Pembuatan Biodiesel dari Treated Waste Cooking Oil (TWCO) dengan Katalis Zeolit Alam dan CaO yang Berasal dari Cangkang Telur Ayam: Pengaruh Berat Katalis dan Suhu Reaksi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Proses komersil yang paling umum dalam pembuatan biodiesel adalah
mengkonversi minyak menjadi biodiesel dengan proses transesterifikasi
menggunakan alkohol metanol dan katalis basa [1], yang menghasilkan FAME
(fatty acid methyl esters) dan gliserol sebagai produk sampingnya [2]. Namun,
harga bahan baku yang tinggi dan keterbatasan stok minyak nabati menjadi
hambatan dalam pembuatan biodiesel. Harga minyak nabati sangat tinggi dan
dapat mencapai 75% dari biaya produksi, menyebabkan total biaya produksi
biodiesel 1,5 kali lebih besar dari produksi petrodiesel [3]. Selain itu, penggunaan
minyak nabati dan lemak hewani telah banyak dikaji dan dikatakan tidak
berkelanjutan karena menyangkut masalah ketahanan pangan, ekonomi, dan
lingkungan [4].
Bahan baku dalam pembuatan biodiesel harus memiliki biaya produksi yang
rendah dan dapat digunakan pada skala produksi yang besar. Masalah ini dapat
diatasi dengan menggunakan minyak jelantah. Penggunaan minyak jelantah
sebagai reaktan biodiesel tidak hanya mengurangi masalah pembuangan limbah
minyak jelantah [5]. Jika ditinjau dari segi harga bahan baku, hal ini dapat
menurunkan biaya produksi. Kajian tentang penggunaan minyak jelantah sebagai
bahan baku dalam pembuatan biodiesel telah dilakukan oleh beberapa peneliti
yang dirangkum dalam Tabel 1.1, dimana kajian Sirisomboonchai [6]
menghasilkan yield tertinggi mencapai 86,3%.
Selain alternatif dengan menggunakan bahan baku minyak jelantah, biaya
produksi dapat dikurangi dengan menggunakan katalis heterogen yang berasal
dari limbah. Proses pembuatan biodiesel dengan menggunakan katalis heterogen
basa akan dapat mengurangi kebutuhan energi karena katalis mudah dipisahkan
dan digunakan kembali [7]. Kalsium oksida (CaO) merupakan katalis
yang
berpotensi tinggi karena memiliki tingkat kebasaan yang tinggi, kelarutan yang
rendah dalam metanol, serta sumber sintesis katalis yang mudah diperoleh, seperti
bahan limbah / buangan tak hanyak meningkatkan keuntungan dari segi biaya,
1
Universitas Sumatera Utara
namun juga terkait dengan daur ulang sumber mineral alami [8, 9]. Penelitian
dengan memanfaatkan katalis CaO telah dilakukan oleh beberapa peneliti dan
ditunjukkan dalam Tabel 1.2, dimana yield melampaui 90% dan CaO dari limbah
dapat digunakan berulang kali, yakni dapat digunakan hingga 10 siklus pemakaian
penggunaan CaO dari limbah tulang hewan yang dilihat pada kajian Corro [10].
Katalis heterogen memiliki kelemahan, yakni deaktivasi katalis akibat poisoning
ataupun leaching [8, 11], khususnya pada CaO yang rentan terhadap impuritas
yang dapat menutupi sisi aktif katalis oleh CO2 dan H2O, dimana CaO akan
bereaksi dengan CO2 dan H2O serta membentuk CaCO3 dan Ca(OH)2 yang
menurunkan kemampuan katalitik CaO [8]. Selain itu, pada kajian yang dilakukan
oleh peneliti, penggunaan CaO sebagai katalis masih menghasilkan biodiesel
dengan kadar gliserida yang tinggi dan belum memenuhi standar. Kelemahan –
kelemahan ini dapat diatasi dengan pengikatan CaO pada senyawa atau
penyangga (carrier ) [8]. Salah satu contoh penyangga adalah zeolit. Zeolit alam
sendiri memiliki kemampuan sebagai katalis dalam beberapa reaksi kimia [12].
