metil ester
TRANSCRIPT
MAKALAH OLEOKIMIA
METIL ESTER
Disusun Oleh :
APRIADI LUBIS (1107120289)DIAN ASTRINA (1107120539)MUHAMMAD AMRI (1107120449)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU
PEKANBARU
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan kepada Tuhan yang Maha Esa karena atas berkatnya
kami dapat menyelesaikan makalah ini. Tujuan dari pembuatan makalah yang berjudul
“Metil Ester” ini adalah untuk memenuhi tugas kelompok Oleo dan Petrokimia .
Dalam pembuatan makalah ini tentu banyak hambatan dan rintangan, diantaranya
adalah pada pencarian sumber atau bahan serta waktu yang terbatas dalam menyusun
makalah, dan hal-hal lainnya yang mungkin tidak perlu disebutkan.
Ucapan terima kasih kami untuk pihak-pihak yang telah membantu dalam
pembuatan makalah, teman-teman yang membantu memberikan ide-ide cemerlangnya,
kemudian terima kasih kepada dosen yang telah membimbing kami.
Kritik dan saran sangat kami perlukan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga
makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Pekanbaru, Mei 2011
Penulis
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR................................................................................................... 2
DAFTAR ISI.................................................................................................................. 3
BAB I PENDAHULUAN.............................................................................................. 4
1.1 Latar Belakang.......................................................................................................... 4
1.2 Permasalahan............................................................................................................ 5
1.3 Tujuan....................................................................................................................... 5
BAB II METIL ESTER................................................................................................ 6
2.1 Metil Ester ................................................................................................................ 6
2.2 Proses Produksi Metil Ester...................................................................................... 7
2.3 Perbedaan Proses Produksi....................................................................................... 15
2.4 Biodiesel................................................................................................................... 18
BAB III PENUTUP....................................................................................................... 21
3.1 Kesimpulan............................................................................................................... 21
DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................... 22
3
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas unggulan yang memberikan
kontribusi penting pada pembangunan ekonomi Indonesia, khususnya pada
pengembangan agroindustri. Luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia tahun 1996
mencapai 2 juta Ha dengan produksi CPO hampir 5 juta ton. Pada tahun 2010 luas
perkebunan kelapa sawit direncanakan akan mencapai 7 juta Ha, dengan produksi CPO
lebih dari 12 juta ton. Pada tahun tersebut Indonesia diharapkan akan menjadi Negara
penghasil minyak sawit terbesar di dunia.
Keberadaan minyak kelapa sawit sebagai salah satu sumber minyak nabati
relative cepat diterima oleh pasar domestik dan pasar dunia. Peningkatan konsumsi
minyak nabati dalam negeri terlihat dari tahun 1987 hingga tahun 1995, permintaan lokal
akan minyak nabati naik dengan laju rata-rata 5.6% per tahunnya. Peningkatan ini
sebagian disebabkan karena peningkatan jumlah penduduk sebesar 1.98% dan
peningkatan konsumsi minyak nabati per kapita sebesar 2.27%. Sedangkan laju
peningkatan permintaan akan minyak kelapa sawit adalah 9% (hampir dua kali dari laju
peningkatan permintaan akan minyak nabati).
Dalam rangka mengantisipasi melimpahnya produksi CPO, maka diperlukan
usaha untuk mengolah CPO menjadi produk hilir. Pengolahan CPO menjadi produk hilir
memberikan nilai tambah tinggi. Produk olahan dari CPO dapat dikelompokkan menjadi
dua yaitu produk pangan dan non pangan. Produk pangan terutama minyak goreng dan
margarin. Produk non pangan terutama oleokimia yaitu ester, asam lemak, surfaktan,
gliserin dan turunan-turunannya.
1.2 Permasalahan
Dalam penulisan makalah ini ruang lingkup kami adalah produk olahan CPO
yang merupakan non pangan diantaranya adalah oleokimia. Salah satu produk turunan
4
oleokimia adalah ester, contohnya adalah metil ester. Asam lemak metil ester mempunyai
peranan utama dalam industri oleokimia. Metil ester digunakan sebagai senyawa
intermediate untuk sejumlah oleokimia yaitu seperti fatty alkohol, alkanolamida, a-
sulfonat, α- metil ester sulfonat, gliserol monostearat, surfaktan gliserin dan asam lemak
lainnya. Metil ester saat ini telah digunakan untuk membuat minyak diesel sebagai bahan
bakar alternatif.
