Laporan Kimia Organik Biodiesel
13
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Transesterifikasi
Transesterifikasi merupakan suatu reaksi organik dimana suatu
senyawa ester diubah menjadi senyawa ester lain melalui pertukaran gugus
alkohol dari ester dengan gugus alkil dari senyawa alkohol lain. Dalam
reaksi transesterifikasi, senyawa ester direaksikan dengan suatu alkohol
sehingga reaksi transesterifikasi juga disebut reaksi alkoholisis.[1]
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan, oleh
karena itu adanya katalis dapat mempercepat tercapainya keadaan
kesetimbangan dari reaksi. Sedangkan untuk memperoleh kelimpahan
yang besar dari senyawa ester produk, salah satu pereaksi yang digunakan
harus dalam jumlah berlebih. Katalis yang biasa digunakan dapat berupa
asam kuat atau basa kuat.
2.2 Reaksi Trans-Esterifikasi
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi dari minyak atau lemak
dengan alkohol untuk membentuk ester dan gliserol. Transesterifikasi
terdiri dari tiga reaksi reversibel yaitu konversi trigliserida menjadi
digliserida, digliserida menjadi monogliserida dan monogliserida menjadi
metil ester dan gliserol. Reaksi ini dibagi atas tiga jenis yaitu:
a. Interesterifikasi, yaitu pembentukan alkil ester dari ester dengan ester
b. Alkoholisis, yaitu pembentukan alkil ester dari suatu ester dengan
alkohol
c. Asidolisis, yaitu reaksi antara suatu ester dengan asam karboksilat.
2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi Transesterifikasi
Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi transesterifikasi :
a. Suhu Reaksi
Pengaruh suhu terhadap reaksi transesterifikasi menghasilkan metil
ester dengan bahan baku trigliserida dapat dilakukan dalam berbagai
suhu reaksi. Panelitian telah melakukan reaksi transesterifikasi minyak
jarak dengan variasi suhu reaksi 50 sampai 100 ℃ . Peningkatan
suhu menghasilkan peningkatan laju transesterifikasi. Meskipun
demikian, suhu yang paling tepat untuk transesterifikasi adalah 80
℃ dengan tidak adanya kandungan asam lemak bebas di dalam
bahan baku.[2]
b. Perbandingan Molar Alkohol dengan Minyak
14
Perbandingan molar antara metanol dengan minyak merupakan salah
satu faktor yang sangat penting dengan adanya asam lemak bebas yang
terkandung di dalam bahan baku minyak maupun lemak. Karena
transesterifikasi merupakan reaksi yang setimbang, maka dibutuhkan
alkohol berlebih agar kesetimbangan mengarah pada pembentukan
ester asam lemak. Penelitian telah melakukan reaksi transesterifikasi
minyak biji kapas dengan variasi mol alkohol dengan minyak yaitu 3 :
1 ; 9 : 1 ; 12 : 1 (mol / mol) dengan metil ester maksimal yang
diperoleh pada perbandingan 12 : 1 (mol / mol).
c. Konsentrasi Katalis
Konsentrasi katalis yang digunakan bergantung pada bahan baku yang
digunakan. Dalam katalis asam heterogen, konsentrasi katalis mengacu
pada banyaknya gugus sulfonat yang terikat pada katalis tersebut yang
bersifat polar sehingga mampu menkonversi asam lemak bebas dalam
bahan baku yang digunakan. Penelitian sebelumnya menggunakan
konsentrasi katalis sebesar 2 – 6,5% (berat) untuk transesterifikasi
minyak jarak dengan asam lemak bebas 8,17%.
d. Waktu Reaksi
Semakin lama waktu reaksi transesterfikasi maka semakin besar yield
yang diperoleh dari reaksi tersebut. Penelitian telah melakukan reaksi
transesterifikasi minyak biji kapas dengan variasi waktu 1-5 jam.
Diperoleh hasil bahwa metil ester meningkat pada waktu reaksi 1 dan 2
jam sedangkan pada 3-5 jam peningkatan kadar metil ester yang terjadi
tidak terlalu signifikan.
Reaksi transesterifikasi meliputi pengubahan minyak menjadi
senyawa metil ester. Reaksi transesterifikasi diperlukan adanya katalis
seperti reaksi berikut:
Gambar 1. Skema Reaksi Transesterifikasi
2.4 Katalis
Katalis merupakan suatu senyawa yang dapat meningkatkan laju
reaksi tetapi tidak terkonsumsi oleh reaksi. Katalis digunakan secara luas
15
baik di alam, laboratorium dan industri. Katalis yang berada pada fase
yang sama (liquid) dengan reaktan disebut sebagai katalis homogen.
Sedangkan katalis yang berada pada fase yang berbeda dengan reaktannya
(dapat berupa padatan, cairan yang tidak dapat bercampur ataupun gas)
disebut sebagai katalis heterogen.[3]
Berikut macam-macam katalis yang digunakan untuk suatu reaksi:
a. Katalis Homogen
Katalis homogen terdiri atas dua jenis yaitu katalis asam homogen
dan katalis basa homogen. Katalis yang umum digunakan dalam reaksi
transesterifikasi yaitu KOH dan NaOH. Penggunaan katalis ini
menimbulkan masalah pada proses pemisahan produk reaksi sehingga
menghasilkan limbah pencucian dalam jumlah yang besar. Di samping
itu, katalis basa bekerja dengan baik pada batas asam lemak bebas
(ALB) < 0,5%. Jika bahan baku mengandung ALB tinggi, akan terjadi
reaksi antara katalis dengan asam lemak bebas membentuk sabun.
Katalis asam homogen yang digunakan dalam reaksi transesterifikasi
misalnya H2SO4, HCl, dan H3PO4. Akan tetapi penggunaan katalis ini
memerlukan waktu reaksi yang lama, menyebabkan korosi pada
reaktor yang digunakan, rasio molar alkohol dengan minyak harus
besar serta memerlukan suhu yang tinggi.
b. Katalis Heterogen
Katalis heterogen terdiri atas dua jenis yaitu katalis heterogen yang
bersifat asam dan katalis heterogen yang bersifat basa. Beberapa
katalis heterogen telah disintesis baik yang bersifat asam maupun basa.
Katalis basa heterogen yang paling umum digunakan adalah senyawa
oksida logam seperti logam alkali, alkali tanah sebagai katalis
transesterifikasi minyak nabati. Oksida logam alkali tanah (MgO, CaO,
SrO, dan BaO) dikenal sebagai oksida logam tunggal (single metal
oxides). Penelitian telah menggunakan CaO pada reaksi
transesterifikasi minyak bunga matahari dengan yield 98%.
Katalis basa heterogen juga dapat berupa pencampuran atau
pendopingan oksida logam untuk meningkatkan kebasaannya seperti
logam Na, Li, dan K yang didoping pada CaO, MgO dan BaO pada
reaksi tranesterifikasi minyak lobak dengan yield 96,7% dan oksida
campuran antara Na, Li, dan La2O3 untuk transesterifikasi minyak
kacang tanah menghasilkan metil ester asam lemak dengan yield>
99%.
Selain katalis basa heterogen, katalis asam heterogen juga telah
banyak digunakan untuk mengkatalisis reaksi transesterifikasi. Sintesis
asam polianilin sulfonat sebagai katalis transesterifikasi dan
16
esterifikasi menghasilkan biodiesel yang menunjukkan kereaktifan dan
kestabilan katalis yang tinggi. Katalis senyawa karbon dengan basis
sulfonat menjadi katalis yang paling diminati saat ini karena memiliki
gugus –SO3H dengan kerangka karbon yang stabil sehingga mudah
dipisahkan dari sistem reaksi.
