Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD) dengan Bahan Baku Surfaktan Metil Ester Sulfonat (MES) dan Dietanolamida (DEA).

FORMULASI OIL SPILL DISPERSANT (OSD) DENGAN
BAHAN BAKU SURFAKTAN METIL ESTER SULFONAT
(MES) DAN DIETANOLAMIDA (DEA)

WICA ELVINA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Formulasi Oil Spill
Dispersant (OSD) dengan Bahan Baku Surfaktan Metil Ester Sulfonat (MES)
dan Dietanolamida (DEA) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2015
Wica Elvina
F351124041

RINGKASAN
WICA ELVINA. Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD) dengan Bahan Baku
Surfaktan Metil Ester Sulfonat (MES) dan Dietanolamida (DEA). Dibimbing oleh
ERLIZA HAMBALI dan MOHAMAD YANI.
Pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh limbah tumpahan minyak
dapat ditangani dengan penanganan fisik, kimia dan biologi. Penanganan secara
fisik dilakukan mengisolasi minyak bumi secara cepat sebelum menyebar pada
lingkungan. Penanganan secara kimia merupakan cara penanganan yang relatif
singkat untuk mengelola limbah tumpahan minyak, namun penanganan ini
memiliki kekurangan yaitu penggunaan bahan kimia yang kurang ramah
lingkungan. Penanganan limbah secara kimia salah satunya adalah dengan
degradasi. Salah satu produk yang digunakan untuk membantu proses degradasi
limbah minyak di perairan adalah oil spill dispersant (OSD). OSD adalah produk
dengan komposisi beberapa bahan kimia dan surfaktan yang bertujuan untuk
mendispersi limbah minyak agar dapat terurai di lingkungan. Berdasarkan

penelitian sebelumnya, komposisi OSD modern terdiri dari surfaktan nonionik
dan surfaktan anionik, sehingga pada penelitian menggunakan dietanolamida
(DEA) sebagai surfaktan nonionik dan Metil ester sulfonat sebagai surfaktan
nonionik. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan formula surfaktan sebagai
oil spill dispersant (OSD) yang terdiri dari DEA, MES dan media pelarut serta
diuji pada simulasi pencemaran diperairan laut.
Penelitian terbagi menjadi tiga tahapan: tahap pertama yaitu sintesis DEA
dan MES sebagai bahan baku formulasi OSD, tahap kedua yaitu proses formulasi
OSD dengan mencampurkan kedua bahan baku dengan variasi konsentrasi dan
rasio volume. Tahapan ketiga adalah uji kinerja OSD terhadap simulasi limbah
tumpahan minyak. Tahapan pertama merupakan tahapan pembuatan bahan baku
berdasarkan kondisi optimum dari penelitian sebelumnya. Tahapan selanjutnya
yang dilakukan analisis karakteristik yang terdiri dari stabilitas emulsi, densitas,
tegangan permukaan, viskositas dan pH. Beberapa parameter tersebut merupakan
parameter untuk menentukan formulasi OSD terbaik. Selanjutnya hasil formulasi
terbaik OSD dilakukan uji kinerja pada simulasi limbah tumpahan minyak dengan
menggunakan 1 L media air laut dan tumpahan minyak sebanyak 10 mL dan
dianalisis nilai Chemical oxygen demand (COD), Biological oxygen demand
(BOD), Total petroleum hidrokarbon (TPH), densitas dan pH.
Formulasi OSD dilakukan dengan mencampurkan kedua larutan surfaktan

diantaranya larutan DEA dengan konsentrasi 1, 2, 3, 4, 5 % dan larutan MES 1, 2,
3, 4, 5, 10, 15 %. Kedua larutan surfaktan dicampurkan dengan rasio volume 1: 3,
1 : 1 dan 3 : 1 pada suhu 50 C selama 60 menit. Hasil formulasi OSD terbaik
diperoleh pada pencampuran larutan DEA 3% dan larutan MES 5% dengan rasio
volume 1 : 3. Produk OSD tersebut menunjukkan stabilitas yang sangat baik
( >80% ) dengan karakteristik baik meliputi densitas sebesar 0.90 g/cm3,
tegangan permukaan 25.59 mN/m, pH 9.1, dan viskositas sebesar 131 cP.
Pengujian kinerja OSD terbaik dilakukan pada simulasi tumpahan minyak di
air laut dengan penambahan rasio volume OSD terhadap volume minyak.
Peningkatan rasio volume penambahan OSD pada simulasi limbah tumpahan

minyak diduga dapat meningkatkan pendispersian tumpahan minyak dalam air
laut. Hasil uji kinerja OSD menunjukkan bahwa aplikasi OSD sebanyak 2 mL
pada simulasi tumpahan minyak bumi sejumlah 10 mL (rasio volume 0.2),
mampu mendispersi minyak sebesar 85.75 %, meningkatkan COD 569 mg/L dan
BOD 239 mg/L, tidak berpengaruh terhadap nilai pH dan viskositas air. Aplikasi
formula OSD yang dihasilkan pada penelitian ini masih dibutuhkan
penyempurnaan terapan teknis agar diperoleh kinerja yang lebih baik dalam
menangani pencemaran tumpahan minyak pada perairan laut. Selain itu,
penelitian berikutnya diharapkan dapat diuji pada limbah tumpahan minyak

langsung di lapangan agar diperoleh data yang lebih aktual.
Kata kunci : DEA, MES, OSD, tumpahan, minyak surfaktan

SUMMARY
WICA ELVINA Formulation of Oil Spill Dispersant (OSD) with The Raw
Material Surfactant Methyl Ester Sulfonate (MES) and Diethanolamide (DEA)
Supervised by ERLIZA HAMBALI and MOHAMAD YANI.
Environmental pollution which caused by the oil spill can be dealt with the
physical, chemical and biological treatments. Physically treatment was done by
isolate the petroleum quickly before spread to the environment. Meanwhile,
chemical treatment was relatively short to manage oil spill, but this treatment had
disadvantage cause by application of chemicals which less environmental
friendly. Of the chemical treatments is oil dispersion by using oil spill dispersant
(OSD). OSD is a product with composition of some chemicals and surfactants that
aims to disperse the waste oil to be degraded in the environment. Based on
previous research, the modern OSD composition consisted of nonionic and
anionic surfactants, so dietanolamide (DEA) as nonionic surfactant and methyl
Ester Sulfonate (MES) as anionic surfactant were used in this research. This
research aims to produce formulated surfactant as an oil spill dispersant (OSD)
which consists of DEA, MES and solvent and then tested on a simulation of

marine pollution.
The research was divided into three steps: the first step was synthesis of
MES and DEA as raw material of OSD formulation, the second step was
formulation process of OSD by mixing the two raw materials at variation of
concentration and volume ratio. This step aims to find the best formulated OSD.
The third step was a testing the performance of the best formulated OSD by oil
spill simulation. In the first step, the raw material of DEA and MES were
produced at an optimum conditions of previous studies. In the second step,
characterization of OSD product by analyzing of emulsion stability, density,
surface tension, viscosity and pH. Some of these parameters were used to
determine the best formulation of OSD. The best formulation of OSD was
conducted in performance test in simulated oil spill using 10ml crude oil in 1 L
sea water media and then it to be dispersion. The dispersion oil in sea water were
analyzed to chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD),
total petroleum hydrocarbons (TPH), density, and pH.
The formulation of OSD was made by mixing two surfactant solutions
including DEA solution with concentration of 1, 2, 3, 4, 5 % and MES solution of
1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 %. Both of surfactant solution were mixed with volume ratio
of 1: 3, 1: 1 and 3: 1 at temperature of 50 C for 60 min. The result showed that the
best formulated OSD was at mixing of 3% DEA and 5% MES solutions with

volume ratio of 1 : 3. The OSD product showed excellent stability (> 80%) with a
good properties including density of 0.90 g/cm3, the surface tension of 25.59
mN/m, pH 9.1, and a viscosity of 131 cP.
The performance test of OSD carried out by simulation of oil spill in sea
water with application of ratio of volume OSD to volume oil spill. Addition of
OSD was expected could increase to the dispersion of oil in sea water.

