Kinetika Reaksi Transesterifikasi Minyak sawit dengan Katalis Single Promotor.
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
Kin
netika Reaksi Transesterifikassi Minyak
k Sawit Dengan Kata
alis Singlee
Pr
Promotor
San
nti Dyah Sav
vitri, Nyom
man Puspa A
Asri, Achmaad Roesyadii, Kusno Budikarjono,
S
Suprapto
Labo
oratorium Teeknik Reaksii Kimia, Fakkultas Teknoologi Industrii
Insttitut Teknoloogi Sepuluh Nopember
Kampus S
Sukolilo Suraabaya
e-mail
e
: arooesyadi@yah
hoo.com
Abstrak
Krisis energgi secara global menjadi ppendorong diikembangkan energi alternaatif dari bahan
terbaruukan. Para penneliti telah meengembangkann energi alternnatif dari angiin, tenaga sury
rya, panas bum
mi,
minyakk tumbuhan, leemak hewan attaupun biomasss. Namun haanya beberapaa diantaranya yang memenuuhi
kriteriaa ekonomi kelaayakan. Sintesaa biodiesel daari minyak nab
bati menggunaakan katalis heeterogen (padaat)
menjad
di satu-satunyaa cara untuk mengatasi kellemahan katallis homogen dan
d
berdampak pada efisiennsi
energi dan
d biaya. Pen
nelitian ini mem
mpelajari prosses transesteriffikasi dari minyyak sawit mengggunakan kataalis
heterog
gen oksida loga
am alkali denggan penyanggaa γ-alumina. Katalis
Ka
dibuat ddengan prosess presipitasi ddan
impregnnasi. Karakterrisasi katalis dilakukan
d
denggan metode BE
ET dan XRD. Aktivitas kata
alis diuji denggan
reaksi transesterifika
t
si minyak saw
wit dalam sebuuah reaktor baatch yang terddiri dari labu leher tiga yang
dilengkkapi kondensorr reflux dan peengaduk bermaagnet. Produkk metil ester diianalisa dengaan menggunakkan
analisa GC. Dari hassil uji katalis single promottor (CaO/γ-Al2O3) diperoleh yield biodieseel 64,95 % pada
tempera
ature 75oC dan
n waktu reaksii 7 jam. Persaamaan model kinetika reakssi tranesterifika
asi minyak saw
wit
dengan katalis CaO/γγ-Al2O3 yaitu 448,7653
4
e-350144,76/RT
Kata Kunci:
Ku
metil ester, katalis hetterogen, transeesterifikasi, CaO, γ- Alumina
1. PEN
NDAHULUAN
N
Dunia sedang menghadapi krisis energi yang
y
terburuk epanjang sejarrah. Minyak bumi
b
yang akhhirakhir inni harganya terrus meningkatt masih meruppakan sumber utama
u
pembanngkit listrik daan transportasi di
seluruh
h dunia. Satu-ssatunya cara un
ntuk menyelessaikan krisis inni adalah menccari energi alterrnatif dari bahhan
terbarukkan dan bernilai ekonomis, seperti
s
angin, ttenaga surya, panas
p
bumi, miinyak tumbuhaan, lemak hew
wan
ataupun
n biomass. Nam
mun hanya bebberapa diantaraanya yang mem
menuhi kriteriaa ekonomi kelaayakan. (Gui dan
d
Lie, 2008). Penggunaaan jenis bahann bakar terbeesar di Indonessia adalah diessel yang menccapai 43,4% daari
total keeseluruhan pem
makaian jenis bahan
b
bakar laain. Pemanfaattan minyak saawit sebagai baahan baku untuuk
pembuaatan biodiesel merupakan saalah satu langkkah yang tepaat. Produksi minyak sawit mentah
m
Indonessia
terus mengalami
m
peninngkatan dari taahun ke tahun ddan lebih dari sepertiganya diekspor
d
dalam keadaan menttah
(World Oil, 1994 dan 1998).
Biodiesel memiliki
m
beberrapa keunggullan diantarany
ya: bersumber dari bahan yang
y
terbarukkan
(renewa
able resourcess), dapat terbbakar habis, tidak beracun, dapat terurai secara alami (biodegradablee),
kandun
ngan SOx dan bahan-bahan partikulatnya rrendah (Schucchardt dkk, 19998; Michael and
a McCormicck,
1998; Ma
M and Hanna,, 1999; Jumarii dkk, 2009; Zaabeti dkk, 2009), ramah terhadap lingkungan karena em
misi
kanbon
n monoksidanyya rendah (Zabbeti dkk, 20099). Disamping itu, biodisel ddapat digunakaan untuk mesiinmesin konvensional tanpa memerllukan modifikkasi pada messin tersebut (D
Dube dkk, 2007), serta dappat
mengurrangi emisi partikulat pada mesin,
m
baik dippakai tanpa caampuran mauppun dengan campuran (Szybist
dkk, 20007).
Proses pemb
buatan biodisell selama ini diilakukan melallui proses transsesterifikasi minyak
m
tumbuhhan
dengan alkohol, men
nggunakan katalis homogen asam/basa (H
H2SO4 atau HC
Cl/ NaOH atau
u KOH), sepeerti
ditunjukkkan dalam gaambar 1 (Freeddman dkk., 19884; Canakci an
nd Gerpen, 1999). Namun prroses pembuattan
biodisell secara konveesional ini meemiliki beberappa kelemahan diantaranya: terbentuknya produk sampinng
berupa sabun (Ilgen dan
d Akin, 20088; Zabeti dkk, 2009),
2
rumitny
ya pemisahan pproduk biodisell yang dihasilkkan
d
(Freeedman dkk, 19984; Kanakci dan
d Gerpen dkkk, 1999 ), sertta adanya limbbah
dengan katalis yang digunakan
y
mengakibbatkan ancamann terhadap linggkungan, sehingga memerlukkan
alkalinee dalam jumlahh yang besar, yang
A.7-1
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
proses lanjutan
l
yang cukup
c
komplek
ks serta membbutuhkan energgi dan biaya yaang cukup tingggi untuk ongkkos
produkssi (Di Serio dkkk, 2008; Zabeeti dkk, 2009; Furuta dkk, 20006). Salah sattu solusinya addalah melakukkan
transestterifikasi dengaan metanol supper kritis tanpaa katalis. Namuun metode ini mempunyai keelemahan kareena
reaksinyya membutuhkkan suhu yangg sangat tingggi (350-4000 C)
C dan tekanann antara 100-250 bar sehinggga
ongkos produksi maaupun biaya investasi mennjadi sangat mahal
m
(Di serio dkk, 2008). Berdasarkkan
ut pengembanggan katalis heeterogen/padat nampaknya m
merupakan sollusi yang sanggat
permasaalahan tersebu
tepat. Hasil
H
penelitiann menunjukkaan dengan mennggunakan kataalis padat mennghasilkan yieeld produk lebbih
tinggi, kualitas prooduk biodisel dan hasil saamping gliserol lebih baikk (Furuta dkkk, 2006), prosses
pemisahhan katalis den
ngan hasil reakksi jauh lebih m
mudah (Di Serrio dkk, 2007), proses menjadi lebih ram
mah
lingkun
ngan, dan biaaya produksi biodisel menjjadi lebih eko
onomis (Di serrio dkk, 2007; Ilgen dan Akiin,
2008; Zabeti
Z
dkk, 20009). Banyak katalis
k
heteroggen baik asam maupun basa yyang telah dikkembangkan olleh
beberap
pa peneliti untuuk memprodukksi biodisel, antara lain: logam
m-logam hidrooksida (Dalai dkk,
d
2006: zabeeti,
2009), logam-logam kompleks (Abbreu dkk, 20088), logam-logaam oksida sepeerti kalsium oksida (Granaddos
003), magnesiu
um oksida (W
Wang dan Yangg, 2007), zirko
onia oksida (Jiitputti dkk, 20
006) dan katalisdkk, 20
katalis yang
y
menggun
nakan penyangg
ga (Xie dan Huuang, 2006). Penggunaan kattalis asam mem
mbutuhkan wakktu
reaksi yang
y
lebih lam
ma dan suhu reeaksi yang relatif lebih tingggi (Furuta dkkk, 2006; Marchhetti dkk, 20055).
