teknologi biodiesel

Teknologi Lengkap Biodiesel

- 1 -

Daftar Isi

1. Pendahuluan

1.1 Latar belakag

1.2 Biodiesel dan keuggulannya

1.3 Spesifikasi Biodiesel

2. Bahan Baku Biodiesel

2.1 Minyak dan Asam Lemak

2.1.1 Minyak Nabati

2.1.2 Limbah Pengolahan Minyak

2.1.3 High FFA Grease dan Tallow

2.1.4 Minyak Goreng Bekas

2.2 Alkohol

2.3 Katalis

2.3.1 Katalis Asam

2.3.2 Katalis Basa

2.3.3 Katalis Enzim

3. Proses Dasar Biodiesel

3.1 Esterifikasi

3.2 Tranesterifikasi

4. Persiapan Bahan Baku Minyak dan Lemak

4.1 Pengambilan minyak

4.2 Refining

4.3 Bleaching

4.4 Deodorisization

4.5 Rendering

5. Katalis

5.1 Dasar Pemilihan Katalis

5.2 Penyiapan Katalis

6. Teknologi Produksi

6.1 Batchwise Operating Technology

6.2 Contious Opeating echnology

6.3 High FFA Process

6.4 Non catalyzed-Biox Process

6.5 Non catalyzed- supercritical Process

PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com

http://www.pdfpdf.com/0.htm


- 2 -

7. Separasi dan Pemurnian Biodiesel

7.1 Biodiesel-gliserol

7.2 Peralaatn proses Pemisahan Biodiesel-gliserol

7.3 Pencucian biodiesel

7.4 Aditif biodiesel

8. Penanangan Produk Samping dan Limbah

8.1 Manajemen Alkohol

8.2 Pemurnian Gliserol

8.3 Netralisasi

9. Kontrol Kualitas dan Penyimpanan Produk

10. Keamanan dan Keselamatan Kerja

11. Referensi

12. Lampiran




- 3 -

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pencarian bahan karan alternatif sebagai akaibat cadangan minyak bumi yang

semakin menipis mulai giat diadakan. Pengembangan teknologi diarahkan untuk

menyediakan bahan bakar dengan kualitas sebanding dengan minyak bumi sebagai

bahan bakar utama dunia saat ini. Bahan yang dikembangkan antara lain batu bara,

gas alam, panas bumi, matahari dan bahan bakar dari minyak nabati.

Biodiesel menjadi alternatif untuk menjawab masalah itu. Bukan hanya

mamapu menjadi subtitusi minyak bumi sebagai sumber daya alam yang terbarukan.

Biodiesel juga mampu menjawab kekhawatiran terhadap makin meningkatnya emisi

gas buang yang pada akhirnya akan merusak lingkungan.

Penggunaan minyak nabati yang sejatinya telah dimulai sejak Rudolf diesel

menggagas mesin diesel pada tahun1885, mulai banyak dilirik. Teknologi produksi

biodiesel juga berkembang pesat. Eropa menjadi pionir dalam industri biodiesel

disusul Amerika Serikat dan diikuti oleh negara-negara penghasil minyak nabati

seperti Malaysia dan Indonesia.

1.2. Biodiesel dan Keunggulanya

Biodiesel didefinisikan sebagai ester alkil (metil, etil, isopropil, dan

sejenisnya) dari asam-asam lemak (SNI 04-7182-2006). Biodiesel merupakan hasil

rekasi minyak atau asam lemak dengan alcohol dan menghasilkan alkil eseter. Alkil

ester ini lah yang disebut sebagai biodiesel.

Biodiesel merupakan alternatif untuk memungkinkan penggunaan minyak

nabati sebagai bahan bakar pengganti petro diesel. Minyak nabati dapat digunakan

sebagai bahan bakar, akan tetapiu dibutuhkan proses untuk menurunkan

kekentalannya. Selain diubah menjadi biodiesel, minyak nabati dapat diturunkan

kekentalannya dengan cara dipanaskan diatas suhu 90 C. Cara ini akan menuntut

modifikasi mesin dengan harus menambahkan preheater di tangki bahan bakar. Jelas

cara ini tidak terlalu praktis.