The performance test of OSD showed that 2 mL OSD in 10 mL simulated
oil spill (ration 0.2) capable to dispersing of oil at 85.75 %, increasing to COD
569 mg/L and BOD 239 mg/L, but did not affect to pH and viscosity of sea water.
The application of formulated OSD in this research still needed to improvement
on application of OSD in order to obtain the better performance in treatment of oil
spill in sea waters. in the future, the field test on the oil spill accident or
simulation could be observed actually.
Keywords : DEA, MES, OSD, oil spill, surfactant

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,

penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

FORMULASI OIL SPILL DISPERSANT (OSD) DENGAN
BAHAN BAKU SURFAKTAN METIL ESTER SULFONAT
(MES) DAN DIETANOLAMIDA (DEA)

WICA ELVINA

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknologi Industri Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR
2015

Penguji pada Ujian Tesis:

Dr Ir Muslich M, Si

Judul Tesis : Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD) dengan Bahan Baku
Metil Ester Sulfonat (MES) dan Dietanolamida (DEA)
Nama
: Wica Elvina
NIM
: F351124041

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Diketahui oleh

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak 2014 ini ialah evaluasi teknologi,
dengan judul Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD) dengan Bahan Baku Metil
Ester Sulfonat (MES) dan Dietanolamida (DEA).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Prof. Dr. Erliza Hambali dan
Bapak Dr. Ir. Mohamad Yani M, Eng. selaku pembimbing. Di samping itu,
ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada EdyArsyah S.Sos, MM (Papa),
Lusti Humiah (Mama), Abang, Adik, sahabat-sahabat yang selalu mendukung
dalam penyelesaian studi di Pasca Sarjana, Seluruh teknisi serta staff Surfactant
and Bioenergy Research Center (SBRC), Teman-teman yang tidak bisa
disebutkan satu per satu dan seluruh staf departemen Teknologi Industri Pertanian.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2015
Wica Elvina

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
2 METODOLOGI
Kerangka Penelitian
Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian
Alat dan Bahan
Metode Penelitian
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Karateristik Bahan Baku
Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD)
Karakteristik Produk Oil Spill Dispersant (OSD)
Uji Kinerja Oil Spill Dispersant (OSD) pada Limbah
Tumpahan Minyak
4 SIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP

iv
iv
v
vi
1
1
2
3
3
3
4
4
4
8
8
11
16
21
28
30
33
40

DAFTAR TABEL
1
2
3
4

9
Sifat Fisiko-Kimia Surfaktan Dietanolamida (DEA)
Sifat Fisiko-Kimia Surfaktan Metil Ester Sulfonat (MES)
10
Hasil Pengukuran Stabilitas Emulsi Sampel OSD dari Campuran MES 14
dan DEA
Hasil analisis COD, BOD, pH, viskositas dan TPH air laut pada air laut, 23
air laut+tumpahan minyak dan air laut +OSD

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Diagram Alir Formulasi OSD
Teknik Simulasi Aplikasi OSD
Reaksi Metil Ester dan Dietanolamina untuk Menghasilkan
Dietanolamida
Reaksi Sintesis Metil Ester Sulfonat (MES)
Reaksi Pembentukan Metil Ester
Larutan Bahan Baku
Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Parameter Tegangan
Permukaan (Bahan Baku)
Hasil Percobaan Formulasi OSD
Contoh Hasil Pengukuran Droplet Size
Pengaruh Produk Campuran DEA dan MES terhadap Ukuran Droplet
Rata-rata yang Dihasilkan pada Rasio Komposisi 1:3
Hasil Produk OSD campuran DEA dan MES dengan Stabilitas Emulsi
>80%
Pengaruh Produk OSD (Campuran DEA dan MES) terhadap Parameter
Densitas OSD yang Dihasilkan pada Rasio Volume 1 : 3
Pengaruh Produk OSD (Campuran DEA dan MES) terhadap Tegangan
Permukaan OSD yang Dihasilkan pada Rasio Volume 1 : 3
Pengaruh Produk OSD (Campuran DEA dan MES) terhadap Viskositas
OSD yang Dihasilkan pada Rasio Volume 1:3
Pengaruh Produk OSD (Campuran DEA dan MES) terhadap pH OSD
yang Dihasilkan pada Rasio Volume 1 : 3
Aktivitas Surfaktan dan Dispersi Minyak Menjadi Droplet

6
7
8
9
10
11
11
13
15
15
17
18
19
20
21
22

Pengaruh Rasio Penambahan OSD pada Tumpahan Minyak terhadap 24
Analisis COD pada Fraksi Air
Pengaruh Rasio Penambahan OSD pada Tumpahan Minyak terhadap 25
Analisis BOD pada Fraksi Air
Pengaruh Rasio Penambahan OSD terhadap Persentase Tingkat 27
Dispersi Minyak pada Air Laut

DAFTAR LAMPIRAN
1

33

4

Rekapitulasi Data Hasil Analisis Densitas, Tegangan Permukaan, pH
dan Viskositas OSD
Rekapitulasi Data Hasil Uji Kinerja Aplikasi Oil Spill Dispersant
(OSD) pada Simulasi Limbah Tumpahan Minyak
Hasil Analisis Uji Kinerja Oil Spill Dispersant (OSD) Komersial Merk
XX
Foto-Foto Produk Bahan Baku Formulasi OSD