Oleh kaarena itu perlu dilakukan pennelitian-peneltiaan yang lebih intensif
i
untuk m
mendapatkan katalis
k
heteroggen
yang seesuai khususny
ya katalis basaa karena membbutuhkan wak
ktu yang lebih singkat dan suhu
s
yang relaatif
lebih reendah (Zabetti dkk, 2009).
Gambarr 1. Reaksi overall transesteriifikasi trigliseriida
2. MET
TODOLOGI
1. Bahaan baku dan preparasi
p
kataalis
Pada pembuatan
p
biodiesel ini mennggunakan miinyak sawit yang
y
telah meengalami prosees RBD (refinne,
bleachiing and dedoorized) sebagaai bahan bakuu. Metanol sebbagai reaktan pada proses transesterefika
t
asi.
Sedangkan katalis yaang digunakan adalah kataliss logam-logam
m alkali dengaan penyangga γ-Al
γ 2O3 (CaO// Al2O3) menggunakan bahan-bahan γγ Al2O3, CaO dan asam asettat.
2. Prosedur penelitiaan
Pelaksaanaan penelitiaan meliputi beeberapa tahapaan yaitu preparrasi katalis paadat, karakterissasi katalis haasil
sintesa,, uji aktivitas katalis dengaan reaksi transsesterifikasi miinyak sawit m
menjadi biodiesel dalam reakttor
batch dan
d analisa dataa untuk menenttukan kondisi ooptimum dan permodelan
p
kinnetika reaksinyya.
3.Prepaarasi katalis CaO/γ-Al
C
2 O3
Preparasi kattalis CaO/γ-All2O3 dilakukan dengan metodde berikut: mem
mbuat larutan yang terdiri daari
kalsium
m asetat dari CaO, asam asetat
a
dan 50 ml aquadest. Kemudian menambahkan
m
γ-Al2O3 denggan
perbanddingan massa dengan kalsiu
um asetat 1:1, diaduk pada temperatur ruuangan selamaa 3 jam. Kataalis
dioven pada suhu 11
10 °C selama 12 jam. Kataalis yang dipeeroleh kemudiian digerus daan diseragamkkan
ukurann
nya ± 28 messh. Katalis dik
kalsinasi di dalam
d
furnace pada suhu 718°C selama 5 jam . Kataalis
didinginnkan dalam deesikator, sehinngga didapatkaan katalis yangg berbentuk seerbuk. Kemuddian katalis haasil
sintesa tersebut dikaraakterisasi denggan metode XR
RD untuk men
nentukan kristalinitas katalis dan
d metode BE
ET
untuk menentukan
m
luaas permukaan, volume pori ddan diameter poori.
4. Uji aktivitas
a
katalis
Aktivitas kattalis hasil sinteesa diuji melaluui reaksi transeesterifikasi minnyak sawit dalaam reaktor battch
dengan prosedur sebaagai berikut: meemasukkan meetanol dan minnyak kelapa saw
wit dengan perbbandingan mollar
l
leher tigaa yang berkapaasitas 500 ml,, ditambahkan katalis CaO/ γ-Al2O3 denggan
rasio 1:12 kedalam labu
6 dan 8%). K
Kemudian labuu dipanaskan diiatas penangas air (waterbathh )
jumlah variabel berat katalis (4%, 6%
gunakan magneetic hotplate stiirrer sampai suuhu sesuai varriabel yang diiinginkan (35, 45,
4
sambil diaduk mengg
d 75o C). Seetelah reaksi beerjalan sesuai vaiabel waktuu yang diinginkkan (1, 2, 3, 4,, 5, 6 dan 7) jaam
55; 65 dan
maka reaksi dihentik
kan. Campurann dalam labu leher
l
tiga didinnginkan dan ddikeluarkan keemudian disarinng
A.7-2
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
untuk dipisahkan
d
kataalisnya. Filtrat yang telah dippisahkan dari katalis CaO/ -A
Al2O3, selanjuttnya dimasukkkan
ke dalaam corong pem
misah kapasitass 250 ml, dikoocok beberapa saat, kemudiaan didiamkan selama
s
1 malam
m;
cairan dalam corong pisah yang membentuk
m
duua lapisan selaanjutnya dipisahkan. Lapisaan bawah adallah
m
ester, kemudian dilakkukan analisa GC untuk mengetahui
m
kaddar
gliseroll dan lapisan atas lapisan metil
biodieseel dalam camppuran biodiesel dan minyak yang tidak bereaaksi.
(1)
Hasil perhituungan % yield biodiesel sebaagai data untukk menentukan kkondisi optim
mum proses yanng
meliputti waktu reakssi, suhu reakssi, dan jumlahh katalis (dalaam % berat teerhadap minyak). Kemudiian
membuuat permodelan
n kinetika reakssinya.
3. HAS
SIL DAN PEM
MBAHASAN
1. Karaakteristik Min
nyak Sawit
Minyak saw
wit yang telah mengalami proses
p
RBD (R
Refining, Bleaching, Deodorrized) dilakukkan
analisa terhadap kom
mposisinya deengan mengguunakan GC-MS. Hasil analisa menunjukk
kan kompossisi
o
dengan kaadar 45,96%, aasam palmitat 38,20%, asam
m linoleic 10,933%, asam stearric
minyakk, yaitu asam oleat
3,64%, asam miristat 1,01% dan asaam meristic 0,226%. Viskositaas minyak saw
wit yang diukurr pada suhu 40oC
menunjukkan nilai 388,86 cp.
