Jurnal Rekayasa Produk dan Proses Kimia JRPPK 2015,1/ISSN (dalam pengurusan) - Nugraha, p.11-14. Berkas: 05-06-2015
Ditelaah: 15-06-2015
DITERIMA: 19-06-2015
Oky Satria Nugrahaa dan Taharuddinb a
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universtas Lampung
[email protected]
Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa (Coconut Oil) dengan Metanol Sebagai Pelarut dan Reaktan Menggunakan Ekstraktor-Transesterifikator Abstrak. Kebutuhan bahan bakar fosil akan semakin meningkat namun ketersediaannya semakin menipis. Oleh karena itu, perlu adanya upaya untuk mengurangi ketergantungan pemakaian bahan bakar fosil dan mengalihkannya ke bahan bakar yang dapat diperbaharui, salah satunya adalah biodiesel mengingat minyak solar merupakan BBM yang dikonsumsi terbesar di Indonesia. Biodiesel dapat dibuat dari berbagai biomassa yang mengandung minyak. Kelapa adalah salah satu biomassa yang potensial dikembangkan karena produksinya yang sangat besar di Indonesia. Pembuatan biodiesel dari minyak kelapa dapat menggunakan Ekstraktor-Transesterfikator, dimana proses ekstraksi dan reaksi terjadi secara kontinyu di dalam satu unggun. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja alat Ekstraktor-Transesterifikator dan mengetahui pengaruh faktor laju alir pelarut-reaktan dan temperatur operasi terhadap proses ekstraksi dan reaksi pembuatan biodiesel. Variasi pada variabel laju air pelarut-reaktan adalah 10, 20, 30, 40, dan 50 ml/menit dan pada variabel temperatur adalah 40, 50, dan 60°C. Proses dilakukan selama 4 jam untuk masing-masing run.Selanjutnya, sampel produk dilakukan analisis angka asam, angka penyabunan, dan gliserol total untuk menghitung kadar metil ester produk. Hasil penelitian menunjukan proses ekstraksi terbaik pada laju alir 50 mL/menit dan temperatur 60°C , yaitu 49,1 gr atau 38,359 % minyak terekstrak. Pada proses reaksi, kondisi terbaik adalah pada temperatur 60°C yaitu 30 gr atau 94,94 %. Kata kunci: biodiesel, ekstraktor-transesterifikator, ekstraksi, reaksi, laju alir, temperatur.
I. PENDAHULUAN
penghasil kelapa terbesar di dunia, yaitu 31,15% terhadap total produksi kelapa dunia [4]. Hingga saat ini, pengalihan pemakaian bahan bakar berupa biodiesel terkendala oleh mahalnya harga produksi biodiesel dibandingkan petrodiesel. Energi yang dibutuhkan dalam memeroleh nilai bakar petrodiesel sebesar 1 MJ (Mega Joule) adalah 0,2009 MJ, yang mencakup, energi untuk memproduksi crude oil (0,0584 MJ), pengangkutan crude oil (0,0164 MJ), proses pemurnian (0,1198 MJ) dan transportasi pendistribusiannya (0,0063); sementara itu untuk menghasilkan biodiesel dengan nilai bakar sebesar 1 MJ, dibutuhkan energi 0,2318 MJ, yang mencakup pertanian dan transportnya (0,0607 MJ), pemerahan/pemisahan minyak dan transportnya (0,0866 MJ), konversi ke biodiesel (0,0801 MJ), dan distribusi biodiesel (0,0044 MJ) [5]. Terlihat biaya produksi biodiesel masih lebih tinggi 15,4% dibanding biaya produksi petrodiesel. Ekstraktor-Transesterifikator adalah alat yang dirancang dengan menyatukan proses ekstraksi dan transesterifikasi biodiesel ke dalam satu rangkaian alat. Diharapkan dengan alat ini, kebutuhan energi yang dikeluarkan untuk proses ekstraksi dan transesterifikasi yang umumnya dilakukan di alat yang berbeda akan menjadi berkurang, Sehingga
Berdasarkan data statistik minyak bumi yang dikeluarkan Ditjen Migas (2012) [1], bahwa konsumsi BBM di Indonesia meningkat dari 374,691 juta barel pada tahun 2006 menjadi 394,052 juta barel di tahun 2011. Dan minyak solar adalah BBM yang paling banyak dikonsumsi, yaitu 169,175 juta barel di tahun 2011. Sedangkan cadangan minyak dunia sebanyak 1,2 triliun barel dan diperkirakan hanya mampu untuk memenuhi kebutuhan selama 30 tahun ke depan [2]. Oleh karena itu, perlu adanya upaya untuk mendukung mengurangi ketergantungan pemakaian bahan bakar fosil dan mengalihkannya ke bahan bakar yang dapat diperbaharui, salah satunya adalah biodiesel mengingat solar adalah konsumsi BBM terbesar di Indonesia. Biodiesel dapat dibuat dari berbagai biomassa yang mengandung minyak. Kelapa adalah salah satu biomassa yang potensial untuk dikembangkan menjadi bahan baku biodiesel, karena minyak yang terkandungnya cukup banyak yaitu 30-35% dari berat buah kelapa basah [3]. Selain itu, penyebaran buah kelapa di Indonesia yang luas sehingga mudah didapat. Indonesia menghasilkan 3,25 juta ton buah kelapa pada tahun 2009 dan merupakan negara
11
Nugraha - Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa … biaya produksi biodiesel dapat lebih diminimalkan dan harga jual biodiesel menjadi lebih murah.