5

Analisis dan Uji Kinerja

36

2
3

34
34
35

1

1. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pencemaran lingkungan oleh limbah minyak kadangkala terjadi pada
aktifitas eksplorasi pengeboran minyak di perairan. Limbah minyak ini
memiliki kandungan total petroleum hidrokarbon (TPH) lebih dari 1% dan
total polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) lebih besar dari 10 ppm.
TPH dan PAH merupakan parameter pencemar hidrokarbon minyak yang
menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan termasuk ekosistem
perairan. Oleh karena itu limbah minyak yang terbuang di lingkungan perlu
ditanggulangi semaksimal mungkin (MenLH 2003). Penanganan limbah
dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi. Penanganan tumpahan
minyak secara fisik dilakukan dengan mengisolasi minyak bumi secara
cepat sebelum minyak menyebar pada lingkungan, sedangkan penanganan
secara kimia lebih mudah dilakukan yaitu dengan mendegradasi tumpahan
minyak menggunakan beberapa bahan kimia dengan konsentrasi yang
sesuai, misalnya dengan penggunaan surfaktan. Penanganan secara biologi
dilakukan dengan menambahkan mikroorganisme yang membantu proses
degradasi alami limbah minyak.
Penanganan secara kimia merupakan cara penanganan yang relatif
singkat untuk mengelola limbah tumpahan minyak, namun penanganan ini
memiliki kekurangan yaitu penggunaan bahan kimia yang kurang ramah
lingkungan. Penanganan limbah secara kimia salah satunya adalah dengan
cara mendispersi. Prinsip dispersi pada limbah tumpahan minyak yaitu
mendispersi limbah minyak ke dalam air dengan pemberian surfaktan
sehingga minyak tersebut akan terurai. Salah satu produk yang digunakan
untuk membantu proses dispersi limbah minyak di perairan adalah oil spill
dispersant (OSD).
OSD (oil spill dispersant) adalah produk dengan komposisi beberapa
bahan kimia dan surfaktan yang bertujuan untuk mendispersi limbah
minyak agar dapat terurai di lingkungan. Pemberian OSD dapat mengurai
lapisan minyak menjadi butiran kecil sehingga terdispersi secara alami di
perairan. Banyak negara melakukan penolakan terhadap penggunaan
dispersan karena tingkat toksisitas yang tinggi yang berisi senyawa
aromatik dalam pelarut. Penggunaan dispersan yang beracun menyebabkan
kerusakan lingkungan yang semakin meluas. Menurut IPIECA (2001), OSD
merupakan campuran dari surfaktan (zat aktif permukaan) dan pelarut yang
didesain untuk menguraikan limbah minyak.
Surfaktan merupakan senyawa yang memiliki kemampuan untuk
menurunkan tegangan permukaan dan tegangan antar muka. Lapisan antar
muka merupakan batas permukaan antar dua fasa yang berbeda yang tidak
dapat menyatu. Surfaktan pada produk OSD berfungsi untuk melakukan
gaya adhesi dengan adanya gugus R pada surfaktan, sedangkan fungsi
pelarut pada komposisi produk OSD berfungsi untuk melarutkan dan

2

mengurangi viskositas surfaktan sehingga lebih mudah di aplikasikan pada
perairan.
Menurut Fiocco et al. (1999), OSD modern merupakan campuran dari
surfaktan nonionik dan surfaktan anionik. Komposisi OSD dari beberapa
penelitian sebelumnya berupa surfaktan seperti sorbitan monolaurat,
sodium lauryl sulfate, ethoxylated sorbitan trioleate, dan isopopylamibe
dodecyl benzene sulfonate (Fiocco et al. 1999), tween 80, span 80 dan
bis(2-ethylexyl) sulfosuccinate (Place et al. 2010), polysorbate 85 dan
sorbet-40 tetraoleat (Song et al. 2013).
Kriteria umum OSD diantaranya adalah toksisitas yang rendah untuk
mamalia, toksisitas yang rendah untuk lingkungan perairan, mudah
terdegradasi, dan bersifat bioakumulasi (FEA 1999). Dalam penelitian ini
dilakukan pembuatan formula OSD yang terdiri dari surfaktan
dietanolamida atau DEA (nonionik) dan metil ester sulfonat atau MES
(anionik). Dietanolamida merupakan surfaktan nonionik, yaitu surfaktan
yang molekulnya tidak bermuatan, sifat hidrofilik dan hidrofobiknya
ditimbulkan oleh adanya gugus eter oksigen dan gugus hidrokarbon. Gugus
hidrokarbon terdiri atas ikatan karbon-karbon dan ikatan karbon-hidrogen.
Dalam molekul organik, ikatan karbon-karbon dan ikatan karbon-hidrogen
adalah jenis ikatan non polar. Bagian hidrokarbon ini bersifat hidrofobik.
Semakin panjang bagian ini maka kelarutannya dalam air semakin rendah
(Hambali et al. 2012). Sedangkan surfaktan MES merupakan surfaktan
anionik, yaitu surfaktan yang bagian hidrofiliknya memiliki muatan negatif.
Pemanfaatan surfaktan MES sebagai bahan aktif pada detergen telah
banyak dikembangkan karena prosedur produksinya mudah dan
memperlihatkan karakteristik dispersi yang baik. Hasil pengujian di
laboratorium memperlihatkan bahwa laju biodegradasi MES serupa dengan
alkohol sulfat dan sabun tetapi lebih cepat dibandingkan dengan linier
alkilbenzene sulfonat (LAS). Hal tersebut menyebabkan MES pada masa
mendatang diindikasikan akan menjadi surfaktan anionik yang paling
penting (Hambali et al. 2012). DEA disintesa dari metil ester olein dan
dietanolamina melalui proses amidasi, sedangkan MES disintesa dari metil
ester melalui proses sulfonasi. Pemanfataan surfaktan DEA biasa digunakan
pada pembuatan produk personal care, kosmetik dan bahan makanan,
sedangkan surfaktan MES biasa digunakan sebagai enhanced oil recovery
(EOR), deterjen dan sabun. Oleh karena itu penelitian ini dilakukan untuk
memanfaatkan surfaktan DEA dan MES sebagai bahan baku pembuatan oil
spill dispersant (OSD), serta mengetahui kinerja OSD yang dihasilkan
terhadap limbah tumpahan minyak.
Tujuan
Tujuan umum dari penelitian ini adalah mendesain proses formulasi
oil spill dispersant (OSD) dari bahan baku surfaktan dietanolamida (DEA)
dan metil ester sulfonat (MES) pada konsentrasi dan rasio tertentu, serta
metil ester dan air sebagai pelarut.

3

Tujuan khusus dari penelitian ini sebagai berikut :
a. Menghasilkan produk oil spill dispersant (OSD) yang terdiri dari
dietanolamida, metil ester sulfonat (MES) dan media pelarut.
b. Mengdapat informasi karakteristik oil spill dispersant (OSD) yang
dihasilkan.
c. Mendapatkan informasi karakteristik lingkungan kinerja oil spill
dispersant (OSD) yang dihasilkan sebagai pendispersi limbah tumpahan
minyak.
Ruang Lingkup
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah :
a. Surfaktan dietanolamida (DEA), metil ester sulfonat (MES) dan metil
ester yang digunakan terbuat dari bahan baku minyak olein sawit, serta
air (aquadest) sebagai media pelarut.
b. Limbah minyak yang digunakan merupakan simulasi tumpahan minyak
bumi dengan media air laut.
c. Tumpahan minyak yang digunakan adalah minyak mentah dari lapangan
minyak, serta media air laut diperoleh dari daerah Pesisir Pantai Anyer ,
Cilegon, Banten.
2. METODOLOGI
Kerangka Pemikiran
Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD) yang digunakan saat ini masih
memiliki masalah terhadap toksisitas dan tidak ramah lingkungan. Hal ini
karena penggunaan bahan-bahan kimia berbahaya pada komposisi OSD.
Pada umumnya bahan formulasi yang digunakan terdiri dari dua atau lebih
surfaktan dan pelarut sebagai komposisi utama pembuatan OSD. Bahanbahan formulasi OSD pada penelitian antara lain surfaktan primer
(nonionik, dietanolamida) dan surfaktan sekunder (anionik, metil ester
sulfonat) serta pelarut berupa metil ester dan air. Penggunaan DEA dan
MES sebagai bahan penyusun OSD disebabkan karakter yang dimiliki
kedua surfaktan tersebut. Surfaktan DEA yang bersifat nonionik akan
mudah larut pada media air, sedangkan surfaktan MES memiliki sifat
deterjensi yang baik terutama pada air yang memiliki kesadahan yang tinggi.
Pencampuran kedua surfaktan dan bahan lainnya tersebut akan diperoleh
kondisi optimum berupa lama waktu, suhu, konsentrasi dan rasio
perncampuran formulasi OSD. Kondisi optimum tersebut diperoleh dengan
mengetahui hasil uji kinerja dan analisis yang dilakukan dari hasil formulasi
OSD. Berbagai parameter pengujian formulasi OSD adalah nilai stabilitas
emulsi, tegangan permukaan, viskositas, densitas, dan pH .
Aplikasi OSD disimulasikan terhadap limbah tumpahan minyak untuk
mengetahui dampak produk OSD ini terhadap limbah tumpahan minyak.
Hal ini terkait dengan fungsi OSD sebagai dispersan. Produk OSD yang