1.3 Tujuan Penulisan
Secara garis besar dapat kami jelaskan beberapa tujuan dari penulisan makalah
tentang Industri Oleo kimia dari bahan Metil Ester adalah sebagai berikut :
Memberikan wawasan kepada teman-teman mahasiswa teknik kimia tentang
Produk Oleokimia metil ester.
Menjadi sumber literatur bagi penulis lain yang membahas masalah yang sama.
5
BAB II
METIL ESTER
2.1 Metil Ester
Metil ester terbentuk dari reaksi katalisasi antara asam lemak dan metanol. Bahan
pembentuk metil ester biasanya diperoleh dari minyak kelapa melalui proses
transesterifikasi. Metil ester memiliki peranan penting dalam industri oleokimia. Metil
ester telah menjadi pengganti asam lemak sebagai bahan dasar pada banyak produk
industri oleokimia. Bahan ini digunakan sebagai bahan intermediate pada beberapa
produk oleokimia, diantaranya fatty alkohols, alkanolamides, α-metil ester sulfonat, dan
banyak lagi, selan itu juga sangat potensial menjadi pengganti minyak diesel. Pada proses
pemabakarannya metil ester tidak menghasilan emisi sulfur oksida. Walaupun panas
pembakarannya rendah, tidak ada modifikasi mesin dan pengurangan efisiensi.
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 karbon 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 didistilasi karena titik didihnya lebih rendah dan lebih stabil
terhadap panas;
6
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
2.2 Produksi Metil Ester
Metil ester dapat dihasilkan dari reaksi esterfikasi dan transesterifikasi, berikut
penjelasannya :
Esterifikasi
Esterifikasi merupakan reaksi antara asam dengan alkohol dengan bantuan katalis
berupa asam (biasanya asam sulfur). Reaksi esterifikasi merupakan reaksi asam dengan
alkohol dengan mengguakan katalis untuk membentuk ester. Reaksinya sebagai berikut :
RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O
Asam Alkohol Ester Air
Ada dua metoda umum yang digunakan pada proses esterifikasi pada pembuatan
metil ester yaitu proses batch dan proses kontinu. Proses batch biasanya dilakukan pada
tekanan rendah dengan temperatur antara 200-250oC. Pada saat reaksi berada pada
keadaan setimbang, air akan hilang dan akan dihasilkan yield ester dengan konversi yang
tinggi. Proses esterifikasi kontinu lebih efektif dari pada proses batch. Waktu yang
dibutuhkan untuk menghasilkan pada proses kontinu lebih cepat daripada proses batch.
Esterifikasi adalah metoda yang dipilih untuk memproduksi ester dari asam lemak
tertentu.
Henkel telah mengembangkan esterifikasi countercurrent kontinyu menggunakan
kolom reaksi dobel plate. Teknologi ini didasarkan pada prinsip reaksi esterifikasi dengan
absorpsi simultan superheated metanol vapor dan desorpsi metanolwater mixture.
Gambar 2.1 memperlihatkan proses kontinyu esterifikasi Henkel asam lemak. Reaksi ini
menggunakan tekanan sekitar 1000 Kpa dan suhu 240 °C. Keuntungan dari proses ini
7
adalah kelebihan metanol dapat dijaga secara nyata pada rasio yang rendah yaitu 1,5 : 1
molar metanol : asam lemak dibandingkan proses batch dimana rasionya 3-4 : 1 molar.
Metil ester yang melalui proses distilasi tidak memerlukan proses pemurnian. Kelebihan
metanol di rectified dan digunakan kembali. Esterifikasi proses kontinyu lebih baik
daripada proses batch. Dengan hasil yang sama, proses kontinyu membutuhkan waktu
yang lebih singkat dengan kelebihan metanol yang lebih rendah. Proses esterifikasi
merupakan proses yang cenderung digunakan dalam produksi ester dari asam lemak
spesifik .