Biodiesel memilki sifat tidak beracun dan mudah terdegradasi. Berikut

merupakan keunggulan-keunggulan biodiesel :

Biodiesel tidak beracun dan ramah lingkungan. Biodiesel menhhasilkan lebih

sedikit karbon monoksida pada pembakarannya dan 100% emisi sulfur




- 4 -

dioksida dan tidak adanya hidrokarbon tak terbakar sehingga biodiesel mampu

menekan pencemaran udara

Biodiesel dengan pembakaran lebih sempurna akan memberikan pengurangan

terhadap resiko kanker sebesar 90%

Biodiesel terdegradasi dan terbarukan oleh alam

Biodiesel dapat digunakan langsung atau sebagai campuran terhadap

petrodiesel. Besaran campuran berkisar 5-20%

Biodiesel memperpanjang umur mesin

1.3. Spesifikasi Biodiesel

Indonesia telah membuat standar terhadap biodiesel yang diproduksi. Standar

ini mengacu pada dua standar biodiesel yakni standar biodiesel Eropa prEN 14214-

2002 (E) dan satandar biodiesel Amerika Serikat ASTM D6751. Standar biodiesel

eropa lebih lengkap, dan ini mencerminkan tingkat kemajuan industri biodiesel di

Eropa. Standar biodiesel Eropa mengaju pada penggunaan Biodesel murni (B100) dan

atau untuk campuran minyk solar sampai 5%.

Berikut standar nasional biodiesel Indonesia SNI 04-7182-2006 :

Tabel 1.1. Sandar Biodiesel Indonesia




- 5 -

Apabila dibandingkan dengan standar Eropa dan Amerika akan terlihat pada tabel

berikut:

Tabel 1.2. Perbandingan Standar Bidiesel Indonesia-Eropa_Amerika dan Australia

Parameter dan Satuannya EU USA AUS INA

Massa jenis pada 15 oC, mg/ml

0,860

0,900

0,860

0,890

Massa jenis pada 40 oC, mg/ml - 0,850




- 6 -

0,89

Viskositas kinematik pd 40 oC,

mm2/s

3,50

5,00 1,9 6,0

3,5

5,00 2,3 6,0

Angka setana min. 51 min. 47 min. 51 min. 48

Flash Point (mangkok tertutup) min. 120 min. 130 min. 120 min. 100

Cold Filter Pulgging Point (CFPP) + - -

Titik awan/mendung, oC - dilaporkan - maks. 18

Korosi strip tembaga (3 jam pada

50 oC) Kelas 1

maks. no.

3 Kelas 1

maks. no

3

Residu karbon (%-b),

- dalam contoh asli -

maks.

0,05

maks.

0,05 maks 0,05

- dalam 10 % ampas distilasi maks. 0,3 -

(maks.

0,3)

(maks.

0,3)

Air dan sedimen, %-vol.

maks.

0,05

maks.

0,05

maks.

0,05

maks.

0,05

Air, ppm-b (mg/kg)

maks.

0,05 - - -

Kontaminasi total, ppm-b (mg/kg) maks. 24 - maks. 24 -

Temperatur distilasi 90 %, oC - maks. 360

maks.

360 maks. 360

Abu tersulfatkan, %-b

maks.

0,02

maks.

0,02

maks.

0,02 maks.0,02

Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 500

maks.

50*) maks. 80

Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 10 maks. 10 maks. 10

Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,5 maks. 0,8

maks.

0,8 maks.0,8

Gliserol bebas, %-b

maks.

0,02

maks.

0,02

maks.

0,02

maks.

0,02

Gliserin total, %-b

maks.

0,25

maks.

0,24

maks.

0,25

maks.

0,25

Kadar ester alkil, %-b min. 96,5 - min. 96,5 min. 96,5




- 7 -

Angka iodium, %-b (g-I2/100 g) maks. 120 - - maks. 115

Uji Halphen - - - Negatif

Kestabilan thd oksidasi pada 110

oC, min. 6 - min. 6 -

Kadar ester alkil asam linolenat,

%-b maks. 12 - - -

Kadar ester berikatan rangkap 4,

%-b maks. 1 - - -

Kadar metanol bebas, %-b

maks.

0,20 -

maks.