4

dihasilkan diharapkan dapat membantu proses degradasi alami dengan
mendispersikan limbah minyak pada perairan air laut yang tercemar
sehingga mengurangi pencemaran oleh limbah tumpahan minyak.

Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama empat bulan yaitu pada bulan
Oktober 2014 hingga Januari 2015. Penelitian dilaksanakan di
Laboratorium Surfactant and Bioenergy Research Center (SBRC), Kampus
IPB Baranangsiang, Bogor dan di Laboratorium TML, Teknologi Industri
Pertanian, Kampus IPB Dramaga.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam proses penelitian ini adalah seperangkat
reactor berupa wadah erlemeyer 1 L dengan hot plate, pengaturan suhu,
pengaduk (magnetic stirrer) untuk mencampur surfaktan, serta wadah
berbentuk tabung untuk simulasi limbah. Alat yang digunakan untuk
pengukuran karakteristik terdiri dari Spinning Drop Tensiometer merek TX
500C untuk mengukur tegangan permukaan, density meter Anton Paar
DMA 4500m untuk mengukur densitas, pH meter Schott untuk mengukur
pH, viscometer Brookfield DV-III Ultra untuk mengukur viskositas,
mikroskop perbesaran 100x untuk mengukur ukuran droplet. Bahan baku
yang digunakan dalam proses formulasi OSD adalah surfaktan
dietanolamida (DEA). metil ester sulfonat (MES), metil ester dan air,
sedangkan bahan yang digunakan untuk membuat simulasi terdiri dari
minyak mentah dan air laut.
Metode Penelitian
1. Pembuatan DEA dan MES
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah surfaktan
nonionik, surfaktan anionik dan pelarut. Surfaktan nonionik yang
digunakan adalah dietanolamida (DEA). Sintesis DEA pada peneltian ini
menggunakan bahan baku metil ester olein berasal dari minyak olein sawit
yang direaksikan dengan dietanolamina dan katalis NaOH pada suhu 140 C
(Hambali et al. 2014). Surfaktan anionik yang digunakan adalah metil ester
sulfonat (MES). Sintesis MES dilakukan dengan mereaksikan metil ester
dengan gas SO3 pada konsentrasi rendah sebagai agen pensulfonasi pada
suhu 90 - 100 C (Hambali et al. 2009). Selain kedua surfaktan tersebut
bahan lain yang digunakan pada penelitian ini adalah metil ester yang
diperoleh melalui proses transesterifikasi minyak olein sawit dengan
reaktan methanol dan katalis KOH, proses berlangusng secara batch
(Noureddini et al. 1998).

5

Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD)
Formulasi OSD dilakukan melalui tiga tahapan. Tahapan pertama
adalah membuat formulasi surfaktan yaitu formula satu terdiri dari
dietanolamida (DEA) dengan konsentrasi 1, 2, 3, 4 dan 5 % yang dilarutkan
pada media pembawa air. Pemilihan air sebagai media pembawa untuk
pembuatan larutan DEA disebabkan karena DEA merupakan surfaktan
nonionik dengan HLB 1 – 18 (Moroi 1992), oleh sebab itu DEA mudah
larut pada media air. Formula kedua terdiri dari surfaktan MES dengan
konsentrasi 1, 2, 3, 4, 5, 10 dan 15 % yang dilarutkan pada media pembawa
metil ester. Pemilihan metil ester sebagai media pembawa larutan MES
disebabkan MES merupakan surfaktan anionik dengan HLB 12 – 18 (Moroi
1992), oleh sebab itu media pembawa yang compatible untuk jenis
surfaktan ini adalah media yang memiliki gugus non polar seperti metil
ester. Selanjutnya dilakukan pencampuran formula satu dan formula dua
dengan rasio 1 : 3, 1 :1 dan 3 : 1. Proses formulasi dilakukan pada suhu
50 C, kecepatan pengadukan 500 rpm dan proses berlangsung selama 60
menit.
Tahapan kedua penelitian ini adalah pengujian stabilitas emulsi OSD.
Formulasi yang dianggap berhasil adalah formula dengan kestabilan emulsi
>80%. Produk dengan nilai stabilitas emulsi 80%. Pada tahap penentuan
stabilitas emulsi produk OSD sebagai tahap penentuan awal dapat dilihat
secara visual yaitu produk yang tidak stabil membentuk dua atau tiga
lapisan, dan produk yang stabil tidak membentuk lapisan. Penentuan
stabilitas emulsi menggunakan metode pengukuran stabilitas relatif emulsi,
selain itu menentukan stabilitas emulsi dapat didukung dengan pengukuran
ukuran droplet yang terbentuk. Sistem emulsi yang stabil akan membentuk
droplet-droplet yang berukuran seragam. Produk yang stabil dilakukan uji
kinerjanya untuk memperoleh produk terbaik. Diagram alir proses
formulasi OSD dapat dilihat pada Gambar 1.
Tahapan ketiga penelitian ini adalah analisis lanjutan terhadap sampel
dengan stabilitas emulsi > 80%. Analisis yang dilakukan adalah pengukuran
densitas, tegangan permukaan, viskositas dan pH. Prosedur pengukuran
masing-masing parameter dapat dilihat pada Lampiran 5. Penentuan
formula terbaik hasil formulasi diperoleh dari analisis densitas terkecil,
tegangan permukaan yang mencapai nilai CMC (critical micelle
concentration), pH netral (6.5-8.0) dan viskositas yang berkisar antara 70 –
250 cP.
2.

