaOH 0,2
16-32 98
KOH 1 16-32
98 H
2
SO
4
1 300
50 HCl
1 300
30 Ion Exchange Resin H
+
2 300
Sangat lambat Dowex 50 Na
+
1 300
Sangat lambat Silika Gel
1 300
Sangat lambat
Ket : FFA : 0,05 ; Rasio MetanolRBDPO : 15,6 ; Temperatur : Temperatur Refluks
Sumber : Foon et al., 2004 Alkohol yang digunakan dalam reaksi alkoholisis pada umumnya adalah
metanol atau etanol. Pada umumnya alkohol dengan atom C lebih pendek mempunyai kereaktifan yang lebih tinggi daripada alkohol dengan atom C lebih panjang. Untuk
meningkatkan hasil reaksi, perlu diperhatikan beberapa faktor yang mempengaruhi reaksi alkoholisis, yaitu :
1. Suhu, semakin tinggi suhu maka kecepatan reaksi semakin besar.
2. Katalisator, fungsi katalisator adalah mengaktifkan zat pereaksi, sehingga
pada suhu tertentu konstanta kecepatan reaksi bertambah besar. Untuk mempercepat reaksi katalisator yang biasa digunakan adalah katalisator asam
misalnya asam klorida dan asam sulfat atau katalisator basa misalnya natrium hidroksida dan kalium hidroksida.
3. Waktu reaksi, semakin lama reaksi berlangsung maka konversi akan semakin
besar sampai diperoleh kesetimbangan.
Hendar Harahap : Optimasi Transesterifikasi Refinery Bleached Deodorized palm Oil Menjadi Metil Estes Menggunakan Katalis Lithium Hidroksida, 2008.
USU e-Repository © 2008
4. Konsentrasi zat pereaksi, kecepatan reaksi sebanding dengan konsentrasi zat
pereaksi. Semakin pekat konsentrasi zat pereaksi kecepatan reaksi semakin tinggi.
5. Kecepatan pengadukan, tumbukan yang terjadi antara zat pereaksi akan
semakin banyak jika kecepatan pengadukan semakin besar, sehingga kecepatan reaksi akan bertambah besar.
6. Perbandingan pereaksi, reaksi alkoholisis dilakukan dengan menggunakan
alkohol berlebihan. Alkohol dapat ditambahkan dengan kelebihan 65 dari kebutuhan stoikiometris atau dengan perbandingan rasio molar alkohol yang
di perlukan berbanding minyak sebesar 5:1 Transesterifikasi yang menghasilkan metil ester menurut standar uni eropa
harus memenuhi kemurnian metil ester minimum sebesar 96,5 ww agar dapat dipakai sebagai substitusi bahan bakar mesin diesel atau biodiesel Karaosmanoglu et
al, 1996. Transesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan
untuk memproduksi metil ester dari refined fatty oil. Metode ini bisa menghasilkan metil ester FAME hingga 98 dari bahan baku minyak tumbuhan Bouaid et al.,
2005. Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas free fatty acid - FFA tinggi yakni lebih dari 1
Ramadhas et al., 2005, maka perlu dilakukan proses pra esterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar dibawah 1. Ramadhas et al.,
Hendar Harahap : Optimasi Transesterifikasi Refinery Bleached Deodorized palm Oil Menjadi Metil Estes Menggunakan Katalis Lithium Hidroksida, 2008.
USU e-Repository © 2008
2005 melakukan dua tahap esterifikasi untuk memproses minyak biji karet mentah unrefined rubber seed oil menjadi metil ester. Kedua proses tersebut adalah :
1. Esterifikasi asam yang merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis
asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar dibawah 1. Asam sulfat sulphuric acid 0,5 ww dan alkohol umumnya metanol
dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik.
2. Esterifikasi alkali yang dilakukan merupakan proses transesterifikasi terhadap
produk tahap pertama di atas. Sodium hidroksida 0,5 ww dan alkohol umumnya metanol dengan rasio molar antara alkohol dan produk tahap
pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini. Kedua proses esterifikasi diatas dilakukan pada temperatur 40-50°C.
Esterifikasi dilakukan di dalam wadah berpengaduk magnetik dengan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk ini penting untuk memastikan terjadinya reaksi di
seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi alkali akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah akibat perbedaan densitas. Setelah dipisahkan dari
gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan air distilat panas 10 vol. Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini
juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar
mesin diesel atau disebut biodiesel Ramadhas et al., 2005.
Hendar Harahap : Optimasi Transesterifikasi Refinery Bleached Deodorized palm Oil Menjadi Metil Estes Menggunakan Katalis Lithium Hidroksida, 2008.
USU e-Repository © 2008
Reaksi stoikometris membutuhkan 1 mol trigliserida bereaksi dengan 3 mol alkohol. Dalam hal ini digunakan alkohol berlebih untuk meningkatkan konversi
alkyl ester dan untuk memudahkan pemisahan fasanya dari gliserol yang terbentuk Schuchardt et al., 1998. Reaksi transesterifikasi antara minyak atau lemak alami
dengan metanol digambarkan sebagai berikut :
Sumber : Rahayu, 2005
Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi Pada Gambar 2.2 reaksi merupakan reaksi tiga tahap dan reversibel dimana
mono dan trigliserida terbentuk sebagai intermediate. Reaksi stoikometris membutuhkan 1 mol trigliserida dan 3 mol alkohol. Dalam hal ini digunakan alkohol
berlebih untuk meningkatkan konversi alkyl ester dan untuk memudahkan pemisahan fasanya dari gliserol yang terbentuk
Hendar Harahap : Optimasi Transesterifikasi Refinery Bleached Deodorized palm Oil Menjadi Metil Estes Menggunakan Katalis Lithium Hidroksida, 2008.
USU e-Repository © 2008
Pada tahap pertama konversi trigliserida menjadi digliserida, kemudian digliserida terkonversi menjadi monogliserida yang pada akhirnya akan terkonversi
menjadi gliserol. Konversi metil ester adalah bentuk molekul dari masing-masing tahapan di atas Freedman et al., 1986, Noureddini and Zhu 1997. Tiga tahapan
reaksi transesterifikasi, yaitu : Trigliserida TG + R’OH
↔ Digliserida DG + R’COOR
1
Digliserida DG + R’OH ↔ Monogliserida MG + R’COOR
2
Monogliserida MG + R’OH ↔ Gliserol GL + R’COOR
3
2.4 Metil Ester
Kategori