Nama : Anastasia Cindy NovelaNIM : 03031281320023Kel. : 1Shift : A

PEMBUATAN BIODIESEL DARI GELOMBANG MIKRO

Cadangan bahan bakar diesel fosil semakin menipis dan pada suatu saat

akan habis. Biodiesel sangat berpotensi untuk menggantikan bahan bakar solar,

karena dapat dibuat dari sumber yang terbarukan, minyak nabati ataupun minyak

hewani. Keuntungan menggunakan bahan bakar alternatif adalah emisi yang lebih

baik, biodegradabilitas, dan tidak berkontribusi dalam peningkatan kadar CO2 di

atmosfer. Biodiesel memiliki beberapa keuntungan tersendiri dibanding solar

dalam aspek keamanan, biodegradabilitas, dan lingkungan. Keuntungan biodiesel

yaitu salah satu bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan karena biodiesel

dapat mengurangi emisi gas karbon monoksida (CO) dan gas karbon dioksida

(CO2) dan bebas kandungan sulfur dibandingkan dengan bahan petroleum diesel

lainnnya

Reaksi antara minyak (trigliserida) dengan alkohol telah lama

dikembangkan untuk memproduksi sabun, detergen, dan produk berbasis lemak.

Transesterifikasi adalah reaksi reversible, dimana trigliserida berubah secara

sempurna menjadi digliserida, monogliserida, dan terakhir menjadi gliserin.

Stoikiometrinya, tiga mol alkohol diperlukan untuk satu mol trigliserida, tetapi

dalam prakteknya diperlukan perbandingan yang lebih besar dari itu untuk

menggeser kesetimbangan sehingga menghasilkan ester yang lebih banyak. Reaksi

transesterifikasi mengubah trigliserida (96-98% minyak) dan alkohol menjadi

ester, dengan sisa gliserin sebagai produk sampingnya. Hasilnya molekul-molekul

trigliserida yang panjang dan bercabang diubah menjadi ester-ester yang lebih

kecil yang memiliki ukuran dan sifat yang serupa dengan minyak solar.

Alkohol yang digunakan adalah alkohol dengan rantai pendek, seperti

metanol, etanol dan butanol. Metanol dan etanol dapat dengan mudah dihasilkan

dari bahan nabati. Etanol menghasilkan etil ester yang lebih sedikit dan

meninggalkan sisa karbon yang banyak. Metanol selain harganya yang lebih

murah, juga adalah jenis alkohol yang paling umum digunakan. Metanol dan

etanol adalah jenis alkohol yang banyak dipakai dalam industri, karena kedua jenis

alkohol ini memberikan reaksi yang relatif lebih cepat. Reaksi dengan alkohol

yang mempunyai titik didih lebih rendah dilaksanakan pada suhu 70-85ºC,

sedangkan untuk reaksi dengan alkohol yang mempunyai titik didih tinggi

dilakukan pada suhu 200-250 ºC. Reaktor yang dipakai diusahakan dalam keadaan

kering dan kadar asam lemak bebas yang ada dalam minyak atau lemak harus

kecil. Konsentrasi katalisator akan berkurang karena air dan asam lemak bebas

akan bereaksi dengan katalisator yang sifatnya basa dan membentuk sabun.

Katalis yang digunakan untuk reaksi tersebut dapat berupa katalis asam

atau basa. Reaksi transesterifikasi baik yang menggunakan katalis asam atau basa

membutuhkan panas. Pada proses pembuatan biodiesel secara konvensional, panas

mengalir secara konveksi. Proses transesterifikasi merupakan bagian terpenting

pada rangkaian proses produksi biodiesel dan berpengaruh pada proses pemurnian

pasca reaksi. Microwave atau gelombang mikro  telah lama digunakan sebagai

metode pemanasan. Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai

karakteristik yang berbeda dengan pemanasan konvensional, karena panas

dibangkitkan secara internal akibat getaran molekul-molekul target oleh

gelombang mikro. Karena karakter gelombang mikro yang dapat menembus

molekul target, maka pemanasan dengan gelombang mikro berlangsung secara

simultan. Hal ini berbeda dengan pemanasan konvensional, dimana panas mengalir

dari sumber eksternal secara konveksi atau konduksi. Pemanasan seperti ini

memerlukan energi yang besar dan waktu yang cukup lama.

Berbagai penelitian penggunaan gelombang mikro pada reaksi

transesterifikasi secara batch menunjukkan bahwa gelombang mikro sangat efektif

untuk menunjang reaksi transesterifikasi. Gelombang ini dapat merambat melewati

cairan sehingga proses pemanasan akan berlangsung lebih efektif dan proses

pembuatan biodiesel dapat dilakukan lebih singkat. Derajat pemanasan yang

dihasilkan oleh gelombang mikro dipengaruhi oleh intensitas daya dan lama

pemberian gelombang tersebut.