6

Gambar 1 Diagram alir formulasi oil spill dispersant (OSD)
3. Uji Kinerja Oil Spill Dispersant (OSD)
Pengujian kinerja OSD pada penanganan limbah tumpahan minyak
bumi di laut dilakukan dengan membuat limbah tumpahan minyak tiruan
(simulasi). Penggunaan formula OSD yang dihasilkan diharapkan dapat
lebih efisien atau mendekati jumlah volume aplikasi yang hampir sama
dengan produk komersial.
Pembuatan simulasi tumpahan minyak di air laut menggunakan
wadah plastik berbentuk tabung dengan dimensi diameter 20 cm dengan
tinggi 30 cm kemudian diisi 1 L air laut dan 10 mL minyak mentah (berasal
dari lapangan minyak). Simulasi limbah tumpahan minyak tersebut
ditambahkan OSD sebanyak 1, 2, 4, 6, 8 dan 10 mL, sehingga diperoleh
rasio penambahan OSD terhadap volume minyak adalah 0.1, 0.2, 0.4, 0.8
dan 1.0. Setelah itu wadah diaduk dengan kecepatan 10 rpm. Jumlah
minyak yang tertinggal di permukaan air laut dipisahkan menggunakan
corong pemisah dan diambil fraksi airnya. Analisis efisiensi pendispersian
minyak mentah oleh OSD dihitung berdasarkan volume minyak yang
terdispersi dibagi dengan volume minyak mentah awal yang ditambahkan
(10 mL). Simulasi aplikasi OSD pada limbah tumpahan minyak
ditampilkan secara singkat pada Gambar 2.

7

Gambar 2 memperlihatkan teknik simulasi limbah tumpahan minyak
pada air laut sampai diperoleh hasil pendispersian minyak oleh OSD.
Aplikasi OSD terbaik pada penelitian ini ditentukan berdasarkan tingkat
efisiensi pendispersian minyak oleh OSD. Minyak yang terdispersi dalam
air laut diketahui dengan melakukan analisis uji kinerja OSD dalam
mendispersikan limbah tumpahan minyak diantaranya adalah chemical
oxygen demand (COD) (Clesceri et al. 2005), biological oxygen demand
(BOD) (Saeni 1989), pH, viskositas dan total petrolium hidrokarbon (TPH)
(US EPA 1999). Prosedur pengukuran parameter-parameter tersebut dapat
dilihat pada Lampiran 5.

(a)

(b)

(c)

Gambar 2 Teknik simulasi aplikasi OSD : (a) Air laut dalam wadah, (b) Air
laut tertutupi limbah minyak, (c) Setelah Aplikasi OSD (limbah
minyak di permukaan air terpisah).

8

3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan Baku
Penggunaan surfaktan nonionik pada percobaan ini dikarenakan
surfaktan jenis ini tidak memiliki muatan saat dilarutkan pada media air,
dimana surfaktan ini mengandung rantai polietilen oksida sebagai gugus
hidrofilik sehingga mudah larut di air (Tharwat 2005). Surfakan nonionik
juga bersifat biodegradable dan tidak toksik, sehingga aman digunakan
untuk diaplikasikan pada lingkungan (Quintero et al. 2005). Penggunaan
surfaktan anionik yang memiliki muatan negatif akan cocok pada air yang
mengandung salinitas tinggi. Kedua jenis surfaktan ini mengandung gugus
hidrofilik dan hidrofobik, dimana gugus hidrofilik akan mengikat molekul
air, sedangkan gugus hidrofobik akan mengikat molekul minyak/lemak.
Surfaktan nonionik yang digunakan pada penelitian ini adalah
dietanolamida (DEA) dan surfaktan anioniknya adalah metil ester sulfonat
(MES). Surfaktan DEA dan MES memiliki sifat biodegradable, ramah
lingkungan dan pendispersi yang baik. Sifat ramah lingkungan yang
dimiliki oleh kedua surfaktan tersebut karena bahan baku pembuatan kedua
surfaktan yang berasal dari minyak nabati yaitu olein sawit sedangkan sifat
pendispersi yang baik disebabkan karena kedua surfaktan tersebut
mengandung gugus hidrofilik dan hidrofobik pada molekulnya. Menurut
Lee et al. (2007), proses pembuatan alkanolamida asam lemak dapat
melalui dua cara diantaranya mereaksikan asam lemak dengan etanolamina
atau mereaksikan metil ester sedangkan menurut Shipp (1996), DEA yang
disintesis dari asam lemak minyak nabati lebih sering digunakan pada
beragam aplikasi dibandingkan DEA yang disintesis melalui metil ester
minyak nabati sebagai pendispersi yang baik disebabkan gugus hidrofilik
dan hidrofobik yang terkandung pada kedua jenis surfaktan.
Proses pembuatan surfaktan DEA pada penelitian ini diawali dengan
mereaksikan metil ester dan dietanolamina dengan katalis NaOH melalui
proses amidasi. Reaksi amidasi adalah reaksi kimia yang terjadi antara
amina dengan asam lemak atau ester pada kondisi proses tertentu. Tahapan
pembuatan DEA menghasilkan surfaktan DEA dengan hasil samping
methanol. Reaksi pembentukan DEA disajikan pada Gambar 3. Berikutnya
DEA yang dihasilkan dilakukan uji sifat fisiko-kimia surfaktan (Tabel 1).

Gambar 3. Reaksi metil ester dan dietanolamina untuk menghasilkan
dietanolamida (Bernardini 1983)
DEA yang digunakan dalam penelitian ini memiliki HLB sebesar 18,
artinya surfaktan DEA lebih dominan larut dalam air dan dapat menjadi

9

agen pendispersi yang baik dalam air (Hasenhuetti 2000), oleh sebab itu
surfaktan DEA umumnya dilarutkan di dalam air terlebih dahulu sebelum
digunakan. Viskositas surfaktan DEA adalah 531 cP sedangkan pHnya
sebesar 11. Produk surfaktan DEA yang digunakan pada penelitian
disajikan pada Lampiran 4.
Tabel 1. Sifat fisiko-kimia dietanolamida (DEA)
Karakteristik Surfaktan DEA
Densitas (g/cm )(20 C)

0.983

Viskositas (cP)
pH
Tegangan Permukaan (mN/m)(1%)

531
10.87
27.52

Hidrofilik/hidrofobik balance (HLB)

18

3

Surfaktan kedua yang digunakan dalam formulasi OSD adalah
surfaktan metil ester sulfonat (MES) dari metil ester olein sawit. MES
disintesis melalui proses sulfonasi dengan gas SO3 pada konsentrasi 5 –
10%. Proses sulfonasi merupakan proses substitusi elektrofilik dengan agen
pensulfonasi sehingga atom H dengan gugus –SO3H akan tersubtitusi pada
molekul organik melalui ikatan atom karbon (Clayden et al. 2001)
sedangkan penggunaan gas SO3 sebagai agen sulfonasi dalam pembentukan
MES menyebabkan produk MES yang dihasilkan berkualitas tinggi dan
memiliki biaya proses paling rendah diantara penggunaan agen sulfonasi
lainnya (Rivai et al. 2004). Reaksi sintesis MES disajikan pada Gambar 4.
Sifat fisiko-kimia MES yang digunakan disajikan pada Tabel 2.