Pada penggunaan katalis dan penyangga, katalis akan tersebar pada permukaan
zeolit dan bagian dalam zeolit, sehingga mempengaruhi kemampuan katalitik dari
katalis tersebut [13]. Penggunaan katalis CaO dan zeolit alam sendiri pernah
dikaji oleh Wu [14] dimana yield mencapai 95% dengan menggunakan metode
irradiasi pada katalis. Penggunaan metode irradiasi dan impregnasi tentunya
membutuhkan konsumsi energi dan bahan kimia yang lebih besar, sehingga perlu
dilakukan studi tentang penggunaan paduan katalis CaO yang diperoleh dari
kalsinasi limbah cangkang telur ayam dengan zeolit alam sebagai penyangga
dengan metode pencampuran konvensional, yang diharapkan dapat mengurangi
energi dan bahan kimia yang digunakan.
Berdasarkan uraian di atas, maka penggunaan minyak jelantah dan paduan
katalis zeolit alam/CaO, terutama dari cangkang telur ayam dapat digunakan
sebagai bahan baku dan katalis dalam pembuatan biodiesel untuk meminimalkan
dampak lingkungan dan menurunkan biaya produksi.
2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Penelitian-penelitian Terdahulu tentang Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah
Variabel
No.
Judul
Hasil Penelitian
Tetap
Berubah
Yield tertinggi =
86% pada rasio
molar 6:1; berat
Waktu Reaksi = (30, 60, 120,
Biodiesel
Production
from
katalis = 5%; dam
Suhu Kalsinasi = 1000 °C
180) menit
Waste Cooking Oil Using
waktu reaksi =
Waktu Kalsinasi = 2 jam
Rasio Molar Metanol :
1. Calcined Scallop Shell As
120 menit
Suhu Reaksi = 65 °C
Minyak = 3:1; 6:1; 12:1
Catalyst
Katalis
dapat
Berat Katalis = 1%, 2%, 5%,
[6]
digunakan
10%
sebanyak 4 kali
(yield menurun
hingga 20%)
Rasio Molar Metanol :
Yield tertinggi =
Minyak = 9:1; 10:1; 11:1;
Biodiesel
Production
from
80,3% pada rasio
T = 65 oC
12:1; 13:1; 14:1; 15:1
Waste Cooking Oil Using KBr
molar 12:1; berat
2.
Kecepatan Pengadukan = 500 rpm Waktu Reaksi = 1 – 3 jam
Impregnated CaO as Catalyst
katalis = 3%; dam
(interval 0,2 jam)
[5]
waktu reaksi = 1,8
Berat Katalis = 2%; 3%; 4%;
jam
5%; 6%
3.
Rasio Molar Metanol : Minyak =
Biodiesel
Production
from
12 :1
Waste Frying Oil Using Waste
Waktu Reaksi = 20 menit
Animal Bone and Solar Heat
Kecepatan Pengadukan = 400 rpm
[10]
Berat Katalis NaOH = 1%
Suhu Reaksi = (30, 40, 50,
60, dan 70) °C
Rasio berat tulang hewan :
minyak = 1:1; 2:1; 5:1; 10:1;
20:1
Tulang hewan dapat
digunakan sebanyak
10 siklus esterifikasi
3
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.2 Penelitian-penelitian Terdahulu tentang Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Katalis Kalsium Oksida
Variabel
No.
Judul
Hasil Penelitian
Tetap
Berubah
Kandungan CaO pada
katalis = 96,83%
Yield
tertinggi
=
95,61% dapat dicapai
Suhu Kalsinasi = 900 °C
Rasio molar Metanol :
Calcium Oxide from Pomacea
pada penggunaan rasio
Waktu Kalsinasi = 2 jam
Minyak = 5:1; 7:1; 9:1;
sp. Shell As A Catalyst for
molar
metanol
1.
