LAPORAN TETAP

PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA II

METIL ESTER

OLEH :

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDERALAYA

2013

KELOMPOK 4

RATIH KESUMA WARDHANI 03101003013

DEVI ANGGRAINI 03101003043

CHRISTOFORUS SANDERS 03091003047

RANDY JUNEDO SIMANJUNTAK 03101003067

FENI ALVIONITA 03101003089

ASISTEN

FEBIA KANIA HERNAWAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Penggunaan dan produksi biodiesel meningkat dengan cepat, terutama di

Eropa, Amerika Serikat, dan Asia, meskipun dalam pasar masih sebagian kecil

saja dari penjualan bahan bakar. Pertumbuhan SPBU membuat semakin

banyaknya penyediaan biodiesel kepada konsumen dan juga pertumbuhan

kendaraan yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar. Saat ini

pengembangan bahan bakar nabati untuk menggantikan bahan bakar fosil terus

dilakukan. Biofuel akan menggantikan premium, solar, maupun kerosin atau

minyak tanah. Bahan bakar nabati (BBN) - bioethanol dan biodiesel - merupakan

dua alternatif kuat pengganti bensin dan solar yang selama ini digunakan sebagai

bahan bakar mesin Otto dan Diesel. Pemerintah Indonesia telah mencanangkan

pengembangan dan implementasi dua macam bahan bakar tersebut, bukan hanya

untuk menanggulangi krisis energi yang mendera bangsa namun juga sebagai

salah satu solusi kebangkitan ekonomi masyarakat. Saat ini pengembangan bahan

bakar nabati untuk menggantikan bahan bakar fosil terus dilakukan. Penelitian

menggunakan transesterifikasi minyak bunga matahari dan penyulingan menjadi

standard bahan bakar diesel, dilakukan di Afrika selatan pada tahun 1979. Tahun

1983, proses untuk memproduksi bahan bakar berkualitas dan uji coba mesin

untuk biodiesel telah rampung dan dipublikasikan kepada dunia internasional.

Biodiesel adalah sebuah alternatif untuk bahan bakar diesel berbasis minyak

bumi yang terbuat dari sumber daya terbarukan seperti minyak nabati, lemak

hewan, atau alga. Ia memiliki sifat pembakaran yang sangat mirip dengan diesel

petroleum, dan dapat menggantikannya dalam penggunaannya saat ini. Ini adalah

salah satu kandidat yang mungkin untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai

sumber energi utama dunia transportasi, karena merupakan bahan bakar

terbarukan yang dapat menggantikan solar pada mesin saat ini dan dapat diangkut

dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini.

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran monoalkil

ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan

bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur

atau lemak hewan. Sebuah proses dari transesterifikasi lipid digunakan untuk

mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam

lemak bebas. Setelah melewati proses ini, tidak seperti minyak sayur langsung,

biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak

bumi, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, dia lebih sering

digunakan sebagai pelumas untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar

diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.

Biodiesel terdiri dari asam lemak rantai panjang dengan alkohol terpasang,

sering berasal dari minyak nabati. Hal ini dihasilkan melalui reaksi minyak nabati

dengan alkohol metil atau etil alkohol dengan adanya katalis. Lemak hewani

adalah sumber potensial. Umumnya katalis yang digunakan adalah kalium

hidroksida (KOH) atau sodium hidroksida (NaOH). Proses kimia yang disebut

transesterifikasi yang menghasilkan biodiesel dan gliserin. Dalam ilmu kimia,

biodiesel disebut metil ester, jika alkohol yang digunakan adalah metanol. Jika

etanol yang digunakan, disebut etil ester. Mereka adalah serupa dan saat ini, metil

ester lebih murah karena biaya yang lebih rendah untuk metanol. Biodiesel dapat

digunakan dalam bentuk murni, atau dicampur dalam jumlah dengan bahan bakar

solar untuk digunakan pada mesin pengapian kompresi.

Biodiesel memiliki efek pelumasan yang sangat tinggi, sehingga membuat

mesin diesel lebih awet. Biodiesel juga memiliki angka setana relatif tinggi,

mengurangi ketukan pada mesin sehingga mesin bekerja lebih mulus. Biodiesel

juga memiliki flash point yang lebih tinggi dibandingkan dengan solar, tidak

menimbulkan bau yang berbahaya sehingga lebih mudah dan aman untuk

ditangani. Keunggulan biodiesel lainya seperti dapat diperbaharui, biodegradable

(dapat terurai oleh mikroorganisme), tidak mengandung sulfur dan benzena yang

mempunyai sifat karsinogen, dapat dengan mudah dicampur dengan solar dalam

berbagai komposisi, dan tidak memerlukan modifikasi mesin apapun. Mengurangi

asap hitam dari gas buang mesin diesel secara signifikan walaupun penambahan

hanya 5% -10% volume biodiesel ke dalam solar, memberikan nilai tambah pada

sektor agribisnis mendorong penggunaan biodiesel mulai mendapat perhatian

dunia sebagai alternatif bahan bakar pengganti solar.

1.2. Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah:

1. Mengetahui proses-proses apa saja yag harus dilakukan dalam membuat

metil ester.

2. Mengetahui bahan chemical yang dapat dipakai dalam proses pembuatan

metil ester.

3. Untuk mengetahui pengaruh dari waktu reaksi terhadap pembentukan metil

ester.

4. Untuk mengetahui pengaruh rasio reaktan terhadap konversi minyak

menjadi metil ester.

