PENGARUH KONSENTRASI Li YANG DI-DOPING KE DALAM KATALIS MgO TERHADAP REAKSI TRANSESTERIFIKASI MINYAK SAWIT.
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
PE
ENGARUH KONSE
ENTRASII Li YANG
G DI-DOP
PING KE DALAM
D
K
KATALIS
S MgO TE
ERHADAP
P REAKSII TRANSE
ESTERIF
FIKASI
MINY
YAK SAW
WIT
Frrisda Panjaiitan, Renitaa Manurungg, Sriwil P. D
Damanik,
dan Sartik
ka M. S. Sim
mamora
Labooratorium Olleokimia, Puusat Penelitiaan Kelapa Saawit (PPKS))
Jl. Brigjendd Katamso, Medan
M
e-mail: [email protected]
Abstrak
Proses trannsesterifikasi dengan
d
mengg
ggunakan kata
alis heterogenn telah banyaak dikaji unttuk
mengga
antikan perana
an katalis KO
OH dan NaOH
H. Pendopingaan ion litium (Li+) ke dalam
m oksida logaam
mampu meningkatkann aktivitas kattalis heterogenn dalam reakssi transesterifiikasi. Penelitiaan ini dilakuka
kan
m
inf
nformasi mengeenai pengaruhh konsentrasi ion
i Li+ yang didoping
d
ke da
alam magnesiuum
untuk memberikan
oksida (MgO) terhaddap reaksi trannsesterifikasi m
minyak sawit dengan
d
kadar aasam lemak beebas (ALB) yanng
m
metil ester, pada teemperatur 1200C, rasio metaanol: minyak = 12:1, jumlah katalis 2,5 %
%,
tinggi menjadi
putaran
n 800 rpm, sela
ama 2,5 jam, menggunakan
m
rreaktor berteka
anan. Variabell penelitian addalah konsentraasi
Li yangg didoping ke dalam
d
MgO, yaitu
y
2 %, 4 %
%, 6 %, 8 %, 10
1 %. Adapun parameter ujii yang dilakukkan
adalah kandungan metil
m
ester yaang diperoleh dari hasil reeaksi transesteerifikasi denggan analisa Gas
G
atographi. Hassil penelitian menunjukkan bahwa konsen
ntrasi Li yangg di-doping paada MgO palinng
Chroma
optimum
m adalah 4 %, dengan hasil 84,9808
8
% mettil ester.
Ku
: transestterifikasi,minyaak sawit, kataliis heterogen, liitium, magnesiium oksida, meetil ester.
Kata Kunci
1. PEN
NDAHULUAN
N
Saat ini peng
gembangan bioofuel dari minyyak nabati sedaang diminati kaarena ketersediiaan bahan bakkar
berbasis minyak bum
mi yang semakiin sedikit. Salaah satu jenis bioufuel
b
dari minyak
m
nabati adalah biodiessel
d
induustri kimia sejak
metil ester. Proses prroduksi biodieesel metil esterr dari minyak nabati telah digunakan
beberap
pa puluh tahunn yang lalu. Dan
D metode prroduksi biodiesel terus dikem
mbangkan dalam upaya untuuk
meninggkatkan konverrsi minyak nabati menjadi meetil ester. Prosees yang palingg efektif adalahh transesterifikaasi
trigliserrida dengan allkohol berantai pendek seperti metanol daan etanol, mennjadi metil esteer dan etil esteer.
Reaksi ini akan berjaalan dengan baaik dengan kehhadiran katalis. Transesterifikkasi tanpa katalis memerlukkan
temperaatur yang sangaat tinggi untukk mendapatkan konversi yangg maksimum (B
Bunyakiat, dkk
k., tanpa tahun)).
Katalis yangg umum digunnakan untuk reeaksi transesteerifikasi adalahh katalis basa homogen yakkni
kalium hidroksida (K
KOH) atau natriium hidroksidaa (NaOH). Adaapun katalis yaang bersifat ho
omogen ini sukkar
dipisahkkan dari produuk dan sisa reaaktannya, sehinngga memerluukan pencuciann yang banyakk dan tidak dappat
dipergu
unakan kembali. Di samping itu, katalis bassa bekerja denggan baik pada batas
b
asam lem
mak bebas (ALB
B)
3,5 %. Upayaa yang mulai diikembangkan aadalah proses transesterifikas
t
si dengan mengggunakan kataalis
heteroggen, seperti zeoolit, oksida-okksida logam alkkali tanah, hyd
drotalcites dann sebagainya. Menurut Meheer,
dkk., 20006, jumlah ALB sampai 5,775 % tidak terllalu mempengaaruhi aktivitas katalis heterog
gen Li/CaO paada
A.5-1
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
reaksi transesterifikas
t
si, dimana konvversi metil ester hanya menu
urun dari 94,9--90,3% ketika kandungan AL
LB
meninggkat dari 0,48-55,75 %. Dalam
m hal ini akan ddikaji mengenaai performa kattalis heterogen
n yang dihasilkkan
melaluii pengikatan litium
l
dalam suatu pendukuung katalis (ccatalyst support) yaitu maagnesium oksiida
terhadaap reaksi transeesterifikasi denngan bahan bakku low grade oil
o yakni minyyak sawit menttah (Crude Palm
Oil) yanng memiliki kaadar ALB tingggi.
2. ME
ETODE PENE
ELITIAN
a. Prep
parasi Katalis
utkan di dalam
m 100 ml aquaddest dan diimppregnasi 25 g MgO ke dalaam larutan LiO
OH
LiOH dilaru
selama 2 jam dan diaaduk dengan magnetik
m
stirer pada kecepatann 300 rpm. Laalu campuran dikeringkan
d
paada
oven 1220oC selama 12
2 jam. Hasil peengeringan dikkalsinasi di dalaam furnace padda temperatur 500 oC selamaa 4
jam.
b. Prep
parasi Sampel
Bahan baku yang digunakaan dalam percoobaan transesterifikasi adalahh minyak sawiit mentah (CPO
O)
yang diiperoleh dari pabrik
p
minyak
k sawit lokal. Minyak yang digunakan peerlu ditentukann terlebih dahuulu
kadar air,
a bilangan assam dan bilanggan penyabunaannya. Kadar air
a diuji dengann metoda graviimetri pada suhhu
1100C (AOCS CA 2C 25 1989).. Pengujian bbilangan asam dan bilangann penyabunan masing-masinng
mengikkuti prosedur daari Metode AO
OCS CA 5A 400 1991 dan Mettode AOCS CD
D 35.
c. Reak
ksi Transesterrifikasi
Reaksi transeesterifikasi dilangsungkan daalam sebuah reeaktor batch beertekanan, denngan kapasitas 1
liter. Reeaksi transesteerifikasi dilakukan pada tempperatur 1200C, rasio metanol: minyak = 122:1, % katalis 2,5
2
%, tekaanan 12-15 barrr selama 2,5 jam. Hasil meetil ester dianaalisa dengan m
menggunakan kromatografi
k
g
gas
(Shimaddzu GC 148 dengan
d
detectoor FID, jenis kkolom DB-HT: 15 m x 0,255 mm ID, tebaal fil 0,1 µmeteer,
carier gas:
g Helium, fllushing gas Niitrogen, tempeeratur oven 500C, temperaturr injektor dan detektor 4000C.
Untuk mengubah
m
glisserol menjadi senyawa
s
yang lebih
l
volatil, sama dengan voolatilitas monoo dan digliseridda,
senyaw
wa N-meti-N-trrimetilsilil-trifluorasetamida (MSTFA) ditaambahkan untuuk silasi grup gugus hidrokksil
bebas senyawa tersebuut. Analisa berlangsung ppada kolom kaapiler tinggi daan non polar. Internal standdar
yang diigunakan adalaah 1,2,3 trikaprrogliserol (tricaaprin) untuk peenentuan senyaawa gliserida.