Gambar 4 Reaksi sintesis metil ester sulfonat (MES) ( Foster 1996)
Formula umum pembentuk MES adalah RSO3Na, dimana gugus R
merupakan gugus hidrokarbon yang menjadi agen degradasi. Menurut
Watkins (2001) Gugus hidrokarbon R berupa alkil dan produk pada MES
dapat dicampur dengan isomer lainnya, dengan syarat isomer tidak
mengandung rantai cabang sehingga gugus sulfonat masih bersifat
biodegradable. Formula MES juga diketahui bahwa MES memiliki grup

10

senyawa negatif, karena itu surfaktan MES digolongkan pada surfaktan
anionik.
Tabel 2. Karakteristik Surfaktan metil ester sulfonat (MES)
Karakteristik Surfaktan MES
Densitas (g/cm3)(20 C)
pH
Tegangan Permukaan (mN/m)(5%)
Hidrofilik/hidrofobik balance (HLB)

0.87
5.97
26.07
12

Karakteristik surfaktan MES memiliki sifat dispersi yang baik, sifat
deterjensi yang baik meskipun pada air dengan kesadahan yang tinggi (hard
water), tidak mengandung fosfat serta mudah terdegradasi (Matheson 1996).
Kandungan pH pada surfaktan MES yang dihasilkan masih berada pada
nilai pH asam, Surfaktan MES memiliki gugus non polar berupa CH3 yang
bersifat hidrofobik. Pada penelitian ini metil ester digunakan sebagai media
pelarut surfaktan MES. Pemilihan metil ester sebagai pelarut karena
sifatnya yang lebih ramah lingkungan. Metil ester yang digunakan sebagai
media pelarut surfaktan MES disintesis dari olein sawit. Reaksi
pembentukan metil ester disajikan pada Gambar 5. Gambar 5 menampilkan
metil ester mengandung gugus karbon yang dapat bereaksi dengan gugus
hidrofobik pada surfaktan MES.

Gambar 5 Reaksi pembentukan metil ester (Matheson 1996)
Formulasi Oil Spill Dispersant (OSD)
Tahap penelitian awal dilakukan untuk mengetahui komposisi dan
tahapan yang tepat untuk menghasilkan formulasi oil spill dispersant (OSD)
dalam aplikasi pencemaran tumpahan minyak di lingkungan laut. Hasil
surfaktan yang dilarutkan pada masing-masing pelarutnya ditunjukkan pada
Gambar 6. Larutan DEA terlihat lebih keruh, berwarna putih dan
merupakan fraksi air, sedangkan larutan MES terlihat lebih jernih, berwarna
kuning dan merupakan fraksi minyak. Pencampuran kedua larutan yang
memiliki dua fraksi yang berbeda membentuk sistem emulsi.

11

(a)

Tegangan Permukaan
(mN/m)

Gambar 6

(b)

Larutan Bahan Baku : (a) Dietanolamida (DEA) yang
dilarutkan dengan air (b) MES yang dilarutkan pada media
metil ester.
27.6
27.4
27.2
27
26.8
26.6
0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

konsentrasi surfaktan DEA (%)

Tegangan Permukaan
(mN/m)

(a)
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
25.5
4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

konsentrasi surfaktan MES(%)
(b)
Gambar 7 Pengaruh konsentrasi surfaktan terhadap parameter
tegangan permukaan : (a) Dietanolamida; (b) Metil ester
sulfonat.

12

MES merupakan surfaktan anionik, dimana MES memiliki gugus
molekul negatif yang dapat mengikat molekul air dan minyak sehingga
dapat berikatan dalam sistem emulsi. Peranan MES yang lebih besar juga
dapat diketahui dari hasil pengukuran tegangan permukaan pada larutan
surfaktan DEA dan MES. Gambar 7 menunjukkan pengaruh konsentrasi
surfaktan terhadap parameter tegangan permukaan. Nilai tegangan
permukaan terkecil pada surfaktan menunjukkan efektifitas kemampuan
menurunkan tegangan permukaan yang artinya bahwa konsentrasi surfaktan
mendekati nilai Critical Micelle Concentration (CMC) (Chan et al. 1981).
Stabilitas Emulsi OSD
Sistem emulsi merupakan suatu sistem yang menyatukan dua fasa
cairan yang tidak dapat saling melarutkan yang terdiri dari fasa terdispersi
dan fasa pendispersinya (Tadros 2009). Sistem emulsi ini memerlukan
emulsifier (pengemulsi) untuk dapat menyatukan dua fasa yang berbeda
tersebut. Salah satu jenis emulsifier yang sering digunakan adalah surfaktan.
Surfaktan sebagai emulsifier memiliki gugus hidrofilik (suka air) dan
hidrofobik (suka minyak) (Suryani et al. 2002). Pencampuran antara kedua
larutan surfaktan dilakukan dengan menambahkan fraksi minyak sedikit
demi sedikit pada fraksi air, agar emulsi dapat terbentuk stabil. Proses
tersebut bertujuan untuk memperoleh emulsi yang stabil perlu ditemukan
rasio yang tepat agar kedua larutan tersebut dapat membentuk emulsi yang
stabil.
Pengujian komposisi OSD yang tepat dilakukan melalui pengukuran
stabilitas emulsi sampel. Menurut Suryani et al. (2002), stabilitas emulsi
terbaik diperoleh ketika sistem emulsi mencapai kestabilan lebih dari 70%,
dimana dengan kestabilan yang tinggi, ikatan emulsi pada sistem lebih kuat
dan tidak mudah terpisah (breaking). Stabilitas emulsi dipengaruhi oleh
beberapa faktor diantaranya perbandingan volume fasa yang dicampurkan,
temperatur, peran emulsifier dan efek muatan. Sistem emulsi yang
membentuk emulsi yang baik karena stabilnya gaya tarik menarik dan tolak
menolak antar partikel agar tidak saling bergabung (Suryani et al. 2000).
Penggunaan emulsifier pada sistem emulsi merupakan penyusun utama
untuk menyatukan dua fasa yang berbeda dan untuk mempertahankan
keseimbangan emulsi yang terbentuk. Emulsifier terdiri dari dua gugus
yaitu gugus hidrofilik dan hidrofobik yang menyebabkan emulsifier
memiliki kemampuan untuk menyatukan dua fase yang tidak terlarut.
Gugus hidrofilik merupakan gugus penyuka air (polar) sedangkan gugus
hidrofobik merupakan gugus yang dapat berikatan dengan minyak
(nonpolar) (Suryani et al. 2000).

13

(a)

(b)