Laju reaksi esterifikasi sangat dipengaruhi oleh struktur molekul reaktan dan
radikal yang terbentuk dalam senyawa antara. Data tentang laju reaksi serta
mekanismenya disusun berdasarkan karakter kinetiknya, sedangkan data tentang
perkembangan reaksi dinyatakan sebagai konstanta kesetimbangan. Secara umum laju
reaksi esterifikasi mempunyai sifat sebagai berikut:
1) Alkohol primer bereaksi paling cepat, disusul alkohol sekunder, dan paling lambat
alkohol tersier
2) Ikatan rangkap memperlambat reaksi
3) Asam aromatik (benzoat dan p-toluat) bereaksi lambat, tetapi mempunyai batas
konversi yang tinggi
4) Makin panjang rantai alkohol, cenderung mempercepat reaksi atau tidak terlalu
berpengaruh terhadap laju reaksi.
Sistem pemroses yang dirancang untuk menyelesaikan reaksi esterifikasi
dikehendaki untuk sedapat mungkin mencapai 100%. Oleh karena itu reaksi esterifikasi
merupakan kesetimbangan, maka konversi sempurna tidak mungkin tercapai, dan sesuai
informasi yang ada konversi yang dapat dicapai hanya sampai 98%. Nilai konversi yang
tinggi dapat dicapai dengan ekses reaktan yang besar.
Proses esterifikasi secara umum harus diketahui untuk dapat mendorong konvesi
sebesar mungkin. Secara umum ada tiga golongan proses, dan penggolongan ini
bergantung kepada volatilitas ester.
8
1) Golongan 1. Dengan ester yang sangat mudah menguap, seperti metil format,
metil asetat, dan etil format, titik didih ester lebih rendah daripada alkohol, oleh
karena itu ester segera dapat dihilangkan dari campuran reaksi. Produksi metil
asetat dengan metode distilasi Bachaus merupakan sebuah contoh dari golongan
ini. Metanol dan asam asetat diumpankan ke dalam kolom distilasi dan ester
segera dipisahkan sebagai campuran uap dengan metanol dari bagian atas kolom.
Air terakumulasi di dasar tangki dan selanjutnya dibuang. Ester dan alkohol
dipisahkan lebih lanjut dalam kolom distilasi yang kedua.
2) Golongan 2. Ester dengan kemampuan menguap sebaiknya dipisahkan dengan
cara menghilangkan air yang terbentuk secara distilasi. Dalam beberapa hal,
campuran terner dari alkohol, air dan ester dapat terbentuk. Kelompok ini layak
untuk dipisahkan lebih lanjut: dengan etil asetat , semua bagian ester
dipindahkan sebagai campuran uap dengan alkohol dan sebagian air, sedangkan
sisa air akan terakumulasi dalam sistem. Dengan butil asetat, semua bagian air
dipindahkan ke bagian atas dengan sedikit bagian dari ester dan alkohol,
sedangkan sisa ester terakumulasi dalam sistem.
3) Golongan 3. Dengan ester yang mempunyai volatilitas rendah, beberapa
kemungkinan timbul. Dalam hal butil dan amil alkohol, air dipisahkan sebagai
campuran biner dengan alkohol. Contoh proses untuk tipe seperti ini adalah
pembuatan dibutil ftalat. Untuk menghasilkan ester dari alkohol yang lebih
pendek (metil, etil, propil) dibutuhkan penambahan hidrokarbon seperti benzena
dan toluene untuk memperbesar air yang terdistilasi.dengan alkohol bertitik didih
tinggi (benzil, furfuril, b-feniletil) suatu cairan tambahan selalu diperlukan untuk
menghilangkan kandungan air dari campuran.
9
Gambar 2.1 Diagram alir Produksi Metil Ester dengan Esterifikasi
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)
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)
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.
10
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.