2. Karaakteristik Kattalis
Katalis CaO// -Al2O3 berdaasarkan hasil analisa BET menunjukkan
m
l
luas
permukaann katalis sebessar
83.77m
m2/g. Hasil ini hampir
h
sama seeperti yang dillakukan oleh Zabeti,
Z
dkk., 22009 yaitu 82.74 m2/g. Ketiika
luas γ--Al2O3 diimprregnasi dengan
n CaO, luas tottal permukaan menjadi berkuurang. Hal ini disebabkan CaaO
menutuupi permukaan pori γ-Al2O3 . Hal ini sesuaii dengan penelitian yang dilaakukan sebelum
mnya bahwa luuas
permuk
kaan area γ-Al2O3 adalah 120--190 m2/g (Ilgeel, at al, 2009)..
Gambbar 2. Analisaa XRD katalis CaO/ γ-Al2O3
Hasil analisaa XRD (X-rayy diffraction ppattern) dari katalis
k
CaO / γ-Al2O3 sepeerti terlihat paada
1 karakteristikk puncak alu
umina (2θ° = 37.0°, 46.0° and 66.7°) ini
i
gambarr 2. Berdasarkkan gambar 1,
menunjukkan amorf -Al2O3. Selain itu pada kataalis CaO/ -Al2O3, ada baris ddifraksi baru yaang muncul paada
11°, 18°°, 23°, 28°, 311°, 34°, 51° yaang menunjukkkan pembentukkan kristal baruu pada fase ini yang
y
disebabkkan
oleh in
nteraksi antara CaO dan -Al
- 2O3. Hasil iini sesuai denngan literratur untuk katalis heterogen yanng
berbedaa. Sebagai conntoh, Ilgel, dkk
k (2008) memppelajari KOH / γ-Al2O3 dalaam pengembanngan katalis baasa
berpenyyangga aluminna untuk produuksi biodiesell, Xie dan Li (2006) memppelajari alumin
na berpenyanggga
kalium iodida sebagaii katalis heteoggen untuk prodduksi biodiesel dari minyak keedelai.
3. Proses Transesterifikasi
Produksi bio
odiesel melalu
ui reaksi trannsesterifikasi menggunakan katalis padatt berbasis CaaO
dipengaaruhi oleh bebberapa faktor, yaitu suhu reeaksi, waktu reaksi,
r
jumlah katalis, rasio
o molar minyaakmetanol, jenis katalis, kecepatan pengadukan, ddan banyak faktor
fa
lainnya. Percobaan inni menggunakkan
perbanddingan molar minyak – mettanol 1:12 denggan variabel su
uhu reaksi, waaktu reaksi dann jumlah katallis.
Pada peenelitian ini menggunakan
m
k
katalis
basa kaarena beberapaa keuntungan ddibanding denngan penggunaaan
katalis asam. Katalis basa
b
memerluk
kan suhu reakssi yang lebih reendah sehinggaa energi yang dibutuhkan
d
lebbih
sedikit dan waktu reakksi lebih pendeek.
A.7-3
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
4. Optimasi jumlah katalis
k
Untuk menenntukan pengarruh jumlah kattalis, dilakukann transesterifikkasi pada reakttor batch denggan
ma 7 jam. Varriabel berat kattalis 4%, 6% dan
d 8%, yang ddinyatakan sebaagai berat kataalis
suhu reaksi 75oC selam
mbar 3, kenaikkan jumlah kattalis diikuti deengan kenaikann yield biodiessel
terhadaap minyak. Berrdasarkan gam
dari 4%
% sampai 6%. Tetapi pada berat katalis 8%, yield bioodiesel menuruun. Hal ini disebabkan prosses
pengaduukan yang tiddak merata anttara reaktan daan katalis kareena campuran terlalu kentall. Hal ini sesuuai
dengan hasil riset Ilgeen, dkk (2008)) dan Xie dan L
Li (2006). Pad
da penelitian inni menghasilkann yield biodiessel
64.95%
% pada suhu reaksi 75oC dann waktu reaksi 7 jam untuk 6%
% berat katalis.
64,95
% Yield biodiesel
70,00
58,51
60,00
52,35
5
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
6
4
8
% Berat Ka
atalis
mbar 3. Pengaruuh suhu reaksi dan berat kataalis terhadap yyield biodiesel
Gam
Yield biodiesel (%)
an waktu reak
ksi
5. Penggaruh suhu da
Untuk menggetahui pengaaruh suhu dann waktu reakssi terhadap yyield biodiesell, percobaan ini
i
dilakukkan pada lima kondisi
k
suhu reaksi
r
(35, 45, 55, 65 dan 75oC) dan tujuhh variable wakttu reaksi (1, 2, 3,
4, 5, 6 dan 7 jam). Gaambar 4 menuunjukkan pengaaruh suhu dan waktu reaksi pada
p
yield bioddiesel. Gambarr 3
menunjukkan bahwaa suhu dan wak
ktu reaksi berppengaruh signiffikan terhadap reaksi transesterifikasi. Tetaapi
suhu reeaksi memberiikan pengaruhh lebih signifiikan dibandinggkan dengan waktu
w
reaksi. Yield biodiessel
meninggkat dengan meningkatnya
m
suhu reaksi dari
d
35oC sam
mpai dengan 75
7 oC. Pada su
uhu 65oC terjaadi
kenaikaan yield biodiesel yang palingg tinggi dibandding dengan su
uhu reaksi yangg lain. Kondissi ini dipengaruuhi
oleh peencampuran yang
y
sempurnaa antara reaktaan dan kataliss pada suhu ttersebut. Yieldd biodiesel juuga
meninggkat dengan meningkatnya
m
w
waktu
reaksi ddari 1 jam sam
mpai mencapaai 7 jam. Hal ini menujukkkan
pengaruuh interaksi anntara suhu dan
n waktu reaksi terhadap prosses transesterifi
fikasi. Yield biiodiesel tertingggi
dicapai pada 6% beraat katalis pada suhu reaksi 755oC dan waktu reaksi 7 jam, yaitu 64, 95%
%. Hasil ini lebbih
rendah dibandingkan
n dengan peenelitian Ilgenn (2008) meenggunakan kkatalis KOH / -Al2O3 paada
transestterifikasi minyyak canola denngan rasio minnyak canola / metanol 1: 6,, jumlah beratt katalis 3% dan
d
waktu reaksi
r
9 jam. Yield
Y
biodiesel pada suhu reaaksi 69oC dan 65
6 oC yaitu 82,999 dan 79,99%
%, sementara ittu,
hasil 844.52% pada suhhu 600oC dipeeroleh Maa, dkkk (1999) yangg menggunakann katalis basa heterogen KOH
H/
Al2O3 pada
p
transesteriifikasi rapeseed oil .