Katalis heterogen memiliki keuntungan dibandingkan dengan
katalis homogen yaitu: mudah dipisahkan dari produk reaksi, lebih
tahan terhadap asam lemak bebas yang terkandung di dalam bahan
baku tanpa melalui reaksi saponifikasi sehingga memungkinkan untuk
melakukan reaksi transesterifikasi dan esterifikasi sekaligus dengan
bahan baku yang mengandung kadar asam lemak bebas yang tinggi,
baik bahan baku yang berasal dari hewan maupun yang berasal dari
tumbuhan.
c. Katalis Enzim
Reaksi transesterifikasi secara enzimatis mencegah terbentuknya
sabun, reaksi terjadi pada pH netral, suhu reaksi yang lebih rendah
sehingga lebih bersifat ekonomis. Beberapa metode secara enzimatis
bertujuan untuk memecah ikatan kovalen, ikatan silang (cross linking)
dan enkapsulasi mikro. Lipase merupakan enzim yang paling banyak
digunakan pada reaksi transesterifikasi, karena harganya lebih murah
dibandingkan dengan enzim yang lain dan mampu mengkatalisis baik
reaksi hidrolisis maupun transesterifikasi trigliserida dalam kondisi
biasa untuk menghasilkan biodiesel.
Penggunaan katalis enzim dalam reaksi transesterifikasi memiliki
permasalahan yaitu selain harga enzim yang mahal juga adanya asam
lemak bebas pada bahan baku yang bereaksi dengan alkohol rantai
pendek (seperti metanol dan etanol) menyebabkan enzim terdenaturasi.
Gliserol sebagai salah satu produk reaksi, memberi efek negatif pada
enzim yang digunakan.
2.5 Biodiesel
Biodiesel merupakan salah satu jenis bahan bakar yang berasal dari
sumber energi terbarukan dari minyak tumbuhan yang dipercaya akan
menjadi bahan bakar yang digunakan pada alat transportasi untuk
menggantikan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi sehingga
menyebabkan banyaknya polusi udara. Biodiesel dapat dibuat dari minyak
murni tumbuhan, limbah minyak setelah pemakaian maupun minyak yang
berasal dari lemak hewan. Minyak tumbuhan dapat diklasifikasi menjadi
dua jenis yaitu edibel dan non edibel. Beberapa jenis minyak baik edibel
maupun non edibel seperti minyak bunga matahari, minyak kelapa sawit,
17
dan minyak kemiri telah ditransesterifikasi untuk menghasilkan biodiesel.
[4]
Karena bahan bakunya berasal dari minyak tumbuhan atau lemak
hewan, biodiesel digolongkan sebagai bahan bakar yang dapat diperbarui.
Pada dasarnya semua minyak nabati atau lemak hewan dapat digunakan
sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Banyak penelitian yang telah
dilakukan untuk mendapatkan bahan baku alternatif yang dapat
dikembangkan secara luas sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.
Biodiesel berasal minyak sawit, minyak jelantah, minyak jarak, dan
minyak kedelai. Namun terjadi perdebatan karena bahan bakar ini
terutama minyak kedelai termasuk dalam pangan sehingga hal ini tidak
wajar mengingat semakin meningkatnya populasi manusia.
2.6 Proses Pembuatan Biodiesel
Gambar 2. Proses Pembuatan Biodiesel
Tahapan proses dari pembuatan biodiesel adalah sebagai berikut:
a. Jika kandungan asam lemak bebas dan air terlalu tinggi, hal ini akan
mengakibatkan pembentukan sabun (saponifikasi) dan menimbulkan
masalah pada pemisahan gliserol nantinya. Oleh karena itu, perlu
dilakukan pengolahan pendahuluan bahan baku dilakukan proses
degumming dan refined.[5]
b. Katalis
dilarutkan
dalam
methanol
dengan
menggunakan mixer atau agitator standar.
18
c. Campuran methanol dan katalis dimasukkan ke dalam
reaktor tertutup baru kemudian ditambahkan minyak
nabati. Sistem harus tertutup total untuk menghindari
penguapan methanol.
d. Reaksi dijaga pada suhu diatas titik didih alkohol (sekitar
70 ℃ ) guna mempercepat reaksi meskipun beberapa
sistem merekomendasikan suhu kamar. Lama reaksi
adalah 1 – 8 jam. Pemberian methanol berlebih
diperlukan untuk memastikan konversi yang sempurna.
e. Meskipun densitas gliserol lebih tinggi daripada
biodiesel sehingga gliserol tertarik ke bawah karena
gravitasi, alat sentrifugal masih diperlukan untuk
mempercepat pemisahan kedua senyawa tersebut.
Setelah terjadi pemisahan gliserol dan biodiesel ,
kelebihan methanol diambil dengan proses evaporasi
atau distilasi.
f. Produk samping gliserol yang masih mengandung
katalis dan sabun selanjutnya dinetralkan dengan
larutan asam sulfat.
g. Setelah biodiesel dipisahkan dari gliserol selanjutnya
dimurnikan lagi dengan air hangat untuk membuang
sisa-sia katalis atau sabun. Lalu dikeringkan dan dikirim
ke tangki penyimpan biodiesel.
2.7 Faktor yang Mempengaruhi Hasil Biodiesel
Tahapan reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu
diinginkan agar didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang
maksimum. Beberapa variabel operasi yang mempengaruhi konversi serta
perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut :
a. Pengaruh air dan asam lemak bebas
Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka
asam yang lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar
kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5% (95%) bersama dengan diasilgliserol, monoasilgliserol dan asam lemak
bebas. Namun, minyak dan lemak juga mengandung fosfolipida, sterol
bebas dan ester-ester sterol, tokols (tokoferol dan tokotrienol), triterpen
alkohol, hidrokarbon dan vitamin-vitamin yang terlarut dalam minyak.
Kebanyakan minyak dan lemak biasanya dinamai berdasarkan
sumber biologisnya (seperti minyak kedelai) tetapi masing-masing minyak
dan lemak memiliki rentang parameter fisika, kimia, dan komposisinya
sehingga dapat dikenali.[8]
2.10 Mekanisme Reaksi Trans-Esterifikasi
Berikut mekanisme reaksi transesterifikasi dengan katalis basa :
O
C
C
R
O
R"
R"
O
R"
C
O
OH
R
C
O
O
O
O
R+
R+
O
R
O
O
R+
R+
R
Gambar 3. Mekanisme Reaksi Transesterifikasi
R"
23
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Diagram Alir
Diagram alir pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
1 gr NaOH
41 ml Metanol
Gelasbeker
Diaduk dan dipanaskan
200 ml minyak sayur
Gelasbeker
Dipanaskan sampai suhu 45° C
dan diaduk 45 menit
Mendinginkan campuran 10 menit
Corong Pemisah
Biodiesel
Gliserol
24
Dicuci air panas
Dipanaskan 15 menit pada suhu 100°C
Biodiesel Murni
Gambar 4. Diagram Alir Pembuatan Biodiesel
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Berikut ini merupakan alat-alat yang digunakan pada percobaan sintesis
trans-esterifikasi :
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
l.
m.
n.
o.
p.
q.
r.
s.
t.
u.
v.
w.
x.