1.3. Permasalahan

Adapun permasalahan yang timbul pada percobaan ini adalah:

1. Bagaimana metode pengolahan minyak kedelai menjadi bahan bakar

alternatif?

2. Apa yang menjadi pertimbangan untuk menjadi bahan bakar yang dapat

digunakan?

3. Mengapa timbul pemikiran untuk membuat sebuah alternatif bahan bakar?

1.4. Manfaat

Manfaat dari percobaan ini adalah:

1. Dapat mengetahui dan membuat biodisel dari minyak jelanta dan dari

minyak goreng murni, serta dapat membandingkannya.

2. Dapat memahami prinsip kerjanya membuat metil ester.

3. Dapat mengaplikasikan percobaan ini dalam kehidupan sehari

4. Dapat mengetahui pengolahan minyak jelanta maupun dari pengolahan

minyak goreng murni sebagai bahan bakar alternatif.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Perkembangan Biodiesel

Transesterifikasi minyak sayur dilakukan pada awal 1853 oleh ilmuwan E.

Duffy dan J. Patrick. Pada tahun sebelumnya, mesin diesel yang ditemukan adalah

mesin milik Rudolf Diesel's yang dijadikan model utama, sebuah mesin berukuran

10 ft (3 m) silinder besi dengan roda gaya pada bagian dasar, melaju pada saat

pengoperasian pertama di Augsburg, Jerman, 10 Agustus 1893. Untuk mengenang

hal ini, 10 Agustus dideklarasikan sebagai Hari Biodiesel Internasional.

Rudolf Diesel mendemonstrasikan sebuah mesin diesel yang berjalan

dengan bahan bakar minyak kacang tanah (atas permintaan pemerintah Perancis)

dibangun oleh French Otto Company pada saat pameran dunia di Paris, Perancis

pada tahun 1900. Mesin ini mendapatkan harga tertinggi. Mesin ini dijadikan

prototipe Diesel's vision karena menggunakan tenaga minyak kacang tanah.

Sebuah bahan bakar yang bukan termasuk biodiesel, karena tidak diproses secara

transesterifikasi. Dia percaya bahwa penggunaan bahan bakar dengan biomassa

merupakan mesin masa depan. Pada tahun 1912 pidato Diesel mengatakan,

"Penggunaan minyak nabati untuk bahan bakar mesin terlihat tidak menarik pada

saat ini, akan tetapi menjadi hal yang sangat penting setara dengan petroleum dan

produk batubara di masa depan."

Pada tahun 1920-an, perusahaan mesin diesel mengutamakan pembuatan

mesin dengan petrodiesel sebagai bahan bakar utama yang memiliki viskositas

rendah (berbahan bakar fosil), dibandingkan mesin untuk bahan bakar nabati.

Industri petroleum dapat menentukan harga di pasar bahan bakar karena bahan

bakar fosil lebih murah dari bahan bakar alternatif. Pada akhirnya, persaingan ini

hampir menyebabkan infrastruktur produksi bahan bakar nabati hancur. Namun

akhir-akhir ini, karena terkait dampak lingkungan serta menurunnya harga bahan

bakar nabati, bahan bakar nabati semakin diminati.

Di samping itu, ketertarikan penggunaan minyak nabati sebagai bahan bakar

dalam pembakaran internal mesin dilaporkan oleh beberapa negara pada tahun

1920-an dan 1930-an serta pada akhir perang dunia ke-II. Belgia, Perancis, Itali,

Inggris, Portugal, Jerman, Brazil, Argentina, Jepang dan Cina telah melaporkan

pengujian serta penggunaan minyak nabati sebagai bahan bahan bakar diesel pada

masa ini. Beberapa masalah terjadi karena tingkat viskositas minyak nabati yang

tinggi dibandingkan dengan petroleum, yang mana menghasilkan kekurangan

dalam atomisasi bahan bakar saat penyemprotan bahan bakar serta sering

meninggalkan kerak pada injektor, ruang pembakaran dan katup. Untuk mengatasi

masalah ini dilakukan pemanasan minyak nabati, pencampuran dengan petroleum,

pirolisis, serta pemecahan minyak

Pada tanggal 31 Agustus 1937, G. Chavanne di University Brussels (Belgia)

meluluskan paten untuk "Prosedur transformasi minyak nabati yang digunakan

sebagai bahan bakar" Belgia Patent 422,877. Hak paten ini menggambarkan

alkoholisis (sering mengacu pada transesterifikasi) pada minyak nabati dengan

menggunakan metanol dan etanol untuk memisahkan asam lemak dari gliserol

dengan cara mengganti gliserol menjadi rantai pendek alkohol. Hal ini dikenal

sebagai biodiesel.

Tahun 1977, ilmuwan Brazil, Expedito Parente memproduksi biodiesel

menggunakan transesterifikasi dengan etanol, dan diberi paten untuk proses yang

sama. Proses ini diklasifikasikan sebagai biodiesel dengan aturan internasional,

hasil perundingan "standardisasi identitas dan kualitas”. Tidak ada yang

mengusulkan biofuel yang disahkan untuk industri motor. Saat ini, Perusahaan

Parente's Tecbio yang bekerja sama dengan Boeing dan NASA memberikan

sertifikasi untuk biokerosene, produk lain serta dipatenkan oleh ilmuwan Brazil.