Transesterifikasi
Proses transesterifikasi dari lemak dan minyak merupakan proses yang paling
umum digunakan dalam memproduksi metil ester, kecuali bila dibutuhkan metil ester
dengan asam lemak spesifik. Trigliserida dapat dengan mudah ditransesterifikasi secara
batchwise pada tekanan atmosfer dan suhu 60-70 °C dengan metanol berlebih dan
menggunakan alkalis alkalin. Perlakuan awal diperlukan untuk memindahkan asam
lemak bebas dari minyak yaitu dengan cara permurnian atau preesterifikasi sebelum
proses transesterifikasi. Perlakuan awal ini tidak diperlukan jika reaksi dilakukan pada
tekanan yang tinggi (9000 KPa) dan suhu yang tinggi (240 °C). Pada kondisi ini,
esterifikasi dan transesterifikasi terjadi secara simultan. Campuran hasil reaksi pada akhir
reaksi dibiarkan mengendap. Lapisan paling bawah dari gliserin dikeluarkan, lapisan
paling atas, metil ester dicuci untuk memindahkan gliserin dan diproses lebih lanjut.
Kelebihan metanol direcover ke kondensor dan dialirkan ke kolom rectifying untuk
dimurnikan dan didaur ulang. Gambar 2.2 memeperlihatkan diagaram alir proses Henkel
yang berlangsung pada tekanan 9000 Kpa dan suhu 240°C menggunakan minyak tidak
murni (unrefiined oil) sebagai feedstock. Minyak tidak murni (unrefined oil), metanol
yang berlebih dan katalis diukur dan dipanaskan pada suhu 240 °C sebelum dialirkan ke
reaktor. Kelebihan metanol dikeluarkan melalui reaktor dan diisikan pada kolom rak
untuk proses pemurnian. Metanol recover didaur ulang ke dalam sistem.
11
Gambar 2.2 Diagram alir Produksi Metil Ester dengan Transesterifikasi
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi dengan mengganti gugus alkohol ester
dengan gugus alkohol lainnya. Prosesnya sama seperti proses hidrolisis, tetapi
menggunakan alkohol, atau disebut juga reaksi alkoholisis. Reaksinya adalah sebagai
berikut :
RCOOR’ + R”OH RCOOR” + R’OH
Ester Alkohol Ester Alkohol
Pada reaksi ini terbentuk ester yang baru. Penggunaan katalis basa dengan
Sodium metilate lebih efektif, tapi Sodium hidroksida juga bisa digunakan.
Transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan. Agar reaksi bergerak ke kanan, maka
harus digunakan alkohol berlebih atau menggunakan salah satu produk dari campuran
reaksi. Pilihan kedua ini dilakukan jika memungkinkan.
Transesterifikasi adalah istilah umum. Jika menggunakan metanol, istilahnya
menjadi metanolisis. Metanol lebih banyak digunakan karena harganya murah, tapi dapat
juga mengguanakan alkohol lainnya. Reaksi dengan minyak dan lemak dan metanol
adalah sebagai berikut :
12
RCOOCH2 CH2OH
RCOOCH + 3CH3OH 3RCOOCH3 + CHOH
RCOOCH2 CH2OH
Minyak / Lemak Metanol Metil Ester Gliserin
Reaksi di atas merupakan reaksi keseluruhan dan biasanya ada beberapa reaksi
seri, yaitu reaksi trigliserida menjadi digliserida menjadi monogliserida dan membentuk 1
mol metil ester pada tiap reaksi.
Stoikiometri reaksi membutuhkan 3 mol metanol untuk tiap mol trigliserida. Laju
konversi akan tinggi jika menggunakan metanol berlebih. Katalis yang digunakan adalah
katalis basa. Yang digunakan biasanya adalah Sodium metilate, KOH dan NaOH.
Laju konversi sangat dipengaruhi oleh suhu reaksi, akan tetapi dengan waktu yang
cukup, reaksi juga dapat berlangsung pada suhu kamar. Umumnya reaksi berlangsung
dekat pada titik didih metanol. Impuritis jika menggunakan minyak juga berdampak pada
laju konversi. Pada kondisi yang sama, penggunaan minyak dapat menghasilkan konversi
67% - 84%.
Tahapan reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu menginginkan agar
didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi reaksi
yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah
sebagai berikut (Freedman, 1984):
a. Pengaruh air dan asam lemak bebas
Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka asam yang
lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas
lebih kecil dari 0.5% (<0.5%).