Agitator
Alumunium Foil
Batang Pengaduk
Buret
Bulb
Corong
Corong Pemisah
Gelas Piala 500 ml
Gelas Piala 250 ml
Gelas Ukur 100 ml
Gelas Ukur 50 ml
Gelas Ukur 25 ml
Kaca Arloji
Labu Erlenmeyer 250 ml
Lumping Porselindan Mortar
Neraca Analitik
Pipet Tetes
Piknometer
Stopwatch
Spatula
Statif dan Klem
Termometer
Viskometer Ostwald
Water Bath
3.2.2 Bahan
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
2 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
25
Berikut ini merupakan alat-alat yang digunakan pada percobaan sintesis
trans-esterifikasi :
a. Aquades
b. Indikator Phenoftalein
3 tetes
c. Metanol
41 ml
d. Minyak Sayur
200 ml
e. NaOH
1,5 gram
3.3 Metode Percobaan
Berikut ini merupakan prosedur percobaan sintesis trans-esterifikasi :
A.Pembuatan biodiesel
Pada percobaan ini, yang dilakukan pertama kali menimbang 1,5 gram
NaOH yang telah dihaluskan dan di larutkan dengan 41 ml metanol dalam
gelas beker 250 ml selanjutnya mengaduk larutan hingga homogen di dalam
water bath dengan suhu 70◦C. Kemudian mencampurkan 200 ml minyak sayur
secara perlahan ke dalam larutan Natrium Metoksida yang telah homogen dan
melakukan pencampuran secara perlahan sambil melakukan pengadukan kirakira ± 200 rpm yang dipanaskan selama 45 menit. Setelah itu mendinginkan
larutan selama 10 menit dan memisahkan biodiesel dengan corong pisah
kemudian melakukan pengukuran volume serta pengujian mutu biodiesel yang
di dapat.
B.Pengujian Density
Pada percobaan ini ,yang dilakukan pertama kali menimbang labu
piknometer yang bersih dan kering sebagai a gram. Setelah itu piknometer diisi
dengan contoh dan diimpitkan pada suhu t◦C. Kemudian timbang sebagai b
gram. Lalu labu di bersihkan dengan sabun.
C.Pengujian Viskositas
Pada percobaan ini, yang dilakukan pertama kali membersihan terlebih
dahulu alat ostwald dengan contoh 2-3 kali mengambil sampel 5 ml dan
memasukkan ke dalam alat ostwald. Kemudian tetapkan berapa waktu yang
diperlukan untu mengalirkan sampel dengan jalan menghisapnya sampai
melebihi tanda garis atas. Bila miniskus berhimpit perhitungan di mulai lagi
dengan tanda garis bawah. Lalu pengamatan dilakukan 2 kali kemudian
mencatat suhu pada saat pengamatan.
D.Pengujian Asam Lemak Bebas.
26
Pada percobaan ini, yang dilakukan pertama kali menimbang 2-5 gram
metil ester, menambahkan larutan 50 ml metanol 95% netral dan 3 tetes
phenoftalein. Kemudian melakukan titrasi dengan NaOH 0.1 N sampai warna
merah muda dan mencatat banyaknya NaOH yang digunakan.
3.4 Gambar Alat
Berikut adalah alat yang digunakan pada proses pembuatan biodiesel :
Keterangan :
1
2
1. Agitator
2. Gelas beker
3. Waterbath
3
Gambar 5. Alat Percobaan Transesterifikasi
3.5 Variabel Percobaan
Variabel dalam percobaan sintesis trans-esterifikasi berupa variabel
terikat dan berubah.Variabel terikat meliputi minyak sayur yang di
tambahkan yaitu 200 ml ke dalam pembuatan biodiesel, waktu yang
dibutuhkan untuk mendinginkan campuran selama 10 menit, waktu yang
dibutuhkan untuk memanaskan biodiesel selama 45 menit lebih kurang
dengan suhu 100◦C. Adapun variabel berubah pada percobaan ini adalah
jenis katalis basa menggunakan NaOH.
27
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
Berikut hasil dari percobaan transesterifikasi biodiesel :
Tabel 1. Data Hasil Percobaan
Densitas (gr/mL)
Bilangan Asam (mg KOH/gr biodiesel)
Viskositas Kinematik (cSt)
Data
0,93
0,022
57,463
4.1 Pembahasan
Biodiesel yang secara umum didefinisikan sebagai ester monoalkil
dari tanaman dan lemak hewan merupakan bahan bakar alternatif yang
sangat potensial digunakan sebagai pengganti solar karena kemiripan
karakteristiknya, biodiesel diperoleh dari proses transesterifikasi.
28
Gambar 6. Mekanisme Reaksi Transesterifikasi
Transesterifikasi merupakan reaksi organik dimana suatu senyawa
ester diubah menjadi senyawa ester lain melalui pertukaran gugus alkohol
dari ester dengan gugus alkil dari senyawa alkohol lain. Sedikit berbeda
dengan reaksi hidrolisis, pada reaksi transesterifikasi pereaksi yang
digunakan bukan air melainkan alkohol.
Larutan alkali (NaOH) dan metanol (CH3OH) dicampurkan untuk
membentuk larutan Natrium metoksida (Na+ŌCH3). Ketika larutan
Natrium metoksida ini dicampurkan dengan minyak sawit, ikatan polar
yang kuat dari natrium metoksida memecah trigliserida menjadi gliserin
dan rantai ester (biodiesel), bersama-sama juga terbentuk sabun bila tidak
berhati-hati dalam pembuatannya.
Pada pembuatan biodiesel ini, hal pertama yang dilakukan adalah
penyiapan larutan natrium metoksida. Larutan natrium metoksida ini
dibuat dengan mencampurkan natrium hidroksida (NaOH) dan metanol
(CH3OH). Pencampuran ini dilakukan hingga semua natrium hidroksida
larut dalam metanol. Natrium hidroksida larut dalam metanol karena
memiliki kepolaran yang sama. Sambil melarutkan, campuran diaduk agar
natrium hidroksida lebih cepat larut. Pengadukan disini dapat menambah
kelarutan karena dengan pengadukan maka interaksi atau tumbukan antar
29
partikel larutan meningkat. Dengan adanya pengadukan, energi kinetik
masing-masing partikel akan bertambah sehingga partikel-partikel mudah
bergerak dan interaksi serta tumbukannya semakin kuat. Pengadukan ini
merupakan metode konvensional yang dapat meningkatkan kelarutan.
Reaksi antara semua natrium hidroksida dengan metanol merupakan reaksi
eksoterm (menghasilkan panas) membentuk molekul polar (Na+ŌCH3).
Gambar 7. Proses Pengadukan dan Pemanasan Natrium metoksida dan
minyak
Pemanasan dilakukan pada suhu 45oC, suhu yang digunakan di sini
tergolong rendah dibanding dengan titik didih pelarutnya yaitu metanol.
Ini berfungsi agar konversi yang dihasilkan semakin besar meskipun
membutuhkan waktu yang lebih lama dalam prosesnya.
Pemisahan antara biodiesel dengan gliserol dilakukan
menggunakan corong pemisah. Untuk memisahkannya, biodiesel dicuci
dengan air panas. Tujuannya yaitu untuk membawa gliserol turun bersama
dengan air yang keluar sehingga terpisah dari biodiesel. Gliserol akan
turun ke permukaan corong pemisah, sedangkan biodiesel sendiri akan
berada di atasnya. Hal ini dikarenakan keduanya memiliki massa jenis
yang berbeda.
Pada pembuatan biodiesel dengan katalis basa mengisi NaOH
sebanyak 1,0 gram. Penambahan NaOH tersebut berfungsi sebagai
katalisator basa untuk mempercepat reaksi. Setelah itu menambahkan
methanol sebanyak 41 ml yang berfungsi sebagai reaktan pembentukan
biodiesel dan sebagai pelarut NaOH, yang membentuk larutan natrium
etoksida karena pada proses sintesis metil ester ini semua bahan harus
bebas dari air. Hal ini disebabkan karena air akan bereaksi dengan katalis
(NaOH) sehingga jumlah katalis akan berkurang. Lalu, dipanaskan pada
suhu 45˚C.