Analisa penyyabunan akann menjadi indiikator kualitass produk esterr, sehingga diilakukan analiisa
bilangaan penyabunan metil ester hassil transesterifikkasi dengan Metode
M
AOCS CD
C 35.
3. HASIL DAN DIS
SKUSI
gO terhadap K
Kandungan Metil
M
Ester
a. Penggaruh Konsentrasi Ion Li yaang di-doping ke Dalam Mg
Penggandeng
gan ion Li ke dalam katalis MgO bertujuaan untuk meniingkatkan reak
ksi pembentukkan
metil esster dari minyaak sawit mentaah (CPO) low ggrade dengan kadar
k
ALB 4,19 %. Dalam peenelitian ini juuga
telah diilakukan reakssi transesterifikkasi menggunaakan katalis MgO yang dikallsinasi pada temperatur 500oC.
Pembenntukan metil esster yang diperroleh adalah 58,6528% denggan kadar total gliserida yangg belum bereakksi
sebesarr 29,9201 %.
ukkan kandunggan metil esterr yang terbentuuk
Hasil analisaa menggunakann gas kromatoografi menunju
meninggkat dengan ad
danya doping ioon Li ke dalam
m katalis MgO (Gambar 3.1). Pengganden
ngan Li ke dalaam
katalis MgO
M dapat meeningkatkan keekuatan basa daari katalis MgO
O, seperti halnyya dengan CaO
O (Watkins, dkkk.,
2004). Menurut Li, dkk.,
d
2011, akttifitas katalisassi dalam transeesterifikasi sebbanding dengaan kekuatan baasa
maka semakin tinggi konversi reaksi transestterifikasi.
katalis. Semakin tingggi tingkat kebasaan katalis, m
Peningkatan pembentukan ester naik darii loading 2 % sampai
s
pada peenggunaan kataalis MgO denggan
%, yaitu 63,36634 % sampai 85,1180 %. Peningkatan
P
kaandungan esterr yang terbentuuk
doping Li sebesar 8%
d
terjadi setelah
s
penggu
unaan katalis M
MgO yang di-dooping Li sebesaar 4%, yakni mencapai
m
44,899%
secara drastis
dari pennggunaan kataalis yang tidak menggunakann doping Li dan
n cenderung tidak
t
berubah secara
s
signifikkan
sampai loading Li 8%
%, yaitu menccapai 45,12 %.
% Akan tetapi kandungan esster menjadi menurun
m
menjaadi
78.181 % setelah pengggunaan kataliis MgO dopingg Li sebesar 10%.
Penurunan pembentukan esster pada penggunan katalis MgO
M doping Li
L sebesar 10%
% didekati denggan
kuran terhadapp reaksi-reaksi bersaing lainn (Sharma dan
n Singh, 20088). Analisa peenyabunan akkan
penguk
menjad
di indikator bah
hwa di dalam produk
p
ester yaang dihasilkan masih
m
menganndung gliserida dan asam lem
mak
A.5-2
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
bebas (K
Kristensen, 20005). Senyawa gliserida dan asam
a
lemak yaang ada di dalaam ester dimunngkinkan sebaggai
gliseridda yang tidak habis
h
bereaksi pada stepwisee reaksi transessterifikasi (Freeedman, dkk., 1986) atau haasil
hidrolissis gliserida dann produk ester (Sharma dan S
Singh, 2008).
Besar bilang
gan penyabunann (Gambar 3.22) cenderung menurun
m
dari koonsentrasi Li yang
y
di-dopingg 0
% samp
pai 8 %. Nilaai penyabunan meningkat paada penggunaaan katalis denggan 10 % dopping Li. Didugga,
tingginyya bilangan peenyabunan padda penggunaann konsentrasi Li pada reakssi ini karena hidrolisis
h
produuk
metil esster. Hal ini daapat dijelaskann dari bilangann penyabunan awal bahan baaku adalah 1922,82 mg KOH//g.
Besarann ini adalah nilai
n
dari penyyabunan gliserrida dan asam
m lemak bebass yang ada paada bahan bakku.
Bertam
mbahnya nilai bilangan
b
penyaabunan sampaii 193,718 mg KOH/g,
K
diduga ada hidrolisiis senyawa meetil
ester yaang menghasillkan asam lem
mak gliserida, karena jumlah
h loading Li yyang berlebih ke dalam MgO,
memicuu terjadinya reaksi hidrolisiis. Di sampinng itu, dengann jumlah loadding yang terlaalu tinggi dappat
mengak
kibatkan penurrunan aktifitass supportted ccatalyst terhaddap reaksi traansesterifikasi. Hal ini diduuga
karena tetutupnya sittus permukaann dasar kataliss oleh Li yan
ng berlebihan, dimana situs ini tidak dappat
dimasukki oleh reaktann sehingga aktivitas katalis m
menurun (Li, dkkk., 2011, Istanndi, dkk., 2010)).
90
808
84.98
85.118
4
82.5304
80
78.1881
70
Saponification value (mg KOH/g)
3.3634
63
60
58.6528
50
40
methyl estter
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
doping katalis (%
%)
Gambbar 1. Grafik Pengaruh
P
% Looading Li tehad
dap Pembentukkan Metil Esterr
Gambar 2. Grafik
G
Pengaruuh % Loading Li
L terhadap Bilangan
A.5-3
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
Peenyabunan dan Pembentukan Metil Ester
b. Peneentuan Penggu
unaan Dopingg Katalis yang Paling Optim
mum
Peenentuan peng
ggunaan kataliss optimum diddekati dari hassil analisa kom
mponen gliseriida produk meetil
ester. Umumnya,
U
reakksi transesteriffikasi CPO denngan metanol menghasilkan ester asam lem
mak, yaitu meetil
ester daan gliserol deng
gan monogliseerida dan diglisserida sebagai produk
p
antara. Reaksi transesterifikasi secaara
ideal berjalan
b
secaraa konsekutif yaitu
y
trigliseriida menjadi digliserida,
d
seelanjutnya diglliserida menjaadi
monoglliserida dan akhhirnya monoglliserida menjaddi ester (Freedm
man, dkk., 1986).
P
Penggunaan
kaatalis MgO yaang di-doping Li 0%, menun
njukkan kompoosisi gliserida yang jauh lebbih
tinggi dibanding
d
denggan penggunaaan konsentrasi ddoping Li yang
g lain. Konsenntrasi akhir kom
mponen gliseriida
pada peenggunaan dop
ping Li 0% addalah trigliseridda (10,6702%)), digliserida (12,3397%)
(
daan monogliseriida
(6,91022%). Dari dataa ini dapat disiimpulkan bahw
wa reaksi belum cukup bergeser ke arah kanan
k
bila hannya
mengguunakan kataliss MgO. Didug
ga tingginya kadar asam lemak
l
bebas m
menimbulkan reaksi bersainng
penyabuunan, sehinggaa katalis tidak cukup untuk ke
k arah reaksi transesterifikas
t
si. Berdasarkan
n hasil penelitiian
yang teelah dilakukan oleh Darnokoo dan Cheryan,, 2000, dinyataakan bahwa peenggunaan bahhan baku denggan
kadar asam
a
lemak bebas
b
di atas 1% menyebaabkan meninggkatnya hasil reaksi sampin
ng, yaitu reakksi
penyabuunan pada reaaksi transesteriifikasi oleh kaarena reaksi katalis
k
basa yaang lebih reakttif dengan asaam
lemak bebas
b
dibandinngkan gliserida.
M
Menurut
Freeddman, dkk., 1986,
1
reaksi ttransesterifikassi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahhap
reversibbel berikut:
katalis
1..
Trigliseridaa (TG) + CH3OH
O
Digliserrida (DG) + R1COOCH3
2..
Digliserida (DG) + CH3OH
3..
