Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Dedak Padi (Rice Bran Oil) Dengan Reaksi Transesterifikasi Menggunakan Katalis Heterogen Zeolit Alam yang Dimodifikasi Dengan K2C03

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

LATAR BELAKANG
Keberadaan energi pada zaman modern seperti saat ini merupakan suatu

hal yang sangat penting. Ketergantungan dunia pada penggunaan bahan bakar

fosil sebagai kebutuhan dalam perindustrian dan transportasi sangatlah besar.
Sekitar 80% dari konsumsi energi total dunia telah disediakan oleh bahan bakar

fosil seperti batu bara, gas alam dan minyak. Persediaan bahan bakar tersebut

diperkirakan akan habis dalam 50 tahun [1]. Dalam menghadapi tantangan deplesi
cadangan bahan bakar fosil dan meningkatnya harga minyak dunia. Banyak
negara di dunia melakukan suatu inisiatif untuk mempromosikan pengembangan
energi terbarukan. Indonesia sebagai salah satu negara berpotensial dalam

mengembangkan energi terbarukan dengan kebutuhan yang terus meningkat
sebesar 40,4% setiap tahun [2, 3]. Salah satu energi terbarukan itu adalah

biodiesel yang secara konsisten dapat menggantikan bahan bakar diesel dalam
waktu dekat karena karakteristiknya yang mirip dan lebih baik [4].

Teknologi pembuatan biodiesel yang paling umum digunakan adalah

transesterifikasi dari minyak (trigliserida) dan alkohol menghasilkan biodiesel dan
gliserol [5]. Secara umum, reaksi transesterifikasi dapat berlangsung dengan

membutuhkan waktu reaksi lebih singkat karena penggunaan katalis [6]. Salah

satunya adalah reaksi transesterifikasi menggunakan katalis heterogen. Akhirakhir ini telah banyak pengembangan katalis heterogen yang digunakan untuk

transesterifikasi minyak nabati [7], seperti NaOH dan katalis yang mengandung
kalium sebagai pendukung pada alumina, logam alkali oksida, dan zeolit [8].

Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan, seperti Kusuma, dkk., pada

tahun 2013 mempublikasikan bahwa dengan penggunaan katalis modifikasi
berbasis basa KOH/zeolit alam (konsentrasi KOH 100 gram/100 mL air) dengan

jumlah katalisnya 3% diperoleh yield yang tinggi, yaitu 95,09% [7]. Noiroj, dkk.,

pada tahun 2009 melaporkan bahwa dengan penggunaan katalis modifikasi

KOH/NaY dan KOH/Al2O3 (konsentrasi KOH 25 gram/100 mL air) dengan

jumlah katalis 6% diperoleh yield tinggi, yaitu hingga 91,70% [8]. Wirasito, dkk.,
1
Universitas Sumatera Utara

pada tahun 2014 melaporkan bahwa dengan penggunaan katalis modifikasi abu

tandan kosong kelapa sawit/zeolit alam (konsentrasi abu tandan kosong kelapa

sawit 20 gram/60 mL air) dengan jumlah katalis 4% diperoleh yield tinggi, yaitu

hingga 92,78% [9]. Penggunaan modifikasi katalis heterogen yang berbasis basa
ini dapat membuat katalis memiliki keaktifan yang lebih daripada komponen

logam lain dan memberikan reaksi yang lebih baik daripada yang masih berbasis

asam [8]. Selain itu dapat mengatasi biaya produksi, proses pemurnian dan

pemisahan katalis dari hasil reaksi dapat dengan mudah dilakukan, dapat

digunakan berulang kali (reuse), serta mengurangi energi dan konsumsi air,

sehingga lebih ramah lingkungan [10].

Biodiesel adalah mono alkil ester turunan dari bahan baku lemak seperti

minyak nabati atau lemak hewani dimana bahan bakunya yang bervariasi

tergantung kepada ketersediaan daerah [4, 11]. Salah satu minyak nabati yang
digunakan sebagai bahan baku reaksi transesterifikasi adalah minyak dedak padi.

Minyak dedak padi dihasilkan dari bekatul yang letaknya berada disamping sekam

(kulit) padi atau biasa disebut dedak padi [12]. Indonesia memiliki produksi ratarata padi saat ini yang sangat besar pada tahun 2015 mencapai 74,99 juta ton [13]
dan pada tahun 2016 diperkirakan jumlahnya meningkat sebesar 1,65% hingga

mencapai 77,24 juta ton [14]. Dedak padi yang akan dihasilkan diperkirakan
sebesar 29% bagian padinya [12] atau sebesar 22,40 juta ton, nilai yang sangat
tinggi ini tentunya sangat baik apabila dimanfaatkan kandungan minyaknya, yaitu

sekitar 10-26% dari massanya [15] dengan kadar FFA dari minyak ini sebesar 670% [16]. Soares, dkk., pada tahun 2015 pada penelitiannya mendapatkan yield
RBO sebesar 12,68% [17] dan Liu, dkk., pada tahun 2015 melaporkan kadar FFA
(Free Fatty Acid) yang terdapat pada RBO adalah sebesar 30,52% [18].