30
Gambar 8. Proses Dekantasi
Pada penentuan bilangan asam menambahkan etanol 100% yang
berfungsi sebagai pelarut. Lalu dengan menambahkan indikator PP
berfungsi sebagai indikator yang bertujuan untuk menentukan titik akhir
titrasi dengan menunjukkan perubahan warna.
.
Gambar 9. Proses Titrasi dengan larutan NaOH
Biodiesel yang diperoleh dipanaskan kembali dengan suhu 100
untuk menghilangkan kandungan air dari proses pemurnian.
℃
31
Gambar 10. Proses pencucian Biodiesel dengan pemanasan
Dari percobaan, diperoleh massa jenis biodiesel sebesar 0,93 gr/ml,
bilangan asam sebesar 0,022 mg KOH/g biodiesel, dan viskositas
kinematik sebesar 57,463 cst. Perbedaan harga densitas dengan standar
SNI yang sebesar 0,85-0,89 gr/ml dikarenakan adanya kandungan air di
dalam biodiesel. Karena NaOH bersifat higroskopis sehingga NaOH
menyerap air dari udara dan hasilnya tidak murni biodiesel 100%.
Sedangkan harga viskositas yang tinggi diakibatkan karena adanya asam
lemak yang masih terdapat dalam produk transesterifikasi dan tidak
berubah menjadi metil ester. Selain itu, proses pemisahan yang tidak
sempurna dan reaktan tidak terkonversi seluruhnya menyebabkan nilai
densitas dan viskositas percobaan tidak sesuai dengan literatur. Bilangan
asam yang diperoleh sangat kecil dibandingkan literatur karena minyak
yang digunakan adalah minyak baru sehingga asam minyak bebas yang
terkandung hanya sedikit dan proses pembuatan biodiesel dapat langsung
melalui reaksi transesterifikasi.
32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
a) Diperoleh biodiesel dengan densitas sebesar 0,93 gr/ml ; viskositas
sebesar 57,463 cSt dan Bilangan asam sebesar 0,022 mg KOH/g
biodiesel.
b) Pembuatan biodiesel berhasil namun tidak memenuhi SNI.
c) Perbedaan data hasil percobaan dengan Standar Nasional Indonesia
(SNI) untuk biodiesel disebabkan oleh faktor pemanasan dan
pengadukan yang menyebabkan biodiesel tidak 100% murni.
5.2 Saran
Saran yang dapat penulis berikan adalah sebagai berikut :
a) Jumlah volume larutan yang dibutuhkan harus akurat.
b) Periksa kondisi alat sebelum melakukan percobaan.
c) Teliti dalam melakukan percobaan agar data hasil percobaan akurat.
33
DAFTAR PUSTAKA
[1] Fessenden, Ralp J dan Joan S Fessenden.1996.Kimia Organik jilid 2.
Jakarta:Erlangga
[2] Sitorus, Marham.2010.Kimia Organik Umum.Yogyakarta:Graha Ilmu
[3] Hart, H.1987.Kimia Organik, suatu kuliah singkat.Jakarta:Erlangga
[4] Triana Kusumaningsih dkk.2006.Pembuatan Bahan BAkar Biodiesel dari
Minyak Jarak; Pengaruh Suhu dan Konsentrasi KOH pada Reaksi
Transesterifikasi Berbasis Katalis Basa. No.3 volume I, http://jurnal-mipauns, diakses pada 14 Mei 2016.
[5] Renita Manurung.2006.Transesterifikasi Minyak Nabati. No.5 volume I,
http://Jurnal-Teknologi-Proses-usu, diakses pada 14 Mei 2016.
[6] Nixon Poltak Frederic.2006.Pembuatan Biodiesel dari Minyak Biji Kapok
dengan Proses Esterifikasi Transesterifikasi. No.1 volume IV, http://jurnalteknik-kimia_Undip, diakses pada 14 Mei 2016.
[7] HS, Syamsidar , 2013. “Pembuatan & Uji Kualitas Biodiesel dari Minyak
Jelantah” http://www.uin-alauddin.ac.id/download-6.%20SyamsidarPembuatan%20dan%20Uji.pdf
[8] Said M, , 2010.” Studi Kinetika Reaksi pada Metanolisis Minyak Jarak
Pagar” http://jtk.unsri.ac.id/index.php/jtk/article/viewFile/95/96
34
LAMPIRAN
A. Contoh Perhitungan
1. Densitas
M piknometer kosong
=
17,3 gram
M piknometer + sampel =
40,6 gram
M sampel
= (massa piknometer + sampel) – (massa
piknometer kosong)
= 40,6 – 17,3
= 23,3
V sampel
= 25 mL
msampel
ρ sampel
=
v sampel
23,3 gram
=
25 ml
= 0,93 gram/mL
2. Viskositas
K
T1
T2
T rata-rata
V kinematik
=
=
=
=
1,438 mm2/s2
37,22 s
42,7 s
39,96 s
=kxt
= 1,438 x 39,96
= 57,463 mm2/s
= 57,463 cSt
Keterangan :
1 mm2/s = 1 cSt
3. Bilangan asam minyak sayur
M = 56,1 gram/mol
35
T = 0,1 N
V = 0,9 mL
m = 23,3 gram
M .V . T
10. m
56,1.0,9 .0,1
=
10.23,3
= 0,022 mg KOH/g Biodiesel
Bil. Asam =
B. Mekanisme Reaksi Transesterifikasi
O
H2C
O
HC
O
O
C
R1
O
C
+ H3C
R2
O
Na
H
OH
H2C
O
HC
O
C
O
C
O
C
Trigliserida
H2C
R3
C
O
Metanol
R1
OCH3
O
HC
O
H2C
O
H2C
O
C
H2C
+
R2
H
O
O
C
O
HC
O
H 2C
R3
R2
H2C
O
HC
O
C
O
+
O
Monogliserida
R3
C
H2C
O
C
R1
OCH3
R3
HC
O
O
H3C O
C
H2C
C
O
C
H2C
O
R2
HC
O
OCH3
H2C
O
+ H
R2
O
+ O
C
C
Digliserida
R3
O
H2C
O
+
R2
O
O
H2C
R3
O
O
HC
C
O
H
O
C
O
Katalis
O
H2C
H3C O
R2
O
O
H2C
R1
H
OCH3
R3
+
H3C O
O
2
O
C
R3
36
H2C
O
HC
O
+
H
O
H
O
H2 C
O
C
R3
H2 C
O
HC
O
H 2C
O
+
O
O
HC
O
H 2C
O
H2C
+ 3H
O
H
H2 C
H2 C
O
C
R2
OCH3
Metil Ester
(Biodiesel)
HC
+
3
HC
H2C
Gliserol
OH
OH +
OH
OH
OH +
NaOH
OH
Katalis
OH
R2
OCH3
OCH3
H2 C
C
Na
3
37
Blangko Percobaan
Biodiesel
Hari/Tanggal : Sabtu/14 Mei 2016
Kelompok
: B-9
Nama Anggota : 1. M. Aria Mandalika
2. Riska Maisyanti
3. Rhoma Dhianah
Jurusan
: Teknik Kimia
Asisten
: Andriano
Data Praktikum
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Waktu (t)
0-5
5-10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
Suhu (T)
36
41
45
46
47
48
49
49
49
Penentuan densitas Amil Asetat
Massa sampel
= 23,3 gram
Volume sampel
=5
mL
Densitas
= 0,93 gr/mL
Penentuan viskositas kinematik
K = 1,438 mm2/s2
t1 = 37,22 s
t2 = 42,7 s
Penentuan bilangan asam
Volume titran
= 0,9 mL
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Transesterifikasi
Transesterifikasi merupakan suatu reaksi organik dimana suatu
senyawa ester diubah menjadi senyawa ester lain melalui pertukaran gugus
alkohol dari ester dengan gugus alkil dari senyawa alkohol lain. Dalam
reaksi transesterifikasi, senyawa ester direaksikan dengan suatu alkohol
sehingga reaksi transesterifikasi juga disebut reaksi alkoholisis.[1]
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan, oleh
karena itu adanya katalis dapat mempercepat tercapainya keadaan
kesetimbangan dari reaksi. Sedangkan untuk memperoleh kelimpahan
yang besar dari senyawa ester produk, salah satu pereaksi yang digunakan
harus dalam jumlah berlebih. Katalis yang biasa digunakan dapat berupa
asam kuat atau basa kuat.
