Pemanfaatan Abu Tulang Ayam Sebagai Katalis Heterogen (CaO) Dalam Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan Pelarut Etanol Dari CPO
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dunia secara bertahap menuju krisis energi yang sangat hebat dikarenakan ketersediaan
bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan batubara terbatas. Bahan bakar fosil ini
dikategorikan sebagi sumber energi tak terbarukan yang tidak dapat diganti dalam waktu
yang relatif singkat setelah dimanfaatkan [1]. Biodiesel adalah salah satu energi alternatif
yang paling potensial karena terbarukan dan ramah lingkungan. Biodiesel umumnya
diproduksi dengan transesterifikasi minyak atau lemak (minyak nabati dan lemak hewan)
dengan alkohol untuk menghasilkan alkil ester asam lemak dan gliserol sebagai produk
sampingan [2].
Daerah pertanian di Indonesia merupakan 60% dari total lahan. Daerah ini cukup besar
untuk menghasilkan minyak sawit yang digunakan sebagai bahan baku produksi skala besar
biodiesel [3]. Produksi CPO di Indonesia terus meningkat setiap tahunnya hingga pada tahun
2011 dan 2012 produksi CPO mencapai 24,1 dan 26,5 juta ton [4].
Pembuatan biodiesel dari minyak berkualitas rendah harus dilakukan esterifikasi untuk
mengurangi kadar FFA. FFA tinggi tidak diinginkan selama proses transesterifikasi karena
dapat menyebabkan terbentuknya sabun, kehilangan yield, dan kesulitan untuk pemisahan
produk [23].
Transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewan dengan alkohol dengan adanya katalis
adalah proses utama untuk produksi biodiesel. Ada berbagai jenis katalis yang digunakan,
misalnya, katalis basa, katalis asam, dan katalis enzim [5].
Regenerasi katalis homogen setelah proses transesterifikasi sangat sulit dan
menghasilkan limbah beracun. Pencarian katalis alternatif sebagai pengganti katalis homogen
telah dilakukan selama beberapa tahun terakhir ini dan ilmuwan menemukan bahwa katalis
heterogen memiliki keunggulan dibandingkan katalis homogen, yaitu dapat digunakan
kembali, mudah untuk dipisahkan, rendah kepekaan terhadap FFA dan kadar air serta lebih
ramah lingkungan [2].
Berdasarkan literatur yang ditinjau, katalis dari tulang ayam (CaO) merupakan katalis
heterogen yang telah berhasil digunakan dalam produksi biodiesel secara transesterifikasi
dengan kinerja yang baik, mengingat bahwa tulang ayam merupakan limbah yang masih bisa
dimanfaatkan sebagai katalis. Farooq, Muhammad dan Ramli Anita, 2014 melakukan sintesis
1
Universitas Sumatera Utara
biodiesel dari minyak jelanta dengan katalis tulang ayam yang menghasilkan yield sebesar
89.33% [7]. Mohadi, dkk., 2013 sebelumnya telah melakukan preparasi dan karakterisasi
CaO dari tulang ayam, dimana persentasi CaO-nya sebesar 56,78 % [8]
Dengan mempertimbangkan hal-hal diatas, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam
dalam pembuatan biodiesel dengan menggunakan katalis tulang ayam ini serta kajian lebih
lanjut dalam pembuatan biodiesel berbasis CPO secara transesterifikasi.
1.2 Rumusan Masalah
Baru-baru ini, katalis heterogen tulang ayam digunakan sebagai pengganti katalis basa
yang umum digunakan dalam pembuatan biodiesel karena dapat mereduksi kelemahan katalis
homogen. Oleh sebab itu perlu diteliti lebih lanjut pengaruh waktu, rasio molar etanol dan%
katalis heterogen (CaO), dalam proses pembuatan biodiesel.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menentukan pengaruh suhu reaksi, % katalis dan rasio molar metanol : CPO terhadap
yield.