Rhesa P. Putra dkk, mahasiswa ITS, melakukan penelitian dengan tujuan

untuk membuat biodiesel dari minyak goreng dari kelapa sawit melalui proses

transesterifikasi dengan menggunakan radiasi microwave secara batch serta

mempelajari berapa daya dan waktu optimal yang diperlukan untuk proses

pembuatan biodiesel dengan radiasi microwave dengan katalis H2SO4, CaO dan

tanpa katalis. Metode yang digunakan dalam pembuatan biodiesel dari minyak

goreng adalah proses reaksi transesterifikasi dengan menggunakan radiasi

gelombang microwave. Bahan yang digunakan adalah minyak goreng yang berasal

dari lemak tumbuhan yang sudah dimurnikan (mengalami proses penyulingan, dan

penghilangan bau) dan berbentuk cair dalam suhu kamar. Minyak goreng yang

digunakan dalam penelitian ini memiliki kandungan FFA sebesar 0,05%.

Peralatan utama yang digunakan adalah sebuah microwave Electrolux

model EMM2007X dengan frekuensi sebesar 2450 MHz dan daya sebesar 800W.

Reaksi transesterifikasi dilakukan dalam reactor kaca volume 250 ml. Pertama-

tama dilakukan pengukuran densitas minyak goreng. Selanjutnya katalis dengan

metanol (persen massa katalis terhadap minyak goreng disesuaikan dengan

variabel) dicampur dan diaduk. Campuran tersebut kemudian dituang kedalam

reaktor bersam dengan minyak goreng. Setelah itu mengatur daya dan waktu

pemanasan didalam microwave yang disesuaikan dengan variabel. Produk yang

dihasilkan kemudian didiamkan dan didinginkan hingga terbentuk dua lapisan,

lapisan atas (biodiesel) dari lapisan bawah (gliserol). Selanjutnya biodiesel yang

terbentuk dicuci dengan aquades untuk mencegah adanya kontaminasi.

Dalam penelitian ini digunakan tiga variabel, yaitu daya (Watt): 100, 200,

300, 400; waktu (menit): 5, 10, 15, 20; dan jenis katalis: CaO, H2SO4, dan tanpa

katalis. Pada tahap analisis, biodiesel dari hasil reaksi transesterifikasi dianalisa

untuk mendapatkan data yield metil ester, densitas, viskositas, dan flash point. Dari

penelitian diperoleh bahwa hasil yang didapatkan masih belum dapat memenuhi

standar biodiesel yang ditetapkan karena reacktor tidak mampu beroperasi pada

suhu dan tekanan tinggi. Katalis CaO dapat memberikan hasil yang lebih baik

dibandingkan dengan katalis H2SO4 dan tanpa katalis. Kondisi operasi untuk

menghasilkan kualitas yield biodiesel terbaik yaitu pada daya 200 Watt selama 20

menit dengan menggunakan katalis CaO. Yield biodiesel terbesar didapatkan yield

sebesar 60,11%. Bila ditinjau dari waktu reaksi, proses ini jauh lebih cepat dengan

waktu reaksi dalam satuan menit, jika dibandingkan proses konvensional masih

membutuhkan waktu dalam satuan jam. Dari segi katalis, katalis heterogen alkali

memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan katalis homogen asam.

Selain biayanya lebih murah, katalis heterogen juga lebih mudah untuk dipisahkan

dan dapat digunakan kembali untuk proses selanjutnya.

Ketika proses transesterifikasi telah banyak digunakan dan menjadi

penting, ada beberapa pertimbangan inefisiensi dalam proses transesterifikasi saat

ini. Pada pemanasan konvensional untuk proses transesterifikasi (proses batch,

kontinyu, dan supercritical methanol), energi panas ditransfer secara konveksi,

konduksi, dan radiasi dari permukaan ke bahan baku. Dengan demikian,

pemanasan konvensional mengkonsumsi energi lebih banyak dan membutuhkan

waktu lama untuk preheating dan reaksi, optimalnya satu jam untuk menghasilkan

yield biodiesel 95 %. Pemanasan dengan gelombang mikro lebih menguntungkan

jika dibanding pemanasan metode konvensional, dimana pemanasannya sangat

lambat dan tidak efisien karena transfer energi ke bahan tergantung pada arus

konveksi dan konduktivitas termal campuran reaksi.