2.2 Reaksi Trans-Esterifikasi
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi dari minyak atau lemak
dengan alkohol untuk membentuk ester dan gliserol. Transesterifikasi
terdiri dari tiga reaksi reversibel yaitu konversi trigliserida menjadi
digliserida, digliserida menjadi monogliserida dan monogliserida menjadi
metil ester dan gliserol. Reaksi ini dibagi atas tiga jenis yaitu:
a. Interesterifikasi, yaitu pembentukan alkil ester dari ester dengan ester
b. Alkoholisis, yaitu pembentukan alkil ester dari suatu ester dengan
alkohol
c. Asidolisis, yaitu reaksi antara suatu ester dengan asam karboksilat.
2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi Transesterifikasi
Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi transesterifikasi :
a. Suhu Reaksi
Pengaruh suhu terhadap reaksi transesterifikasi menghasilkan metil
ester dengan bahan baku trigliserida dapat dilakukan dalam berbagai
suhu reaksi. Panelitian telah melakukan reaksi transesterifikasi minyak
jarak dengan variasi suhu reaksi 50 sampai 100 ℃ . Peningkatan
suhu menghasilkan peningkatan laju transesterifikasi. Meskipun
demikian, suhu yang paling tepat untuk transesterifikasi adalah 80
℃ dengan tidak adanya kandungan asam lemak bebas di dalam
bahan baku.[2]
b. Perbandingan Molar Alkohol dengan Minyak
14
Perbandingan molar antara metanol dengan minyak merupakan salah
satu faktor yang sangat penting dengan adanya asam lemak bebas yang
terkandung di dalam bahan baku minyak maupun lemak. Karena
transesterifikasi merupakan reaksi yang setimbang, maka dibutuhkan
alkohol berlebih agar kesetimbangan mengarah pada pembentukan
ester asam lemak. Penelitian telah melakukan reaksi transesterifikasi
minyak biji kapas dengan variasi mol alkohol dengan minyak yaitu 3 :
1 ; 9 : 1 ; 12 : 1 (mol / mol) dengan metil ester maksimal yang
diperoleh pada perbandingan 12 : 1 (mol / mol).
c. Konsentrasi Katalis
Konsentrasi katalis yang digunakan bergantung pada bahan baku yang
digunakan. Dalam katalis asam heterogen, konsentrasi katalis mengacu
pada banyaknya gugus sulfonat yang terikat pada katalis tersebut yang
bersifat polar sehingga mampu menkonversi asam lemak bebas dalam
bahan baku yang digunakan. Penelitian sebelumnya menggunakan
konsentrasi katalis sebesar 2 – 6,5% (berat) untuk transesterifikasi
minyak jarak dengan asam lemak bebas 8,17%.
d. Waktu Reaksi
Semakin lama waktu reaksi transesterfikasi maka semakin besar yield
yang diperoleh dari reaksi tersebut. Penelitian telah melakukan reaksi
transesterifikasi minyak biji kapas dengan variasi waktu 1-5 jam.
Diperoleh hasil bahwa metil ester meningkat pada waktu reaksi 1 dan 2
jam sedangkan pada 3-5 jam peningkatan kadar metil ester yang terjadi
tidak terlalu signifikan.
Reaksi transesterifikasi meliputi pengubahan minyak menjadi
senyawa metil ester. Reaksi transesterifikasi diperlukan adanya katalis
seperti reaksi berikut:
Gambar 1. Skema Reaksi Transesterifikasi
2.4 Katalis
Katalis merupakan suatu senyawa yang dapat meningkatkan laju
reaksi tetapi tidak terkonsumsi oleh reaksi. Katalis digunakan secara luas
15
baik di alam, laboratorium dan industri. Katalis yang berada pada fase
yang sama (liquid) dengan reaktan disebut sebagai katalis homogen.
Sedangkan katalis yang berada pada fase yang berbeda dengan reaktannya
(dapat berupa padatan, cairan yang tidak dapat bercampur ataupun gas)
disebut sebagai katalis heterogen.[3]
Berikut macam-macam katalis yang digunakan untuk suatu reaksi:
a. Katalis Homogen
Katalis homogen terdiri atas dua jenis yaitu katalis asam homogen
dan katalis basa homogen. Katalis yang umum digunakan dalam reaksi
transesterifikasi yaitu KOH dan NaOH. Penggunaan katalis ini
menimbulkan masalah pada proses pemisahan produk reaksi sehingga
menghasilkan limbah pencucian dalam jumlah yang besar. Di samping
itu, katalis basa bekerja dengan baik pada batas asam lemak bebas
(ALB) < 0,5%. Jika bahan baku mengandung ALB tinggi, akan terjadi
reaksi antara katalis dengan asam lemak bebas membentuk sabun.
Katalis asam homogen yang digunakan dalam reaksi transesterifikasi
misalnya H2SO4, HCl, dan H3PO4. Akan tetapi penggunaan katalis ini
memerlukan waktu reaksi yang lama, menyebabkan korosi pada
reaktor yang digunakan, rasio molar alkohol dengan minyak harus
besar serta memerlukan suhu yang tinggi.
b. Katalis Heterogen
Katalis heterogen terdiri atas dua jenis yaitu katalis heterogen yang
bersifat asam dan katalis heterogen yang bersifat basa. Beberapa
katalis heterogen telah disintesis baik yang bersifat asam maupun basa.
Katalis basa heterogen yang paling umum digunakan adalah senyawa
oksida logam seperti logam alkali, alkali tanah sebagai katalis
transesterifikasi minyak nabati. Oksida logam alkali tanah (MgO, CaO,
SrO, dan BaO) dikenal sebagai oksida logam tunggal (single metal
oxides). Penelitian telah menggunakan CaO pada reaksi
transesterifikasi minyak bunga matahari dengan yield 98%.
Katalis basa heterogen juga dapat berupa pencampuran atau
pendopingan oksida logam untuk meningkatkan kebasaannya seperti
logam Na, Li, dan K yang didoping pada CaO, MgO dan BaO pada
reaksi tranesterifikasi minyak lobak dengan yield 96,7% dan oksida
campuran antara Na, Li, dan La2O3 untuk transesterifikasi minyak
kacang tanah menghasilkan metil ester asam lemak dengan yield>
99%.
Selain katalis basa heterogen, katalis asam heterogen juga telah
banyak digunakan untuk mengkatalisis reaksi transesterifikasi. Sintesis
asam polianilin sulfonat sebagai katalis transesterifikasi dan
16
esterifikasi menghasilkan biodiesel yang menunjukkan kereaktifan dan
kestabilan katalis yang tinggi. Katalis senyawa karbon dengan basis
sulfonat menjadi katalis yang paling diminati saat ini karena memiliki
gugus –SO3H dengan kerangka karbon yang stabil sehingga mudah
dipisahkan dari sistem reaksi.