Gambar 8 Hasil percobaa formulasi OSD: (a) contoh sampel pencampuran
surfaktan DEA dan MES, (b) contoh sampel yang terpisah
setelah pengukuran stabilitas emulsi.
Hasil analisis stabilitas emulsi produk OSD menunjukkan bahwa
produk OSD dengan konsentrasi larutan DEA 1, 2, 3 ,4 dan 5 % yang
dicampurkan dengan larutan MES dengan konsentrasi 1, 2, 3 dan 4% tidak
menghasilkan emulsi yang stabil (< 80%) pada ketiga rasio pencampuran
(1 : 3, 1 : 1 dan 3 : 1). Fenomena terbentuknya lapisan pada produk
menunjukkan bahwa formula tidak stabil (tidak homogen). Hal ini
menunjukkan pencampuran kedua larutan pada konsentrasi tersebut tidak
membentuk emulsi yang baik. Produksi OSD yang tidak stabil diduga
karena konsentrasi dan rasio pencampuran terhadap kedua larutan surfaktan
tidak tepat. Produk OSD yang stabil dihasilkan pada rasio pencampuran 1 :
3. Hasil formulasi OSD yang memiliki tingkat kestabilan yang tinggi dan
rendah ditunjukkan pada Gambar 8. Hasil formulasi yang stabil membentuk
produk yang homogen atau tidak membentuk lapisan. Produk yang
memiliki stabilitas emulsi > 80% pada penelitian ini diperoleh 12 sampel
(Tabel 3). Formula yang tepat untuk penelitian ini adalah produk dengan
formulasi rasio antara larutan DEA : larutan MES sebesar 1: 3.
Produk dengan nilai stabilitas tinggi didapatkan pada campuran larutan
DEA 2, 3, 4, 5 % dan larutan MES 5, 10, 15 % dengan rasio 1:3. Produk
dengan nilai stabilitas tinggi menunjukkan bahwa OSD merupakan produk
W/O (water in oil), oleh karena itu rasio minyak harus lebih besar dari rasio
air agar diperoleh emulsi yang stabil. Menurut Engstrom et al. (1999) metil
ester yang berbasis minyak lemak merupakan molekul yang mempunyai
permukaan aktif sehingga tidak mampu membentuk area domain minyak
yang terpisah dalam air, oleh karena itu rasio antara minyak:surfaktan:air
untuk membentuk emulsi membutuhkan fraksi minyak lebih berat. Di
samping itu untuk membentuk sistem emulsi yang stabil, emulsi W/O dapat
terbentuk dengan meningkatkan viskositas pada formulasi. Menurut
Schramm (2005) salah satu cara untuk menstabilkan emulsi W/O pada

14

produk emulsi W/O adalah dengan meningkatkan viskositas produk,
sehingga dapat menghambat terjadinya pemisahan kedua produk OSD
(breaking).
Tabel 3. Hasil pengukuran stabilitas emulsi sampel OSD dari campuran
MES dan DEA
Konsentrasi (%)
MES

Rasio volume surfaktan DEA : MES

DEA

5
1:3

Konsentrasi (%)

1
2
3
4
5

10

15

1:1

3:1

1:3

1:1

3:1

1:3

1:1

3:1

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

*bertanda x, stabilitas emulsi < 80%
*bertanda , stabilitas emulsi > 80%
Stabilitas emulsi produk OSD yang diperoleh didukung oleh hasil
pengukuran ukuran droplet (droplet size). Hasil pengukuran ukuran droplet
produk OSD menunjukkan ukuran yang cukup seragam pada setiap
perlakuan. Ukuran droplet yang dihasilkan pada berbagai rasio
pencampuran DEA : MES diantaranya adalah ukuran droplet terkecil pada
campuran konsentrasi 1% : 5% memiliki ukuran rata-rata 4 m, sedangkan
ukuran droplet terbesar terdapat pada campuran konsentrasi 5% : 15% yang
memiliki rata-rata ukuran droplet 14 m. Menurut Raymundo et al. (2005),
bahwa ukuran droplet pada suatu sistem emulsi sangat berpengaruh pada
faktor stabilitas emulsi, dimana semakin kecil ukuran droplet maka emulsi
yang terbentuk juga lebih stabil. Produk OSD yang tidak stabil memiliki
ukuran droplet yang tidak seragam seperti yang terlihat pada Gambar 9(b).
Gambar tersebut terlihat adanya variasi ukuran droplet, yaitu berkisar dari 5
– 43 m. Ukuran droplet yang tidak seragam akan membentuk flokulasi
pada sistem emulsi. Flokulasi dalam sistem emulsi dapat mengakibatkan
pemisahan (breaking) atau emulsi gagal terbentuk. Fenomena flokulasi ini
terkait dengan adanya ikatan yang lebih kuat dari droplet yang ukurannya
lebih besar, sehingga terjadi gaya tarik menarik dengan droplet yang
ukurannya lebih kecil. Menurut Fingas et al. (2008), ukuran droplet emulsi
produk OSD disarankan berukuran kecil dan seragam, namun pada
beberapa penelitian dihasilkan droplet OSD yang berukuran cukup besar,

15

untuk itu agar tercapai kestabilan emulsi dibutuhkan nilai viskositas yang
cukup besar pula.

(a)

Contoh hasil pengukuran droplet size OSD yang stabil (a)
contoh hasil pengukuran droplet size OSD yang tidak stabil

Formulasi
Gambar 10 Pengaruh produk campuran DEA dan MES terhadap ukuran
droplet rata-rata yang dihasilkan pada rasio komposisi 1:3
Gambar 10 menunjukkan perbandingan hasil pengukuran droplet size
produk OSD yang memiliki droplet size seragam dan tidak seragam. Hasil
pengukuran droplet size yang tidak seragam terlihat beberapa ukuran
droplet yang jauh lebih besar dari droplet lainnya. Adanya ketidak
seragaman ukuran droplet pada hasil formulasi menyebabkan terjadinya
flokulasi. Flokulasi ini disebabkan adanya gaya tolak menolak pada sistem
emulsi sehingga molekul-molekul yang ukurannya lebih kecil menggumpal
dengan ukuran droplet yang lebih besar. Hasil dari pengukuran droplet size

DEA 5% : MES 15%

DEA 4% : MES 15%

DEA 3% : MES 15%

DEA 2% : MES 15%

DEA 5% : MES 10%

DEA 4% : MES 10%

DEA 3% : MES 10%

DEA 2% : MES 10%

DEA 5% : MES 5%

DEA 4% : MES 5%

DEA 3% : MES 5%

18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
DEA 2% : MES 5%

Ukuran droplet
rata-rata ( m)

Gambar 9

(b)

16

produk OSD yang stabil ditampilkan pada Gambar 10. Gambar 10
menunjukkan pengaruh campuran DEA dan MES pada rasio 1 : 3 terhadap
droplet size produk yang dihasilkan. Gambar 10 dapat dilihat bahwa
semakin besar konsentrasi MES pada campuran maka akan semakin besar
pula droplet size yang dihasilkan. Ukuran droplet pada sistem emulsi juga
akan mempengaruhi viskositas emulsi tersebut. Menurut Muchtadi (1990),
Sistem emulsi yang memiliki droplet dengan ukuran kecil akan lebih besar
nilai viskositasnya, begitupun sebaliknya sistem emulsi dengan droplet
lebih besar maka akan lebih kecil viskositasnya .
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem emulsi yang stabil
diperoleh karena adanya peran surfaktan sebagai emulsifier. Keberadaan
emulsifier bertujuan untuk menyeimbangkan molekul fase terdispersi dan
fase pendispersi pada produk. Produk OSD yang dihasilkan menunjukkan
rasio larutan MES lebih besar dari rasio larutan DEA, sehingga larutan
surfaktan MES lebih banyak memberikan fungsi emulsifier yang lebih besar.
Rasio larutan MES lebih besar dari larutan DEA. Hal ini diduga karena
adanya gaya kohesi antara larutan MES yang memiliki gugus bermuatan
negatif. Gaya kohesi pada formulasi OSD berperan untuk menstabilkan
sistem emulsi. Peran surfaktan DEA pada formulasi OSD adalah sifat yang
dimiliki yaitu biodegradable dan sifat nonioniknya yang dapat larut dalam
apapun media pembawanya.
Karakteristik Produk Oil Spill Dispersant (OSD)
Formulasi OSD dengan komposisi DEA dan MES membentuk sistem
emulsi dengan adanya ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen yang terjadi pada
sistem emulsi disebabkan oleh sifat hidrofilik yang terkandung pada kedua
surfaktan. Menurut Hsu et al. (2013) sifat hidrofilik yang dimiliki surfaktan
mengandung gugus hidroksil dan oksietilen, sehingga mengakibatkan
pengemulsi membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Ikatan
hidrogen memiliki peranan pada pembentukan emulsi formula OSD,
dimana apabila ikatan hidrogen terputus pada pembentukan emulsi akan
mengakibatkan emulsi menjadi tidak stabil.
Tahap penelitian sebelumnya diketahui bahwa komposisi formula
terbaik untuk OSD adalah formulasi dengan rasio DEA dan MES sebesar
1:3. Pada tahap ini dilakukan analisis sifat fisiko kimia produk OSD berupa
analisis densitas, tegangan permukaan, viskositas dan pH sebagai parameter
untuk menentukan hasil terbaik formula OSD. Formula OSD terbaik
selanjutnya akan diuji sebagai dispersan tumpahan minyak.