2. Menganalisis sifat fisik biodiesel yang dihasilkan.
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi katalis basa heterogen (tulang ayam) dalam pembuatan
biodiesel dari CPO
2. Mengetahui Mengetahui sifat fisik biodiesel yang dihasilkan.
3. Sebagai bahan referensi dan informasi kepada peneliti selanjutnya yang tertarik untuk
meneliti dan mengembangkan proses dengan katalis tulang ayam ini.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Bahan baku yang digunakan adalah Crude Palm Oil (CPO) yang diperoleh dari Pusat
Penelitian Kelapa Sawit (PPKS), alkohol yang digunakan adalah etanol (C2H5OH) dan katalis
tulang ayam (CaO). Reaksi transesterifikasi dilakukan dengan waktu reaksi konstan 7 jam
dengan variabel proses sebagai berikut :
2
Universitas Sumatera Utara
1. Proses Kalsinasi Tulang Ayam
•
Penghalusan tulang ayam
•
Temperatur Pembakaran
: 1000 0C
•
Waktu Pembakaran
: 4 jam
•
Penyaringan abu
: 100 mesh
2. Proses Esterifikasi [24]
•
Penyaringan bahan baku CPO dengan kertas saring
•
Temperatur reaksi
•
Konsentrasi katalis (H2SO4) : 3% (w/w) CPO
•
Waktu reaksi
: 90 menit
•
Rasio molar reaktan
: 6:1 (Metanol : TG)
•
Kecepatan Pengaduk
: 250 rpm
: 600C
3. Proses Transesterifikasi
•
Temperatur reaksi
: 60, 65, 70 0C
•
Waktu reaksi
: 7 jam
•
Rasio Molar reaktan
: 13:1, 15:1, 17:1
•
Jumlah katalis
: 5, 6, dan 7 wt.%
•
Kecepatan Pengaduk
: 500 rpm
Analisa yang dilakukan adalah :
1. Analisa kadar CaO pada katalis tulang ayam
2. Analisa kadar Free Fatty Acid (FFA) bahan baku CPO
3. Analisa komposisi bahan baku CPO dan biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan
GC
4. Analisa viskositas biodiesel yang dihasilkan dengan metode tes ASTM D 445
5. Analisa densitas biodiesel
3
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dunia secara bertahap menuju krisis energi yang sangat hebat dikarenakan ketersediaan
bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan batubara terbatas. Bahan bakar fosil ini
dikategorikan sebagi sumber energi tak terbarukan yang tidak dapat diganti dalam waktu
yang relatif singkat setelah dimanfaatkan [1]. Biodiesel adalah salah satu energi alternatif
yang paling potensial karena terbarukan dan ramah lingkungan. Biodiesel umumnya
diproduksi dengan transesterifikasi minyak atau lemak (minyak nabati dan lemak hewan)
dengan alkohol untuk menghasilkan alkil ester asam lemak dan gliserol sebagai produk
sampingan [2].
Daerah pertanian di Indonesia merupakan 60% dari total lahan. Daerah ini cukup besar
untuk menghasilkan minyak sawit yang digunakan sebagai bahan baku produksi skala besar
biodiesel [3]. Produksi CPO di Indonesia terus meningkat setiap tahunnya hingga pada tahun
2011 dan 2012 produksi CPO mencapai 24,1 dan 26,5 juta ton [4].
Pembuatan biodiesel dari minyak berkualitas rendah harus dilakukan esterifikasi untuk
mengurangi kadar FFA. FFA tinggi tidak diinginkan selama proses transesterifikasi karena
dapat menyebabkan terbentuknya sabun, kehilangan yield, dan kesulitan untuk pemisahan
produk [23].
Transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewan dengan alkohol dengan adanya katalis
adalah proses utama untuk produksi biodiesel. Ada berbagai jenis katalis yang digunakan,
misalnya, katalis basa, katalis asam, dan katalis enzim [5].
Regenerasi katalis homogen setelah proses transesterifikasi sangat sulit dan
menghasilkan limbah beracun. Pencarian katalis alternatif sebagai pengganti katalis homogen
telah dilakukan selama beberapa tahun terakhir ini dan ilmuwan menemukan bahwa katalis
heterogen memiliki keunggulan dibandingkan katalis homogen, yaitu dapat digunakan
kembali, mudah untuk dipisahkan, rendah kepekaan terhadap FFA dan kadar air serta lebih
ramah lingkungan [2].