Suhu Reaksi = 60 °C
11:1
Biodiesel Production
terhadap minyak 7:1
Kecepatan Pengadukan = 700 rpm Berat Katalis = 1%, 2%,
[15]
dan berat katalis 4%
Waktu Reaksi = 4 jam
3%, 4%, 5%
Katalis
dapat
digunakan
kembali
melalui proses rekalsinasi
Yield
tertinggi
=
Biodiesel Synthesis from Canola
Rasio Molar Metanol :
97,67% pada suhu
Oil Via Heterogenous Catalysis
Minyak = (6:1 – 18:1)
Kecepatan Pengadukan = 600 rpm
reaksi = 338 K dan
2. Using
Functionalized
CaO
Berat Katalis = 1 – 7%
Waktu Reaksi = 8 jam
rasio molar alkohol
Nanoparticles
Suhu Reaksi = 298 K, 318
terhadap
minyak
[16]
K, 333 K, dan 338 K
sebesar 9:1
Rasio Molar Metanol :
Yield tertinggi = 94,25%
Minyak = 9:1; 10:1; 11:1;
dicapai pada
Enhancement
of
Biodiesel
12:1
penggunaan rasio molar
Synthesis Over Highly Active Kecepatan Pengadukan = 600 rpm Berat Katalis = 5% - 10%
3.
metanol terhadap
CaO Derived from Natural Waktu Reaksi = 2 jam
(interval =1%)
minyak = 12 : 1, berat
White Bivalve Clam Shell
Suhu Reaksi = 65 °C
Suhu Reaksi = (55, 60, 65,
katalis = 7%, suhu reaksi
[17]
70, 75) °C
= 65 °C, dan waktu
Waktu Reaksi = (30, 60,
reaksi = 1 jam
90) menit
4
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.2 Penelitian-penelitian Terdahulu tentang Pembuatan Biodiesel (Lanjutan)
Variabel
No.
Judul
Hasil Penelitian
Tetap
Berubah
Yield tertinggi = 95% dapat
dicapai pada penggunaan rasio
Waktu Irradiasi = 20 menit
molar metanol terhadap minyak
Transesterification
of
Rasio Molar Metanol :
Berat Katalis = 0,5% - 5%
7:1,
berat
katalis
3%
Soybean Oil to Biodiesel
Minyak = 12:1
Rasio CaO : Zeolit = 0,05
(perbandingan CaO = 0,3 Zeolit
Using Zeolite Supported
4.
Suhu Reaksi = 65 °C
– 0,5
NaY), dan waktu reaksi = 3 jam
CaO as Strong Base
Kecepatan Pengadukan =
Waktu Reaksi = 0,5 jam – Yield > 80% dapat dicapai bila
Catalyst
300 rpm
8 jam (interval = 30 menit)
bahan baku memiliki spesifikasi
[14]
bilangan asam < 4 mg
KOH/gram dan kandungan air
pada biodiesel < 1,5%
Rasio Massa CaO : NaA =
0,4:1
Kalsinasi CaO = 873 K dan
Konversi dapat mencapai 75%
4 jam
pada suhu 40 °C (3 jam)
Suhu Reaksi = (28, 35, 40)
CaO/NaA Combined with
Kalsinasi Zeolit = 473 K
Enzymatic Catalyst for
°C
Yield = 94,5% dapat dicapai
dan 4 jam
5. Biodiesel
Waktu Reaksi = 3 jam, 6
dengan suhu reaksi 40 °C dan
Rasio Molar Metanol :
Transesterification
jam (per katalis)
kombinasi katalis CaO/NaA (3
Minyak = 3:1
[18]
jam) serta enzim lipase (3
Berat Katalis = 6%
jam)
Kecepatan Pengadukan =
180 rpm
Katalis Basa : Enzim = 1 : 1
5
Universitas Sumatera Utara
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Pembuatan biodiesel menggunakan katalis CaO, katalis zeolit alam, maupun
dengan bahan baku minyak jelantah telah banyak dilakukan oleh beberapa
peneliti. Akan tetapi, penggunaan katalis perpaduan antara zeolit alam dan CaO
dari cangkang telur ayam belum pernah dilaporkan. Penelitian ini ditekankan
kepada penggunaan minyak jelantah dalam pembuatan biodiesel dalam reaktor
batch.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui pengaruh variabel proses: suhu reaksi dan berat katalis terhadap
yield biodiesel yang dihasilkan.
2. Menguji karakteristik biodiesel yang dihasilkan seperti kemurnian, densitas,
viskositas kinematik, dan titik nyala.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat :
1. Meningkatkan nilai ekonomis dari minyak jelantah.
2. Memberikan informasi bahwa minyak jelantah dan paduan katalis zeolit
alam/CaO yang diolah dari cangkang telur ayam dapat dijadikan sebagai
bahan baku dan katalis dalam pembuatan biodiesel secara batch.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan, Indonesia. Adapun
bahan utama yang digunakan pada penelitian ini yaitu minyak jelantah sebagai
bahan baku, metanol sebagai reaktan dan paduan katalis zeolit alam/CaO
berukuran 200 mesh yang diolah dari cangkang telur ayam sebagai katalis.