75,0
00
55,0
00
t == 35 C
t == 45 C
35,0
00
t == 55 C
15,0
00
t ==65 C
0
5
10
t == 75 C
Waktu reaksi (jam)
Gaambar 4. Pengaaruh suhu dan w
waktu reaksi teerhadap yield bbiodiesel (%)
A.7-4
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
m
metil ester
e
6. Kineetika reaksi minyak sawit menjadi
Kusdiana dan
n Saka (2001) dan Fukuda, dkk.
d (2001) mellaporkan bahw
wa reaksi transeesterifikasi
dibagi menjadi
m
tiga laangkah. Dengann peningkatan waktu reaksi, ditemukan
d
bahhwa di setiap taahap reaksi satuu
molekuul metil ester teerbentuk dengaan mengkonsum
msi satu mol metanol
m
(Vujicicc et al., 2010).
‐2
ln k
5
0,00285
‐4
‐6
‐8
0,00295
0,00305
00315
0,0
0,003
325
y = ‐4208
8,x + 6,106
R² = 0,953
1/T
Gam
mbar 5. Persam
maan arhenius untuk
u
plot ln k versus 1/T unttuk transesteriffikasi minyak sawit
s
dengan
menggunakann katalis CaO/ -Al2O3
Konverrsi metil ester dihitung
d
berdassarkan data hassil analisa GC seperti
s
pada gaambar 4. Denggan melakukann
fitting data
d antara t daan –ln (1-XA) dan
d menarik fuungsi linear, maaka didapatkann nilai k untuk berbagai
kondisi suhu reaksi. Berdasarkan
B
haasil fitting data didapatkan nillai R2 mendekaati satu, sehinggga asumsi
bahwa reaksi
r
ini orde satu adalah beenar. Hal ini didukung oleh hipotesa bahwa reaksi transestterifikasi adalaah
pseudo first
f
order (Zhhang, dkk., 20110). Kemudian nilai k dari berbagai suhu reaksi diplotkkann pada grafik,
dengan absis sebagai fungsi 1/T dann ordinat sebagai fungsi ln k seperti
s
pada gaambar 5. Slope dan intercept
mbar 5 menunjjukkan nilai ennergi aktivasi dan
d faktor frekuuensi. Nilai eneergi aktivasi (E
EA) yang
dari gam
ditentuk
kan dari grafik
k yaitu 34, 989447 KJ/mol dan faktor frekuennsi (A) yaitu 4448,7653 menit-1
.
SIMPULAN
4. KES
Katalis CaO dengan loadin
ng γ-Al2O3 dapaat dipakai sebaagai katalis bassa padat yang potensial
p
didalam
m proses tranesterifikasi minyyak sawit menjadi biodiesel. Yield
Y
biodiesell meningkat seepanjang
kenaikaan suhu dan waaktu reaksi, tetaapi tidak berlakku untuk peninngkatan % beraat katalis yang ditambahkan.
Kondisii optimal reak
ksi dicapai padaa temperatur 755oC, 7 jam denngan yield bioddiesel 64,95%. Persamaan
model kinetika
k
reaksi tranesterifikassi minyak sawiit dengan kataliis CaO/γ-Al2O3 yaitu 448,76653 e-35014,76/RT.
Hasil inni mengindikassikan bahwa kaatalis CaO/ γ-A
Al2O3 masih perlu untuk ditinngkatkan karenaa % yield
biodieseel masih rendaah bila dibandin
ngkan dengan standart eropa untuk biodieseel yaitu 96,5% .
AR PUSTAKA
A
DAFTA
(1) Du
ube M.A., A.Y
Y. Tremblay, J. Liu, Biodiisel productionn using a meembrane reacto
or, Bioresourcced
Teechnology 98 (2007),
(
639-647.
(2) Gu
ui MM, Lee KT,
K Bhatia S. Feasibility
F
of eddible oil vs. waaste edible oil as biodiesel feeedstock. Energy
20008;33:1646–53
(3) Ilggen Okhuzan, Ayse Nilgun,, 2008, devellopment of alu
umina supportted alkaline Catalyst
C
used for
f
biodisel productiion, Jourrnal of Turkey.
(4) Juumari A., Ag
gus P., Sperissa D., 2009, Sintesis kataalis heterogenn nanokompossit untuk reakksi
traansesterifikasi : kajian ekspeerimental, Prosiding Seminaar Nasional Teeknik Kimia In
ndonesia-SNTK
KI
20009.
(5) Ku
usdiana, D., Saaka, S., 2001, Kinetics
K
of trannsesterificationnin rapeseed oiil to biodiesel fuel as treated in
suupercritical mettanol, Fuel,80, 693-698
(6) Liiu X, Huayang
g He, Yujun Wang dan Shhenlin Zhu., 2008,
2
Transestterification of Soybean Oil to
Biiodisel Using CaO
C as a Solid Base Catalyst., J Fuel., 87, 216-221.
2
(7) Maa,
M F, Hannab,, M.A., 1999, Biodisel
B
produuction – A Reviiew, Bioresourr. Techno., 70, 1-15
(8) Michael,
M
S.G., McCormic,
M
R. L.,1998,
L
Combbustion of fat and
a vegetable ooil derived fueel in disel enginne,
Prrog. Energy Coombustion , Scll .24, 125-164
(9) Muniyappa
M
PR, Brammer SC, Noureddini H.. Improved connversion of plannt oilsand anim
mal fats into
biodiesel and co-product. Bioreesour Technol 1996;56:
(10) Scchuchrdt, U., Secheli,
S
R.M., 1998, TRansesterification off vegetable oil: a revew. J. Bras.
B
Chem. Sooc.
9, 199-210
A.7-5
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
(11) Szzybist, J., Song
g, M. Alam, A. I. Boehman, Biodisel combbustion, emissiion and emissiion control, Fuuel
Prrocessing Techhnology 88 (200
07) 679-691.
(12) Vy
yas AP, Vermaa JL, Subrahmaanyam N. A reeview on FAME production pprocesses.Fuel 2010;89:1–9.
(13) World
W
Oil, 19944 dan 1998
(14) Zaabeti Masoud, Wan Mohd Assri Wan Daud, Mohamed Kheeireddine Arouua, 2009, Activvity of solid
caatalysts for bioddisel productioon: A revew, Fuuel Processing Technology, 990, 770-777.