Ketika proses transesterifikasi konvensional memerlukan waktu 75 menit,

proses dengan microwave hanya memerlukan waktu 4 menit. Pada kenaikan

persentase daya, dalam waktu yang sama, jumlah konversi yang didapat agak

konstan. Penggunaan proses transesterifikasi dengan bantuan gelombang mikro

secara dramatis mengurangi waktu reaksi dari 75 menit menjadi 4 menit, (pada 60

ºC) sehingga sangat menghemat waktu. Waktu iradiasi harus dikontrol untuk

menghindari overheating yang dapat menghancurkan beberapa molekul organik.

Level daya radiasi tidak boleh terlalu tinggi, yang dapat menyebabkan kerusakan

molekul organik (Saifuddin and Chua, 2004).

Astsari Abdul Majid dkk, mahasiswa Universitas Sebelas Maret,

melakukan penelitian mengenai pembuatan biodiesel dari minyak jelantah dengan

menggunakan iradiasi gelombang mikro. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pengaruh daya dan waktu reaksi dalam pembuatan biodiesel dari

minyak jelantah menggunakan iradiasi gelombang mikro. Tahapan percobaan

terdiri dari perlakuan awal, transesterifikasi, pemisahan, pencucian, dan analisis

hasil biodiesel. Perlakuan awal dimulai dengan proses pemucatan (bleaching)

minyak jelantah dengan cara pemanasan dan pengadukan serta penambahan

karbon aktif untuk mengurangi kadar asam lemak bebas pada minyak jelantah.

Proses transesterifikasi dilakukan dengan mencampur minyak jelantah sebelumnya

dengan campuran metanol dan katalis KOH. Selanjutnya campuran ini

dimasukkan ke dalam oven microwave dengan mengatur: (a) variasi daya

microwave (100, 150, 200, 250, dan 300 Watt) pada waktu masing-masing 5

menit, dan (b) variasi waktu reaksi (5, 10, 15, 20 dan 25 menit) pada daya tetap

100 Watt. Selanjutnya dilakukan pemisahan biodiesel dan gliserol, lapisan atas

adalah biodiesel dan lapisan bawah adalah gliserol. Biodiesel hasil pemisahan

dicuci berulang kali dengan akuades agar dihasilkan biodiesel yang lebih murni.

Pada awalnya hasil berat biodiesel yang didapatkan akan meningkat

seiring dengan semakin besar daya dan lama waktu pemanasan. Akan tetapi,

ketika daya dan waktu pemanasan optimum telah tercapai maka hasil berat

biodiesel yang didapatkan akan menurun. Dari penelitian diketahui bahwa kondisi

operasi untuk menghasilkan kualitas yield biodiesel terbaik pada daya microwave

sebesar 100 watt dan waktu pemanasan selama 10 menit. Yield biodiesel yang

didapatkan sebesar 93,06%. Hasil analisis GC-MS menunjukkan lima senyawa

metil ester (biodiesel) seperti: metil miristat, metil palmitat, metil linoleat, metil

oleat, dan metil stearat. Sifat fisika biodiesel yang dihasilkan sudah memenuhi

beberapa kriteria SNI untuk biodiesel.

Secara umum, gelombang mikro dapat dimanfaatkan dalam pembuatan

biodiesel. Pembuatan biodiesel dengan memanfaatkan gelombang mikro

membutuhkan waktu yang jauh lebih singkat jika dibandingkan dengan proses

pembuatan biodiesel secara konvensional. Pengaruh waktu reaksi dan daya

microwave terhadap produk menunjukkan bahwa semakin besar waktu dan daya

pemanasan, maka yield produk yang dihasilkan memiliki kecenderungan

meningkat sampai titik tertinggi (optimum) kemudian akan turun kembali. Hal ini

disebabkan karena reaksi transesterifikasi merupakan reaksi dapat balik. Dimana

setelah mencapai titik optimum, maka reaksi akan bergeser ke reaktan kembali.

DAFTAR PUSTAKA

Handayani, S.P. 2010. Pembuatan Biodiesel dari Minyak Ikan dengan Radiasi

Gelombang Mikro. Skripsi S1. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam. Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Haryanto, A., Silviana, U., Triyono, S., dan Prabawa, S. 2015. Produksi Biodiesel

dari Transesterifikasi Minyak Jelantah dengan Bantuan Gelombang

Mikro: Pengaruh Intensitas Daya dan Waktu Reaksi Terhadap Rendemen

dan Karakteristik Biodiesel. AGRITECH. Vol. 35 No. 2.

Majid, A. A., Prasetyo, D., dan Danarto, Y.C. 2012. Pembuatan Biodiesel dari

Minyak Jelantah Menggunakan Iradiasi Gelombang Mikro. Simposium

Nasional RAPI XI FT UMS-2012.

Saifuddin, N., & Chua, K. H. 2004. Production of Ethyl Ester (Biodiesel) from

Used Frying Oil: Optimization of Transesterification Process using

Microwave Irradiation. Malaysian Journal of Chemistry. p. 077-082.