Penelitian menggunakan transesterifikasi minyak bunga matahari dan

penyulingan menjadi standard bahan bakar diesel, dilakukan di Afrika selatan

pada tahun 1979. Tahun 1983, proses untuk memproduksi bahan bakar berkualitas

dan uji coba mesin untuk biodiesel telah rampung dan dipublikasikan kepada

dunia internasional. Perusahaan Austria, Gaskoks, memperoleh teknologi dari

insinyur pertanian Afrika Selatan. Pperusahaan tersebut untuk pertama kalinya

menjadi pabrik percontohan pada November 1987, dan berproduksi dalam skala

industri pada April 1989 (dengan kapasitas 30,000 ton kanola per tahun).

Sepanjang tahun 1990-an, pabrik didirikan di berbagai negara Eropa

termasuk Republic Ceko, Jerman dan Swedia. Perancis meluncurkan produksi

lokal bahan bakar biodiesel dari minyak kanola (mengacu pada produk diester),

dimana mencampurkan petrodiesel sebanyak 5%, dan digunakan pada perusahaan

penerbangan sebanyak 30% (untuk penerbangan publik). Renault, Peugeot dan

perusahaan lain mensertifikasi mesin truk untuk digunakan dari pencampuran

bahan bakar biodiesel. Uji coba dilakukan dengan 50% biodiesel dapat berjalan

mulus. Pada periode yang sama, produksi biodiesel mulai meningkat starting up

di tahun 1998, The Austrian Biofuels Institute telah mengidentifikasikan 21

negara dengan proyek biodiesel komersial, 100% biodiesel sudah tersedia di

stasiun pengisian bahan bakar di Eropa. Pada September 2005, Minnesota menjadi

negara bagian pertama di Amerika yang dimandatkan bahwa semua bahan bakar

diesel dijual dengan campuran biodiesel minimal kandungan 2% biodiesel.

Banyak pendukung menunjukkan bahwa limbah minyak nabati adalah

sumber terbaik untuk menghasilkan minyak biodiesel. Namun, pasokan yang

tersedia secara drastis kurang dari jumlah bahan bakar berbasis minyak bumi yang

dibakar untuk transportasi dan pemanasan rumah di dunia. Bahan bakar

transportasi dan rumah diperkirakan menggunakan minyak pemanas sekitar

230.000 juta gallon, limbah minyak nabati dan lemak hewan tidak akan cukup

untuk memenuhi permintaan. Sehingga diperkirakan produksi minyak nabati

untuk semua penggunaan adalah sekitar 33.000 juta pound (15.000.000 t) atau

4.500 juta US galon (17.000.000 m³), dan produksi diperkirakan lemak hewan

adalah 12.000 juta pound (5.000.000 t). Untuk benar-benar sumber minyak

terbarukan, tanaman atau sumber cultivatable serupa harus dipertimbangkan.

Tanaman memanfaatkan fotosintesis untuk mengubah energi matahari

menjadi energi kimia. Hal ini energi kimia yang menyimpan biodiesel dan

dilepaskan ketika dibakar. Oleh karena itu, tanaman dapat menawarkan sumber

minyak yang berkelanjutan untuk produksi biodiesel. Tanaman yang berbeda

menghasilkan minyak yang dapat digunakan pada tingkat yang berbeda. Beberapa

studi telah menunjukkan produksi tahunan sebagai berikut:

a. Kedelai: 40 sampai 50 US gal / acre (40 sampai 50 m³ / km²)

b. Mustard: 140 US gal / acre (130 m³ / km ²)

c. Brassica napus: 110-145 US gal / acre (100-140 m³ / km²)

d. Kelapa sawit: 650 US gal / acre (610 m³ / km²)

e. Alga: 10.000 hingga 20.000 US gal / ha (10.000 hingga 20.000 m³ / km²)

Produksi minyak panen ganggang untuk biodiesel belum dilakukan pada

skala komersial, tetapi studi kelayakan kerja telah dilakukan untuk sampai pada

nomor di atas. Khusus dibesarkan varietas sawit dapat menghasilkan cukup

menghasilkan minyak yang tinggi, dan memiliki manfaat tambahan bahwa sisa

makanan setelah minyak telah ditekan keluar dapat bertindak sebagai pestisida

efektif dan biodegradable. Ada penelitian yang sedang berlangsung dalam

menemukan tanaman lebih cocok dan meningkatkan produksi minyak.

Menggunakan hasil saat ini, sejumlah besar tanah harus dimasukkan ke dalam

produksi untuk menghasilkan minyak cukup untuk sepenuhnya menggantikan

penggunaan bahan bakar fosil.

Biodiesel adalah bahan bakar alternatif untuk mesin diesel yang dihasilkan

dari sumber agricultural terbarukan. Biodiesel adalah salah satu ester metil atau

etil berasal dari minyak nabati, limbah minyak goreng atau lemak hewan melalui

proses yang disebut transesterifikasi. Di Amerika Serikat, minyak kedelai adalah

minyak nabati utama yang digunakan dalam memproduksi biodiesel, tetapi

minyak dari tanaman seperti kanola, bunga matahari, safflowers dan lain-lain

dapat digunakan juga. Minyak ini mengandung berbagai proporsi asam lemak

yang mempengaruhi karakteristik mereka, terutama kemampuan untuk mengalir

di daerah beriklim dingin. Biodiesel dapat digunakan dalam mesin diesel dengan

sedikit modifikasi atau tidak.

Biodiesel terdiri dari metil ester asam lemak nabati, sedangkan petroleum

diesel adalah hidrokarbon. Biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang

serupa dengan petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin

diesel atau dicampur dengan petroleum diesel. Pencampuran 20 % biodiesel ke

dalam petroleum diesel menghasilkan produk bahan bakar tanpa mengubah sifat

fisik secara nyata. Produk ini di Amerika dikenal sebagai Diesel B-20 yang

banyak digunakan untuk bahan bakar bus.