(15) Zhheng S, Kates M., Dube, M. A., Mclean, D
D.D., 2006, Aciid catalyst production of biodisel from wasste
fryying oil, Biomaass Bioner, 30,, 267-272
A.7-6
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
Kin
netika Reaksi Transesterifikassi Minyak
k Sawit Dengan Kata
alis Singlee
Pr
Promotor
San
nti Dyah Sav
vitri, Nyom
man Puspa A
Asri, Achmaad Roesyadii, Kusno Budikarjono,
S
Suprapto
Labo
oratorium Teeknik Reaksii Kimia, Fakkultas Teknoologi Industrii
Insttitut Teknoloogi Sepuluh Nopember
Kampus S
Sukolilo Suraabaya
e
: arooesyadi@yah
hoo.com
Abstrak
Krisis energgi secara global menjadi ppendorong diikembangkan energi alternaatif dari bahan
terbaruukan. Para penneliti telah meengembangkann energi alternnatif dari angiin, tenaga sury
rya, panas bum
mi,
minyakk tumbuhan, leemak hewan attaupun biomasss. Namun haanya beberapaa diantaranya yang memenuuhi
kriteriaa ekonomi kelaayakan. Sintesaa biodiesel daari minyak nab
bati menggunaakan katalis heeterogen (padaat)
menjad
di satu-satunyaa cara untuk mengatasi kellemahan katallis homogen dan
d
berdampak pada efisiennsi
energi dan
d biaya. Pen
nelitian ini mem
mpelajari prosses transesteriffikasi dari minyyak sawit mengggunakan kataalis
heterog
gen oksida loga
am alkali denggan penyanggaa γ-alumina. Katalis
Ka
dibuat ddengan prosess presipitasi ddan
impregnnasi. Karakterrisasi katalis dilakukan
d
denggan metode BE
ET dan XRD. Aktivitas kata
alis diuji denggan
reaksi transesterifika
t
si minyak saw
wit dalam sebuuah reaktor baatch yang terddiri dari labu leher tiga yang
dilengkkapi kondensorr reflux dan peengaduk bermaagnet. Produkk metil ester diianalisa dengaan menggunakkan
analisa GC. Dari hassil uji katalis single promottor (CaO/γ-Al2O3) diperoleh yield biodieseel 64,95 % pada
tempera
ature 75oC dan
n waktu reaksii 7 jam. Persaamaan model kinetika reakssi tranesterifika
asi minyak saw
wit
dengan katalis CaO/γγ-Al2O3 yaitu 448,7653
4
e-350144,76/RT
Kata Kunci:
Ku
metil ester, katalis hetterogen, transeesterifikasi, CaO, γ- Alumina
1. PEN
NDAHULUAN
N
Dunia sedang menghadapi krisis energi yang
y
terburuk epanjang sejarrah. Minyak bumi
b
yang akhhirakhir inni harganya terrus meningkatt masih meruppakan sumber utama
u
pembanngkit listrik daan transportasi di
seluruh
h dunia. Satu-ssatunya cara un
ntuk menyelessaikan krisis inni adalah menccari energi alterrnatif dari bahhan
terbarukkan dan bernilai ekonomis, seperti
s
angin, ttenaga surya, panas
p
bumi, miinyak tumbuhaan, lemak hew
wan
ataupun
n biomass. Nam
mun hanya bebberapa diantaraanya yang mem
menuhi kriteriaa ekonomi kelaayakan. (Gui dan
d
Lie, 2008). Penggunaaan jenis bahann bakar terbeesar di Indonessia adalah diessel yang menccapai 43,4% daari
total keeseluruhan pem
makaian jenis bahan
b
bakar laain. Pemanfaattan minyak saawit sebagai baahan baku untuuk
pembuaatan biodiesel merupakan saalah satu langkkah yang tepaat. Produksi minyak sawit mentah
m
Indonessia
terus mengalami
m
peninngkatan dari taahun ke tahun ddan lebih dari sepertiganya diekspor
d
dalam keadaan menttah
(World Oil, 1994 dan 1998).
Biodiesel memiliki
m
beberrapa keunggullan diantarany
ya: bersumber dari bahan yang
y
terbarukkan
(renewa
able resourcess), dapat terbbakar habis, tidak beracun, dapat terurai secara alami (biodegradablee),
kandun
ngan SOx dan bahan-bahan partikulatnya rrendah (Schucchardt dkk, 19998; Michael and
a McCormicck,
1998; Ma
M and Hanna,, 1999; Jumarii dkk, 2009; Zaabeti dkk, 2009), ramah terhadap lingkungan karena em
misi
kanbon
n monoksidanyya rendah (Zabbeti dkk, 20099). Disamping itu, biodisel ddapat digunakaan untuk mesiinmesin konvensional tanpa memerllukan modifikkasi pada messin tersebut (D
Dube dkk, 2007), serta dappat
mengurrangi emisi partikulat pada mesin,
m
baik dippakai tanpa caampuran mauppun dengan campuran (Szybist
dkk, 20007).
Proses pemb
buatan biodisell selama ini diilakukan melallui proses transsesterifikasi minyak
m
tumbuhhan
dengan alkohol, men
nggunakan katalis homogen asam/basa (H
H2SO4 atau HC
Cl/ NaOH atau
u KOH), sepeerti
ditunjukkkan dalam gaambar 1 (Freeddman dkk., 19884; Canakci an
nd Gerpen, 1999). Namun prroses pembuattan
biodisell secara konveesional ini meemiliki beberappa kelemahan diantaranya: terbentuknya produk sampinng
berupa sabun (Ilgen dan
d Akin, 20088; Zabeti dkk, 2009),
2
rumitny
ya pemisahan pproduk biodisell yang dihasilkkan
d
(Freeedman dkk, 19984; Kanakci dan
d Gerpen dkkk, 1999 ), sertta adanya limbbah
dengan katalis yang digunakan
y
mengakibbatkan ancamann terhadap linggkungan, sehingga memerlukkan
alkalinee dalam jumlahh yang besar, yang
A.7-1
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
proses lanjutan
l
yang cukup
c
komplek
ks serta membbutuhkan energgi dan biaya yaang cukup tingggi untuk ongkkos
produkssi (Di Serio dkkk, 2008; Zabeeti dkk, 2009; Furuta dkk, 20006). Salah sattu solusinya addalah melakukkan
transestterifikasi dengaan metanol supper kritis tanpaa katalis. Namuun metode ini mempunyai keelemahan kareena
reaksinyya membutuhkkan suhu yangg sangat tingggi (350-4000 C)
C dan tekanann antara 100-250 bar sehinggga
ongkos produksi maaupun biaya investasi mennjadi sangat mahal
m
(Di serio dkk, 2008). Berdasarkkan
ut pengembanggan katalis heeterogen/padat nampaknya m
merupakan sollusi yang sanggat
permasaalahan tersebu
tepat. Hasil
H
penelitiann menunjukkaan dengan mennggunakan kataalis padat mennghasilkan yieeld produk lebbih
tinggi, kualitas prooduk biodisel dan hasil saamping gliserol lebih baikk (Furuta dkkk, 2006), prosses
pemisahhan katalis den
ngan hasil reakksi jauh lebih m
mudah (Di Serrio dkk, 2007), proses menjadi lebih ram
mah
lingkun
ngan, dan biaaya produksi biodisel menjjadi lebih eko
onomis (Di serrio dkk, 2007; Ilgen dan Akiin,
2008; Zabeti
Z
dkk, 20009). Banyak katalis
k
heteroggen baik asam maupun basa yyang telah dikkembangkan olleh
beberap
pa peneliti untuuk memprodukksi biodisel, antara lain: logam
m-logam hidrooksida (Dalai dkk,
d
2006: zabeeti,
2009), logam-logam kompleks (Abbreu dkk, 20088), logam-logaam oksida sepeerti kalsium oksida (Granaddos
003), magnesiu
um oksida (W
Wang dan Yangg, 2007), zirko
onia oksida (Jiitputti dkk, 20
006) dan katalisdkk, 20
katalis yang
y
menggun
nakan penyangg
ga (Xie dan Huuang, 2006). Penggunaan kattalis asam mem
mbutuhkan wakktu
reaksi yang
y
lebih lam
ma dan suhu reeaksi yang relatif lebih tingggi (Furuta dkkk, 2006; Marchhetti dkk, 20055).