12 Variabel Variabel yang digunakan pada penelitian ini adalah temperatur operasi adalah 40, 50, dan 60°C serta laju alir pelarut-reaktan adalah 10, 20, 30, 40, dan 50 ml/menit.
II. URAIAN PENELITIAN Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: kelapa parut kering (6% kadar air), metanol teknis dan spiritus sebagai pelarut sekaligus reaktan, katalis silika alumina, air sebagai pendingin kondensor. Alat Alat yang digunakan adalah: rangkaian ekstraktortransesterifikator terdiri dari unggun ekstraktortransesterifikator, dekanter, kondensor, dan pompa peristaltik.
Pelaksanaan Percobaan Lakukan kalibrasi pompa untuk mendapatkan laju alir metanol/spiritus yang diinginkan serta kalibrasi temperatur ekstraktor-transesterifikator. Lalu masukan bahan baku kelapa ke dalam unggun ekstraktor dan katalis ke dalam unggun transesterifikator. Selanjutnya metanol/spiritus diisi ke dalam tabung dekantaer dan ekstraktor-transesterifikator. Percobaan pertama dilakukan dengan mengatur temperatur ekstrkator-transesterifikator 40oC dan menjalankan pompa dengan laju alir 10 ml/menit. Proses yang terjadi adalah ekstraksi minyak kelapa dari umpan kelapa dan reaksi transesterifikasi. Pada dekanter, cairan metanol/spiritus akan terpisah ke atas dan kembali dipompa untuk proses ekstraksitransesterifikasi selanjutnya, sedangkan pada lapisan bawah adalah produk utama metil ester (biodiesel). Percobaan dihentikan setelah 4 jam. Biodiesel dikeluarkan dari dekanter dengan membuka keran dekanter dan selanjutnya dilakukan analisis. Untuk percobaan selanjutnya, lakukan hal yang sama sesuai dengan rancangan percobaan yang telah dibuat. III. URAIAN PENELITIAN Hasil Penelitian Berdasarkan hasil penelitian, didapatkan data hasil penelitian sebagai berikut:
Gambar 1. Rangkaian Alat Penelitian
Tabel 1. Run 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Data Hasil Penelitian
Temp. (°C)
40
50
60
Laju Alir (mL/min)
Kandungan Minyak (gr)
10 20 30 40 50 10 20 30 40 50 10 20 30 40 50
128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00 128,00
Massa (gr) 8,30 10,20 13,80 19,10 24,30 17,60 21,70 28,30 30,80 36,70 27,30 31,60 35,80 42,80 49,10
Yield Persentase (%) 6,4844 7,9688 10,7813 14,9219 18,9844 13,7500 16,9531 22,1094 24,0625 28,6719 21,3281 24,6875 27,9688 33,4375 38,3594
Metil Ester Massa Persentase (gr) (%) 7,4080 89,2534 8,9293 87,5421 12,3499 89,4920 16,9317 88,6475 21,4885 88,4300 16,1531 91,7788 19,8986 91,6985 26,3748 93,1972 28,4450 92,3537 33,9543 92,5185 25,8848 94,8162 30,0020 94,9429 33,6194 93,9089 40,6717 95,0273 46,1946 94,0828
Gliserol Terikat Massa Persentase (gr) (%) 0,89 10,7466 1,27 12,4579 1,45 10,5080 2,17 11,3525 2,81 11,5700 1,45 8,2212 1,80 8,3015 1,93 6,8028 2,36 7,6463 2,75 7,4815 1,42 5,1838 1,60 5,0571 2,18 6,0911 2,13 4,9727 2,91 5,9172
Nugraha - Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa … Pembahasan Untuk pengaruh temperatur dan laju alir terhadap yield, minyak yang terkandung di dalam kelapa kering sekitar 63-65%. Jika diasumsi minyak yang terkandung di sampel adalah 64%, maka ada sekitar 128 gr minyak di dalam 200gr sampel. Pada penelitian ini (dapat dilihat pada Tabel 1), yield terbanyak diperoleh pada kondisi operasi dengan temperatur 60°C dan laju alir 50 mL/menit, yaitu 49,1 gr atau 38,359 % dari kandungn minyak di sampel. Jumlah ini lebih baik dari penelitian yang dilakukan oleh Taharuddin dan Eka Kencana Jaya pada tahun 2008[6], dimana proses yang terjadi adalah ekstraksi secara imersia dengan pelarut metanol selama 1 jam dan diperoleh 22% minyak.