Katalis heterogen memiliki keuntungan dibandingkan dengan
katalis homogen yaitu: mudah dipisahkan dari produk reaksi, lebih
tahan terhadap asam lemak bebas yang terkandung di dalam bahan
baku tanpa melalui reaksi saponifikasi sehingga memungkinkan untuk
melakukan reaksi transesterifikasi dan esterifikasi sekaligus dengan
bahan baku yang mengandung kadar asam lemak bebas yang tinggi,
baik bahan baku yang berasal dari hewan maupun yang berasal dari
tumbuhan.
c. Katalis Enzim
Reaksi transesterifikasi secara enzimatis mencegah terbentuknya
sabun, reaksi terjadi pada pH netral, suhu reaksi yang lebih rendah
sehingga lebih bersifat ekonomis. Beberapa metode secara enzimatis
bertujuan untuk memecah ikatan kovalen, ikatan silang (cross linking)
dan enkapsulasi mikro. Lipase merupakan enzim yang paling banyak
digunakan pada reaksi transesterifikasi, karena harganya lebih murah
dibandingkan dengan enzim yang lain dan mampu mengkatalisis baik
reaksi hidrolisis maupun transesterifikasi trigliserida dalam kondisi
biasa untuk menghasilkan biodiesel.
Penggunaan katalis enzim dalam reaksi transesterifikasi memiliki
permasalahan yaitu selain harga enzim yang mahal juga adanya asam
lemak bebas pada bahan baku yang bereaksi dengan alkohol rantai
pendek (seperti metanol dan etanol) menyebabkan enzim terdenaturasi.
Gliserol sebagai salah satu produk reaksi, memberi efek negatif pada
enzim yang digunakan.
2.5 Biodiesel
Biodiesel merupakan salah satu jenis bahan bakar yang berasal dari
sumber energi terbarukan dari minyak tumbuhan yang dipercaya akan
menjadi bahan bakar yang digunakan pada alat transportasi untuk
menggantikan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi sehingga
menyebabkan banyaknya polusi udara. Biodiesel dapat dibuat dari minyak
murni tumbuhan, limbah minyak setelah pemakaian maupun minyak yang
berasal dari lemak hewan. Minyak tumbuhan dapat diklasifikasi menjadi
dua jenis yaitu edibel dan non edibel. Beberapa jenis minyak baik edibel
maupun non edibel seperti minyak bunga matahari, minyak kelapa sawit,
17
dan minyak kemiri telah ditransesterifikasi untuk menghasilkan biodiesel.
[4]
Karena bahan bakunya berasal dari minyak tumbuhan atau lemak
hewan, biodiesel digolongkan sebagai bahan bakar yang dapat diperbarui.
Pada dasarnya semua minyak nabati atau lemak hewan dapat digunakan
sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Banyak penelitian yang telah
dilakukan untuk mendapatkan bahan baku alternatif yang dapat
dikembangkan secara luas sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.
Biodiesel berasal minyak sawit, minyak jelantah, minyak jarak, dan
minyak kedelai. Namun terjadi perdebatan karena bahan bakar ini
terutama minyak kedelai termasuk dalam pangan sehingga hal ini tidak
wajar mengingat semakin meningkatnya populasi manusia.
2.6 Proses Pembuatan Biodiesel
Gambar 2. Proses Pembuatan Biodiesel
Tahapan proses dari pembuatan biodiesel adalah sebagai berikut:
a. Jika kandungan asam lemak bebas dan air terlalu tinggi, hal ini akan
mengakibatkan pembentukan sabun (saponifikasi) dan menimbulkan
masalah pada pemisahan gliserol nantinya. Oleh karena itu, perlu
dilakukan pengolahan pendahuluan bahan baku dilakukan proses
degumming dan refined.[5]
b. Katalis
dilarutkan
dalam
methanol
dengan
menggunakan mixer atau agitator standar.
18
c. Campuran methanol dan katalis dimasukkan ke dalam
reaktor tertutup baru kemudian ditambahkan minyak
nabati. Sistem harus tertutup total untuk menghindari
penguapan methanol.
d. Reaksi dijaga pada suhu diatas titik didih alkohol (sekitar
70 ℃ ) guna mempercepat reaksi meskipun beberapa
sistem merekomendasikan suhu kamar. Lama reaksi
adalah 1 – 8 jam. Pemberian methanol berlebih
diperlukan untuk memastikan konversi yang sempurna.
e. Meskipun densitas gliserol lebih tinggi daripada
biodiesel sehingga gliserol tertarik ke bawah karena
gravitasi, alat sentrifugal masih diperlukan untuk
mempercepat pemisahan kedua senyawa tersebut.
Setelah terjadi pemisahan gliserol dan biodiesel ,
kelebihan methanol diambil dengan proses evaporasi
atau distilasi.
f. Produk samping gliserol yang masih mengandung
katalis dan sabun selanjutnya dinetralkan dengan
larutan asam sulfat.
g. Setelah biodiesel dipisahkan dari gliserol selanjutnya
dimurnikan lagi dengan air hangat untuk membuang
sisa-sia katalis atau sabun. Lalu dikeringkan dan dikirim
ke tangki penyimpan biodiesel.
2.7 Faktor yang Mempengaruhi Hasil Biodiesel
Tahapan reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu
diinginkan agar didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang
maksimum. Beberapa variabel operasi yang mempengaruhi konversi serta
perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut :
a. Pengaruh air dan asam lemak bebas
Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka
asam yang lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar
kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5% (95%) bersama dengan diasilgliserol, monoasilgliserol dan asam lemak
bebas. Namun, minyak dan lemak juga mengandung fosfolipida, sterol
bebas dan ester-ester sterol, tokols (tokoferol dan tokotrienol), triterpen
alkohol, hidrokarbon dan vitamin-vitamin yang terlarut dalam minyak.
Kebanyakan minyak dan lemak biasanya dinamai berdasarkan
sumber biologisnya (seperti minyak kedelai) tetapi masing-masing minyak
dan lemak memiliki rentang parameter fisika, kimia, dan komposisinya
sehingga dapat dikenali.[8]
2.10 Mekanisme Reaksi Trans-Esterifikasi
Berikut mekanisme reaksi transesterifikasi dengan katalis basa :
O
C
C
R
O
R"
R"
O
R"
C
O
OH
R
C
O
O
O
O
R+
R+
O
R
O
O
R+
R+
R
Gambar 3. Mekanisme Reaksi Transesterifikasi
R"
23
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Diagram Alir
Diagram alir pada percobaan ini adalah sebagai berikut :
1 gr NaOH
41 ml Metanol
Gelasbeker
Diaduk dan dipanaskan
200 ml minyak sayur
Gelasbeker
Dipanaskan sampai suhu 45° C
dan diaduk 45 menit
Mendinginkan campuran 10 menit
Corong Pemisah
Biodiesel
Gliserol
24
Dicuci air panas
Dipanaskan 15 menit pada suhu 100°C
Biodiesel Murni
Gambar 4. Diagram Alir Pembuatan Biodiesel
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Berikut ini merupakan alat-alat yang digunakan pada percobaan sintesis
trans-esterifikasi :
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
l.
m.
n.
o.
p.
q.
r.
s.
t.
u.
v.
w.
x.