Berdasarkan literatur yang ditinjau, katalis dari tulang ayam (CaO) merupakan katalis
heterogen yang telah berhasil digunakan dalam produksi biodiesel secara transesterifikasi
dengan kinerja yang baik, mengingat bahwa tulang ayam merupakan limbah yang masih bisa
dimanfaatkan sebagai katalis. Farooq, Muhammad dan Ramli Anita, 2014 melakukan sintesis
1
Universitas Sumatera Utara
biodiesel dari minyak jelanta dengan katalis tulang ayam yang menghasilkan yield sebesar
89.33% [7]. Mohadi, dkk., 2013 sebelumnya telah melakukan preparasi dan karakterisasi
CaO dari tulang ayam, dimana persentasi CaO-nya sebesar 56,78 % [8]
Dengan mempertimbangkan hal-hal diatas, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam
dalam pembuatan biodiesel dengan menggunakan katalis tulang ayam ini serta kajian lebih
lanjut dalam pembuatan biodiesel berbasis CPO secara transesterifikasi.
1.2 Rumusan Masalah
Baru-baru ini, katalis heterogen tulang ayam digunakan sebagai pengganti katalis basa
yang umum digunakan dalam pembuatan biodiesel karena dapat mereduksi kelemahan katalis
homogen. Oleh sebab itu perlu diteliti lebih lanjut pengaruh waktu, rasio molar etanol dan%
katalis heterogen (CaO), dalam proses pembuatan biodiesel.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menentukan pengaruh suhu reaksi, % katalis dan rasio molar metanol : CPO terhadap
yield.
2. Menganalisis sifat fisik biodiesel yang dihasilkan.
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi katalis basa heterogen (tulang ayam) dalam pembuatan
biodiesel dari CPO
2. Mengetahui Mengetahui sifat fisik biodiesel yang dihasilkan.
3. Sebagai bahan referensi dan informasi kepada peneliti selanjutnya yang tertarik untuk
meneliti dan mengembangkan proses dengan katalis tulang ayam ini.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Bahan baku yang digunakan adalah Crude Palm Oil (CPO) yang diperoleh dari Pusat
Penelitian Kelapa Sawit (PPKS), alkohol yang digunakan adalah etanol (C2H5OH) dan katalis
tulang ayam (CaO). Reaksi transesterifikasi dilakukan dengan waktu reaksi konstan 7 jam
dengan variabel proses sebagai berikut :
2
Universitas Sumatera Utara
1. Proses Kalsinasi Tulang Ayam
•
Penghalusan tulang ayam
•
Temperatur Pembakaran
: 1000 0C
•
Waktu Pembakaran
: 4 jam
•
Penyaringan abu
: 100 mesh
2. Proses Esterifikasi [24]
•
Penyaringan bahan baku CPO dengan kertas saring
•
Temperatur reaksi
•
Konsentrasi katalis (H2SO4) : 3% (w/w) CPO
•
Waktu reaksi
: 90 menit
•
Rasio molar reaktan
: 6:1 (Metanol : TG)
•
Kecepatan Pengaduk
: 250 rpm
: 600C
3. Proses Transesterifikasi
•
Temperatur reaksi
: 60, 65, 70 0C
•
Waktu reaksi
: 7 jam
•
Rasio Molar reaktan
: 13:1, 15:1, 17:1
•
Jumlah katalis
: 5, 6, dan 7 wt.%
•
Kecepatan Pengaduk
: 500 rpm
Analisa yang dilakukan adalah :
1. Analisa kadar CaO pada katalis tulang ayam
2. Analisa kadar Free Fatty Acid (FFA) bahan baku CPO
3. Analisa komposisi bahan baku CPO dan biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan
GC
4. Analisa viskositas biodiesel yang dihasilkan dengan metode tes ASTM D 445
5. Analisa densitas biodiesel
3
Universitas Sumatera Utara