0,20 -

Kadar (Na + K), ppm-b (mg/kg) maks. 5,0 - maks. 5 -

Kadar (Ca + Mg) maks.5,0 - maks. 5 -

Kadar monogliserida, %-b

maks.

0,80 - - -

Kadar digliserida, %-b

maks.

0,20 - - -

Kadar trigliserida, %-b

maks.

0,20 - - -

Terlihat standar Indonesia lebih mengacu pada standar Amerika, karena

amerika mempertelakan pada penggunaan biodiesel sebagai bahan campuran minyak

diesel dengan kisaran 5-30% (B5-B30). Adapun cara ujinya menggunakan metode

seperti terlihat pada tabel 3.




- 8 -

Tabel 1.3. Metode Uji Biodiesel

l.




- 9 -

2. Bahan Baku Biodiesel

2.1 Minyak dan Asam Lemak

2.1.1 Minyak Nabati

Minyak nabati merupakan bahan utama produksi biodiesel. Minyak Nabati

yang tenaga populer untuk dikembangkan sebagai bahan utama pembuat biodiesel

adalah minyak jarak pagar. Minyak jarak pagar yang bukan merupakan minyak edible

atau minyak pangan merupakan sumber bahan baku jangka panjang bagi industri

biodiesel. Hampir semua minyak nabati bisa diolah menjadi biodiesel baik itu edible

oil maupun bukan.

Minyak nabati memilki struktur komponen antara lain :

Campuran Trigliserida dan asam lemak

Asam Lemak bebas

Gum

Karoten

Air

Lemak dan minyak tidak terkomposisi dari gliserida yang hanya berisi satu asam

lemak saja, tetapi merupakan campuran atau kombinasi.

Minyak kelapa sawit, Salah satu dari tanaman golongan palm yang dapat

menghasilakan minyak adalah kelapa sawit ( elaeis guinensis ) dikenal terdiri dari

empat macam tipe atau varietas, yaitu tipe macrocarya, Dura, Tenera dan Pisifera.

Masing masing tipe dibedakan berdasarkan tebal tempurung.

Minyak kelapa sawit dapat dihasilkan dari inti kelapa sawit yang dinamakan

minyak inti kelapa sawit atau palm kernel dan sebagai hasil samping adalah bungkil

inti kelapa sawit ( palm kernel meal atau pellet ).

Kelapa sawit mengandung kurang lebih 80 % perikarp dan 20 % buah yang

dilapisi kulit yang tipis, kadar minyak dalam perikarp sebesar 34 % sd 40 %. Minyak

kelapa sawit adalah lemak semi padat yang mempunyai komposisi yang tetap.

Rata rata komposisi minyak kelapa sawit dapat dilihat pada tabel. 2.1

berikut. Bahan yang tidak dapat disabunkan sekitar 0.3 %.

Tabel.2.1 Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit dan minyak inti kelapa

sawit.




- 10 -

Asam lemak Minyak kelapa sawit % Minyak inti sawit %

Asam kaprilat - 3 - 4

Asam laurat - 46 52

Asam miristat 1.1 - 2.5 14 17

Asam palmitat 40 46 6.5 9

Asam stearat 3.6 4.7 1 2.5

Asam oleat 39 45 13 19

Asam linoleat 7 - 11 0.5 - 2

Asam kaproat - 3 7

Sumber Ketaren 1986.

Kandungan karotene dalam minyak kelapa sawit dapat mencapai 1000 ppm

atau lebih, tetapi dalam minyak dari jenis tertera kurang lebih 500 700 ppm,

kandungan tokoferol bervariasi dan dipengaruhi oleh penanganan selama produksi.

Mutu minyak kelapa sawit yang baik mempunyai kadar air kurang dari 0.1 %

dan kadar kotoran tidak lebih dari pada 0.01 %, kandungan asam lemak bebas

serendah mungkin( kurang dari 2 % ), bilangan peroksida dibawah 2, bebas dari dari

warna merah dan kuning ( harus berwarna pucat ) tidak berwarna hijau, jernih, dan

kandungan logam berat serendah mungkin atau bebas dari ion logam.

