13 metanol akan lebih cepat menguap sedangkan jika temperatur dibawah 50
o
C menyebabkan viskositas metil ester tinggi [26]. Semakin tinggi temperatur,
konversi yang diperoleh akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat. Temperatur yang rendah akan menghasilkan konversi yang lebih tinggi
namun dengan waktu reaksi yang lebih lama [29].
2.6 SYARAT MUTU BIODIESEL
Biodiesel akan berguna dan bermanfaat apabila produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi syarat mutu yang telah ditetapkan dan berlaku di
daerah pemasaran biodiesel tersebut. Persyaratan mutu biodiesel di Indonesia sudah dibakukan dalam SNI-04-7182-2006, yang telah disahkan dan diterbitkan
oleh Badan Standarisasi Nasional BSN tanggal 22 Februari 2006. Parameter yang menunjukkan keberhasilan pembuatan biodiesel dapat
dilihat dari kandungan gliserol total dan gliserol bebas maksimal 0,24-b dan 0,02-b serta angka asam maksimal 0,8 dari biodiesel hasil produksi.
Terpenuhinya semua persyaratan SNI-04-7182-2006 oleh suatu biodiesel menunjukkan bahwa biodiesel tersebut tidak hanya telah dibuat dari bahan mentah
yang baik, melainkan juga dengan tatacara pemrosesan serta pengolahan yang baik pula. Persyaratan kualitas biodiesel yang diinginkan dapat di lihat pada tabel
2.7. Tabel 2.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel menurut SNI-04-7182-2006 [32]
Parameter dan Satuannya Batas Nilai
Metode Uji Metode
Setara Massa jenis pada 40
o
C, kgm
3
850 – 890 ASTM D 1298
ISO 3675 Viskositas kinematik pada 40 °C,
mm
2
s cSt 2,3 – 6,0
ASTM D 445 ISO 3104
Angka setana min. 51
ASTM D 613 ISO 5165
Titik nyala mangkok tertutup, °C min. 100
ASTM D 93 ISO 2710
Angka asam mg-KOHg maks.0,8
AOCS Cd 3-63 FBI-A01-03 Gliserol bebas -massa
maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Gliserol total -massa
maks. 0,24 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Kadar ester alkil -massa
min. 96,5 Di hitung
FBI-A03-03
Universitas Sumatera Utara
14
2.7 BAHAN BAKU CRUDE PALM OIL CPO
Minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil CPO merupakan minyak yang di peroleh dari hasil fraksinasi danging sawit berbentuk lemak semi padat
pada suhu kamar. Baik atau tidaknya nilai CPO di tentukan oleh standar mutu yang harus di capai pada pengolahannya [33].
CPO yang di gunakan sebagi bahan baku pembuatan biodiesel metil ester ini harus di perhatikan ALB nya yaitu yang kadar asam lemak bebas ALB nya
rendah 1. Apabila ALB lebih, maka perlu dilakukan pretreatment karena dapat mengakibatkan efisiensi proses rendah Proses Esterifikasi. Padahal standar
perdagangan minyak nabati dunia mengizinkan kadar ALB hingga 5 persen. Sehingga minyak nabati dengan kadar 1, perlu dilakukan proses deasidifikasi
dapat pula dilakukan reaksi metanolisis atau dengan gliserol kasar. Tabel 2.4 Sifat-sifat Kimia dan Fisika CPO [33]
Sifat Nilai
Bobot jenis pada suhu kamar 0,900
Indeks bias pada 40 C
1,4505 - 1,4565 Bilangan Iod
48 – 56 Bilangan Penyabunan
195 – 205 Lengas dan Kotoran
0,4 - 0,5 Bilangan tak tersabun
0,2 - 0,5 Titik leleh
C 30,5 - 37,5
Pada umumnya minyak sawit mengandung lebih banyak asam-asam palmitat, oleat dan linoleat jika dibandingkan dengan minyak inti sawit. Minyak
sawit merupakan gliserida yang terdiri dari berbagai asam lemak, sehingga titik lebur dari gliserida tersebut tergantung pada kejenuhan asam lemaknya. Semakin
jenuh asam lemaknya semakin tinggi titik lebur dari minyak sawit tersebut. Komponen penyusun minyak sawit terdiri dari trigliserida dan non trigliserida.
Asam-asam lemak penyusun trigliserida terdiri dari asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh.
Tabel 2.5 Komposisi Komponen Trigliserida Asam Lemak pada Minyak Sawit dari Berbagai Sumber [24]
Asam Lemak Malaysia
Indonesia Zaire
Miristik 0,5-0,8
0,4-0,8 1,2-2,4
Palmatik 46-51
46-50 41-43
Stearik 2-4
2-4 4-6
Oleik 40-42
38-42 38-40
Linoleik 6-8
6-8 10-11
Universitas Sumatera Utara
15 Komponen non-trigliserida ini merupakan komponen yang menyebabkan
rasa, aroma dan warna kurang baik. Kandungan minyak sawit yang terdapat dalam jumlah sedikit ini, sering memegang peranan penting dalam menentukan mutu
minyak.