Agitator
Alumunium Foil
Batang Pengaduk
Buret
Bulb
Corong
Corong Pemisah
Gelas Piala 500 ml
Gelas Piala 250 ml
Gelas Ukur 100 ml
Gelas Ukur 50 ml
Gelas Ukur 25 ml
Kaca Arloji
Labu Erlenmeyer 250 ml
Lumping Porselindan Mortar
Neraca Analitik
Pipet Tetes
Piknometer
Stopwatch
Spatula
Statif dan Klem
Termometer
Viskometer Ostwald
Water Bath
3.2.2 Bahan
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
2 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
1 Buah
25
Berikut ini merupakan alat-alat yang digunakan pada percobaan sintesis
trans-esterifikasi :
a. Aquades
b. Indikator Phenoftalein
3 tetes
c. Metanol
41 ml
d. Minyak Sayur
200 ml
e. NaOH
1,5 gram
3.3 Metode Percobaan
Berikut ini merupakan prosedur percobaan sintesis trans-esterifikasi :
A.Pembuatan biodiesel
Pada percobaan ini, yang dilakukan pertama kali menimbang 1,5 gram
NaOH yang telah dihaluskan dan di larutkan dengan 41 ml metanol dalam
gelas beker 250 ml selanjutnya mengaduk larutan hingga homogen di dalam
water bath dengan suhu 70◦C. Kemudian mencampurkan 200 ml minyak sayur
secara perlahan ke dalam larutan Natrium Metoksida yang telah homogen dan
melakukan pencampuran secara perlahan sambil melakukan pengadukan kirakira ± 200 rpm yang dipanaskan selama 45 menit. Setelah itu mendinginkan
larutan selama 10 menit dan memisahkan biodiesel dengan corong pisah
kemudian melakukan pengukuran volume serta pengujian mutu biodiesel yang
di dapat.
B.Pengujian Density
Pada percobaan ini ,yang dilakukan pertama kali menimbang labu
piknometer yang bersih dan kering sebagai a gram. Setelah itu piknometer diisi
dengan contoh dan diimpitkan pada suhu t◦C. Kemudian timbang sebagai b
gram. Lalu labu di bersihkan dengan sabun.
C.Pengujian Viskositas
Pada percobaan ini, yang dilakukan pertama kali membersihan terlebih
dahulu alat ostwald dengan contoh 2-3 kali mengambil sampel 5 ml dan
memasukkan ke dalam alat ostwald. Kemudian tetapkan berapa waktu yang
diperlukan untu mengalirkan sampel dengan jalan menghisapnya sampai
melebihi tanda garis atas. Bila miniskus berhimpit perhitungan di mulai lagi
dengan tanda garis bawah. Lalu pengamatan dilakukan 2 kali kemudian
mencatat suhu pada saat pengamatan.
D.Pengujian Asam Lemak Bebas.
26
Pada percobaan ini, yang dilakukan pertama kali menimbang 2-5 gram
metil ester, menambahkan larutan 50 ml metanol 95% netral dan 3 tetes
phenoftalein. Kemudian melakukan titrasi dengan NaOH 0.1 N sampai warna
merah muda dan mencatat banyaknya NaOH yang digunakan.
3.4 Gambar Alat
Berikut adalah alat yang digunakan pada proses pembuatan biodiesel :
Keterangan :
1
2
1. Agitator
2. Gelas beker
3. Waterbath
3
Gambar 5. Alat Percobaan Transesterifikasi
3.5 Variabel Percobaan
Variabel dalam percobaan sintesis trans-esterifikasi berupa variabel
terikat dan berubah.Variabel terikat meliputi minyak sayur yang di
tambahkan yaitu 200 ml ke dalam pembuatan biodiesel, waktu yang
dibutuhkan untuk mendinginkan campuran selama 10 menit, waktu yang
dibutuhkan untuk memanaskan biodiesel selama 45 menit lebih kurang
dengan suhu 100◦C. Adapun variabel berubah pada percobaan ini adalah
jenis katalis basa menggunakan NaOH.
27
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
Berikut hasil dari percobaan transesterifikasi biodiesel :
Tabel 1. Data Hasil Percobaan
Densitas (gr/mL)
Bilangan Asam (mg KOH/gr biodiesel)
Viskositas Kinematik (cSt)
Data
0,93
0,022
57,463
4.1 Pembahasan
Biodiesel yang secara umum didefinisikan sebagai ester monoalkil
dari tanaman dan lemak hewan merupakan bahan bakar alternatif yang
sangat potensial digunakan sebagai pengganti solar karena kemiripan
karakteristiknya, biodiesel diperoleh dari proses transesterifikasi.
28
Gambar 6. Mekanisme Reaksi Transesterifikasi
Transesterifikasi merupakan reaksi organik dimana suatu senyawa
ester diubah menjadi senyawa ester lain melalui pertukaran gugus alkohol
dari ester dengan gugus alkil dari senyawa alkohol lain. Sedikit berbeda
dengan reaksi hidrolisis, pada reaksi transesterifikasi pereaksi yang
digunakan bukan air melainkan alkohol.
Larutan alkali (NaOH) dan metanol (CH3OH) dicampurkan untuk
membentuk larutan Natrium metoksida (Na+ŌCH3). Ketika larutan
Natrium metoksida ini dicampurkan dengan minyak sawit, ikatan polar
yang kuat dari natrium metoksida memecah trigliserida menjadi gliserin
dan rantai ester (biodiesel), bersama-sama juga terbentuk sabun bila tidak
berhati-hati dalam pembuatannya.
Pada pembuatan biodiesel ini, hal pertama yang dilakukan adalah
penyiapan larutan natrium metoksida. Larutan natrium metoksida ini
dibuat dengan mencampurkan natrium hidroksida (NaOH) dan metanol
(CH3OH). Pencampuran ini dilakukan hingga semua natrium hidroksida
larut dalam metanol. Natrium hidroksida larut dalam metanol karena
memiliki kepolaran yang sama. Sambil melarutkan, campuran diaduk agar
natrium hidroksida lebih cepat larut. Pengadukan disini dapat menambah
kelarutan karena dengan pengadukan maka interaksi atau tumbukan antar
29
partikel larutan meningkat. Dengan adanya pengadukan, energi kinetik
masing-masing partikel akan bertambah sehingga partikel-partikel mudah
bergerak dan interaksi serta tumbukannya semakin kuat. Pengadukan ini
merupakan metode konvensional yang dapat meningkatkan kelarutan.
Reaksi antara semua natrium hidroksida dengan metanol merupakan reaksi
eksoterm (menghasilkan panas) membentuk molekul polar (Na+ŌCH3).
Gambar 7. Proses Pengadukan dan Pemanasan Natrium metoksida dan
minyak
Pemanasan dilakukan pada suhu 45oC, suhu yang digunakan di sini
tergolong rendah dibanding dengan titik didih pelarutnya yaitu metanol.
Ini berfungsi agar konversi yang dihasilkan semakin besar meskipun
membutuhkan waktu yang lebih lama dalam prosesnya.
Pemisahan antara biodiesel dengan gliserol dilakukan
menggunakan corong pemisah. Untuk memisahkannya, biodiesel dicuci
dengan air panas. Tujuannya yaitu untuk membawa gliserol turun bersama
dengan air yang keluar sehingga terpisah dari biodiesel. Gliserol akan
turun ke permukaan corong pemisah, sedangkan biodiesel sendiri akan
berada di atasnya. Hal ini dikarenakan keduanya memiliki massa jenis
yang berbeda.
Pada pembuatan biodiesel dengan katalis basa mengisi NaOH
sebanyak 1,0 gram. Penambahan NaOH tersebut berfungsi sebagai
katalisator basa untuk mempercepat reaksi. Setelah itu menambahkan
methanol sebanyak 41 ml yang berfungsi sebagai reaktan pembentukan
biodiesel dan sebagai pelarut NaOH, yang membentuk larutan natrium
etoksida karena pada proses sintesis metil ester ini semua bahan harus
bebas dari air. Hal ini disebabkan karena air akan bereaksi dengan katalis
(NaOH) sehingga jumlah katalis akan berkurang. Lalu, dipanaskan pada
suhu 45˚C.