Monogliserrida (MG) + CH
H3OH
katalis
Monoglliserida (MG) + R2COOCH3
katallis
Gliserol (GL) + R3CO
OOCH3
14
12.3397
monoglycerides
12.0005
diglycerides
12
triglycerides
10.6702
9.7069
glycerides (%)
10
8
6 .9102
6.22
204
6
5.4373
5.2658
5.0627
4.1257
3.5233 .394
4
3.29244
2.73332
2
2.3271
1
1.4499
1.3792
1.1 039
0
0
2
4
6
8
10
Li Loading(%)
Gambar 3. Kom
mposisi Gliseridda pada Berbaggai Konsentrasii Doping Li
A.5-4
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
14
trigly
ycerides
trigly
ycerides
12
formation of glycerides
mono
oglycerides
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
Li loa ding (%)
8
10
12
Gam
mbar 4. Grafik
k Pengaruh % L
Loading Li terhhadap Kompossisi Gliserida
Noureddini
N
dann Zhu, 1997, melakukan
m
stuudi kinetika transesterifikasi minyak kedeelai pada reakttor
batch. Hasil studi tersebut menunnjukkan tahapp pembentukaan konversi trrigliserida men
njadi digliseriida
ng paling lam
mbat dan peneentu laju reakssi sedangkan tahap konverssi monogliseriida
merupaakan tahap yan
menjad
di metil ester daari merupakan tahap yang paaling cepat. Mo
onogliserida merupakan
m
senyyawa yang palinng
tidak sttabil diantaranyya senyawa inttermediet lainnnya dan akan segera
s
terkonversi menjadi gliserol
g
dan meetil
ester kaarena konstanta laju reaksinyya paling cepaat. Hasil studi yang
y
sama jugga diperoleh olleh Darnoko dan
d
Cheryann, 2000, yangg melakukan studi
s
kinetika transesterifikasi minyak kellapa sawit hassil studi tersebbut
menunjukkan tahap konversi
k
triglisserida menjadi digliserida merupakan
m
tahhap penentu laj
aju reaksi kareena
merupaakan tahap palling lambat. Sedangkan
S
Diaasakou, dkk.,1998, yang meelakukan transesterifikasi paada
kondisi superkritik non-katalitik,
n
taahap penentu laju reaksi addalah tahap koonversi monoggliserida menjaadi
metil esster, karena tahhap ini merupaakan tahap reakksi yang paling lambat dan tahap
t
yang palling cepat adallah
tahap konversi
k
trigliseerida menjadi digliserida. Haal ini karena reeaksi perubahaan monogliseridda menjadi meetil
ester membutuhkan
m
e
energi
aktivasi yang lebih besar dari ketiga tahapan reaksi transesterifik
kasi. Berdasarkkan
hasil peenelitian yang diperoleh bahhwa komponenn monogliserid
da dan digliseerida pada prodduk akhir massih
tinggi, maka
m
diduga penentu laju reaksi adalah taahap konversi monogliseridaa menjadi metil ester dan tahhap
paling cepat
c
adalah ko
onversi trigliseerida menjadi digliserida.
d
Peenggunaan kattalis MgO yan
ng di-doping L
Li pada 4% dan
d 8%, menunnjukkan perub
bahan trigliseriida
menjad
di digliserida, selanjutnya
s
meenjadi monogliiserida lebih ceepat dibandingg konsentrasi doping
d
Li padaa 2
%, 6 % dan 10% (G
Gambar 4.5). Misalnya padda konsentrasi loading 2 % Li tampak baahwa perubahhan
trigliserrida menjadi diigliserida masiih lambat, dimana jumlah trig
gliserida yang belum terkonv
versi cukup bessar
yaitu 9,,7069 %. Sedaangkan pada pen-doping-an
p
4 %, 6 % dann 8%, sisa triggliserida menuurun. Kandunggan
trigliserrida paling sed
dikit ditemukaan pada hasil transesterifikas
t
si katalis MgO
O dengan perseen loading 8 %
%.
Dari daata perubahan gliserida
g
di ataas, penggunaann katalis MgO yang di-dopingg Li pada 4% merupakan yanng
paling optimum
o
untuk
k pembentukan
n metil ester m
menggunakan CPO
C
dengan kaadar asam lem
mak bebas 4,19%
%,
karena perubahan
p
yan
ng ditunjukkan tidak terlalu siignifikan seirinng dengan penaambahan loadiing Li yang lebbih
besar laagi.
4. KES
SIMPULAN
Peenggandengan ion Li ke dalaam katalis MgO
O dapat menin
ngkatkan reaksi pembentukann metil ester daari
minyakk sawit mentahh (CPO) low grrade dengan kkadar ALB >3,,5 %. Adapun konsentrasi Lii yang di-dopinng
pada MgO
M paling optiimum terhadapp reaksi transessterifikasi CPO
O menjadi metiil ester pada teemperatur 1200C,
rasio metanol:
m
minyaak = 12:1, jum
mlah katalis 2,55 %, putaran 800
8 rpm, selam
ma 2,5 jam ad
dalah 4 % berrat,
dengan hasil 84,98088 % metil esteer. Penurunan metil ester yaang terbentuk ddengan loading 10 % Li paada
katalis MgO diduga karena terjadiinya hidrolisiss produk metill ester dan peenurunan aktiffitas katalis olleh
loadingg Li berlebih. Katalis Li/MggO memiliki potensi
p
sebagaai katalisator dalam
d
reaksi transesterifikaasi
pembuaatan ester.
A.5-5
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
DAFTA
AR PUSTAKA
A
Arndt, Sebastian, Guiillaume Laugel, Sergey Levcchenko, Raimu
und Horn, Mannfred Baerns, Matthias
M
Scheeer,
Robert Schlogl, dan Reinhardd Schomacker. 2011. Li/MggO - The Drossophila Catalyyst for Methaane
Oxxidative Couplling, a Critica
al Assessmentt. Preprint subbmitted to Caatalysis Review
ws Science annd
Engineering.
M
Ruenggwit Sawangk
keaw, dan Som
mkiat Ngamprrasertsith. Tannpa
Bunyakkiat, Kunchanaa, Sukunya Makmee,
Tah
hun. Continuous Production of Biodiesel via
v Transesterif
ification from V
Vegetable Oilss in Supercriticcal
Meethanol. Deparrtment of Cheemical Technology, Faculty
y of Science, Chulalongkorn UniVersityy :
Banngkok. 15/04/1
11.
Darnokko, D. dan Munnir Cheryan. 20
000. Kinetics of Palm Oil Transesterificat
T
tion in Batch Reactor.
R
JAOC
CS.
Vool. 77. No. 12. Hal.
H 1263-1267
7.
Diasako
ou, M., Loulouudi A., dan Pap
payannakos N. 1998. Kineticcs of The Non- Catalytic Tran
nesterification of
Soyybean Oil. Fueel. Vol. 77. No..12. Hal.-.
Fei, Kiian Yee dan Lee Keat Teeong. 2008. P
Palm Oil as Feedstocks ffor Biodiesel Production V
Via
Heeterogeneous Transesterificat
T
tion: Optimizaation Study.INC
CV-2008. Schhool of Engineering, Universsiti
Saiins Malaysia: Malaysia.
M
Freedm
man, Bernard, Royden O. Butterfield
B
dan Everett H. Pryde.
P
1986. Transesterifica
T
ation Kinetics of
Soyybean Oil. JAO
OCS. Vol. 63. Hal.
H 1375-1380.
Gotch, Albert J., Aarooon Reeder daan Aleesha MccCormik. 2008
8. Study of Hetterogeneous Baase Catalysts for
f
o Undergraduaate Chemistry Research.
R
Vol. 4. Hal. 58-62..
Bioodiesel Producction. Journal of
Hagen, Jens. 2006. Industrial Catalyyst. WILEY-V
VCH Verlag Gm
mbH & Co.: Jeerman.