Minyak jelantah diperoleh dari pedagang makanan ringan di lingkungan Jalan
Sumatera, Medan, sedangkan cangkang telur ayam diperoleh dari pedagang di
kantin Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6
Universitas Sumatera Utara
Variabel yang akan dilakukan yaitu:
Variabel tetap :
a. Kalsinasi Cangkang Telur Ayam
i. Waktu
= 2 jam
[6]
ii. Suhu
= 1000 °C
[6]
b. Perbandingan berat CaO : Zeolit Alam = 1 : 3
c. Rasio mol TWCO terhadap metanol
= 1 : 12
[17]
d. Waktu Reaksi
= 3 jam
[14]
e. Kecepatan Pengadukan
= 700 rpm
[15]
Variabel berubah :
a. Berat Katalis
=6%, 7%, 8%, 9%, 10% (terhadap berat TWCO) [6, 17]
b. Suhu Reaksi
= 50 °C, 55 °C, 60 °C, 65 °C
[6, 17]
Parameter yang diuji:
a. Analisis kadar FFA bahan baku minyak jelantah dan TWCO dengan
menggunakan AOCS Official Method 5a–40.
b. Analisis komposisi asam lemak bahan baku minyak jelantah dan TWCO
dengan menggunakan AOCS Official Method Ce 1b-89.
c. Analisis gugus fungsi zeolit alam menggunakan FTIR.
d. Analisis kadar CaO dalam abu cangkang telur menggunakan AAS.
e. Analisis morfologi katalis menggunakan SEM.
f. Analisis komposisi unsur pada paduan katalis menggunakan SEM-EDX.
g. Analisis komposisi biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan
AOCS Official Method Cd 11b-91.
h. Analisis densitas biodiesel dengan Metode Tes SNI 7182:2015.
i. Analisis viskositas dan viskositas kinematik biodiesel yang dihasilkan
dengan Metode Tes ASTM D 445
j. Analisis titik nyala biodiesel yang dihasilkan menggunakan closed cup
flash tester.
7
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Proses komersil yang paling umum dalam pembuatan biodiesel adalah
mengkonversi minyak menjadi biodiesel dengan proses transesterifikasi
menggunakan alkohol metanol dan katalis basa [1], yang menghasilkan FAME
(fatty acid methyl esters) dan gliserol sebagai produk sampingnya [2]. Namun,
harga bahan baku yang tinggi dan keterbatasan stok minyak nabati menjadi
hambatan dalam pembuatan biodiesel. Harga minyak nabati sangat tinggi dan
dapat mencapai 75% dari biaya produksi, menyebabkan total biaya produksi
biodiesel 1,5 kali lebih besar dari produksi petrodiesel [3]. Selain itu, penggunaan
minyak nabati dan lemak hewani telah banyak dikaji dan dikatakan tidak
berkelanjutan karena menyangkut masalah ketahanan pangan, ekonomi, dan
lingkungan [4].
Bahan baku dalam pembuatan biodiesel harus memiliki biaya produksi yang
rendah dan dapat digunakan pada skala produksi yang besar. Masalah ini dapat
diatasi dengan menggunakan minyak jelantah. Penggunaan minyak jelantah
sebagai reaktan biodiesel tidak hanya mengurangi masalah pembuangan limbah
minyak jelantah [5]. Jika ditinjau dari segi harga bahan baku, hal ini dapat
menurunkan biaya produksi. Kajian tentang penggunaan minyak jelantah sebagai
bahan baku dalam pembuatan biodiesel telah dilakukan oleh beberapa peneliti
yang dirangkum dalam Tabel 1.1, dimana kajian Sirisomboonchai [6]
menghasilkan yield tertinggi mencapai 86,3%.