Selain itu, semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air. Karena air
akan bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus
terhindar dari kontak dengan udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan
karbon dioksida.
13
b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah
Secara stoikiometri, jumlah alkohol yang dibutuhkan untuk reaksi adalah 3 mol
untuk setiap 1 mol trigliserida untuk memperoleh 3 mol alkil ester dan 1 mol gliserol.
Perbandingan alkohol dengan minyak nabati 4,8:1 dapat menghasilkan konversi 98%
(Bradshaw and Meuly, 1944). Secara umum ditunjukkan bahwa semakin banyak jumlah
alkohol yang digunakan, maka konversi yang diperoleh juga akan semakin bertambah.
Pada rasio molar 6:1, setelah 1 jam konversi yang dihasilkan adalah 98-99%,
sedangkan pada 3:1 adalah 74-89%. Nilai perbandingan yang terbaik adalah 6:1 karena
dapat memberikan konversi yang maksimum.
c. Pengaruh jenis alkohol
Pada rasio 6:1, metanol akan memberikan perolehan ester yang tertinggi
dibandingkan dengan menggunakan etanol atau butanol.
d. Pengaruh jenis katalis
Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi transesterifikasi bila
dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling populer untuk reaksi
transesterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), natrium
metoksida (NaOCH3), dan kalium metoksida (KOCH3). Katalis sejati bagi reaksi
sebenarnya adalah ion metilat (metoksida). Reaksi transesterifikasi akan menghasilkan
konversi yang maksimum dengan jumlah katalis 0,5-1,5%-b minyak nabati. Jumlah
katalis yang efektif untuk reaksi adalah 0,5%-b minyak nabati untuk natrium metoksida
dan 1%-b minyak nabati untuk natrium hidroksida.
e. Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati
Perolehan metil ester akan lebih tinggi jika menggunakan minyak nabati refined.
Namun apabila produk metil ester akan digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel,
cukup digunakan bahan baku berupa minyak yang telah dihilangkan getahnya dan
disaring.
f. Pengaruh temperatur
14
Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperatur 30 - 65° C (titik didih
metanol sekitar 65° C). Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh akan
semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat.
2.3 Perbedaan Proses Produksi
Perbandingan proses antara esterifikasi dengan transesterifikasi adalah :
1. Reaksi yang terjadi :
Reaksi kimia proses esterifikasi asam lemak dan alkohol dengan bantuan
katalis menghasilkan, adalah sebagai berikut:
Acid
RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O
Katalis
Reaksi kimia proses transesterifikasi tri glyceride menjadi metil ester
dengan alkohol sebagai senyawa pengesterifikasi, adalah sebagai berikut:
2. Bahan baku yang digunakan adalah :
Pada proses esterrifikasi bahan baku utama yang digunakan adalah asam
( RCOOH ) yang direaksikan dengan Alkohol ( R’OH ).
15
Pada proses transesterifikasi bahan baku yang digunakan adalah Minyak /
Lemak yang direaksikan dengan Metanol.
3. Katalis yang digunakan dalam proses Metil ester :
Pada proses esterifikasi katalis yang digunakan untuk reaksi ini adalah
menggunakan katalis asam dan juga bisa menggunakan katalis alkalin.
Pada proses Transesterifikasi katalis yang digunakan untuk proses ini
adalah katalis basa.
4. Produk samping yang dihasilkan dalam proses Metil ester :
Pada proses esterifikasi hasil sampingnya berupa air.
Pada proses Transesterifikasi hasil sampingnya adalah gliserin/gliserol.
5. Kondisi operasi proses Metil Ester adalah :
Pada proses esterifikasi terdapat dua proses antara lain proses Batch dan
Proses Kontinu.
Esterifikasi pada proses batch dapat dilakukan pada kondisi sebagai berikut :
1. Reaksi berlangsung pada tekanan satu atm, P = 1 atm
2. Pada temperature 200-250 °C, dari reaksi yang terjadi, air harus diambil terus
untuk mendapatkan yield ester yang tinggi.