Biodiesel adalah senyawa mono alkil ester yang diproduksi melalui reaksi

tranesterifikasi antara trigliserida (minyak nabati, seperti minyak sawit, minyak

jarak dan lain-lain) dengan metanol menjadi metil ester dan gliserol dengan

bantuan katalis basa. Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20

serta mengandung oksigen. Adanya oksigen pada biodiesel membedakannya

dengan petroleum diesel (solar) yang komponen utamanya hanya terdiri dari

hidrokarbon. Jadi komposisi biodiesel dan petroleum diesel sangat berbeda

Energi yang dihasilkan oleh biodiesel relatif tidak berbeda dengan

petroleum diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU), sehingga engine torque dan

tenaga kuda yang dihasilkan juga sama. Walaupun kandungan kalori biodiesel

serupa dengan petroleum diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen,

maka flash pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar.

Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada suhu

kamar, maka biodiesel lebih aman daripada petroleum diesel dalam penyimpanan

dan penggunaannya. Di samping itu, biodiesel tidak mengandung sulfur dan

senyawa benzen yang karsinogenik, sehingga biodiesel merupakan bahan bakar

yang lebih bersih dan lebih mudah ditangani dibandingkan dengan petroleum

diesel. Penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi emisi karbon monoksida,

hidrokarbon total, partikel, dan sulfur dioksida. Emisi nitrous oxide juga dapat

dikurangi dengan penambahan konverter katalitik.

Kelebihan lain dari segi lingkungan adalah tingkat toksisitasnya yang 10

kali lebih rendah dibandingkan dengan garam dapur dan tingkat biodegradability

sama dengan glukosa, sehingga sangat cocok digunakan di perairan untuk bahan

bakar kapal/motor. Biodiesel tidak menambah efek rumah kaca seperti halnya

petroleum diesel karena karbon yang dihasilkan masih dalam siklus karbon.

Untuk penggunaan biodiesel pada dasarnya tidak perlu modifikasi pada mesin

diesel, bahkan biodiesel mempunyai efek pembersihan terhadap tangki bahan

bakar, injector, dan selang.

Biodiesel mempunyai beberapa keunggulan diantaranya adalah mudah

digunakan, limbahnya bersifat ramah lingkungan (biodegradable), tidak beracun,

bebas dari logam berat sulfur dan senyawa aromatik serta mempunyai nilai flash

point (titik nyala) yang lebih tinggi dari petroleum diesel sehingga lebih aman jika

disimpan dan digunakan. Secara teknis, biodiesel yang berasal dari minyak nabati

dikenal sebagai VOME (Vegetable Oil Metil Ester) dan merupakan sumberdaya

yang dapat diperbaharui karena umumnya dapat diekstrak dari berbagai hasil

produk pertanian seperti minyak kacang kedelai, minyak kelapa, minyak bunga

matahari maupun minyak sawit.

Biodiesel tidak mudah terbakar, dan berbeda dengan diesel, minyak bumi

itu adalah non-ledakan, dengan titik nyala 150 °C selama biodiesel dibandingkan

dengan 64 °C untuk solar. Tidak seperti solar, biodiesel bersifat biodegradable

dan tidak beracun, dan secara signifikan mengurangi emisi beracun dan lainnya

ketika dibakar sebagai bahan bakar. Dilihat dari komposisi kimianya, biodisel

adalah bahan bakar terdiri dari campuran mono alkil ester asam lemak rantai

panjang. Bentuk yang paling umum digunakan adalah metanol untuk

menghasilkan metal ester, meskipun etanol dapat digunakan untuk menghasilkan

biodiesel etil ester. Sebuah proses produksi, transesterifikasi lipid digunakan

untuk mengubah minyak dasar untuk ester yang diinginkan dan membuang asam

lemak bebas. Sebuah hasil sampingan dari proses produksi gliserol.

Saat ini, biodiesel lebih mahal untuk menghasilkan minyak bumi dari diesel,

yang tampaknya menjadi faktor utama digunakan lebih luas. Kini produksi

minyak nabati dan lemak hewan di seluruh dunia tidak cukup untuk menggantikan

penggunaan bahan bakar fosil cair. Beberapa kelompok lingkungan, terutama

NRDC (Natural Resources Defense Council), objek dengan jumlah besar

pertanian dan di atas hasil pemupukan, penggunaan pestisida, dan konversi lahan

yang akan dibutuhkan untuk menghasilkan minyak nabati tambahan.

2.2. Manfaat metil ester

Metil ester mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan asam

lemak, diantaranya yaitu:

1. Pemakaian energi sedikit karena membutuhkan suhu dan tekanan lebih

rendah dibandingkan dengan asam lemak.

2. Peralatan yang digunakan murah. Metil ester bersifat non korosif dan metil

ester dihasilkan pada suhu dan tekanan lebih rendah. Oleh karena itu,

proses pembuatan metil ester menggunakan peralatan yang terbuat dari

carbon steel, sedangkan asam lemak bersifat korosif sehingga membutuhkan

peralatan stainless steel yang kuat.

3. Lebih banyak menghasilkan hasil samping gliserin yaitu konsentrat gliserin

melalui reaksi transesterifikasi kering sehingga menghasilkan konsentrat

gliserin, sedangkan asam lemak, proses pemecahan lemak menghasilkan

gliserin yang masih mengandung air lebih dari 80%, sehingga

membutuhkan energi yang lebih banyak

4. Metil ester lebih mudah didestilasi karena titik didihnya lebih rendah dan

lebih stabil terhadap panas.