Katalis heterogen modifikasi berbasis basa merupakan katalis yang cukup

potensial digunakan dalam sintesis biodiesel. Zeolit alam yang dimodifikasi
dengan senyawa basa KOH merupakan salah satu katalis modifikasi yang telah

diaplikasikan sebagai katalis pada proses pembuatan biodiesel, namun belum ada

penelitian yang mengkaji tentang penggunaan K2CO3 sebagai senyawa basa untuk

modifikasi zeolit alam yang digunakan sebagai katalis dalam pembuatan biodiesel
melalui reaksi transesterifikasi. Oleh karena itu peneliti ingin mengetahui efek

2
Universitas Sumatera Utara

penggunaan senyawa basa lain dalam mensintesis biodiesel dengan menggunakan
metanol sebagai alkohol dan bahan baku minyak dedak padi.
1.2

PERUMUSAN MASALAH
Pada penelitian ini diarahkan guna menghasilkan yield biodiesel terbaik

dari minyak dedak padi yang memiliki FFA > 1% dan pengaruh beberapa variabel

percobaan terhadap yield biodiesel yang dihasilkan. Selain itu, untuk mengetahui
bagaimana karakteristik dan keefektifan dari modifikasi zeolit alam dengan
K2CO3.
1.3
1.

2.

TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk:

Untuk memanfaatkan minyak dedak padi sebagai bahan baku dan katalis

heterogen zeolit alam yang dimodifikasi dengan K2CO3 dalam reaksi

transesterifikasi untuk pembuatan biodiesel.

Untuk menentukan kondisi operasi reaksi transesterifikasi terbaik berupa:

jumlah katalis dari katalis termodifikasi terbaik, waktu reaksi, dan rasio

molar metanol dengan minyak dari rentang variasi yang ada terhadap yield
3.

1.4
1.
2.

biodiesel yang dihasilkan.

Mengetahui kualitas biodiesel yang dihasilkan dalam penelitian ini seperti,

kemurnian, densitas, viskositas, dan titik nyala.
MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :

Memberikan informasi bahwa minyak dedak padi (rice bran oil) dapat

digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan biodiesel.

Memberikan informasi tentang keefektifan modifikasi katalis heterogen

zeolit alam dengan cara impregnasi dan kalsinasi menggunakan senyawa

kimia K2CO3, sehingga dapat digunakan dalam reaksi transesterifikasi

3.

dengan tujuan untuk memperoleh yield biodiesel yang tinggi.

Memberikan informasi dasar kelayakan biodiesel yang dihasilkan dalam
penelitian ini.

3
Universitas Sumatera Utara

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan yang
digunakan pada penelitian ini yaitu minyak dedak padi (rice bran oil) dalam

bentuk kemasan Oryza sebagai bahan baku, K2CO3/zeolit alam sebagai katalis.
Variabel yang digunakan adalah :

1.

Tahapan Penyediaan katalis

Katalis yang digunakan dalam penelitian ini adalah katalis heterogen zeolit

alam yang diimpregnasi dengan K2CO3, dimana dalam pembuatannya

divariasikan berbagai variabel sebagai berikut:
a.

Variabel tetap:

 Rasio massa zeolit alam : K2CO3

= 1 : 4 [7]

 Waktu impregnasi

= 2 jam [7]

 Suhu impregnasi
 Suhu kalsinasi
b.

= 60 ºC [7]

= 450 ºC [7]

 Waktu kalsinasi

= 4 jam [7]

Variabel berubah:

 Konsentrasi K2CO3

= 15 gram/60 mL, 20

gram/60 mL, 25 gram/60

mL, 30 gram/60 mL, 35
gram/60 mL, 40 gram/60

mL, 45 gram/60 mL, 50
2.

gram/60

mL,

gram/60 mL,

Sintesis biodiesel

dan

55

Setelah dilakukan penyediaan katalis, maka katalis tersebut akan

digunakan sebagai bahan untuk sintesis biodiesel. Hal tersebut bertujuan
untuk lebih memahami kinerja dari katalis yang dibuat. Sintesis biodiesel
ini dilakukan dengan memvariasikan variabel seperti berikut:
a.

Variabel tetap :
 Suhu reaksi

= 65 °C [9]

 Kecepatan pengadukan

= 500 rpm [7]

4
Universitas Sumatera Utara

b.

Variabel berubah :

 Jumlah katalis K2CO3/zeolit alam

= 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 %

 Waktu reaksi

= 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0
jam

dari berat minyak

 Rasio molar metanol dan minyak (n/n) = 8 : 1; 10 : 1; 12 : 1
Parameter yang dianalisis pada katalis K2CO3/zeolit alam meliputi:

1.

Analisis kandungan logam kalium (K) yang terdapat pada zeolit dengan

2.

Analisis struktur katalis, berupa gugus fungsinya dengan Fourier

Atomic Absorption Spectroscopy (AAS).
Transform Infra Red (FTIR)

Parameter yang dianalisis pada bahan baku minyak dedak padi meliputi:
1.

2.

Analisis kadar FFA dengan metode tes AOCS Official Method Ca 5a-40

Analisis

komposisi

asam

lemak

minyak

Chromatography Mass Spectroscopy (GCMS).

menggunakan

Gas

Analisis produk biodiesel yang dilakukan meliputi:
1.

Analisis komposisi biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan GC

3.

Analisis densitas biodiesel menggunakan metode tes OECD 109

2.
4.

Analisis viskositas biodiesel menggunakan metode tes ASTM D 445
Analisis titik nyala.

5
Universitas Sumatera Utara