Produksi biodiesel yang terus meningkat mengharuskan negara-negara untuk membuat standar kualitas biodiesel beserta metode pengujiannya. Negara-
negara yang telah memiliki standar kualitas biodiesel diantaranta Amerika Serikat ASTM D65751, negara-negara Eropa EN 14214, Australia, Brasil ANP 255,
Afrika Selatan, dan Indonesia. Standar yang digunakan di Indonesia SNI 04- 7182-2006 dapat dilihat pada Lampiran 2.
B. Teknologi Produksi Biodiesel
Biodiesel dapat diproduksi dengan bantuan katalis atau secara katalitik dan tanpa bantuan katalis atau secara non-katalitik. Katalis yang bisa digunakan dalam
reaksi dapat digolongkan ke dalam tiga jenis yaitu katalis enzim, katalis asam, dan katalis basa. Contoh dari katalis basa yang biasa digunakan adalah natrium
hidroksida NaOH atau kalium hidroksida KOH, contoh katalis asam adalah asam sulfat H
2
SO
4
atau asam fosfat H
2
PO
4
, contoh katalis enzim adalah lipase. Jenis katalis yang digunakan tergantung dari kandungan FFA Free Fatty Acid
dalam minyaklemak. Katalis basa biasa digunakan untuk minyaklemak dengan kandungan FFA kurang dari 4, sedangkan katalis asam untuk minyaklemak
dengan kandungan FFA lebih dari 5 Joelianingsih et al, 2006. Dalam proses pembuatan biodiesel dengan katalis, alkohol dengan jumlah
atom karbon lebih banyak membutuhkan suhu yang lebih tinggi agar dapat dicapai konversi optimum Freedman et al, 1984 dalam Knothe, 2004. Molar rasio antara
minyak dengan methanol tergantung dari katalis yang digunakan. Stokiometri reaksi menunjukkan jumlah metanol yang dibutuhkan tiga mol per satu mol
trigliserida, agar reaksi dapat bergeser ke kanan maka digunakan methanol yang berlebih.
Proses pembuatan biodiesel dengan katalis dimulai dengan reaksi transesterifikasi, pengembalian methanol yang tidak bereaksi, pemurnian metil
ester dari katalis, pemisahan gliserol yang merupakan produk samping. Pemurnian menggunakan air dengan cara pencucian berulang, sehingga proses ini lebih boros
air. Air sisa pencucian tersebut merupakan limbah yang berbahaya bagi lingkungan. Reaksi pembuatan biodiesel dengan katalis mempunyai kelebihan
reaksi dapat berjalan lebih cepat sedangkan kekurangannya adalah diperlukannya
5
proses yang panjang untuk memurnikan produk dan perlu pengadukan yang kuat dalam reaksi karena methanol susah larut dalam minyak Kusdiana, Saka, 2001.
Alternatif penyelesaian masalah tersebut adalah dengan membuat biodiesel tanpa katalis.
Proses pembuatan biodiesel tanpa katalis mempunyai kelebihan diantaranya tidak perlu dilakukan penghilangan FFA dengan refining atau pra
esterifikasi, reaksi esterifikasi dan transesterifikasi dapat berlangsung dalam satu reaktor sehingga minyak dengan kadar FFA tinggi dapat langsung digunakan,
kondisi proses pemisahan dan pemurnian produk lebih sederhana dan ramah lingkungan Joelianingsih et al, 2006. Kelemahan dari proses ini adalah
penggunaan methanol yang berlebihan dengan suhu dan tekanan yang lebih tinggi dari reaksi berkatalis.
Beberapa penelitian dilakukan untuk mengembangkan proses pembuatan biodiesel secara non-katalitik. Salah satunya adalah pembuatan biodiesel dalam
methanol yang berkondisi superkritis. Methanol dalam kondisi superkritis diharapkan dapat mengatasi masalah campuran dua fase antara minyak dan
methanol sehingga terbentuk satu fase karena menurunnya nilai konstanta dielektrik dari methanol pada kondisi superkritik Deslandes et al 1998 dalam
Kusdiana, Saka, 2001. Titik kritis methanol pada suhu 239°C, tekanan 8.09 MPa. Kusdiana dan Saka melakukan pembuatan biodiesel dengan bahan baku minyak
rapeseed dimana methanol berada dalam kondisi superkritis, hasil terbaik diperoleh dalam kondisi produksi biodiesel pada suhu reaksi 350°C dan molar
ratio methanol terhadap minyak 42 Kusdiana, Saka, 2001. Penelitian lain tentang pembuatan biodiesel secara non-katalitik dengan methanol superkritis juga
dilakukan oleh Diasakou et al 1998, Demirbas 2001, Dasari et al 2003, Warabi et al 2004, Han et al 2005.