5. Dalam memproduksi alkanolamida, ester dapat menghasilkan superamida

dengan kemurnian lebih dari 90% dibandingkan dengan asam lemak yang

menghasilkan amida dengan kemurnian hanya 65-70%

6. Metil ester mudah dipindahkan dibandingkan asam lemak karena sifat

kimianya lebih stabil dan non korosif. Metil ester dihasilkan melalui reaksi

kimia esterifikasi dan transesterifikasi.

2.3. Proses Pembuatan Metil Ester

2.3.1. Esterifikasi

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester.

Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang

cocok adalah zat berkarakter asam kuat, dan karena ini, asam sulfat, asam sulfonat

organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa

terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar

reaksi bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah

(misalnya paling tinggi 120 °C), reaktan metanol harus ditambahkan dalam

jumlah yang sangat berlebih (biasanya lebih besar dari 10 kali nisbah

stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan dari fase reaksi,

yaitu fase minyak.

Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan

metode penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya

dapat dituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi esterifikasi dari

asam lemak menjadi metil ester adalah :

R-COOH + CH3OH R-COOH3 + H2O

Asam Lemak Metanol Metil Ester Air

Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak

berkadar asam lemak bebas tinggi (berangka-asam P 5 mg-KOH/g). Pada tahap

ini, asam lemak bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi

biasa diikuti dengan tahap transesterfikasi. Namun sebelum produk esterifikasi

diumpankan ke tahap transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang

dikandungnya harus disingkirkan terlebih dahulu.

Faktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi esterifikasi antara lain :

a. Waktu Reaksi

Semakin lama waktu reaksi, maka kemungkinan kontak antar zat semakin

besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika kesetimbangan

reaksi sudah tercapai, maka dengan bertambahnya waktu reaksi tidak akan

menguntungkan karena tidak memperbesar hasil.

b. Pengadukan

Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat

pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan reaksi terjadi

sempurna. Sesuai dengan persamaan Archenius:

k = A e(-Ea/RT) ... (2.1)

dimana: T = Suhu absolut ( ºC)

R = Konstanta gas umum (cal/gmol ºK)

E = Tenaga aktivasi (cal/gmol)

A= Faktor tumbukan (t-1)

k = Konstanta kecepatan reaksi (t-1)

Dari persamaan Arrhenius tersebut kita bisa mengambil kesimpulan korelasi

antara tumbukan dan konstanta kecepatan reaksi yaitu semakin besar tumbukan

maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi. Sehingga. dalam hal

ini pengadukan sangat penting mengingat larutan minyak katalis metanol

merupakan larutan yang immiscible.

c. Katalisator

Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi

sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar. Pada

reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan biasanya menggunakan konsentrasi

katalis antara 1 - 4 % berat sampai 10 % berat campuran pereaksi (Mc Ketta,

1978).

d. Suhu Reaksi

Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi

yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Bila suhu naik maka

harga k makin besar sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin

besar.

2.3.2. Transesterifikasi

Transesterifikasi adalah proses yang mereaksikan trigliserida dalam minyak

nabati atau lemak hewani dengan alkohol rantai pendek seperti methanol atau

etanol (pada saat ini sebagian besar produksi biodiesel menggunakan metanol)

menghasilkan metal ester asam lemak (Fatty Acids Methyl Esters / FAME) atau

biodiesel dan gliserol (gliserin) sebagai produk samping. Katalis yang digunakan

pada proses transeterifikasi adalah basa/alkali, biasanya digunakan natrium

hidroksida (NaOH) atau kalium hidroksida (KOH).

Esterifikasi adalah proses yang mereaksikan asam lemak bebas (FFA)

dengan alkohol rantai pendek (metanol atau etanol) menghasilkan metil ester

asam lemak (FAME) dan air. Katalis yang digunakan untuk reaksi esterifikasi

adalah asam, biasanya asam sulfat (H2SO4) atau asam fosfat (H2PO4).

Berdasarkan kandungan FFA dalam minyak nabati maka proses pembuatan

biodiesel secara komersial dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Transesterifikasi dengan katalis basa (sebagian besar menggunakan kalium

hidroksida) untuk bahan baku refined oil atau minyak nabati dengan

kandungan FFA rendah.

2. Esterifikasi dengan katalis asam ( umumnya menggunakan asam sulfat)

untuk minyak nabati dengan kandungan FFA tinggi dilanjutkan dengan

transesterifikasi dengan katalis basa.

Proses pembuatan biodiesel dari minyak dengan kandungan FFA rendah

secara keseluruhan terdiri dari reaksi transesterifikasi, pemisahan gliserol dari

metil ester, pemurnian metil ester (netralisasi, pemisahan methanol, pencucian dan

pengeringan/dehidrasi), pengambilan gliserol sebagai produk samping (asidulasi

dan pemisahan metanol) dan pemurnian metanol tak bereaksi secara

destilasi/rectification. Proses esterifikasi dengan katalis asam diperlukan jika

minyak nabati mengandung FFA di atas 5%. Jika minyak berkadar FFA tinggi

(>5%) langsung ditransesterifikasi dengan katalis basa maka FFA akan bereaksi

dengan katalis membentuk sabun. Terbentuknya sabun dalam jumlah yang cukup

besar dapat menghambat pemisahan gliserol dari metil ester dan berakibat

terbentuknya emulsi selama proses pencucian. Jadi esterifikasi digunakan sebagai

proses pendahuluan untuk mengkonversikan FFA menjadi metil ester sehingga

mengurangi kadar FFA dalam minyak nabati dan selanjutnya ditransesterifikasi

dengan katalis basa untuk mengkonversikan trigliserida menjadi metil ester.