08. Tesis:Optiimasi Transestterifikasi Refinnery Bleached Deodorized Palm
P
oil Menjaadi
Harahapp, Hendar. 200
meetil ester Mengggunakan Kata
alis Lithium H
Hidroksida. Seekolah Pasca S
Sarjana, Univeersitas Sumateera
Utaara, Medan.
Hendarrtomo, T. 2004. Pemanfaatann Minyak dari T
Tumbuhan untu
uk Pembuatan Biodiesel. Yog
gyakarta.
Herawaan, T. 2008. Peengembangan Teknologi
T
Bioffuel dari Minya
ak Sawit. PPKS
S. Medan.
Herizal dan Rahman M. 2008. Opptimalisasi Traansesterifikasi Minyak Kelappa Sawit. Lem
mbaran Publikaasi
migas. Vol. 433, No.3, Hal. 611-66.
Lem
Istandi,, I., B. Pramuudono, S. Suhherman, dan S
S. Pryanto. 2010. Potential of LiNO3/AlN
NO3 Catalyst for
f
Heeterogeneous Transesterifica
T
ation of Palm
m Oil to Biod
diesel. Bulletinn of Chemicaal Reaction annd
Ca
atalysis. Vol. 5 (1). Hal. 51-56
6.
Kristen
nsen, Henning G.
G 2005. The Fifth
F
Edition off the European Pharmacopoeeia.
Lam, Man
M Kee, Keaat Teong Lee dan
d Abdul Raahman Moham
med. 2010. Hom
mogenous, Heeterogenous, annd
Enzzymatic Catallysis for Trannsesterification of High Freee Fatty Acid Oil (Waste Cooking
C
Oil) to
Bioodiesel: A Reviiew. Biotechnoology Advances Journal. Vol.. 28. Hal. 500-5518.
Lee, Dae
D Won, You
ung Moo Parrk dan Kwan Young Lee. 2009. Heterrogeneous Basse Catalysts for
f
Traansesterrificatiion in Biodieseel Synthesis. Caatal Surv Asia. Vol. 13. Hal. 63-77.
Li, Yihuuai, Fengxian Qiu, Dongya Yang,
Y
Xiaohuaa Li dan Ping Sun.
S
2011. Prepparation, Charracterization annd
Appplication of Heterogeneous
He
S
Solid
Base Cattalyst for Biod
diesel Production from Soybeean Oil. Biomaass
andd Bioenergy. Vol.
V 35. Hal. 27
787-2795.
MacLeooda, Claire S. , Adam P. Harvvey, Adam F. L
Lee dan Karen
n Wilson, 2007. Evaluation off the Activity and
Staability of Alkalli-Doped Metaal Oxide Cataly
lysts for Appliccation to an Inntensified Meth
hod of Biodiessel
Prooduction. Chem
mical Engineerring Journal. V
Vol. 135. Hal. 63–70.
6
Manuru
ung, Renita, 20
006. Transesterrifikasi Minyakk Nabati. Jurnaal Teknologi Prroses. Vol. 5 (11). Hal. 47-42.
________________ 2007.
2
Kinetikaa Transesterifikkasi Minyak Sawit
S
Menjadi Etil Ester (B
Biodiesel). Jurnnal
Tek
knologi Prosess. Vol. 6 (1). Hal.
H 39-44.
May, Choo
C
Yuen dann Ab. Gapor Md.
M Top. 20000. Minor Comp
mponents from Palm Methyl Esters. Palm oil
o
Deevelopments. Vol.
V 14. Hal. 399-44.
Meher , Lekha Ch
haran, Mangessh G. Kulkarrni, Ajay K. Dalai dan Satya Narayaan Naik. 20006.
Traansesterificatioon of Karanjaa (Pongamia pinnata)
p
Oil by
b Solid Basicc Catalysts. Eu
ur. J. Lipid Sci.
Tecchnol. No.108.. Hal. 389-397.
Nouredddini, H. dan D.
D Zhu. 1997. Kinetics
K
of Traansesterificatio
on of Soybean Oil. IBID. Voll. 74. Hal. 1455714663.
Naik, S.N., L. C. Meher dan D. Vidya. 2006.
2
Technical Aspects of Biodiesel Production by
Traansesterificatioon- A Review. Renewable
R
andd Sustainable Energy
E
Review
ws. Vol.10. Hall. 248-268.
O’Brien
n, R. D. 1998. Fat and Oills: Formulatingg and Processsing for Appliicatio.n Technnomic Publihsinng
Company, Inc. Peennsylvania.
A.5-6
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
Puna J. F., J. F. Gom
mes, M. Joana N.
N Correia, A.. P. Soares Diaas dan J.C. Boordado. 2010. Advances
A
on the
t
Deevelopment of Novel Heteroggeneous Catallysts for Transsesterification of Triglyceriddes in Biodiesel.
Fueel. Vol. 89. Haal. 3602-3606.
Refaat, A. A. 2010. Biodiesel Production
P
Ussing Solid Meetal Oxide Caatalysts. Internnational Journnal
Envvironmental Sccience Technology. Vol. 8 (11). Hal 203-2211.
Sembiriing, Riani S. 2009.
2
Transessterifikasi Heteerogen Minyakk Sawit Mentaah dan Metano
ol Menggunaka
kan
Ka
atalis Padat Kaalsium Oksida. Fakultas Mateematika dan Ilmu Pengetahuuan Alam Univ
versitas Sumateera
Utaara Medan: Meedan.
Sharmaa, Y.C. dan B. Singh. 2008. Development
D
oof Biodiesel: Current
C
Scenariio. Renewable and Sustainabble
Energy Reviews. Vol.582. Hal. 1-6.
N
Yuhui L
Liao, Dezhengg Wang dan Jiinfu Wang. 20
010. Synthesis of
Shu, Qing, Jixian Gaao, Zeeshan Nawaz,
W
Vegetable Oil with Laarge Amounts of Free Fattyy Acids using a Carbon-Bassed
Bioodiesel from Waste
Sollid Acid Catalyyst. Applied En
nergy. Vol. 87. Hal. 2589-259
96.
Soeraw
widjaja, T. 200
06. Fondasi-F
Fondasi Ilmiahh dan Keteknikan dari Tekknologi Pembuuatan Biodiesel.
Haandout Seminarr Nasional “Biodiesel sebaggai Energi Alteernatif Masa D
Depan”. UGM Yokyakarta. 15
Appril 2006.
Tambunn, Rondang. 2006.
2
Buku Ajjar Teknologi Oleokimia. Departemen
D
Teeknik Kimia, Fakultas
F
Tekniik,
Unniversitas Sumaatera Utara: Meedan.
Watkin
ns, Robert S.., Adam F. Lee, dan K
Karen Wilsonn, 2004. Li-C
CaO Catalyseed Tri-glyseriide
Traansesterificatioon for Biodieseel Application. Green Chemisstry. Vol 4. Hall. 335-340.
Wen, Zhenzhong,
Z
Xinnhai Yu, Shan
n Tung Tu, Jinnyue Yan, dan Erik Dahlquisst. 2010. Synteesis Of Biodiessel
from Vetgetanle Oil with Meethanol Catalyyzed by Li-Dooped Magnesiuum Oxide Caatalysts. Appliied
Energy. Vol 87. Hal.
H 743-748.
Xu, Chhunli, Dan I. En
nache, Rhys Llloyd, David W
W. Knight, Jonnathan K. Bartlley, dan Grahaam J. Hutchinggs.
20110. MgO Catallysed Triglyserride Transesterrification for Biodiesel
B
Synthhesis. Catal Lettt. Vol. 138. Hal.
1-77.
Yacob, Abdul Rahim,, Mohd. Khairuul, dan Nur Syazeila. 2009. Calcination
C
Tem
mperature of Nano
N
MgO Effe
fect
m Oil. World Academy
A
of Sciience, Engineering Technolog
gy. Vol. 56. Hal.
on Basee Transesterificcation of Palm
408-4122.