Selain alternatif dengan menggunakan bahan baku minyak jelantah, biaya
produksi dapat dikurangi dengan menggunakan katalis heterogen yang berasal
dari limbah. Proses pembuatan biodiesel dengan menggunakan katalis heterogen
basa akan dapat mengurangi kebutuhan energi karena katalis mudah dipisahkan
dan digunakan kembali [7]. Kalsium oksida (CaO) merupakan katalis
yang
berpotensi tinggi karena memiliki tingkat kebasaan yang tinggi, kelarutan yang
rendah dalam metanol, serta sumber sintesis katalis yang mudah diperoleh, seperti
bahan limbah / buangan tak hanyak meningkatkan keuntungan dari segi biaya,
1
Universitas Sumatera Utara
namun juga terkait dengan daur ulang sumber mineral alami [8, 9]. Penelitian
dengan memanfaatkan katalis CaO telah dilakukan oleh beberapa peneliti dan
ditunjukkan dalam Tabel 1.2, dimana yield melampaui 90% dan CaO dari limbah
dapat digunakan berulang kali, yakni dapat digunakan hingga 10 siklus pemakaian
penggunaan CaO dari limbah tulang hewan yang dilihat pada kajian Corro [10].
Katalis heterogen memiliki kelemahan, yakni deaktivasi katalis akibat poisoning
ataupun leaching [8, 11], khususnya pada CaO yang rentan terhadap impuritas
yang dapat menutupi sisi aktif katalis oleh CO2 dan H2O, dimana CaO akan
bereaksi dengan CO2 dan H2O serta membentuk CaCO3 dan Ca(OH)2 yang
menurunkan kemampuan katalitik CaO [8]. Selain itu, pada kajian yang dilakukan
oleh peneliti, penggunaan CaO sebagai katalis masih menghasilkan biodiesel
dengan kadar gliserida yang tinggi dan belum memenuhi standar. Kelemahan –
kelemahan ini dapat diatasi dengan pengikatan CaO pada senyawa atau
penyangga (carrier ) [8]. Salah satu contoh penyangga adalah zeolit. Zeolit alam
sendiri memiliki kemampuan sebagai katalis dalam beberapa reaksi kimia [12].
Pada penggunaan katalis dan penyangga, katalis akan tersebar pada permukaan
zeolit dan bagian dalam zeolit, sehingga mempengaruhi kemampuan katalitik dari
katalis tersebut [13]. Penggunaan katalis CaO dan zeolit alam sendiri pernah
dikaji oleh Wu [14] dimana yield mencapai 95% dengan menggunakan metode
irradiasi pada katalis. Penggunaan metode irradiasi dan impregnasi tentunya
membutuhkan konsumsi energi dan bahan kimia yang lebih besar, sehingga perlu
dilakukan studi tentang penggunaan paduan katalis CaO yang diperoleh dari
kalsinasi limbah cangkang telur ayam dengan zeolit alam sebagai penyangga
dengan metode pencampuran konvensional, yang diharapkan dapat mengurangi
energi dan bahan kimia yang digunakan.
Berdasarkan uraian di atas, maka penggunaan minyak jelantah dan paduan
katalis zeolit alam/CaO, terutama dari cangkang telur ayam dapat digunakan
sebagai bahan baku dan katalis dalam pembuatan biodiesel untuk meminimalkan
dampak lingkungan dan menurunkan biaya produksi.
2
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Penelitian-penelitian Terdahulu tentang Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah
Variabel
No.
Judul
Hasil Penelitian
Tetap
Berubah
Yield tertinggi =
86% pada rasio
molar 6:1; berat
Waktu Reaksi = (30, 60, 120,
Biodiesel
Production
from
katalis = 5%; dam
Suhu Kalsinasi = 1000 °C
180) menit
Waste Cooking Oil Using
waktu reaksi =
Waktu Kalsinasi = 2 jam
Rasio Molar Metanol :
1. Calcined Scallop Shell As
120 menit
Suhu Reaksi = 65 °C
Minyak = 3:1; 6:1; 12:1
Catalyst
Katalis
dapat
Berat Katalis = 1%, 2%, 5%,
[6]
digunakan
10%
sebanyak 4 kali
(yield menurun
hingga 20%)
Rasio Molar Metanol :
Yield tertinggi =
Minyak = 9:1; 10:1; 11:1;
Biodiesel
Production
from
80,3% pada rasio
T = 65 oC
12:1; 13:1; 14:1; 15:1
Waste Cooking Oil Using KBr
molar 12:1; berat
2.