Proses transesterifikasi maupun esterifikasi dapat dijalankan secara batch

maupun sinambung, dimana pada proses batch menggunakan labu leher tiga atau

autoclave. Selain itu dalam autoclave proses dapat berjalan pada suhu tinggi

dalam fase cair, sehingga akan bisa berlangsung lebih cepat. Proses sinambung

dilaksanakan dalam reactor CSTR dengan alat pencampur yang berupa pengaduk

atau gas inert.

Metanolisis merupakan reaksi pembentukan metal ester dengan

menggunakan methanol dimana reaksinya seimbang dan kalor reaksinya kecil.

Untuk menggeser reaksi ke kanan biasanya menggunakan metanol berlebihan

disbanding gliserida, maka reaksi yang terjadi bisa dianggap reaksi searah. Rekasi

penyabunan merupakan reaksi samping yang tidak dikehendaki. Dengan adanya

reaksi samping yang berupa penyabunan inilah konversi minyak menjadi ester

(biodeisell) menjadi kecil. Karena itu, reaksi transesterifikasi dengan katalisator

KOH dan NaOH disarankan untuk minyak nabati yang melewati tahapan

deasifikasi,sehingga kadar air kurang dari 0,3 % dan kadar FFA kurang dari 0,5

%. Sedangkan pada katalisator asam tidak menyebabkan reaksi penyabunan sepeti

halnya pada katalisator biasa.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Peralatan dan Bahan

Keterangan :

1. Heating mantle

2. Magnetic stirrer

3. Labu leher tiga

4. Termometer

5. Kondenser

6. Pipet hisap

7. Pompa

8. Ember

3.2. Persiapan Bahan Baku

a. Minyak

Minyak yang digunakan dapat berupa minyak goreng, minyak jelantah,

minyak CPO.

b. Metanol

c. Katalis NaOH

3.3. Analisa Bahan Baku

Analisa bahan baku dilakukan untuk mengetahui asam lemak bebas, asam

lemak total, dan berat jenisnya.

3.4. Prosedur Pembuatan Metil Ester :

1. Reaksi Esterifikasi

1. Cairkan bahan baku terlebih dahulu bila bahan baku berwujud padat

hingga mencapai ukuran 100 ml.

2. Setelah minyak berbentuk liquid, masukkan minyak ke dalam labu leher

tiga yang telah dilengkapi dengan termometer, pemanas, dan kondenser.

Kemudian dipanaskan sampai suhu mencapai 70oC. Reaksi ini

berlangsung secara batch.

3. Campurkan methanol dan katalis dalam jumlah tertentu ke dalam minyak

yang telah dipanaskan tersebut.

4. Reaksikan campuran tersebut selama 1 jam.

5. Setelah 1 jam minyak tersebut diangkat dan didinginkan.

2. Reaksi Trans Esterifikasi

Setelah minyak didinginkan dan dihilangkan alkoholnya, kemudian

dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi yaitu :

1. Minyak yang telah terbentuk pada reaksi esterifikasi dipanaskan kembali

pada suhu 70 oC.

2. Setelah mencapai temperatur 70 oC, minyak tersebut ditambahkan dengan

campuran methanol dan katalis KOH dalam jumlah tertentu.

3. Reaksikan campuran minyak, alcohol, dan KOH tersebut selama 1 jam,

reaksi ini berlangsung pada kondisi batch.

4. Setelah 1 jam, minyak tersebut diangkat dan didinginkan, serta

dihilangkan alkoholnya.

5. Diamkan selama 24 jam agar terlihat dua lapisan yaitu lapisan atas metil

ester dan lapisan bawah berupa gliserol, kemudian kedua lapisan tersebut

dipisahkan dengan corong pemisah.

6. Metil ester yang telah terpisah kemudian dicuci dengan cara

mencampurkan air yang telah dipanaskan pada suhu 50 oC.

7. Diamkan sampai terbentuk dua lapisan, kemudian dua lapisan tersebut

dipisahkan dengan corong pemisah. Lakukan hal ini beberapa kali hingga

hasil cucian terakhir terlihat bersih.

8. Terakhir lakukan pemanasan pada metil ester (biodiesel) sampai suhu

100oC untuk menghilangkan kadar alkohol yang masih ada pada biodiesel.

9. Lakukan percobaan yang sama untuk variasi minyak & methanol (1:1,

1:1,5, 1:2), perbandingan katalis H2SO4 (1%, 2%, dan 3%) serta

perbandingan katalis KOH (1%, 2%, dan 3%).

10. Metil ester (biodiesel) dapat dianalisa.

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1. Hasil Pengamatan

Dari hasil pengamatan didapatkan data sebagai berikut :

Berat minyak yang digunakan = 90 gr

Katalis HCl yang digunakan = 2,36 gr

Katalis NaOH yang digunakan = 1,87 gr

Metanol yang digunakan = 27,65gr

Berat gliserol = 468 gr

Berat metil ester = 2,8 gr

Berat wadah kosong = 69 gr

4.2. Pengolahan Data

Data :

Minyak = 90 gr

NaOH = 1,87 gr

Metanol = 27,65 gr

BM minyak jelantah = 890 gram/mol

BM Metanol = 32 gram/mol

BM metil ester = 298 gram/mol

BM gliserol = 92 gram/mol

Reaksi Saponifikasi :