3. Perbandingan Molar / Molar Ratio ( metanol : asam lemak = 3-4 :1 )
4. Waktu reaksi lebih besar dari proses kontinus, sehingga yield rendah.
Pada proses Henkel / Proses esterifikasi secara kontinu dapat dilakukan pada
kondisi :
1. Reaksi berlangsung pada tekanan 1000 kPa ( P = 1000 kPa )
16
2. Pada temperature 240 °C , dari reaksi yang terjadi, air harus diambil terus
untuk mendapatkan yield ester yang tinggi.
3. Perbandingan molar / Molar Ratio ( metanol : asam lemak = 1,5 :1 ).
4. Waktu reaksi lebih kecil dari proses Batch, sehingga yield tinggi.
Pada proses transesterifikasi kondisi opersinya adalah :
1. Reaksi berlangsung pada tekanan 9000 kPa ( P = 9000 kPa ).
2. Temperatur proses sekitar 60-70 °C.
3. material proses dan utilitas per ton ester.
4. Metanol = 142 Kg, PKO = 995 Kg.
5. Energi yang digunakan 420 Kj , Cooling water ( 20 °C ) dan electrical energy
= 10 Kwh.
2.4 BiodieselSalah satu pemanfaatan metil ester yang sedang berkembang adalan sebagai
bahan bakar kendaraan pengganti solar atau sering disbut biodisel. Pada makalah ini lebih
difokuskan pada pemanfaatan Metil ester sebagai bahan bakar pengganti solar dari CPO.
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif dari bahan mentah terbaharukan (renewable)
selain bahan bakar diesel dari minyak bumi. Biodiesel tersusun dari berbagai macam
ester asam lemak yang dapat diproduksi dari minyak-minyak tumbuhan seperti minyak
sawit (palm oil), minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak biji kapok randu, dan masih
ada lebih dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang potensial untuk dijadikan sumber
energi bentuk cair ini.
Biodiesel bisa digunakan dengan mudah karena dapat bercampur dengan segala
komposisi dengan minyak solar, mempunyai sifat-sifat fisik yang mirip dengan solar
biasa sehingga dapat diaplikasikan langsung untuk mesin-mesin diesel yang ada hampir
tanpa modifikasi, dapat terdegradasi dengan mudah (biodegradable), 10 kali tidak
beracun dibanding minyak solar biasa, memiliki angka setana yang lebih baik dari
minyak solar biasa, asap buangan biodiesel tidak hitam, tidak mengandung sulfur serta
17
senyawa aromatic sehingga emisi pembakaran yang dihasilkan ramah lingkungan serta
tidak menambah akumulasi gas karbondioksida di atmosfer sehingga lebih jauh lagi
mengurangi efek pemanasan global atau banyak disebut dengan zero CO2 emissi.
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 metanol, 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.
Biodiesel sebagai bahan bakar alternatif mempunyai beberapa kelebihan
dibandingkan solar (petrodiesel).
Tabel 3.1 Perbandingan Biodiesel dan Solar
Fisika Kimia Biodiesel Solar (Petrodiesel)
Kelembaban % 0.1 0.3
Engine power Energi yang dihasilkan
128,000 BTU
Energi yang dihasilkan
130,000 BTU
Engine torque Sama Sama
Modifikasi engine Tidak diperlukan -
Konsumsi bahan bakar Sama Sama
Lubrikasi Lebih tinggi Lebih rendah
18
Emisi CO rendah, total
hidrokarbonn sulfur
dioksida dan nitroksida
CO tinggi, total hidrokarbon,
sulfur dioksida dan nitroksida
Cetane number 48-65 40-55
Penanganan Flamable lebih rendah Flamable lebih tinggi
Lingkungan Toxisitas rendah Toxisitas 10 kali lebih tinggi
Keberadaan Terbarukan (renewable) Tak terbarukan
Sumber: CRE-ITB,Nov.2001
Keunggulan-keunggulan biodiesel dapat juga dinyatakan sebagai berikut:
1. Merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghaislkan emisi yang
jauh lebih baik (free sulphur, smoke number rendah)
2. Cetane number lebih tinggi (>60) sehingga efisiensi pembakaran lebih baik
3. Memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin
4. Biodegradable (dapat terurai)
5. Merupakan renewable energy karena terbuat dari bahan alam yang dapat
diperbarui
6. Meningkatkan independensi suplai bahan bakar karena dapat diproduksi secara
lokal
7. Terdapat dalam fase cair
Proses produksi metil ester dapat dilakukan melalui transesterifikasi minyak
lemak dengan metanol ataupun dengan esterifikasi langsung asam lemak hasil hidrolisis
minyak dengan metanol. Namun, tranesterifikasi lebih intensif digunakan atau
dikembangkan saat ini. Karna proses ini lebih efisien dan ekonomis.