Minyak Kelapa, Minyak kelapa berdasarkan kandungan asam lemak

digolongkan ke dalam minyak asam laurat, karena kandungan asam lauratnya paling

besar jika dibandingkan dengan asam lemak lainnya. Berdasar tingkat ketidakjenuhan

nya yang dinyatakan dengan bilangan Iod ( iodine value ), maka minyak kelapa dapat

digolongkan kedalam golongan non drying oils, karena bilngan iod minyak tersebut

berkisar antara 7.5 10.5.

Komposisi asam lemak minyak kelapa dapat dilihat pada table 2.2. beikut ini.

Tabel 2.2 Kopmposisi Asam Lemak Minyak Kelapa

Asam lemak Rumus kimia Jumlah

Asam lemak jenuh

Asam Kaproat C5H11COOH 0.0 0.8

Asam kaprilat C7H17COOH 5.5 9.5




- 11 -

Asam kaprat C9H19COOH 4.5 9.5

Asam laurat C11H23COOH 44.0 52.0

Asam miristat C13H27COOF 13.0 19.0

Asam palmitat C15H31COOH 7.5 - 10.5

Asam stearat C17H35COOH 1.0 - 3.0

Asam arachidat C19H37COOH 0.0 - 0.4

Asam lemak tidak jenuh

Asam palmitoleat C15H29COOH 0.0 1.3

Asam oleat C17H33COOH 5.0 8.0

Asam linoleat C17H31COOH 1.5 2.5

Dari tabel II.3. diatas tabel terlihat bahwa asam lemak jenuh minyak kelapa

kurang lebih 90%, minyak kelapa mengandung 84 % trigliserida dengan tiga

molekul asam lemak jenuh, 12 % trigliserida dengan dua asam lemak jenuh dan

4% trigliserida dengan satu asam lemak jenuh.

Minyak Castor, Tanaman jarak ( Ricinus communis L) merupakan tanaman

tahunan yang hidup di daerah tropis maupun sub tropis, dan dapat tumbuh pada

ketinggian 0 800 m di atas permukaan laut. Tanaman jarak telah lama dikenal di

Indonesia.

Minyak jarak mempunyai kandungan asam lemak dengan komposisi seperti tabel

2. 3. Berikut;

Tabel 2.3. Kandungan asam lemak minyak biji jarak.

Asam lemak Jumlah ( % )

Asam Risinoleat 86

Asam oleat 8.5

Asam linoleat 3.5

Asam stearat 0.5 2.0

Asam dihidroksi stearat 1 - 2

Sumber ; Ketaren, S 1986

Minyak jarak mempunyai rasa asam dan dapat dibedakan dengan triglserida yang

lainnya karena bobot jenis, kekentalan dan bilangan asetil serta kelarutannya




- 12 -

dalam alkohol nilainya relatif tinggi. Minyak jarak larut dalam alkohol 95% pada

suhu kamar serta pelarut organik yang polar dan sedikit larut dalam pelarut

hidrokarbon alifatis. Kandungan tokoferol relatif kecil ( 0.05 persen ) dan

kandungan asam lemak essensialnya yang sangat rendah menyebabkan minyak

jarak tersebut berbeda dengan minyak nabati lainnya.

Standar mutu minyak jarak berbeda beda tergantung dari cara pengolahannya di

Amerika serikat dilakukan dua cara pengolahan yaitu dengan sistem pengepresan

pada suhu rendah yang menghasilkan minyak dengan nama No 1 Castor Oil dan

dengan cara memakai pelarut biasanya heptan menghasilkan minyak dengan nama

No 3 Castor oil . Kedua minyak jarak tersebut mempunyai sifat fisiko kimia

yang berbeda sebagaimana tabel II.4. berikut.

Tabel 2.4 Karateristik minyak Castor oil No1

dan Castor Oil No 3

Sifat fisikokimia No1 No 3

Bobot jenis 15.5 / 15.50 C 0.961 0.963 0.957 0.963

Viskositas pada 250 C 0.5 0.5

Warna ( gardner ) 3 ( maks ) 3 ( maks )

Bilangan Asam 3 ( maks ) 3 ( maks )

Bilangan Iod ( wijs ) 82 88 80 88

Bialangan penyabunan 179 185 177 182

Bahan tak tersabunkan ( % ) 0.5 ( maks ) 1.0 (maks)