30
Gambar 8. Proses Dekantasi
Pada penentuan bilangan asam menambahkan etanol 100% yang
berfungsi sebagai pelarut. Lalu dengan menambahkan indikator PP
berfungsi sebagai indikator yang bertujuan untuk menentukan titik akhir
titrasi dengan menunjukkan perubahan warna.
.
Gambar 9. Proses Titrasi dengan larutan NaOH
Biodiesel yang diperoleh dipanaskan kembali dengan suhu 100
untuk menghilangkan kandungan air dari proses pemurnian.
℃
31
Gambar 10. Proses pencucian Biodiesel dengan pemanasan
Dari percobaan, diperoleh massa jenis biodiesel sebesar 0,93 gr/ml,
bilangan asam sebesar 0,022 mg KOH/g biodiesel, dan viskositas
kinematik sebesar 57,463 cst. Perbedaan harga densitas dengan standar
SNI yang sebesar 0,85-0,89 gr/ml dikarenakan adanya kandungan air di
dalam biodiesel. Karena NaOH bersifat higroskopis sehingga NaOH
menyerap air dari udara dan hasilnya tidak murni biodiesel 100%.
Sedangkan harga viskositas yang tinggi diakibatkan karena adanya asam
lemak yang masih terdapat dalam produk transesterifikasi dan tidak
berubah menjadi metil ester. Selain itu, proses pemisahan yang tidak
sempurna dan reaktan tidak terkonversi seluruhnya menyebabkan nilai
densitas dan viskositas percobaan tidak sesuai dengan literatur. Bilangan
asam yang diperoleh sangat kecil dibandingkan literatur karena minyak
yang digunakan adalah minyak baru sehingga asam minyak bebas yang
terkandung hanya sedikit dan proses pembuatan biodiesel dapat langsung
melalui reaksi transesterifikasi.
32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
a) Diperoleh biodiesel dengan densitas sebesar 0,93 gr/ml ; viskositas
sebesar 57,463 cSt dan Bilangan asam sebesar 0,022 mg KOH/g
biodiesel.
b) Pembuatan biodiesel berhasil namun tidak memenuhi SNI.
c) Perbedaan data hasil percobaan dengan Standar Nasional Indonesia
(SNI) untuk biodiesel disebabkan oleh faktor pemanasan dan
pengadukan yang menyebabkan biodiesel tidak 100% murni.
5.2 Saran
Saran yang dapat penulis berikan adalah sebagai berikut :
a) Jumlah volume larutan yang dibutuhkan harus akurat.
b) Periksa kondisi alat sebelum melakukan percobaan.
c) Teliti dalam melakukan percobaan agar data hasil percobaan akurat.
33
DAFTAR PUSTAKA
[1] Fessenden, Ralp J dan Joan S Fessenden.1996.Kimia Organik jilid 2.
Jakarta:Erlangga
[2] Sitorus, Marham.2010.Kimia Organik Umum.Yogyakarta:Graha Ilmu
[3] Hart, H.1987.Kimia Organik, suatu kuliah singkat.Jakarta:Erlangga
[4] Triana Kusumaningsih dkk.2006.Pembuatan Bahan BAkar Biodiesel dari
Minyak Jarak; Pengaruh Suhu dan Konsentrasi KOH pada Reaksi
Transesterifikasi Berbasis Katalis Basa. No.3 volume I, http://jurnal-mipauns, diakses pada 14 Mei 2016.
[5] Renita Manurung.2006.Transesterifikasi Minyak Nabati. No.5 volume I,
http://Jurnal-Teknologi-Proses-usu, diakses pada 14 Mei 2016.
[6] Nixon Poltak Frederic.2006.Pembuatan Biodiesel dari Minyak Biji Kapok
dengan Proses Esterifikasi Transesterifikasi. No.1 volume IV, http://jurnalteknik-kimia_Undip, diakses pada 14 Mei 2016.
[7] HS, Syamsidar , 2013. “Pembuatan & Uji Kualitas Biodiesel dari Minyak
Jelantah” http://www.uin-alauddin.ac.id/download-6.%20SyamsidarPembuatan%20dan%20Uji.pdf
[8] Said M, , 2010.” Studi Kinetika Reaksi pada Metanolisis Minyak Jarak
Pagar” http://jtk.unsri.ac.id/index.php/jtk/article/viewFile/95/96
34
LAMPIRAN
A. Contoh Perhitungan
1. Densitas
M piknometer kosong
=
17,3 gram
M piknometer + sampel =
40,6 gram
M sampel
= (massa piknometer + sampel) – (massa
piknometer kosong)
= 40,6 – 17,3
= 23,3
V sampel
= 25 mL
msampel
ρ sampel
=
v sampel
23,3 gram
=
25 ml
= 0,93 gram/mL
2. Viskositas
K
T1
T2
T rata-rata
V kinematik
=
=
=
=
1,438 mm2/s2
37,22 s
42,7 s
39,96 s
=kxt
= 1,438 x 39,96
= 57,463 mm2/s
= 57,463 cSt
Keterangan :
1 mm2/s = 1 cSt
3. Bilangan asam minyak sayur
M = 56,1 gram/mol
35
T = 0,1 N
V = 0,9 mL
m = 23,3 gram
M .V . T
10. m
56,1.0,9 .0,1
=
10.23,3
= 0,022 mg KOH/g Biodiesel
Bil. Asam =
B. Mekanisme Reaksi Transesterifikasi
O
H2C
O
HC
O
O
C
R1
O
C
+ H3C
R2
O
Na
H
OH
H2C
O
HC
O
C
O
C
O
C
Trigliserida
H2C
R3
C
O
Metanol
R1
OCH3
O
HC
O
H2C
O
H2C
O
C
H2C
+
R2
H
O
O
C
O
HC
O
H 2C
R3
R2
H2C
O
HC
O
C
O
+
O
Monogliserida
R3
C
H2C
O
C
R1
OCH3
R3
HC
O
O
H3C O
C
H2C
C
O
C
H2C
O
R2
HC
O
OCH3
H2C
O
+ H
R2
O
+ O
C
C
Digliserida
R3
O
H2C
O
+
R2
O
O
H2C
R3
O
O
HC
C
O
H
O
C
O
Katalis
O
H2C
H3C O
R2
O
O
H2C
R1
H
OCH3
R3
+
H3C O
O
2
O
C
R3
36
H2C
O
HC
O
+
H
O
H
O
H2 C
O
C
R3
H2 C
O
HC
O
H 2C
O
+
O
O
HC
O
H 2C
O
H2C
+ 3H
O
H
H2 C
H2 C
O
C
R2
OCH3
Metil Ester
(Biodiesel)
HC
+
3
HC
H2C
Gliserol
OH
OH +
OH
OH
OH +
NaOH
OH
Katalis
OH
R2
OCH3
OCH3
H2 C
C
Na
3
37
Blangko Percobaan
Biodiesel
Hari/Tanggal : Sabtu/14 Mei 2016
Kelompok
: B-9
Nama Anggota : 1. M. Aria Mandalika
2. Riska Maisyanti
3. Rhoma Dhianah
Jurusan
: Teknik Kimia
Asisten
: Andriano
Data Praktikum
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Waktu (t)
0-5
5-10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
Suhu (T)
36
41
45
46
47
48
49
49
49
Penentuan densitas Amil Asetat
Massa sampel
= 23,3 gram
Volume sampel
=5
mL
Densitas
= 0,93 gr/mL
Penentuan viskositas kinematik
K = 1,438 mm2/s2
t1 = 37,22 s
t2 = 42,7 s
Penentuan bilangan asam
Volume titran
= 0,9 mL