Saat ini pengembangan produk biodiesel lebih diarahkan pada bentuk metil ester.
Dalam bentuk metil ester maka berat molekul, titik beku, titik didih, dan viskositas
minyak akan menjadi lebih rendah. Di samping itu senyawa gliserol yang merupakan
produk samping hasil degradasi minyak dapat dipisahkan pada proses pembuatan
biodiesel, sehingga dapat mengurangi terbentuknya deposit pada mesin.
19
Proses Transesterifikasi minyak dan lemak merupakan proses yang paling banyak
digunakan dalam pembuatan metil ester. Karna dapat dilakukan pada kondisi atmosferis
pada suhu 60-70°C. CPO merupakan salah satu bahan baku yang dapat digunakan untuk
memproduksi Metil ester. Proses pembuatan metil ester dengan CPO dilangsungkan
dalam beberapa tahapan proses. Tahap ini dimulai dari tahap penyimpanan bahan baku,
reaksi transesterifikasi, pencucian ester serta recovery metanol dan pemurnian gliserol.
Transesterifikasi dilakukan antara minyak yang terdiri dari molekul-molekul
trigliserida dengan metanol, yang reaksinya sebagai berikut.
Katalis dimanfaatkan untuk mempercepat suatu reaksi, ikut bereaksi tetapi tidak
ikut terkonsumsi. Katalis yang biasa digunakan pada reaksi ini adalah natrium hidroksida
atau kalium hidroksida dimana senyawa ini dapat langsung dicampur dengan metanol.
Produk samping pada proses ini berupa gliserol. Gliserol yang dihasilkan mengandung
katalis yang tidak terpakai dan sabun. Pemurnian gliserol dapat dilakukan dengan
penambahan asam membentuk garam dan dialirkan ke tempat penyimpanan gliserol
kotor. Gliserol yang diperoleh biasanya memiliki kemurnian sekitar 80-88% dan dapat
dijual sebagai gliserol kotor.
Metil ester dibuat dengan mereaksikan Crude Palm Oil (CPO) dengan metanol
atau etanol melalui reaksi esterifikasi dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi
berkatalis menjadi senyawa Ester dengan produk samping gliserin. Pada saat ini gliserin
juga merupakan produk dengan harga jual yang cukup tinggi.
20
- 100 Kg Crude Palm Oil- 14 Kg Metanol- Katalis
Reaksi menjadi Metil Ester
- Metil Ester (Biodiesel) 95 Kg - Gliserine 10 Kg- Metanol Recovery- Produk Lain
Gambar 3.1 Diagram blok pembuatan Metil Ester
21
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
a) Metil ester dapat dibuat dengan dua cara yakni esterifikasi dan transesterifikasi
b) Perbedaan mendasar dari proses esterifikasi dan transesterifikasi yakni pada
perbedaan umpan dan katalis.
c) Proses transesterifikasi lebih ekonomis dan efisien dibandingkan dengan
esterifikasi.
d) Metil ester kini banyak digunakan sebagai bahan baka alternative, yakni
biodiesel.
22
DAFTAR PUSTAKA
Bradshaw, George B., Meuly, Wlater C., 1944, Preparation of Detergent, US Patent Office 2,360,844.
Freedman, B., Pryde.E.H., Mounts. T.L., 1984, Variables Affecting the Yields of Fatty Esters from Transesterfied Vegetable Oils.
Hui, YH. 1996. Bailey’s Industrial Oil Fat Products. Volume 6. United States, Willy Intercelence.
Tambun, Rondang. 2007. Buku Ajar Teknologi Oleokimia. http://e-course.usu.ac.id/content/teknik0/teknologi0/textbook.pdf. 25 Februari 2008.
23