Kecepatan Pengadukan = 500 rpm Waktu Reaksi = 1 – 3 jam
Impregnated CaO as Catalyst
katalis = 3%; dam
(interval 0,2 jam)
[5]
waktu reaksi = 1,8
Berat Katalis = 2%; 3%; 4%;
jam
5%; 6%
3.
Rasio Molar Metanol : Minyak =
Biodiesel
Production
from
12 :1
Waste Frying Oil Using Waste
Waktu Reaksi = 20 menit
Animal Bone and Solar Heat
Kecepatan Pengadukan = 400 rpm
[10]
Berat Katalis NaOH = 1%
Suhu Reaksi = (30, 40, 50,
60, dan 70) °C
Rasio berat tulang hewan :
minyak = 1:1; 2:1; 5:1; 10:1;
20:1
Tulang hewan dapat
digunakan sebanyak
10 siklus esterifikasi
3
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.2 Penelitian-penelitian Terdahulu tentang Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Katalis Kalsium Oksida
Variabel
No.
Judul
Hasil Penelitian
Tetap
Berubah
Kandungan CaO pada
katalis = 96,83%
Yield
tertinggi
=
95,61% dapat dicapai
Suhu Kalsinasi = 900 °C
Rasio molar Metanol :
Calcium Oxide from Pomacea
pada penggunaan rasio
Waktu Kalsinasi = 2 jam
Minyak = 5:1; 7:1; 9:1;
sp. Shell As A Catalyst for
molar
metanol
1.
Suhu Reaksi = 60 °C
11:1
Biodiesel Production
terhadap minyak 7:1
Kecepatan Pengadukan = 700 rpm Berat Katalis = 1%, 2%,
[15]
dan berat katalis 4%
Waktu Reaksi = 4 jam
3%, 4%, 5%
Katalis
dapat
digunakan
kembali
melalui proses rekalsinasi
Yield
tertinggi
=
Biodiesel Synthesis from Canola
Rasio Molar Metanol :
97,67% pada suhu
Oil Via Heterogenous Catalysis
Minyak = (6:1 – 18:1)
Kecepatan Pengadukan = 600 rpm
reaksi = 338 K dan
2. Using
Functionalized
CaO
Berat Katalis = 1 – 7%
Waktu Reaksi = 8 jam
rasio molar alkohol
Nanoparticles
Suhu Reaksi = 298 K, 318
terhadap
minyak
[16]
K, 333 K, dan 338 K
sebesar 9:1
Rasio Molar Metanol :
Yield tertinggi = 94,25%
Minyak = 9:1; 10:1; 11:1;
dicapai pada
Enhancement
of
Biodiesel
12:1
penggunaan rasio molar
Synthesis Over Highly Active Kecepatan Pengadukan = 600 rpm Berat Katalis = 5% - 10%
3.
metanol terhadap
CaO Derived from Natural Waktu Reaksi = 2 jam
(interval =1%)
minyak = 12 : 1, berat
White Bivalve Clam Shell
Suhu Reaksi = 65 °C
Suhu Reaksi = (55, 60, 65,
katalis = 7%, suhu reaksi
[17]
70, 75) °C
= 65 °C, dan waktu
Waktu Reaksi = (30, 60,
reaksi = 1 jam
90) menit
4
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.2 Penelitian-penelitian Terdahulu tentang Pembuatan Biodiesel (Lanjutan)
Variabel
No.
Judul
Hasil Penelitian
Tetap
Berubah
Yield tertinggi = 95% dapat
dicapai pada penggunaan rasio
Waktu Irradiasi = 20 menit
molar metanol terhadap minyak
Transesterification
of
Rasio Molar Metanol :
Berat Katalis = 0,5% - 5%
7:1,
berat
katalis
3%
Soybean Oil to Biodiesel
Minyak = 12:1
Rasio CaO : Zeolit = 0,05
(perbandingan CaO = 0,3 Zeolit
Using Zeolite Supported
4.