A.5-7
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
PE
ENGARUH KONSE
ENTRASII Li YANG
G DI-DOP
PING KE DALAM
D
K
KATALIS
S MgO TE
ERHADAP
P REAKSII TRANSE
ESTERIF
FIKASI
MINY
YAK SAW
WIT
Frrisda Panjaiitan, Renitaa Manurungg, Sriwil P. D
Damanik,
dan Sartik
ka M. S. Sim
mamora
Labooratorium Olleokimia, Puusat Penelitiaan Kelapa Saawit (PPKS))
Jl. Brigjendd Katamso, Medan
M
e-mail: [email protected]
Abstrak
Proses trannsesterifikasi dengan
d
mengg
ggunakan kata
alis heterogenn telah banyaak dikaji unttuk
mengga
antikan perana
an katalis KO
OH dan NaOH
H. Pendopingaan ion litium (Li+) ke dalam
m oksida logaam
mampu meningkatkann aktivitas kattalis heterogenn dalam reakssi transesterifiikasi. Penelitiaan ini dilakuka
kan
m
inf
nformasi mengeenai pengaruhh konsentrasi ion
i Li+ yang didoping
d
ke da
alam magnesiuum
untuk memberikan
oksida (MgO) terhaddap reaksi trannsesterifikasi m
minyak sawit dengan
d
kadar aasam lemak beebas (ALB) yanng
m
metil ester, pada teemperatur 1200C, rasio metaanol: minyak = 12:1, jumlah katalis 2,5 %
%,
tinggi menjadi
putaran
n 800 rpm, sela
ama 2,5 jam, menggunakan
m
rreaktor berteka
anan. Variabell penelitian addalah konsentraasi
Li yangg didoping ke dalam
d
MgO, yaitu
y
2 %, 4 %
%, 6 %, 8 %, 10
1 %. Adapun parameter ujii yang dilakukkan
adalah kandungan metil
m
ester yaang diperoleh dari hasil reeaksi transesteerifikasi denggan analisa Gas
G
atographi. Hassil penelitian menunjukkan bahwa konsen
ntrasi Li yangg di-doping paada MgO palinng
Chroma
optimum
m adalah 4 %, dengan hasil 84,9808
8
% mettil ester.
Ku
: transestterifikasi,minyaak sawit, kataliis heterogen, liitium, magnesiium oksida, meetil ester.
Kata Kunci
1. PEN
NDAHULUAN
N
Saat ini peng
gembangan bioofuel dari minyyak nabati sedaang diminati kaarena ketersediiaan bahan bakkar
berbasis minyak bum
mi yang semakiin sedikit. Salaah satu jenis bioufuel
b
dari minyak
m
nabati adalah biodiessel
d
induustri kimia sejak
metil ester. Proses prroduksi biodieesel metil esterr dari minyak nabati telah digunakan
beberap
pa puluh tahunn yang lalu. Dan
D metode prroduksi biodiesel terus dikem
mbangkan dalam upaya untuuk
meninggkatkan konverrsi minyak nabati menjadi meetil ester. Prosees yang palingg efektif adalahh transesterifikaasi
trigliserrida dengan allkohol berantai pendek seperti metanol daan etanol, mennjadi metil esteer dan etil esteer.
Reaksi ini akan berjaalan dengan baaik dengan kehhadiran katalis. Transesterifikkasi tanpa katalis memerlukkan
temperaatur yang sangaat tinggi untukk mendapatkan konversi yangg maksimum (B
Bunyakiat, dkk
k., tanpa tahun)).
Katalis yangg umum digunnakan untuk reeaksi transesteerifikasi adalahh katalis basa homogen yakkni
kalium hidroksida (K
KOH) atau natriium hidroksidaa (NaOH). Adaapun katalis yaang bersifat ho
omogen ini sukkar
dipisahkkan dari produuk dan sisa reaaktannya, sehinngga memerluukan pencuciann yang banyakk dan tidak dappat
dipergu
unakan kembali. Di samping itu, katalis bassa bekerja denggan baik pada batas
b
asam lem
mak bebas (ALB
B)
3,5 %. Upayaa yang mulai diikembangkan aadalah proses transesterifikas
t
si dengan mengggunakan kataalis
heteroggen, seperti zeoolit, oksida-okksida logam alkkali tanah, hyd
drotalcites dann sebagainya. Menurut Meheer,
dkk., 20006, jumlah ALB sampai 5,775 % tidak terllalu mempengaaruhi aktivitas katalis heterog
gen Li/CaO paada
A.5-1
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
reaksi transesterifikas
t
si, dimana konvversi metil ester hanya menu
urun dari 94,9--90,3% ketika kandungan AL
LB
meninggkat dari 0,48-55,75 %. Dalam
m hal ini akan ddikaji mengenaai performa kattalis heterogen
n yang dihasilkkan
melaluii pengikatan litium
l
dalam suatu pendukuung katalis (ccatalyst support) yaitu maagnesium oksiida
terhadaap reaksi transeesterifikasi denngan bahan bakku low grade oil
o yakni minyyak sawit menttah (Crude Palm
Oil) yanng memiliki kaadar ALB tingggi.
2. ME
ETODE PENE
ELITIAN
a. Prep
parasi Katalis
utkan di dalam
m 100 ml aquaddest dan diimppregnasi 25 g MgO ke dalaam larutan LiO
OH
LiOH dilaru
selama 2 jam dan diaaduk dengan magnetik
m
stirer pada kecepatann 300 rpm. Laalu campuran dikeringkan
d
paada
oven 1220oC selama 12
2 jam. Hasil peengeringan dikkalsinasi di dalaam furnace padda temperatur 500 oC selamaa 4
jam.
b. Prep
parasi Sampel
Bahan baku yang digunakaan dalam percoobaan transesterifikasi adalahh minyak sawiit mentah (CPO
O)
yang diiperoleh dari pabrik
p
minyak
k sawit lokal. Minyak yang digunakan peerlu ditentukann terlebih dahuulu
kadar air,
a bilangan assam dan bilanggan penyabunaannya. Kadar air
a diuji dengann metoda graviimetri pada suhhu
1100C (AOCS CA 2C 25 1989).. Pengujian bbilangan asam dan bilangann penyabunan masing-masinng
mengikkuti prosedur daari Metode AO
OCS CA 5A 400 1991 dan Mettode AOCS CD
D 35.
c. Reak
ksi Transesterrifikasi
Reaksi transeesterifikasi dilangsungkan daalam sebuah reeaktor batch beertekanan, denngan kapasitas 1
liter. Reeaksi transesteerifikasi dilakukan pada tempperatur 1200C, rasio metanol: minyak = 122:1, % katalis 2,5
2
%, tekaanan 12-15 barrr selama 2,5 jam. Hasil meetil ester dianaalisa dengan m
menggunakan kromatografi
k
g
gas
(Shimaddzu GC 148 dengan
d
detectoor FID, jenis kkolom DB-HT: 15 m x 0,255 mm ID, tebaal fil 0,1 µmeteer,
carier gas:
g Helium, fllushing gas Niitrogen, tempeeratur oven 500C, temperaturr injektor dan detektor 4000C.
Untuk mengubah
m
glisserol menjadi senyawa
s
yang lebih
l
volatil, sama dengan voolatilitas monoo dan digliseridda,
senyaw
wa N-meti-N-trrimetilsilil-trifluorasetamida (MSTFA) ditaambahkan untuuk silasi grup gugus hidrokksil
bebas senyawa tersebuut. Analisa berlangsung ppada kolom kaapiler tinggi daan non polar. Internal standdar
yang diigunakan adalaah 1,2,3 trikaprrogliserol (tricaaprin) untuk peenentuan senyaawa gliserida.
Analisa penyyabunan akann menjadi indiikator kualitass produk esterr, sehingga diilakukan analiisa
bilangaan penyabunan metil ester hassil transesterifikkasi dengan Metode
M
AOCS CD
C 35.