Oleh kaarena itu perlu dilakukan pennelitian-peneltiaan yang lebih intensif
i
untuk m
mendapatkan katalis
k
heteroggen
yang seesuai khususny
ya katalis basaa karena membbutuhkan wak
ktu yang lebih singkat dan suhu
s
yang relaatif
lebih reendah (Zabetti dkk, 2009).
Gambarr 1. Reaksi overall transesteriifikasi trigliseriida
2. MET
TODOLOGI
1. Bahaan baku dan preparasi
p
kataalis
Pada pembuatan
p
biodiesel ini mennggunakan miinyak sawit yang
y
telah meengalami prosees RBD (refinne,
bleachiing and dedoorized) sebagaai bahan bakuu. Metanol sebbagai reaktan pada proses transesterefika
t
asi.
Sedangkan katalis yaang digunakan adalah kataliss logam-logam
m alkali dengaan penyangga γ-Al
γ 2O3 (CaO// Al2O3) menggunakan bahan-bahan γγ Al2O3, CaO dan asam asettat.
2. Prosedur penelitiaan
Pelaksaanaan penelitiaan meliputi beeberapa tahapaan yaitu preparrasi katalis paadat, karakterissasi katalis haasil
sintesa,, uji aktivitas katalis dengaan reaksi transsesterifikasi miinyak sawit m
menjadi biodiesel dalam reakttor
batch dan
d analisa dataa untuk menenttukan kondisi ooptimum dan permodelan
p
kinnetika reaksinyya.
3.Prepaarasi katalis CaO/γ-Al
C
2 O3
Preparasi kattalis CaO/γ-All2O3 dilakukan dengan metodde berikut: mem
mbuat larutan yang terdiri daari
kalsium
m asetat dari CaO, asam asetat
a
dan 50 ml aquadest. Kemudian menambahkan
m
γ-Al2O3 denggan
perbanddingan massa dengan kalsiu
um asetat 1:1, diaduk pada temperatur ruuangan selamaa 3 jam. Kataalis
dioven pada suhu 11
10 °C selama 12 jam. Kataalis yang dipeeroleh kemudiian digerus daan diseragamkkan
ukurann
nya ± 28 messh. Katalis dik
kalsinasi di dalam
d
furnace pada suhu 718°C selama 5 jam . Kataalis
didinginnkan dalam deesikator, sehinngga didapatkaan katalis yangg berbentuk seerbuk. Kemuddian katalis haasil
sintesa tersebut dikaraakterisasi denggan metode XR
RD untuk men
nentukan kristalinitas katalis dan
d metode BE
ET
untuk menentukan
m
luaas permukaan, volume pori ddan diameter poori.
4. Uji aktivitas
a
katalis
Aktivitas kattalis hasil sinteesa diuji melaluui reaksi transeesterifikasi minnyak sawit dalaam reaktor battch
dengan prosedur sebaagai berikut: meemasukkan meetanol dan minnyak kelapa saw
wit dengan perbbandingan mollar
l
leher tigaa yang berkapaasitas 500 ml,, ditambahkan katalis CaO/ γ-Al2O3 denggan
rasio 1:12 kedalam labu
6 dan 8%). K
Kemudian labuu dipanaskan diiatas penangas air (waterbathh )
jumlah variabel berat katalis (4%, 6%
gunakan magneetic hotplate stiirrer sampai suuhu sesuai varriabel yang diiinginkan (35, 45,
4
sambil diaduk mengg
d 75o C). Seetelah reaksi beerjalan sesuai vaiabel waktuu yang diinginkkan (1, 2, 3, 4,, 5, 6 dan 7) jaam
55; 65 dan
maka reaksi dihentik
kan. Campurann dalam labu leher
l
tiga didinnginkan dan ddikeluarkan keemudian disarinng
A.7-2
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
untuk dipisahkan
d
kataalisnya. Filtrat yang telah dippisahkan dari katalis CaO/ -A
Al2O3, selanjuttnya dimasukkkan
ke dalaam corong pem
misah kapasitass 250 ml, dikoocok beberapa saat, kemudiaan didiamkan selama
s
1 malam
m;
cairan dalam corong pisah yang membentuk
m
duua lapisan selaanjutnya dipisahkan. Lapisaan bawah adallah
m
ester, kemudian dilakkukan analisa GC untuk mengetahui
m
kaddar
gliseroll dan lapisan atas lapisan metil
biodieseel dalam camppuran biodiesel dan minyak yang tidak bereaaksi.
(1)
Hasil perhituungan % yield biodiesel sebaagai data untukk menentukan kkondisi optim
mum proses yanng
meliputti waktu reakssi, suhu reakssi, dan jumlahh katalis (dalaam % berat teerhadap minyak). Kemudiian
membuuat permodelan
n kinetika reakssinya.
3. HAS
SIL DAN PEM
MBAHASAN
1. Karaakteristik Min
nyak Sawit
Minyak saw
wit yang telah mengalami proses
p
RBD (R
Refining, Bleaching, Deodorrized) dilakukkan
analisa terhadap kom
mposisinya deengan mengguunakan GC-MS. Hasil analisa menunjukk
kan kompossisi
o
dengan kaadar 45,96%, aasam palmitat 38,20%, asam
m linoleic 10,933%, asam stearric
minyakk, yaitu asam oleat
3,64%, asam miristat 1,01% dan asaam meristic 0,226%. Viskositaas minyak saw
wit yang diukurr pada suhu 40oC
menunjukkan nilai 388,86 cp.