Suhu Reaksi = 65 °C
– 0,5
NaY), dan waktu reaksi = 3 jam
CaO as Strong Base
Kecepatan Pengadukan =
Waktu Reaksi = 0,5 jam – Yield > 80% dapat dicapai bila
Catalyst
300 rpm
8 jam (interval = 30 menit)
bahan baku memiliki spesifikasi
[14]
bilangan asam < 4 mg
KOH/gram dan kandungan air
pada biodiesel < 1,5%
Rasio Massa CaO : NaA =
0,4:1
Kalsinasi CaO = 873 K dan
Konversi dapat mencapai 75%
4 jam
pada suhu 40 °C (3 jam)
Suhu Reaksi = (28, 35, 40)
CaO/NaA Combined with
Kalsinasi Zeolit = 473 K
Enzymatic Catalyst for
°C
Yield = 94,5% dapat dicapai
dan 4 jam
5. Biodiesel
Waktu Reaksi = 3 jam, 6
dengan suhu reaksi 40 °C dan
Rasio Molar Metanol :
Transesterification
jam (per katalis)
kombinasi katalis CaO/NaA (3
Minyak = 3:1
[18]
jam) serta enzim lipase (3
Berat Katalis = 6%
jam)
Kecepatan Pengadukan =
180 rpm
Katalis Basa : Enzim = 1 : 1
5
Universitas Sumatera Utara
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Pembuatan biodiesel menggunakan katalis CaO, katalis zeolit alam, maupun
dengan bahan baku minyak jelantah telah banyak dilakukan oleh beberapa
peneliti. Akan tetapi, penggunaan katalis perpaduan antara zeolit alam dan CaO
dari cangkang telur ayam belum pernah dilaporkan. Penelitian ini ditekankan
kepada penggunaan minyak jelantah dalam pembuatan biodiesel dalam reaktor
batch.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui pengaruh variabel proses: suhu reaksi dan berat katalis terhadap
yield biodiesel yang dihasilkan.
2. Menguji karakteristik biodiesel yang dihasilkan seperti kemurnian, densitas,
viskositas kinematik, dan titik nyala.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat :
1. Meningkatkan nilai ekonomis dari minyak jelantah.
2. Memberikan informasi bahwa minyak jelantah dan paduan katalis zeolit
alam/CaO yang diolah dari cangkang telur ayam dapat dijadikan sebagai
bahan baku dan katalis dalam pembuatan biodiesel secara batch.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan, Indonesia. Adapun
bahan utama yang digunakan pada penelitian ini yaitu minyak jelantah sebagai
bahan baku, metanol sebagai reaktan dan paduan katalis zeolit alam/CaO
berukuran 200 mesh yang diolah dari cangkang telur ayam sebagai katalis.
Minyak jelantah diperoleh dari pedagang makanan ringan di lingkungan Jalan
Sumatera, Medan, sedangkan cangkang telur ayam diperoleh dari pedagang di
kantin Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6
Universitas Sumatera Utara
Variabel yang akan dilakukan yaitu:
Variabel tetap :
a. Kalsinasi Cangkang Telur Ayam
i. Waktu
= 2 jam
[6]
ii. Suhu
= 1000 °C
[6]
b. Perbandingan berat CaO : Zeolit Alam = 1 : 3
c. Rasio mol TWCO terhadap metanol
= 1 : 12
[17]
d. Waktu Reaksi
= 3 jam
[14]
e. Kecepatan Pengadukan
= 700 rpm
[15]
Variabel berubah :
a. Berat Katalis
=6%, 7%, 8%, 9%, 10% (terhadap berat TWCO) [6, 17]
b. Suhu Reaksi
= 50 °C, 55 °C, 60 °C, 65 °C
[6, 17]
Parameter yang diuji:
a. Analisis kadar FFA bahan baku minyak jelantah dan TWCO dengan
menggunakan AOCS Official Method 5a–40.
b. Analisis komposisi asam lemak bahan baku minyak jelantah dan TWCO
dengan menggunakan AOCS Official Method Ce 1b-89.
c. Analisis gugus fungsi zeolit alam menggunakan FTIR.
d. Analisis kadar CaO dalam abu cangkang telur menggunakan AAS.
e. Analisis morfologi katalis menggunakan SEM.
f. Analisis komposisi unsur pada paduan katalis menggunakan SEM-EDX.
g. Analisis komposisi biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan
AOCS Official Method Cd 11b-91.
h. Analisis densitas biodiesel dengan Metode Tes SNI 7182:2015.
i. Analisis viskositas dan viskositas kinematik biodiesel yang dihasilkan
dengan Metode Tes ASTM D 445
j. Analisis titik nyala biodiesel yang dihasilkan menggunakan closed cup
flash tester.
7
Universitas Sumatera Utara