3. HASIL DAN DIS
SKUSI
gO terhadap K
Kandungan Metil
M
Ester
a. Penggaruh Konsentrasi Ion Li yaang di-doping ke Dalam Mg
Penggandeng
gan ion Li ke dalam katalis MgO bertujuaan untuk meniingkatkan reak
ksi pembentukkan
metil esster dari minyaak sawit mentaah (CPO) low ggrade dengan kadar
k
ALB 4,19 %. Dalam peenelitian ini juuga
telah diilakukan reakssi transesterifikkasi menggunaakan katalis MgO yang dikallsinasi pada temperatur 500oC.
Pembenntukan metil esster yang diperroleh adalah 58,6528% denggan kadar total gliserida yangg belum bereakksi
sebesarr 29,9201 %.
ukkan kandunggan metil esterr yang terbentuuk
Hasil analisaa menggunakann gas kromatoografi menunju
meninggkat dengan ad
danya doping ioon Li ke dalam
m katalis MgO (Gambar 3.1). Pengganden
ngan Li ke dalaam
katalis MgO
M dapat meeningkatkan keekuatan basa daari katalis MgO
O, seperti halnyya dengan CaO
O (Watkins, dkkk.,
2004). Menurut Li, dkk.,
d
2011, akttifitas katalisassi dalam transeesterifikasi sebbanding dengaan kekuatan baasa
maka semakin tinggi konversi reaksi transestterifikasi.
katalis. Semakin tingggi tingkat kebasaan katalis, m
Peningkatan pembentukan ester naik darii loading 2 % sampai
s
pada peenggunaan kataalis MgO denggan
%, yaitu 63,36634 % sampai 85,1180 %. Peningkatan
P
kaandungan esterr yang terbentuuk
doping Li sebesar 8%
d
terjadi setelah
s
penggu
unaan katalis M
MgO yang di-dooping Li sebesaar 4%, yakni mencapai
m
44,899%
secara drastis
dari pennggunaan kataalis yang tidak menggunakann doping Li dan
n cenderung tidak
t
berubah secara
s
signifikkan
sampai loading Li 8%
%, yaitu menccapai 45,12 %.
% Akan tetapi kandungan esster menjadi menurun
m
menjaadi
78.181 % setelah pengggunaan kataliis MgO dopingg Li sebesar 10%.
Penurunan pembentukan esster pada penggunan katalis MgO
M doping Li
L sebesar 10%
% didekati denggan
kuran terhadapp reaksi-reaksi bersaing lainn (Sharma dan
n Singh, 20088). Analisa peenyabunan akkan
penguk
menjad
di indikator bah
hwa di dalam produk
p
ester yaang dihasilkan masih
m
menganndung gliserida dan asam lem
mak
A.5-2
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
bebas (K
Kristensen, 20005). Senyawa gliserida dan asam
a
lemak yaang ada di dalaam ester dimunngkinkan sebaggai
gliseridda yang tidak habis
h
bereaksi pada stepwisee reaksi transessterifikasi (Freeedman, dkk., 1986) atau haasil
hidrolissis gliserida dann produk ester (Sharma dan S
Singh, 2008).
Besar bilang
gan penyabunann (Gambar 3.22) cenderung menurun
m
dari koonsentrasi Li yang
y
di-dopingg 0
% samp
pai 8 %. Nilaai penyabunan meningkat paada penggunaaan katalis denggan 10 % dopping Li. Didugga,
tingginyya bilangan peenyabunan padda penggunaann konsentrasi Li pada reakssi ini karena hidrolisis
h
produuk
metil esster. Hal ini daapat dijelaskann dari bilangann penyabunan awal bahan baaku adalah 1922,82 mg KOH//g.
Besarann ini adalah nilai
n
dari penyyabunan gliserrida dan asam
m lemak bebass yang ada paada bahan bakku.
Bertam
mbahnya nilai bilangan
b
penyaabunan sampaii 193,718 mg KOH/g,
K
diduga ada hidrolisiis senyawa meetil
ester yaang menghasillkan asam lem
mak gliserida, karena jumlah
h loading Li yyang berlebih ke dalam MgO,
memicuu terjadinya reaksi hidrolisiis. Di sampinng itu, dengann jumlah loadding yang terlaalu tinggi dappat
mengak
kibatkan penurrunan aktifitass supportted ccatalyst terhaddap reaksi traansesterifikasi. Hal ini diduuga
karena tetutupnya sittus permukaann dasar kataliss oleh Li yan
ng berlebihan, dimana situs ini tidak dappat
dimasukki oleh reaktann sehingga aktivitas katalis m
menurun (Li, dkkk., 2011, Istanndi, dkk., 2010)).
90
808
84.98
85.118
4
82.5304
80
78.1881
70
Saponification value (mg KOH/g)
3.3634
63
60
58.6528
50
40
methyl estter
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
doping katalis (%
%)
Gambbar 1. Grafik Pengaruh
P
% Looading Li tehad
dap Pembentukkan Metil Esterr
Gambar 2. Grafik
G
Pengaruuh % Loading Li
L terhadap Bilangan
A.5-3
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
Peenyabunan dan Pembentukan Metil Ester
b. Peneentuan Penggu
unaan Dopingg Katalis yang Paling Optim
mum
Peenentuan peng
ggunaan kataliss optimum diddekati dari hassil analisa kom
mponen gliseriida produk meetil
ester. Umumnya,
U
reakksi transesteriffikasi CPO denngan metanol menghasilkan ester asam lem
mak, yaitu meetil
ester daan gliserol deng
gan monogliseerida dan diglisserida sebagai produk
p
antara. Reaksi transesterifikasi secaara
ideal berjalan
b
secaraa konsekutif yaitu
y
trigliseriida menjadi digliserida,
d
seelanjutnya diglliserida menjaadi
monoglliserida dan akhhirnya monoglliserida menjaddi ester (Freedm
man, dkk., 1986).
P
Penggunaan
kaatalis MgO yaang di-doping Li 0%, menun
njukkan kompoosisi gliserida yang jauh lebbih
tinggi dibanding
d
denggan penggunaaan konsentrasi ddoping Li yang
g lain. Konsenntrasi akhir kom
mponen gliseriida
pada peenggunaan dop
ping Li 0% addalah trigliseridda (10,6702%)), digliserida (12,3397%)
(
daan monogliseriida
(6,91022%). Dari dataa ini dapat disiimpulkan bahw
wa reaksi belum cukup bergeser ke arah kanan
k
bila hannya
mengguunakan kataliss MgO. Didug
ga tingginya kadar asam lemak
l
bebas m
menimbulkan reaksi bersainng
penyabuunan, sehinggaa katalis tidak cukup untuk ke
k arah reaksi transesterifikas
t
si. Berdasarkan
n hasil penelitiian
yang teelah dilakukan oleh Darnokoo dan Cheryan,, 2000, dinyataakan bahwa peenggunaan bahhan baku denggan
kadar asam
a
lemak bebas
b
di atas 1% menyebaabkan meninggkatnya hasil reaksi sampin
ng, yaitu reakksi
penyabuunan pada reaaksi transesteriifikasi oleh kaarena reaksi katalis
k
basa yaang lebih reakttif dengan asaam
lemak bebas
b
dibandinngkan gliserida.
M
Menurut
Freeddman, dkk., 1986,
1
reaksi ttransesterifikassi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahhap
reversibbel berikut:
katalis
1..
Trigliseridaa (TG) + CH3OH
O
Digliserrida (DG) + R1COOCH3
2..
Digliserida (DG) + CH3OH
3..