Minyak jarak mempunyai sifat sangat beracun di samping kandungan asam

lemak esensialnya yang sangat rendah hal yang demikian menyebabkan minyak jarak

tidak dapat digunakan untuk minyak makan dan bahan pangan

Berikut terdapat tabel berisi komposisi berbagai jenis minyak dan lemak

Tebel 2.5 Komposisi Variasi minyak dan Lemak




- 13 -

2.1.2 Limbah Pengolahan Minyak

Industri pengolahan minyak nabati selain menghasilkan minyak edible yang

merupakan produk utama juga menghasilkan produk samping. Produk ini dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel yang relatif murah. Sebagai contohnya

kita ambil produk samping dan limbah industri minyak kelapa sawit di Indonesia,

bahan yang masih dapat dimanfaatkan anatara lain :

CPO Offgrade, adalah CPO yang berkadar keasaman lebih dari 5%. Banyak

terdapat pada pabrik pegolahan kelapa sawit sederhana. Harga CPO offgrade 40%

lebih murah dari pada CPO standar.

CPO Parit, merupakan limbah kelapa sawit. Limbah ini berupa campuran air

dan minyak yang banyak ditampung di lagoon di perusahaan pengolah kelapa sawit.

Limbah ini mengandung 0.5-1% minyak sawit. Volume limbah sebesar dua kali

kapasitas pabrik.

PFAD,merupakan singakatan dari Palm fatty acid distillate atau dikenal juga

sebagai DALMS,; Distilat asam lemak minyak sawit. PFAD merupakan limbah

pengolahan CPO menjadi minyak goreng. CPO diolah menjadi minyak cair (olein)

dan padat (stearin). Olein diolah lebih lanjut menjadi minyak goreng sedangkan

stearin menjadi margarin. PFAd volumenya 6% dari CPO, sedangkan harganya 80%

CPO standar.

2.1.3 High FFA Grease dan Tallow




- 14 -

Lemak binatang juga merupakan sumber bahan baku biodiesel. Lemak terdiri

dari asam-asam lemak yang dapat diubah menjadi ester. Lemak dibedakan menjadi

dua yaitu yellow grease yakni lemak dengan kandungan asam lemak bebas rendah

atau kurang dari 2%. Untuk lemak dengan asam lemak lebih tinggi disebut brown

grease

2.1.4 Minyak Goreng Bekas

Minyak goreng bekas merupakan sumber alternatif lain bagi bahan baku

biodiesel. Untuk skala produksi kecil ketersedian minyak goreng bekas relatif

banyak.Tahun 2005 konsumsi minyak goreng kelapa sawit masyarakat Indonesia

sebsar 5.39 juta ton.

Minyak goreng bekas biasanya berwarna agak kemerahan karena impuritas

yang berupa padatan dari benda yang digoreng dan juga karena perubahan

strrukktur kimia. Minyak goreng bekas mengalami kenaikan asam lemak bebas

karena dikenai suhu tinggi.

2.2 Alkohol

Alkohol merupakan bahan baku kedua dari proses pembuatan biodiesel.

Alkohol yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel antara lain

etanol, metanol,butyl alkohol dan propanol. Dua jenis alkohol yang biasanya

digunakan adalah metanol dan etanol. Namun demikian metanol lebih disukai karena

harganya yang lebih murah dari pada etanol.

Alkohol yang digunakan sebagai bahan baku harus memiliki kadungan air

yang kecil. Alkohol yang mengandung banyak air akan menyebabkan hasil biodiesel

yang rendah dan banyak membentuk sabun. Sayangnya, alkohol dengan rantai pendek

seperti metanol dan etanol mudah menyerap air.

Alasan lain dipilihnya metanol adalah kemudahannya untuk direcovery.

Reaksi pembuatan biodiesel menuntut jumlah alkohol yang berlebih. Rekasi bolak-

balik menuntut jumlah pereaksi yang berlebih dari kebutuhan untuk dapat

menghasilkan biodiesel 99,7%.

Struktur kimia metanol dan etanol dalah sebagai berikut :




- 15 -

2.3 Katalis

Katalis adalah bahan yang ditambahkan ke dalam reaksi tetapi akan diperoleh lagi

diakhir reaksi dengan tujuan mempercepat jalannya reaksi. Katalis dapat dari

golongan katalis asam, katalis basa dan enzim.