2. Karaakteristik Kattalis
Katalis CaO// -Al2O3 berdaasarkan hasil analisa BET menunjukkan
m
l
luas
permukaann katalis sebessar
83.77m
m2/g. Hasil ini hampir
h
sama seeperti yang dillakukan oleh Zabeti,
Z
dkk., 22009 yaitu 82.74 m2/g. Ketiika
luas γ--Al2O3 diimprregnasi dengan
n CaO, luas tottal permukaan menjadi berkuurang. Hal ini disebabkan CaaO
menutuupi permukaan pori γ-Al2O3 . Hal ini sesuaii dengan penelitian yang dilaakukan sebelum
mnya bahwa luuas
permuk
kaan area γ-Al2O3 adalah 120--190 m2/g (Ilgeel, at al, 2009)..
Gambbar 2. Analisaa XRD katalis CaO/ γ-Al2O3
Hasil analisaa XRD (X-rayy diffraction ppattern) dari katalis
k
CaO / γ-Al2O3 sepeerti terlihat paada
1 karakteristikk puncak alu
umina (2θ° = 37.0°, 46.0° and 66.7°) ini
i
gambarr 2. Berdasarkkan gambar 1,
menunjukkan amorf -Al2O3. Selain itu pada kataalis CaO/ -Al2O3, ada baris ddifraksi baru yaang muncul paada
11°, 18°°, 23°, 28°, 311°, 34°, 51° yaang menunjukkkan pembentukkan kristal baruu pada fase ini yang
y
disebabkkan
oleh in
nteraksi antara CaO dan -Al
- 2O3. Hasil iini sesuai denngan literratur untuk katalis heterogen yanng
berbedaa. Sebagai conntoh, Ilgel, dkk
k (2008) memppelajari KOH / γ-Al2O3 dalaam pengembanngan katalis baasa
berpenyyangga aluminna untuk produuksi biodiesell, Xie dan Li (2006) memppelajari alumin
na berpenyanggga
kalium iodida sebagaii katalis heteoggen untuk prodduksi biodiesel dari minyak keedelai.
3. Proses Transesterifikasi
Produksi bio
odiesel melalu
ui reaksi trannsesterifikasi menggunakan katalis padatt berbasis CaaO
dipengaaruhi oleh bebberapa faktor, yaitu suhu reeaksi, waktu reaksi,
r
jumlah katalis, rasio
o molar minyaakmetanol, jenis katalis, kecepatan pengadukan, ddan banyak faktor
fa
lainnya. Percobaan inni menggunakkan
perbanddingan molar minyak – mettanol 1:12 denggan variabel su
uhu reaksi, waaktu reaksi dann jumlah katallis.
Pada peenelitian ini menggunakan
m
k
katalis
basa kaarena beberapaa keuntungan ddibanding denngan penggunaaan
katalis asam. Katalis basa
b
memerluk
kan suhu reakssi yang lebih reendah sehinggaa energi yang dibutuhkan
d
lebbih
sedikit dan waktu reakksi lebih pendeek.
A.7-3
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
4. Optimasi jumlah katalis
k
Untuk menenntukan pengarruh jumlah kattalis, dilakukann transesterifikkasi pada reakttor batch denggan
ma 7 jam. Varriabel berat kattalis 4%, 6% dan
d 8%, yang ddinyatakan sebaagai berat kataalis
suhu reaksi 75oC selam
mbar 3, kenaikkan jumlah kattalis diikuti deengan kenaikann yield biodiessel
terhadaap minyak. Berrdasarkan gam
dari 4%
% sampai 6%. Tetapi pada berat katalis 8%, yield bioodiesel menuruun. Hal ini disebabkan prosses
pengaduukan yang tiddak merata anttara reaktan daan katalis kareena campuran terlalu kentall. Hal ini sesuuai
dengan hasil riset Ilgeen, dkk (2008)) dan Xie dan L
Li (2006). Pad
da penelitian inni menghasilkann yield biodiessel
64.95%
% pada suhu reaksi 75oC dann waktu reaksi 7 jam untuk 6%
% berat katalis.
64,95
% Yield biodiesel
70,00
58,51
60,00
52,35
5
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
6
4
8
% Berat Ka
atalis
mbar 3. Pengaruuh suhu reaksi dan berat kataalis terhadap yyield biodiesel
Gam
Yield biodiesel (%)
an waktu reak
ksi
5. Penggaruh suhu da
Untuk menggetahui pengaaruh suhu dann waktu reakssi terhadap yyield biodiesell, percobaan ini
i
dilakukkan pada lima kondisi
k
suhu reaksi
r
(35, 45, 55, 65 dan 75oC) dan tujuhh variable wakttu reaksi (1, 2, 3,
4, 5, 6 dan 7 jam). Gaambar 4 menuunjukkan pengaaruh suhu dan waktu reaksi pada
p
yield bioddiesel. Gambarr 3
menunjukkan bahwaa suhu dan wak
ktu reaksi berppengaruh signiffikan terhadap reaksi transesterifikasi. Tetaapi
suhu reeaksi memberiikan pengaruhh lebih signifiikan dibandinggkan dengan waktu
w
reaksi. Yield biodiessel
meninggkat dengan meningkatnya
m
suhu reaksi dari
d
35oC sam
mpai dengan 75
7 oC. Pada su
uhu 65oC terjaadi
kenaikaan yield biodiesel yang palingg tinggi dibandding dengan su
uhu reaksi yangg lain. Kondissi ini dipengaruuhi
oleh peencampuran yang
y
sempurnaa antara reaktaan dan kataliss pada suhu ttersebut. Yieldd biodiesel juuga
meninggkat dengan meningkatnya
m
w
waktu
reaksi ddari 1 jam sam
mpai mencapaai 7 jam. Hal ini menujukkkan
pengaruuh interaksi anntara suhu dan
n waktu reaksi terhadap prosses transesterifi
fikasi. Yield biiodiesel tertingggi
dicapai pada 6% beraat katalis pada suhu reaksi 755oC dan waktu reaksi 7 jam, yaitu 64, 95%
%. Hasil ini lebbih
rendah dibandingkan
n dengan peenelitian Ilgenn (2008) meenggunakan kkatalis KOH / -Al2O3 paada
transestterifikasi minyyak canola denngan rasio minnyak canola / metanol 1: 6,, jumlah beratt katalis 3% dan
d
waktu reaksi
r
9 jam. Yield
Y
biodiesel pada suhu reaaksi 69oC dan 65
6 oC yaitu 82,999 dan 79,99%
%, sementara ittu,
hasil 844.52% pada suhhu 600oC dipeeroleh Maa, dkkk (1999) yangg menggunakann katalis basa heterogen KOH
H/
Al2O3 pada
p
transesteriifikasi rapeseed oil .