Monogliserrida (MG) + CH
H3OH
katalis
Monoglliserida (MG) + R2COOCH3
katallis
Gliserol (GL) + R3CO
OOCH3
14
12.3397
monoglycerides
12.0005
diglycerides
12
triglycerides
10.6702
9.7069
glycerides (%)
10
8
6 .9102
6.22
204
6
5.4373
5.2658
5.0627
4.1257
3.5233 .394
4
3.29244
2.73332
2
2.3271
1
1.4499
1.3792
1.1 039
0
0
2
4
6
8
10
Li Loading(%)
Gambar 3. Kom
mposisi Gliseridda pada Berbaggai Konsentrasii Doping Li
A.5-4
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
14
trigly
ycerides
trigly
ycerides
12
formation of glycerides
mono
oglycerides
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
Li loa ding (%)
8
10
12
Gam
mbar 4. Grafik
k Pengaruh % L
Loading Li terhhadap Kompossisi Gliserida
Noureddini
N
dann Zhu, 1997, melakukan
m
stuudi kinetika transesterifikasi minyak kedeelai pada reakttor
batch. Hasil studi tersebut menunnjukkan tahapp pembentukaan konversi trrigliserida men
njadi digliseriida
ng paling lam
mbat dan peneentu laju reakssi sedangkan tahap konverssi monogliseriida
merupaakan tahap yan
menjad
di metil ester daari merupakan tahap yang paaling cepat. Mo
onogliserida merupakan
m
senyyawa yang palinng
tidak sttabil diantaranyya senyawa inttermediet lainnnya dan akan segera
s
terkonversi menjadi gliserol
g
dan meetil
ester kaarena konstanta laju reaksinyya paling cepaat. Hasil studi yang
y
sama jugga diperoleh olleh Darnoko dan
d
Cheryann, 2000, yangg melakukan studi
s
kinetika transesterifikasi minyak kellapa sawit hassil studi tersebbut
menunjukkan tahap konversi
k
triglisserida menjadi digliserida merupakan
m
tahhap penentu laj
aju reaksi kareena
merupaakan tahap palling lambat. Sedangkan
S
Diaasakou, dkk.,1998, yang meelakukan transesterifikasi paada
kondisi superkritik non-katalitik,
n
taahap penentu laju reaksi addalah tahap koonversi monoggliserida menjaadi
metil esster, karena tahhap ini merupaakan tahap reakksi yang paling lambat dan tahap
t
yang palling cepat adallah
tahap konversi
k
trigliseerida menjadi digliserida. Haal ini karena reeaksi perubahaan monogliseridda menjadi meetil
ester membutuhkan
m
e
energi
aktivasi yang lebih besar dari ketiga tahapan reaksi transesterifik
kasi. Berdasarkkan
hasil peenelitian yang diperoleh bahhwa komponenn monogliserid
da dan digliseerida pada prodduk akhir massih
tinggi, maka
m
diduga penentu laju reaksi adalah taahap konversi monogliseridaa menjadi metil ester dan tahhap
paling cepat
c
adalah ko
onversi trigliseerida menjadi digliserida.
d
Peenggunaan kattalis MgO yan
ng di-doping L
Li pada 4% dan
d 8%, menunnjukkan perub
bahan trigliseriida
menjad
di digliserida, selanjutnya
s
meenjadi monogliiserida lebih ceepat dibandingg konsentrasi doping
d
Li padaa 2
%, 6 % dan 10% (G
Gambar 4.5). Misalnya padda konsentrasi loading 2 % Li tampak baahwa perubahhan
trigliserrida menjadi diigliserida masiih lambat, dimana jumlah trig
gliserida yang belum terkonv
versi cukup bessar
yaitu 9,,7069 %. Sedaangkan pada pen-doping-an
p
4 %, 6 % dann 8%, sisa triggliserida menuurun. Kandunggan
trigliserrida paling sed
dikit ditemukaan pada hasil transesterifikas
t
si katalis MgO
O dengan perseen loading 8 %
%.
Dari daata perubahan gliserida
g
di ataas, penggunaann katalis MgO yang di-dopingg Li pada 4% merupakan yanng
paling optimum
o
untuk
k pembentukan
n metil ester m
menggunakan CPO
C
dengan kaadar asam lem
mak bebas 4,19%
%,
karena perubahan
p
yan
ng ditunjukkan tidak terlalu siignifikan seirinng dengan penaambahan loadiing Li yang lebbih
besar laagi.
4. KES
SIMPULAN
Peenggandengan ion Li ke dalaam katalis MgO
O dapat menin
ngkatkan reaksi pembentukann metil ester daari
minyakk sawit mentahh (CPO) low grrade dengan kkadar ALB >3,,5 %. Adapun konsentrasi Lii yang di-dopinng
pada MgO
M paling optiimum terhadapp reaksi transessterifikasi CPO
O menjadi metiil ester pada teemperatur 1200C,
rasio metanol:
m
minyaak = 12:1, jum
mlah katalis 2,55 %, putaran 800
8 rpm, selam
ma 2,5 jam ad
dalah 4 % berrat,
dengan hasil 84,98088 % metil esteer. Penurunan metil ester yaang terbentuk ddengan loading 10 % Li paada
katalis MgO diduga karena terjadiinya hidrolisiss produk metill ester dan peenurunan aktiffitas katalis olleh
loadingg Li berlebih. Katalis Li/MggO memiliki potensi
p
sebagaai katalisator dalam
d
reaksi transesterifikaasi
pembuaatan ester.
A.5-5
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
DAFTA
AR PUSTAKA
A
Arndt, Sebastian, Guiillaume Laugel, Sergey Levcchenko, Raimu
und Horn, Mannfred Baerns, Matthias
M
Scheeer,
Robert Schlogl, dan Reinhardd Schomacker. 2011. Li/MggO - The Drossophila Catalyyst for Methaane
Oxxidative Couplling, a Critica
al Assessmentt. Preprint subbmitted to Caatalysis Review
ws Science annd
Engineering.
M
Ruenggwit Sawangk
keaw, dan Som
mkiat Ngamprrasertsith. Tannpa
Bunyakkiat, Kunchanaa, Sukunya Makmee,
Tah
hun. Continuous Production of Biodiesel via
v Transesterif
ification from V
Vegetable Oilss in Supercriticcal
Meethanol. Deparrtment of Cheemical Technology, Faculty
y of Science, Chulalongkorn UniVersityy :
Banngkok. 15/04/1
11.
Darnokko, D. dan Munnir Cheryan. 20
000. Kinetics of Palm Oil Transesterificat
T
tion in Batch Reactor.
R
JAOC
CS.
Vool. 77. No. 12. Hal.
H 1263-1267
7.
Diasako
ou, M., Loulouudi A., dan Pap
payannakos N. 1998. Kineticcs of The Non- Catalytic Tran
nesterification of
Soyybean Oil. Fueel. Vol. 77. No..12. Hal.-.
Fei, Kiian Yee dan Lee Keat Teeong. 2008. P
Palm Oil as Feedstocks ffor Biodiesel Production V
Via
Heeterogeneous Transesterificat
T
tion: Optimizaation Study.INC
CV-2008. Schhool of Engineering, Universsiti
Saiins Malaysia: Malaysia.
M
Freedm
man, Bernard, Royden O. Butterfield
B
dan Everett H. Pryde.
P
1986. Transesterifica
T
ation Kinetics of
Soyybean Oil. JAO
OCS. Vol. 63. Hal.
H 1375-1380.
Gotch, Albert J., Aarooon Reeder daan Aleesha MccCormik. 2008
8. Study of Hetterogeneous Baase Catalysts for
f
o Undergraduaate Chemistry Research.
R
Vol. 4. Hal. 58-62..
Bioodiesel Producction. Journal of
Hagen, Jens. 2006. Industrial Catalyyst. WILEY-V
VCH Verlag Gm
mbH & Co.: Jeerman.
08. Tesis:Optiimasi Transestterifikasi Refinnery Bleached Deodorized Palm
P
oil Menjaadi
Harahapp, Hendar. 200
meetil ester Mengggunakan Kata
alis Lithium H
Hidroksida. Seekolah Pasca S
Sarjana, Univeersitas Sumateera
Utaara, Medan.