2.3.1 Katalis Asam

Berbagai asam kuat dapat digunakan sebagai katalis dalam reaski pembuatan

biodiesel. Rekasi pembuatan ini biasanya yang berjenis esterifikasi. Beberapa contoh

katalis asam adalah Asam klorida atau HCl dan asam sulfat atau H2SO4 dan asam

posphat. Beberapa ion exchange resin yang bertipe asam juga dapat digunakan

sebagai katalis padat antara lain Amberlyst.

Kalsium karbonat padat dapat juga digunakan dalam proses homogen katalitik.

Katalis asam ini akan dinetralkan setelah reaksi berjalan sempurna. Penetralan dapat

dilakukan dengan penambahan katalis basa sekaligus mereaksikan sisa trigliserida

2.3.2 Katalis Basa

Katalis yang paling umum digunakan dalam pembuatan biodiesel dari trigliserida

adalah katalis basa. Jenis-jenis katalis basa yang dapat digunakan antara lain : sodium

hidroksida, potassium hidroksida dan sodium metoksida. Katalis jenis basa ini

digunakan untuk produksi biodiesel yang berbahan baku minyak nabati, terutama

dengan nilai asam lemak bebas rendah.

Katalis basa bersifat higroskopis atau mudah menyerap air. Katalis basa

menyerap air ketika dilarutkan kedalam alcohol maupun saat disimpan. Jika

penyerapan air terlalu banyak mengakibatkan katalis tidak bekerja optimal dan

biodiesel yang dihasilkan memiliki kandungan total gliserin yang tidak memenuhi

standar.

2.3.3 Enzym katalis

Saat ini juga tengah berkembang penelitian tentang penggunaan enzym lipase

sebagai katalis dalam produksi biodiesel. Bahkan di beberapa negara jepang dan

Korea sudah sampai pada tahap aplikasi. Beberapa enzym bisa bekerja pada bahan

baku trigliserida dan beberapa bekerja pada asam lemak.

Jepang memilih mengembangkan katalis enzim karena biaya untuk energi

yang relatif mahal. Akan tetapi penggunaan enzim untuk skala komersial terbatas

karena biaya yang tinggi. Reaksi menggunakan enzim berjalan sangat lambat dan

biodiselnya kurang dari 99,7%.




- 16 -

3. PROSES DASAR BIODIESEL

3.1 ESTERIFIKASI

Reaksi pembentukan biodiesel adalah rekasi antara asam lemak dengan

alkohol baik dengan adanya katalis ataupun tidak. Reaksi ini lazim disebut sebagai

reaksi esterifikasi karena menghasilkan biodiesel sebagai senyawa esternya. Reaksi

pembuatan biodiesel kerap juga disebut dengan reaksi alkoholisis karena

menggunakan alkohol sebagai bahan perekasi

Adapun reaksi kimia antara asam lemak dan metanol membentuk biodiesel

adalah sebagai berikut :

Reaksi esterifikasi biasanya memakai asam kuat sebagai katalisnya. Asam

kuat yang biasa dipakai sebagai katalis dalam proses esterifikasi adalah asam sulfat

dan asam klorida, namun asam sulfat lebih sering digunakan karena kandungan air

yang lebih sedikit.

Reaksi esterifikasi adalah reaksi bolak-balik artinya reaksi dapat membentuk

produk tetapi bisa juga berbalik berubah menjadi bahan baku lagi. Untuk itu

diperlukan optimasi pada jumlah bahan pereaksi, suhu, pengadukan dan waktu reaksi.

3.2 TRANESTERIFIKASI

Trigliserida merupakan komponen utama penyusun minyak nabati. Trigliserida

akan dipecah struktur rantainya menjadi asam lemak dan bereaksi dengan alkohol

membentuk biodiesel dan gliserol.