Tabel 2.6 Kandungan Minor Komponen non-Trigliserida Minyak Sawit [24]
Komponen Nilai
Karoten 500-700
Tokoferol 400-600
Sterol Mendekati 300
Phospatida 500
Besi Fe 10
Tembaga Cu 0,5
Air 0,07-0,18
Kotoran-kotoran 0,01
2.8
DESKRIPSI PROSES
Dalam penelitian ini dilakukan dua tahap proses utama untuk menghasilkan metil ester, yaitu proses esterifikasi dan proses transesterifiakasi.
Proses ini dipilih karena dalam bahan baku utama yaitu minyak sawit mentah yang memiliki kadar asam lemak bebas yang cukup tinggi, oleh karena itu
digunakan proses esterifikasi untuk menguranginya. Kemudian dilakukan proses transesterifikasi untuk menghasilkan metil ester.
2.8.1 Proses Esterifikasi
Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang
cocok adalah zat berkarakter asam kuat dan karena ini asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa
terpilih dalam praktek industrial. Untuk mendorong agar reaksi bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah misalnya paling tinggi 120
°C, reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih biasanya lebih besar dari 10 kali nisbah stoikiometrik dan air produk ikutan
reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak [29]. Reaksi esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.3:
Universitas Sumatera Utara
16
RCOOH + CH
3
OH RCOOCH
3
+ H
2
O
Asam Lemak Metanol Metil Ester Air Gambar 2.3 Reaksi Esterifikasi dari Asam Lemak menjadi Metil Ester [34]
Esterifikasi dilakukan apabila minyak mengandung asam lemak bebas yang tinggi. Asam lemak bebas yang terlalu banyak akan membentuk banyak sabun
sehingga akan mengurangi produksi biodiesel metil ester [35]. Pengguna bahan baku dengan kadar ALB 1 tidak memberikan reaksi
yang nyata untuk transesterifikasi trigliserida. Kadar ALB yang tinggi mengakibatkan meningkatnya reaksi samping pada reaksi transesterifikasi yaitu
reaksi penyabunan yang dapat mengakibatkan pembentukan emulsi pada campuran ester dan gliserol sehingga proses pemisahan fasa sulit terjadi [35].
Oleh karena itu Esterifikasi dilakukan untuk menurunkan kandungan FFA menjadi kurang dari 1 sehingga minyak yang dihasilkan siap ditransesterifikasi
untuk menghasilkan biodiesel metil ester [1].
2.8.2 Proses Transesterifikasi
Transesterifikasi biasa disebut dengan alkoholisis merupakan reaksi minyak dan lemak dengan alkohol untuk membentuk ester dan gliserol. Katalis
biasanya di gunakan untuk mempercepat laju reaksi dan yield. Alkohol berlebih juga di gunakan untuk kesetimbangan sehingga rekasi bergeser ke arah produk
karena ini merupakan reaksi reversibel. Untuk tujuan inilah alkohol monohibrid alifatik primer dan sekunder mempunyai 1-8 atom karbon yang di gunakan. Jadi,
ketika NaOH, KOH, K
2
CO
3
atau sejenisnya dicampur dengan alkohol maka akan terbentuk larutan alkalinitas [20].
Di antara
alkohol-alkohol monohidrik
yang menjadi
kandidat sumberpemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling umum digunakan,
karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi sehingga reaksi disebut metanolisis. Jadi, di sebagian besar dunia ini biodiesel metil ester praktis
identik dengan ester metil asam-asam lemak. Transesterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya katalis, konversi yang dihasilkan
maksimum namun reaksi berjalan dengan lambat. Katalis yang biasa digunakan pada reaksi transesterifikasi adalah katalis basa, karena katalis ini dapat
mempercepat reaksi [29].
Universitas Sumatera Utara
17 Metil Ester
Biodiesel metilester
Katalis Katalis
Katalis Gliserol
Katalis Berdasarkan kadungan FFA dalam minyak nabati maka proses pembuatan
biodiesel metil ester dapat dibedakan atas dua bagian yaitu: 1.
Transeseterifikasi dengan menggunakan katalis basa untuk refined oil atau minyak nabati dengan kandungan FFA rendah
2. Esterifikasi dengan katalis asam untuk minyak nabati dengan kandungan
FFA yang tinggi di lanjutkan dengan transesterifikasi dengan katalis basah Reaksi transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.2.
H
2
C O C R
1
R
1
C OCH
3
H
2
C OH
HC O C R
2
+ 3 CH
3
OH R
2
C OCH
3
+ HC OH
H
2
C O C R
3
R
3
C OCH
3
H
2
C OH
Gambar 2.4 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida Menjadi Metil Ester [19]
Reaksi transesterifikasi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahap yaitu sebagai berikut:
1. Trigliserida TG + ROH Digliserida DG + R
’
COOR 2.
Digliserida DG + ROH Monogliserida MG + R
’’
COOR 3.
Monogliserida MG + ROH Gliserol GL + R
’’’
COOR
Gambar 2.5 Tahap Reaksi Transesterifikasi [20]
Trigliserida Metanol
O
O O
O
O O
Universitas Sumatera Utara
18
2.9 ANALISIS EKONOMI