Hendarrtomo, T. 2004. Pemanfaatann Minyak dari T
Tumbuhan untu
uk Pembuatan Biodiesel. Yog
gyakarta.
Herawaan, T. 2008. Peengembangan Teknologi
T
Bioffuel dari Minya
ak Sawit. PPKS
S. Medan.
Herizal dan Rahman M. 2008. Opptimalisasi Traansesterifikasi Minyak Kelappa Sawit. Lem
mbaran Publikaasi
migas. Vol. 433, No.3, Hal. 611-66.
Lem
Istandi,, I., B. Pramuudono, S. Suhherman, dan S
S. Pryanto. 2010. Potential of LiNO3/AlN
NO3 Catalyst for
f
Heeterogeneous Transesterifica
T
ation of Palm
m Oil to Biod
diesel. Bulletinn of Chemicaal Reaction annd
Ca
atalysis. Vol. 5 (1). Hal. 51-56
6.
Kristen
nsen, Henning G.
G 2005. The Fifth
F
Edition off the European Pharmacopoeeia.
Lam, Man
M Kee, Keaat Teong Lee dan
d Abdul Raahman Moham
med. 2010. Hom
mogenous, Heeterogenous, annd
Enzzymatic Catallysis for Trannsesterification of High Freee Fatty Acid Oil (Waste Cooking
C
Oil) to
Bioodiesel: A Reviiew. Biotechnoology Advances Journal. Vol.. 28. Hal. 500-5518.
Lee, Dae
D Won, You
ung Moo Parrk dan Kwan Young Lee. 2009. Heterrogeneous Basse Catalysts for
f
Traansesterrificatiion in Biodieseel Synthesis. Caatal Surv Asia. Vol. 13. Hal. 63-77.
Li, Yihuuai, Fengxian Qiu, Dongya Yang,
Y
Xiaohuaa Li dan Ping Sun.
S
2011. Prepparation, Charracterization annd
Appplication of Heterogeneous
He
S
Solid
Base Cattalyst for Biod
diesel Production from Soybeean Oil. Biomaass
andd Bioenergy. Vol.
V 35. Hal. 27
787-2795.
MacLeooda, Claire S. , Adam P. Harvvey, Adam F. L
Lee dan Karen
n Wilson, 2007. Evaluation off the Activity and
Staability of Alkalli-Doped Metaal Oxide Cataly
lysts for Appliccation to an Inntensified Meth
hod of Biodiessel
Prooduction. Chem
mical Engineerring Journal. V
Vol. 135. Hal. 63–70.
6
Manuru
ung, Renita, 20
006. Transesterrifikasi Minyakk Nabati. Jurnaal Teknologi Prroses. Vol. 5 (11). Hal. 47-42.
________________ 2007.
2
Kinetikaa Transesterifikkasi Minyak Sawit
S
Menjadi Etil Ester (B
Biodiesel). Jurnnal
Tek
knologi Prosess. Vol. 6 (1). Hal.
H 39-44.
May, Choo
C
Yuen dann Ab. Gapor Md.
M Top. 20000. Minor Comp
mponents from Palm Methyl Esters. Palm oil
o
Deevelopments. Vol.
V 14. Hal. 399-44.
Meher , Lekha Ch
haran, Mangessh G. Kulkarrni, Ajay K. Dalai dan Satya Narayaan Naik. 20006.
Traansesterificatioon of Karanjaa (Pongamia pinnata)
p
Oil by
b Solid Basicc Catalysts. Eu
ur. J. Lipid Sci.
Tecchnol. No.108.. Hal. 389-397.
Nouredddini, H. dan D.
D Zhu. 1997. Kinetics
K
of Traansesterificatio
on of Soybean Oil. IBID. Voll. 74. Hal. 1455714663.
Naik, S.N., L. C. Meher dan D. Vidya. 2006.
2
Technical Aspects of Biodiesel Production by
Traansesterificatioon- A Review. Renewable
R
andd Sustainable Energy
E
Review
ws. Vol.10. Hall. 248-268.
O’Brien
n, R. D. 1998. Fat and Oills: Formulatingg and Processsing for Appliicatio.n Technnomic Publihsinng
Company, Inc. Peennsylvania.
A.5-6
SEMINAR NASIONAL
L TEKNIK KIIMIA SOEBA
ARDJO BROTOHARDJO
ONO IX
Program Stu
udi Teknik Kimia UPN “V
Veteran” Jawaa Timur
Surabayya, 21 Juni 20012
Puna J. F., J. F. Gom
mes, M. Joana N.
N Correia, A.. P. Soares Diaas dan J.C. Boordado. 2010. Advances
A
on the
t
Deevelopment of Novel Heteroggeneous Catallysts for Transsesterification of Triglyceriddes in Biodiesel.
Fueel. Vol. 89. Haal. 3602-3606.
Refaat, A. A. 2010. Biodiesel Production
P
Ussing Solid Meetal Oxide Caatalysts. Internnational Journnal
Envvironmental Sccience Technology. Vol. 8 (11). Hal 203-2211.
Sembiriing, Riani S. 2009.
2
Transessterifikasi Heteerogen Minyakk Sawit Mentaah dan Metano
ol Menggunaka
kan
Ka
atalis Padat Kaalsium Oksida. Fakultas Mateematika dan Ilmu Pengetahuuan Alam Univ
versitas Sumateera
Utaara Medan: Meedan.
Sharmaa, Y.C. dan B. Singh. 2008. Development
D
oof Biodiesel: Current
C
Scenariio. Renewable and Sustainabble
Energy Reviews. Vol.582. Hal. 1-6.
N
Yuhui L
Liao, Dezhengg Wang dan Jiinfu Wang. 20
010. Synthesis of
Shu, Qing, Jixian Gaao, Zeeshan Nawaz,
W
Vegetable Oil with Laarge Amounts of Free Fattyy Acids using a Carbon-Bassed
Bioodiesel from Waste
Sollid Acid Catalyyst. Applied En
nergy. Vol. 87. Hal. 2589-259
96.
Soeraw
widjaja, T. 200
06. Fondasi-F
Fondasi Ilmiahh dan Keteknikan dari Tekknologi Pembuuatan Biodiesel.
Haandout Seminarr Nasional “Biodiesel sebaggai Energi Alteernatif Masa D
Depan”. UGM Yokyakarta. 15
Appril 2006.
Tambunn, Rondang. 2006.
2
Buku Ajjar Teknologi Oleokimia. Departemen
D
Teeknik Kimia, Fakultas
F
Tekniik,
Unniversitas Sumaatera Utara: Meedan.
Watkin
ns, Robert S.., Adam F. Lee, dan K
Karen Wilsonn, 2004. Li-C
CaO Catalyseed Tri-glyseriide
Traansesterificatioon for Biodieseel Application. Green Chemisstry. Vol 4. Hall. 335-340.
Wen, Zhenzhong,
Z
Xinnhai Yu, Shan
n Tung Tu, Jinnyue Yan, dan Erik Dahlquisst. 2010. Synteesis Of Biodiessel
from Vetgetanle Oil with Meethanol Catalyyzed by Li-Dooped Magnesiuum Oxide Caatalysts. Appliied
Energy. Vol 87. Hal.
H 743-748.
Xu, Chhunli, Dan I. En
nache, Rhys Llloyd, David W
W. Knight, Jonnathan K. Bartlley, dan Grahaam J. Hutchinggs.
20110. MgO Catallysed Triglyserride Transesterrification for Biodiesel
B
Synthhesis. Catal Lettt. Vol. 138. Hal.
1-77.
Yacob, Abdul Rahim,, Mohd. Khairuul, dan Nur Syazeila. 2009. Calcination
C
Tem
mperature of Nano
N
MgO Effe
fect
m Oil. World Academy
A
of Sciience, Engineering Technolog
gy. Vol. 56. Hal.
on Basee Transesterificcation of Palm
408-4122.
A.5-7