Struktur reaksi kimia tranesterifikasi adalah sebagai berikut :




- 17 -

R1,R2 dan R3 adalah asam emak rantai panjang. Ada lima jenis asam lemak rantai

panjang yang terdapat pada minyak nabati dan lemak dalam jumlah yang relatif

banyak, sedangkan yang lain jumlahnya sedikit. Asam lemak itu adalah :

Palmitat; asam lemak dengan 16 ikatan carbon

Stearat; asam lemak dengan 18 ikatan carbon

Oleat; asam lemak dengan 18 ikatan carbon dan 1 ikatan rangkap

Linoleat; asam lemak dengan 18 ikatan carbon dan 2 ikatan rangkap

Linolenat; asam lemak dengan 18 ikatan carbon dan 3 ikatan rangkap

Jenis asam lemak ini akan berpengaruh pada sifat biodiesel yang dihasilkan dari

reaksi transsetrifikasi trigliserida.

Reaksi pembuatan biodiesel rentan terhadap terbentuknya sabun sebagai

akibat adanya air dalam reaksi terutama dengan katalis basa. Terbentuknya sabun

tidak diharapkan karena akan mengurangi jumlah biodiesel yang terbentuk. Reaksi

pembentukan sabun :

Terbetuknya sabun juga akan menjadikan kendala pada pengolahan selanjutnya

seperti pencucian biodiesel dan pemisahan gliserol. Untuk mencegahnya dilakukan

kontrol terhadap bahan baku terutama pada kandungan airnya.




- 18 -

4. PERSIAPAN BAHAN BAKU MINYAK DAN LEMAK

4.1 Pengambilan Minyak

Ada tiga cara pengambilan minyak dari biji buah yakni secara kimia dan

mekanis. Secara kimia minyak diambil dari biji buah dengan cara ekstraksi

menggunakan pelarut atau biasa disebut sebagai ekstraksi solvent. Satu lagi tetapi

jarang digunakan adalah intermittent extraction atau biasa juga disebut sebagai

ektraksi soklet.

Cara yang paling umum digunakan pada industri pengolahan minyak adalah

cara mekanis menggunakan alat pengepres. Alat pengepres yang digunakan untuk

kapsitas kecil biasanya hidrolik press sedangkan untuk kapsitas besar menggunaan

srew press.

Minyak yang dihasilkan dari press mengandung impuritas yang bisa

diklasifikasika menjadi dua golongan yakni kotoran yang terlarut dalam minyak dan

kotoran tidak terlarut. Kotoran tidak terlarut dalam minyak berupa sisa kulit biji, air

bebas, lilin dan karbon rantai panjang yang membuat minyak jadi tidak jernih.

Kotoran yang larut alam minyak berupa asam lemak bebas, gum, protein, ketone,dan

aldehid.

4.2 Refining

Tahap berikut dari pengolahan minyak adalah pemurnian minyak atau disebut

sebagai refining. Refining minyak dilakukan dengan dua tahap yaitu deguming atau

penghilangan getah dan netralisasi.




- 19 -

Deguming adalah penghilangan getah yang terlarut dalam minyak. Getah

berupa senyawa pospolipid yang besarnya 500-700 ppm. Deguming dilakukan dengan

mecampurkan dengan 1-3% air. Campuran dipanaskan pada suhu 70 c dan diaduk

selama 30-60 menit. Cara ini akan mengendapkan phospolipid dan gum menjadi tidak

larut dalam minyak., selanjutnya diendapkan, disaring dan disentrifugasi. Untuk

kedelai produk saping deguming menggunakan air digunakan sebagai bahan baku

produksi lesitin.

Sebagian phospotida tidak dapat diendapkan dengan penambahan air saja.

Untuk itu ditambahkan asam sitrat atau asam pospat untuk mengendapkan sisanya.

Asam sitrat lebih sering dipakai dalam pemurnian minyak kedelai untuk memproduksi

lesitin yang bisa dikonsumsi.

Asam pospat yang ditambahkan adalah sebesar 0.05-0.2 % berat minyak dari

asam pospat konsentrasi 85%. Campuran dipanaskan pada suhu 60-85 C dengan

waktu yang pengendapan dibutuhkan berkisar 1-2 menit bergantung pada tipe dan

kwualitas minyak. Berikut diagram lengkap deguming minyak kedelai :

Langkah kedua dari proses refining adalah netralisasi.atau caustic refining.