13 Pada variabel perbedaan temperatur, pengaruh perolehan metil ester sangat signifikan. Pada temperatur 40°C, metil ester yang diperoleh rendah, sebaliknya perolehan tertinggi terjadi pada temperatur 60°C yaitu 30 gr atau 94,94 % dari yield yang diperoleh. Hal ini sesuai dengan teori bahwa semakin tinggi temperatur maka kadar metil ester yang diperoleh juga akan semakin besar. Sedangkan pada variabel perbedaan laju alir, perolehan metil ester tidak berpengaruh banyak. Kecilnya pengaruh laju alir dikarenakan nilai NRe yang dihasilkan sangat kecil, yaitu 8,29 sampai 41,47 yang menyebabkan luas kontak antara rektan dan katalis kecil. Seperti yang terjadi pada unggun ekstraktor, variabel yang sangat menentukan pada unggun transeserifikasi di penelitian ini adalah teperatur. Berdasarkan analisa menggunakan Minitab 16, diperoleh nilai F pada temperatur lebih besar dibandingkan laju alir, yaitu 254,32 dan 61,86. Selain temperatur, perolehan metil ester yang cukup besar pada penelitian ini juga bisa dipengaruhi oleh reaktan yang diberikan. Jumlah reaktan yang digunakan sangat berlebih sehingga memungkinkan kontak antara reaktan dan minyak semakin besar. IV. KESIMPULAN
Gambar 2. Grafik Pengaruh Temperatur dan Laju Alir terhadap Yield
Dari Gambar 2. terlihat bahwa pada temperatur 60°C, yield yang diperoleh lebih banyak dan sebaliknya pada temperatur 50°C dan 40°C perolehan yield semakin menurun. Hal ini dikarenakan pemberian panas dapat memecahkan dinding sel pada daging kelapa, sehingga semakin tinggi panas yang diberikan maka pemecahan dinding sel akan semakin cepat. Dan sesuai dengan teori bahwa semakin tinggi temperatur, laju pelarutan solute oleh pelarut (metanol) semakin tinggi dan laju difusi pelarut masuk serta keluar padatan semakin tinggi pula [7]. Begitu juga dengan laju alir pelarut, pada laju alir 50 (mL/menit) diperoleh yield yang lebih besar dan semakin menurun seiring laju alir yang semakin kecil pula. Sehingga semakin banyak jumlah pelarut yang diberikan maka semakin banyak pula minyak yang terekstraksi. Namun begitu, berdasarkan perhitungan NRe yaitu 8,79 sampai 43,98, laju alir ini masih kecil sehingga luas kontak pelarut dan kelapa juga kecil. Dari hasil analisis yang dilakukan menggunakan program Minitab 16, diperoleh nilai F temperatur lebih besar dibandingkan laju alir, yaitu 298,32 dan 83,17. Nilai ini menunjukan bahwa variabel yang sangat mempengaruhi perolehan yield pada penelitian ini adalah temperatur. Selanjutnya, untuk pengaruh temperatur dan laju alir terhadap perolehan metil ester, Dari perhitungan perolehan metil ester (Tabel 1), didapat persentase metil ester yang cukup tinggi, yaitu 87,54-95,02 %.
Proses ekstraksi-transesterifikasi dengan metanol sebagai pelarut sekaligus reaktannya, diperoleh bahwa laju alir dan temperatur terbaik pada proses ekstraksi adalah 50 ml/menit dan 60°C dengan yield yang didapat sebanyak 49,10 gr atau 38,36 % dari 128 gr kandungan minyak di kelapa kering. Dan pada proses transesterifikasi, temperatur terbaik adalah 60°C dengan metil ester yang dihasilkan sebanyak 30,00 gr atau 94,94 %. Pada penelitian ini, NRe laju alir metanol tidak diperhitungkan sebelumnya sehingga perbedaan laju alir tidak terlalu mempengaruhi dibandingkan perbedaan temperatur operasi. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Taharuddin sebagai Dosen Pembimbing, Bapak Muhammad Hanif sebagai Dosen Penguji, dan Tus Arsyil Majid sebagai partner penelitian. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3]
[4]
http://www.migas.esdm.go.id. “Statistik Minyak Bumi 2012”. 10 April 2013; http://www.okezone.com. “Darurat Konstitusi Sektor Pangan, Air, dan Energi”. 11 April 2013; Dwiyuni ,M. “Kajian Sifat Fisiko Kimia Ekstraksi Minyak Kelapa Murni (Virgin Coconut Oil, Vco) Dengan Metode Pembekuan Krim Santan”. Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor. 2006; Kementerian Pertanian. “Outlook Komoditas Pertanian Perkebunan”. Pusat Data dan Informasi Pertanian Kementerian Pertanian. Jakarta. 2010;
Nugraha - Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa … [5]
[6]
Sheehan, J. et all. “An Overview of Biodiesel and Petroleum Diesel Life Cycles”. A National Laboratory of The U.S. Department of Energy. Colorado. 1994; Taharuddin dan Kencana, E. “Pembuatan Biodiesel dari Biji
14
[7]
Karet Mentah (Solid State Methanolysis)”. Seminar Nasional Soebardjo Brotohardjono. Surabaya. 2008; dan Treybal, R.E. “Mass Transfer Operation, 3rd Ed”. McGrawHill. Singapore. 1980.