17

Gambar 11

Hasil Produk OSD campuran DEA dan MES dengan
stabilitas emulsi >80%

Formula OSD yang terpilih untuk dilakukan analisis lanjutan adalah
formula yang memilki nilai stabilitas emulsi >80%. Formula OSD tersebut
adalah formula dengan campuran larutan DEA 2, 3, 4, 5% dengan larutan
MES 5, 10, 15% pada rasio pencampuran 1 : 3. Proses pencampuran
tersebut dihasilkan 12 formula OSD. Gambar 11 menunjukkan hasil
formulasi OSD campuran DEA dan MES dengan emulsi yang stabil.
Selanjutnya produk OSD tersebut diuji lanjut untuk menghasilkan produk
OSD yang terbaik. Pengujian meliputi beberapa parameter, yaitu densitas
terkecil, tegangan permukaan yang mencapai titik CMC (critical micelle
concentration), pH normal untuk diaplikasikan pada lingkungan perairan
laut dan viskositas sesuai dengan standar OSD komersial.

Densitas OSD
Parameter densitas merupakan salah satu parameter yang menentukan
nilai tegangan permukaan cairan, dimana semakin besar densitas maka akan
semakin besar pula nilai tegangan permukaan yang disebabkan semakin
rapatnya partikel-partikel dari larutan. Kerapatan partikel menyebabkan
gaya kohesi untuk memecahkan permukaan suatu cairan akan semakin
besar, hal ini terkait dengan gaya kohesi di permukaan, dimana partikelpartikel yang rapat akan membuat gaya tarik menarik antar partikel semakin
kuat. Hasil pengukuran densitas formula OSD (Gambar 12) menunjukkan
bahwa semakin besar konsentrasi DEA dan MES maka semakin besar pula
densitas formula tersebut.
Pengaruh konsentrasi MES terhadap densitas terlihat bahwa semakin
besar konsentrasi MES pada OSD maka semakin besar pula densitasnya.
Hal ini diduga karena pengaruh pembentukan misel pada setiap produk
OSD yang dihasilkan. Sifat fisik densitas berkaitan dengan berat molekul
yang terkandung pada produk OSD. Semakin besar konsentrasi surfaktan
maka semakin besar berat molekul, maka dari itu nilai densitas produk OSD
yang dihasilkan semakin meningkat.

Densitas (g/cm3)

18

0.909
0.908
0.907
0.906
0.905
0.904
0.903
0.902
0.901
0.900
0.899

Konsentrasi MES
5
10

15

0

1

2

3

4

5

6

Konsentrasi DEA (%)

Gambar 12 Pengaruh produk OSD (campuran DEA dan MES)
terhadap parameter densitas OSD yang dihasilkan pada
rasio volume 1 : 3

Tegangan Permukaan OSD
Parameter tegangan permukaan memiliki kaitan dengan nilai densitas.
Hal ini disebabkan oleh densitas yang kecil memiliki kerapatan muatan
partikel yang kecil, sehingga gaya yang diperlukan untuk memecahkan
permukaan cairan tersebut akan kecil pula (Young 2004). Pengukuran
tegangan permukaan bertujuan untuk mengetahui titik critical micelle
concentration (CMC) pada produk OSD. CMC merupakan parameter
standar untuk mengetahui konsentrasi emulsi yang seimbang pada
formulasi surfaktan, karena umumnya CMC menjadi titik dimana surfaktan
membentuk struktur asosiasi surfaktan (Wang et al 2003). Asosiasi
surfaktan yang diharapkan pada produk ini adalah mikroemulsi air dalam
minyak. CMC juga diketahui sebagai titik jenuh surfaktan dapat bekerja
untuk mengikat air dan minyak.
Hasil pengukuran tegangan permukaan produk OSD diketahui bahwa
peningkatan konsentrasi DEA berpengaruh terhadap penurunan nilai
tegangan permukaan (Gambar 13) dan terjadi penurunan nilai terendah pada
konsentrasi DEA 3%.. Setelah itu semakin besar konsentrasi DEA
menyebabkan tegangan permukaan meningkat dan mencapai titik stabil.
Hal ini sesuai dengan pengamatan Charlena et al. (2009), bahwa nilai
tegangan permukaan untuk formulasi surfaktan akan terus menurun
sebelum formulasi mencapai titik critical micelle concentration (CMC),
dimana setelah nilai CMC mencapai titik minimum (titik jenuh), maka
selanjutnya hanya sedikit terjadi perubahan pada nilai tegangan permukaan.
Menurut Schramm (2000), penurunan tegangan permukaan terjadi karena
adanya gaya kohesi dan adhesi pada permukaan air. Adanya gaya adhesi
pada permukaan ini mengakibatkan molekul pada permukaan akan tarik
menarik dengan molekul dibawah permukaan.

19

Critical Micelle Concentration (CMC)

Tegangan permukaan (mN/m)

29.0
28.5
28.0

Konsentrasi MES (%)
5
10
15

27.5
27.0
26.5
26.0
25.5
25.0
0

1

2
3
4
Konsentrasi DEA (%)

5

6

Gambar 13 Pengaruh produk OSD (campuran DEA dan MES) terhadap
tegangan permukaan OSD yang dihasilkan pada rasio volume
1:3
Titik CMC pada formulasi OSD diduga merupakan titik dimana
kinerja surfaktan dalam berikatan telah mencapai titik optimum. Asadov et
al. (2012) menjelaskan bahwa untuk menentukan CMC dapat melalui grafik
pengukuran tegangan permukaan, dimana perubahan lereng pada kurva
diketahui sebagai CMC dari formulasi surfaktan.
Hasil analisis diketahui nilai optimum dari tegangan permukaan
produk OSD adalah nilai minimum atau nilai terkecil. Gambar 13
menunjukkan produk OSD yang mencapai titik CMC tegangan permukaan
adalah produk OSD dengan komposisi DEA 3% : MES 5% dengan nilai
tegangan permukaan sebesar 25.589 mN/m. Peningkatan nilai tegangan
permukaa