(C17H35COO)3C3H5 + 3 CH3OH 3 C17H35COOCH3 + C3H5(OH)3

Minyak methanol metil ester gliserol

1. Perhitungan secara teoritis

Mol minyak = _ berat minyak__ = 90 gram = 0,101 mol

BM minyak 890 gram/mol

Mol minyak sebagai Limiting Reaktan

Mol metil ester = 3/1 x limiting reaktan = 3 x 0,101 = 0,303 mol

Massa metil ester yang terbentuk = mol metil ester yang terbentuk x BM

= 0,303 mol x metil ester

= 0,303 mol x 298 gram/mol

= 90,294 gram

Mol gliserol = mol Limiting Reaktan = 0,101 mol

Massa gliserol yang terbentuk = mol gliserol x BM gliserol

= 0,101 mol x 92 gram/mol

= 9,292 gram

Mol metanol = B erat CH 3OH = 27,65 gram = 0,864 mol

BM CH3OH 32 gram/mol

Mol CH3OH yang bereaksi = 3/1 x 0,101 mol = 0,303 mol

Mol CH3OH yang bersisa = 0,864 mol – 0,303 mol = 0,561 mol

Massa CH3OH yang bersisa = mol CH3OH x BM CH3OH

= 0,561 mol x 32 gram/mol

= 17,952 gram

Tabel 1. Material Balance secara Teori

2.

Perhitungan secara praktek

Data :

Berat gliserol = 468 gram

Berat metil ester = 2,8 gram

Mol metil ester = berat metil ester = 2,8 gram = 0,0094 mol

BM metil ester 298 gram/mol

Mol CH3OH yang bereaksi = 3/3 x 0,0094 mol = 0,0094 mol

Mol CH3OH yang bersisa = 0,864 mol – 0,0094 mol = 0,8546 mol

Massa CH3OH yang bersisa = mol CH3OH x BM CH3OH

= 0,8546 mol x 32 gram/mol

No. Material Input (gram) Output(gram)

1. CH3OH 27,65 17,952

2. Minyak 90 -

3. Gliserol - 9,292

4. Metil Ester - 90,294

Total 117,65 117,54

= 27,3472 gram

Mol minyak yang bereaksi = 1/3 x 0,0094 mol = 0,0031 mol

Mol minyak yang bersisa = 0,101 mol – 0,0031 mol = 0,0979 mol

Massa minyak yang bersisa = mol minyak sayur x BM minyak

= 0,0979 mol x 890 gram/mol

= 87,131 gram

Massa gliserol yang terbentuk = mol gliserol x BM gliserol

= 0,0031 mol x 92 gram/mol

= 0,2852 gram

Tabel 2. Material Balance secara Praktek

No. Material Input (gram) Output(gram)

1. CH3OH 27,65 27,3472

2. Minyak Sayur 90 87,131

3. Gliserol - 0,2852

4. Metil ester - 2,8

Total 117,65 117,56

% Konversi minyak = Mol minyak yang bereaksi x 100%

Mol minyak mula-mula

= 0,0031 mol x 100%

0,101 mol

= 3,07 %

% Konversi CH3OH = Mol CH3OH yang bereaksi x 100%

Mol CH3OH mula-mula

= 0,0094 mol x 100%

0,864 mol

= 1,088 %

% Yield metil ester = Mol metil ester secara praktek x 100%

Mol metil ester secara teori

= 0,0094 mol x 100%

0,303 mol

= 3,102 %

% Yield gliserol = Mol gliserol secara praktek x 100%

Mol gliserol secara teori

= 0,0031 mol x 100%

0,101 mol

= 3,07 %

BAB V

PEMBAHASAN

Pada percobaan ini digunakan bahan-bahan berupa minyak jelanta (yaitu

minyak yang sudah digunakan secara berulang-ulang untuk memasak atau

menggoreng). Percobaan ini bertujuan untuk membuat minyak bekas dalam hal

ini minyak jelanta yang selama ini hanya menjadi limbah, mengubahnya menjadi

lebih berguna dan bermanfaat dalam hal meningkatkan mutu bahan bakar. Maka

diubahlah minyak bekas tadi menjadi biodiesel.

Pada percobaan ini kami memulainya dari memasukkan atau menaruh

minyak jelanta kedalam labu leher tiga sebanyak 100ml. Setelah itu labu leher tiga

dipanaskan diatas hotplate sampai suhunya berkisar 400C. Selama minyak tadi

dipanaskan, kami menggunakan Metanol 1 N sebanyak 35% dari bobot minyak

jelanta yang digunakan, kegunaan dari metanol dalam percobaan ini adalah

sebagai pereaksi dan juga sebagai pemutus ikatan rantai panjangdari minyak

sehingga akan terjadi reaksi baik esterifikasi ataupun transesterifikasi dan

merubahnya menjadi metil ester dan gliserol. Sebelum memasukkan metanol

kedalam minyak yang dipanaskan tadi, maka dicampurkan metanol dengan HCl

2ml yang telah diencerkan dengan perbandingan 0,2 ml HCl ditambah dengan 1,8

ml air.

Fungsi dari HCl adalah sebagai katalis asam dimana untuk mempercepat

reaksi perubahan trigliserida menjadi metil ester. Dengan digunakannya katalis

asam kuat (HCl) maka reaksi yang akan terjadi adalah reaksi esterifikasi. Reaksi

esterifikasi dilakukan pertama kali pada praktikum ini adalah karena minyak

jelanta memiliki kandungan FFA > 5%. Guna terjadinya reaksi perubahan

menjadi metil ester, dan tidak menjadi reaksi safonifikasi apabila langsung

dilakukan reaksi transesterifikasi.