Pembuatan biodiesel dalam kondisi methanol superkritis dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. Penggunaan reaktor bertekanan tinggi selain
membutuhkan biaya investasi dan produksi yang tinggi juga beresiko membahayakan keamanan dan keselamatan karena lebih mudah meledak
Joelianingsih et al, 2006, sehingga dibutuhkan alternatif lain dalam pembuatan biodiesel. Alternatif lain tersebut adalah penggunaan reaktor kolom gelembung.
6
Reaktor kolom gelembung digunakan untuk reaksi antara gas-liquid. Kelebihan dari reaktor tipe ini adalah konstruksi sederhana, biaya operasi murah,
effisiensi energi tinggi, pindah panas dan pindah massa terjadi dengan baik Mouza et al., 2004. Reaktor kolom gelembung biasa digunakan untuk oksidasi,
hidrogenasi, ozonolysis, alkilasi, pengapungan kolom, pengolahan air Yang et al., 2001; Wu et al., 2002 dalam Zhao et al, 2004.
Beberapa penelitian tentang pembuatan biodiesel secara non-katalitik menggunakan reaktor kolom gelembung adalah Yamazaki et al dan Joelianingsih
et al 2006. Yamazaki et al mempelajari proses pembuatan biodiesel dalam reaktor kolom gelembung berpengaduk dengan bahan baku minyak bunga
matahari. Dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa semakin besar laju aliran methanol dan volume awal minyak, serta makin kecil kecepatan pengadukan akan
memperbesar laju aliran massa ME pada produk gas keluar reaktor Joelianingsih et al, 2006. Joelianingsih et al 2006 mempelajari kinetika reaksi pembuatan
biodiesel dari minyak sawit secara non-katalitik dalam reaktor kolom gelembung. Reaksi dilakukan pada suhu 250-290°C pada tekanan atmospheric. Dari penelitian
ini diperoleh hasil bahwa nilai dari konstanta reaksi, konversi dari reaksi, dan yield ME cenderung bertambah dengan naiknya suhu reaksi. Kandungan ME
dalam produk cenderung berkurang dengan naiknya suhu reaksi Joelianingsih et al, 2007.
Dalam reaksi pembuatan biodiesel dengan reaktor kolom gelembung, bidang antar muka antara gelembung methanol dan minyak di sekitarnya sangat
berpengaruh terhadap laju reaksi. Semakin besar bidang antar muka dan semakin lama waktu tinggal gelembung methanol dalam fasa cair minyak, akan
memperbesar laju reaksi Yamazaki et al, dalam Joelianingsih 2006. Laju reaksi dikendalikan oleh perpindahan massa di bidang antar muka Joelianingsih et al,
2006. Hal ini dapat diperbaiki dengan memperbesar luas antar muka minyak dan methanol dengan cara memperbanyak jumlah gelembung dan memperkecil
diameter gelembung. Semakin luas bidang antar muka maka perpindahan massa semakin baik sehingga waktu reaksi lebih pendek.
Reaksi pembuatan biodiesel dengan methanol superkritis membutuhkan waktu yang sangat singkat, sekitar empat menit, lebih singkat dari proses dengan
7
katalis, sekitar satu jam. Reaksi pembuatan biodiesel dengan reaktor kolom gelembung membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari metode-metode
lainnya. kelemahan lain dari pembuatan biodiesel dengan reaktor kolom gelembung adalah kandungan ME dalam produk sekitar 90, yang berarti masih
dibawah standar Indonesia maupun Eropa sebesar 96.5 Joelianingsih et al, 2006.
C. Laju reaksi