75,0
00
55,0
00
t == 35 C
t == 45 C
35,0
00
t == 55 C
15,0
00
t ==65 C
0
5
10
t == 75 C
Waktu reaksi (jam)
Gaambar 4. Pengaaruh suhu dan w
waktu reaksi teerhadap yield bbiodiesel (%)
A.7-4
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
m
metil ester
e
6. Kineetika reaksi minyak sawit menjadi
Kusdiana dan
n Saka (2001) dan Fukuda, dkk.
d (2001) mellaporkan bahw
wa reaksi transeesterifikasi
dibagi menjadi
m
tiga laangkah. Dengann peningkatan waktu reaksi, ditemukan
d
bahhwa di setiap taahap reaksi satuu
molekuul metil ester teerbentuk dengaan mengkonsum
msi satu mol metanol
m
(Vujicicc et al., 2010).
‐2
ln k
5
0,00285
‐4
‐6
‐8
0,00295
0,00305
00315
0,0
0,003
325
y = ‐4208
8,x + 6,106
R² = 0,953
1/T
Gam
mbar 5. Persam
maan arhenius untuk
u
plot ln k versus 1/T unttuk transesteriffikasi minyak sawit
s
dengan
menggunakann katalis CaO/ -Al2O3
Konverrsi metil ester dihitung
d
berdassarkan data hassil analisa GC seperti
s
pada gaambar 4. Denggan melakukann
fitting data
d antara t daan –ln (1-XA) dan
d menarik fuungsi linear, maaka didapatkann nilai k untuk berbagai
kondisi suhu reaksi. Berdasarkan
B
haasil fitting data didapatkan nillai R2 mendekaati satu, sehinggga asumsi
bahwa reaksi
r
ini orde satu adalah beenar. Hal ini didukung oleh hipotesa bahwa reaksi transestterifikasi adalaah
pseudo first
f
order (Zhhang, dkk., 20110). Kemudian nilai k dari berbagai suhu reaksi diplotkkann pada grafik,
dengan absis sebagai fungsi 1/T dann ordinat sebagai fungsi ln k seperti
s
pada gaambar 5. Slope dan intercept
mbar 5 menunjjukkan nilai ennergi aktivasi dan
d faktor frekuuensi. Nilai eneergi aktivasi (E
EA) yang
dari gam
ditentuk
kan dari grafik
k yaitu 34, 989447 KJ/mol dan faktor frekuennsi (A) yaitu 4448,7653 menit-1
.
SIMPULAN
4. KES
Katalis CaO dengan loadin
ng γ-Al2O3 dapaat dipakai sebaagai katalis bassa padat yang potensial
p
didalam
m proses tranesterifikasi minyyak sawit menjadi biodiesel. Yield
Y
biodiesell meningkat seepanjang
kenaikaan suhu dan waaktu reaksi, tetaapi tidak berlakku untuk peninngkatan % beraat katalis yang ditambahkan.
Kondisii optimal reak
ksi dicapai padaa temperatur 755oC, 7 jam denngan yield bioddiesel 64,95%. Persamaan
model kinetika
k
reaksi tranesterifikassi minyak sawiit dengan kataliis CaO/γ-Al2O3 yaitu 448,76653 e-35014,76/RT.
Hasil inni mengindikassikan bahwa kaatalis CaO/ γ-A
Al2O3 masih perlu untuk ditinngkatkan karenaa % yield
biodieseel masih rendaah bila dibandin
ngkan dengan standart eropa untuk biodieseel yaitu 96,5% .
AR PUSTAKA
A
DAFTA
(1) Du
ube M.A., A.Y
Y. Tremblay, J. Liu, Biodiisel productionn using a meembrane reacto
or, Bioresourcced
Teechnology 98 (2007),
(
639-647.
(2) Gu
ui MM, Lee KT,
K Bhatia S. Feasibility
F
of eddible oil vs. waaste edible oil as biodiesel feeedstock. Energy
20008;33:1646–53
(3) Ilggen Okhuzan, Ayse Nilgun,, 2008, devellopment of alu
umina supportted alkaline Catalyst
C
used for
f
biodisel productiion, Jourrnal of Turkey.
(4) Juumari A., Ag
gus P., Sperissa D., 2009, Sintesis kataalis heterogenn nanokompossit untuk reakksi
traansesterifikasi : kajian ekspeerimental, Prosiding Seminaar Nasional Teeknik Kimia In
ndonesia-SNTK
KI
20009.
(5) Ku
usdiana, D., Saaka, S., 2001, Kinetics
K
of trannsesterificationnin rapeseed oiil to biodiesel fuel as treated in
suupercritical mettanol, Fuel,80, 693-698
(6) Liiu X, Huayang
g He, Yujun Wang dan Shhenlin Zhu., 2008,
2
Transestterification of Soybean Oil to
Biiodisel Using CaO
C as a Solid Base Catalyst., J Fuel., 87, 216-221.
2
(7) Maa,
M F, Hannab,, M.A., 1999, Biodisel
B
produuction – A Reviiew, Bioresourr. Techno., 70, 1-15
(8) Michael,
M
S.G., McCormic,
M
R. L.,1998,
L
Combbustion of fat and
a vegetable ooil derived fueel in disel enginne,
Prrog. Energy Coombustion , Scll .24, 125-164
(9) Muniyappa
M
PR, Brammer SC, Noureddini H.. Improved connversion of plannt oilsand anim
mal fats into
biodiesel and co-product. Bioreesour Technol 1996;56:
(10) Scchuchrdt, U., Secheli,
S
R.M., 1998, TRansesterification off vegetable oil: a revew. J. Bras.
B
Chem. Sooc.
9, 199-210
A.7-5
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
(11) Szzybist, J., Song
g, M. Alam, A. I. Boehman, Biodisel combbustion, emissiion and emissiion control, Fuuel
Prrocessing Techhnology 88 (200
07) 679-691.
(12) Vy
yas AP, Vermaa JL, Subrahmaanyam N. A reeview on FAME production pprocesses.Fuel 2010;89:1–9.
(13) World
W
Oil, 19944 dan 1998
(14) Zaabeti Masoud, Wan Mohd Assri Wan Daud, Mohamed Kheeireddine Arouua, 2009, Activvity of solid
caatalysts for bioddisel productioon: A revew, Fuuel Processing Technology, 990, 770-777.
(15) Zhheng S, Kates M., Dube, M. A., Mclean, D
D.D., 2006, Aciid catalyst production of biodisel from wasste
fryying oil, Biomaass Bioner, 30,, 267-272
A.7-6