Kemudian setalah suhu mencapai 400C dicampurkan dengan metanol yang

terlebih dahulu dicampurkan dengan HCl tadi, lalu kemudian dipanaskan sampai

suhu tidak boleh lebih dari 70oC (suhu harus dijaga tetap dibawah atau mencapai

70oC). Rentang suhu yang harus dijaga sedemikian rupa karena dilihat dari

metanol tadi, metanol akan menguap bila melebihi titik didihnya. Maka dari itu

agar reaksi berjalan sesuai, suhu harus dijaga seperti demikian. Proses reaksi di

percepat juga dengan menggunakan pengaduk dalam hal ini menggunakan

magnetic strirrer. Kemudian dipanaskan sampai 1 jam.

Setelah sampai 1 jam, kemudian dilakukan proses pencucian dengan

menggunakan air hangat (suhu ± 40oC) tujuannya agar terlihat 2 lapisan yang

menandakan terbentuknya metil ester dan gliserol. Lapisan atas adalah metil ester

dan lapisan yang bawah adalah gliserol + air. Dicuci sebanyak 3 kali sehingga

didapat rendemen gliserol sebanyak 468 gr berat bersih gliserol. Kemudian metil

ester hasil reaksi esterifikasi tadi kami diamkan selama 1 hari untuk selanjutnya

dilanjutkan dengan proses transesterifikasi dengan cara kerja yang sama tetapi

menggunakan katalis berbeda yakni NaOH volume yang sama dengan HCl yang

digunakan sebelumnya. Setelah dilakukan proses transesterifikasi selama 1 jam,

kemudian campuran minya tadi dicuci dengan air sebanyak 4 kali. Kemudian

dipisahkan lagi antara metil ester yang didapat dengan gliserol. Metil ester berada

pada lapisan atas sedangkan gliserol dan air berada pada lapisan yang bawah.

Setelah ditimbang didapat berat bersih metil ester yang didapat adalah sebanyak

2,8 gr.

Perhitungan material balance dapat dilihat pada perhitungan diatas namun

disini akan dilihat perbandingan perhitungan secara teori dengan perhitungan

secara peraktek, Dilihat dari persen konversi alkohol atau metanol maka

didapatlah nilai sebesar 1,088 %. Bila dilihat dari perrsen konversi minyak jelanta

yang diubah menjadi metil ester maka didapatlah nilai sebesar 3,07 %. Sedangkan

jika dari persen yeild, untuk metil ester sebesar 3,102 % dan gliserol sebesar 3,07

%. Hal ini menunjukkan bahwa pada percobaan tidak semua reaktan bereaksi

secara transesterifikasi seluruhnya seperti apa yang di inginkan, mengurangi

persen konversi dari metil ester sehingga metil ester yang di dapat lebih sedikit

daripada seharusnya. Akan tetapi, perbedaannya tidak begitu besar, hal ini

menandakan bahwa dalam melakukan atau melaksanakan percobaan tersebut

bahan yang digunakan harus diperhatikan dengan jelas serta hal-hal seperti waktu

dan suhu harus benar-benar sehingga tidak ada atau sedikit kontaminasi.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

1. Minyak jelanta memiliki kadar FFA > 5% dapat dibuat menjadi metil ester

atau boidiesl dengan melakukan reaksi esterifikasi terlebih dahulu kemudian

dilanjutkan dengan reaksi transestrifikasi.

2. Metanol berfungsi sebangai reaktan dan juga sebagai pemutus ikatan rantai

panjang pada minyak-minyak atau trigliserida dan mengubahnya menjadi

metil ester dengan gliserol

3. Hal-hal yang mempengaruhi keberhasilan dalam praktikum ini adalah:

a. Pengaruh air dan asam lemak bebas

b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah

c. Pengaruh jenis alkohol

d. Pengaruh jenis katalis

e. Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati

f. Pengaruh temperatur

4. Katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan menurunkan energi

aktivasi reaksi namun tidak menggeser letak kesetimbangan reaksi katalis

basa dan dapat berjalan pada suhu kamar.

5. Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl

ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi

bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti

minyak sayur, bahkan minyak bekas seperti minyak jelanta.

6.2. Saran

1. Sebaiknya digunakan minyak jelanta yang benar-benar coklat keruh sehingga

akan terlihat perbedaan mencolok antara biodiesel yang dihasilkan.

2. Usahakan dalam memakai jumlah reaktan benar-benar diukur agar tidak

terjadi kesalahan sehingga mempengaruhi hasil konversi dan yeild yang

didapat.

DAFTAR PUSTAKA

Widyastuti L, 2007, Bahan Bakar Pengganti Minyak Diesel, Penerbit Erlangga,

Jakarta.

Perry, RH and Chiton, CH, 1984, Chemical Engineering Hand Book, 7 th edition,

Mc. Graw Hill Kogakusha Ltd. Tokyo.

Warren L. Mc. Cabe, Julian C.Smith, and Peter Harriot, 1993, Operasi Teknik

Kimia, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Fachry, Ir.RasyidiM.eng. 2010. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia II, Palembang : Korp Asisten Proses dan Operasi Teknik Kimia.

LAMPIRAN

I. GAMBAR HASIL PENGAMATAN

1. Metil Ester Saat Pencucian

2. Gliserol Setelah 3 kali pencucian

II. Gambar Alat

Labu leher tiga dan hotplate Corong Pemisah

Termometer Ember dan Pompa

Gelas Ukur Beker Gelas