Proses ini bertujuan menghilangkan asam lemak bebas dari minyak mentah. Larutan

alkali biasanya larutan kautik soda ditambahkan dan akan bereaksi dengan asam

lemak bebas membentuk sabun. Sabun akan terpisah dari minyak dan mudah untuk

dipisahkan mengggunakan pencucian air. Larutan alkali selanjutnya dinetralkan

dengan larutan asam yang diambil dari proses deguming.

Larutan alkali ini juga dapat bereaksi dengan trigliserida dalam minyak

sehingga perlu dilakukan optimasi terhadap jenis alkali, suhu, pengadukan dan waktu




- 20 -

untuk meminimasi kehilangan hasil. Berkurangnya hasil juga dapat terjadi pada

emulsi dan suspensi minyak pada sabun yang dikenal sebagai soapstock.

4.3 Bleacing

Tujuan utama proses bleaching adalah menhilangkan warna dari minyak.

Bleaching juga membantu menghilangkan sisa sabun, logam terlarut, pospolipid dan

belerang. Bahan yang digunakan dalam proses bleaching adalah bleaching clay yang

terdiri dari bentonit dan montmorillonite.

Bahan itu dicampur dengan minyak diaduk selama 10-30 menit pada suhu 90-

120 C. Proses bleaching dilakukan pada kondisi vakum untuk menghilangkan

oksigen. Akibatnya air sisa netralsisasi dan pencucian hilang. Hal ini agak

mengurangi efektivitas bleaching clay.

Bentonit biasanya diaktivasi terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai

bleacher. Aktivasi bleaching clay menggunakan asam mineral semisal asam sulfat.

Asam ini akan menghilangkan mineral dan bleaching clay sehingga menjadi lebih

kecil tetapi memiliki volume yang lebih besar.

Bleaching clay dapat langsung dicampurkan ke dalam minyak yang akan

dijernihkan ataupun dapat juga dicampur terlebih dahulu menggunakan sedikit

minyak. Setelah itu minyak disaring untuk memisahkan bleaching clay nya.

Angka peroksida akan turun karena hidrogen peroksiada dalam minyak telah

dihilangkan. Akan tetapi akan terjadi sedikit kenaikan asam lemak bebas sebagai

akibar reaksi hidrolisis asam sulfat dari bleaching clay.

4.4 Deodorization

Deodorization adalah tahap terakhir sebelum minyak dapat dikonsumsi

sebagai minyak poangan. Deodorization menghilangkan bahan-bahan yang

memberikan bau dan rasa tidak sedap pada minyak.

Deodorization sebenarnya adalah proses distilasi yang berlangsung pada suhu

tinggi (200 - 260 C) tetapi tekanannya rendah (2 - 7 torr, 2.5-9.2 mlbar).

Komponen bau lebih mudah menguap dari minyak dan akan hilang dengan

pemanasan tinggi pada tekanan rendah.

Tahap pertama deodorization adalah deaerasi. Langkah ini akan

menghilangkan oksigen terlarut sehingga tidak akan mengoksidasi pada saat

temperatur tinggi .




- 21 -

Pada deodorization secara batch, deaerasi dilakukan pada suhu dari suhu awal 40 -

80

C hingga mencapai suhu deodorization 200 - 260 C. Jika dilakukan pada tekanan

vacum suhu minyak mencapai 100 - 120 C.

Tahap kedua dari proses deodorization adalah pemanasan. Pada proses

kontinyu sumber pemanas diambilkan dari pendinginan minyak yang dihilangkan

baunya. Setelah pemanasan awal dilakukan pemanasan hingga mencapai suhu yang

diinginkan menggunakan media pemanas lain semisal Dowtherm A.

Minyak dipanaskan selama 2-5 jam kemudian didinginkan hingga mencapai

suhu 120 C kemudian ditambahkan asam sitrat sebanyak 50 - 100 mg/kg.

Penambahan asam sitrat dimaksudkan untuk menghilangkan logam yang terlarut

sehingga dapat dipisahkan dengan penyaringan.

4.5 Rendering

Rendering adalah proses dimana produk samping industri makanan termasuk

lemak hewan, tulang, darah dan kulit diolah menjadi bahan berguna. Hasilnya adalah

lemak yang bisa dimakan dan protein yang berguna bagi manusia.

Lemak ini dapat dibersihkan dengan proses yang mirip dengan proses minyak nabati.

Bahan baku masuk dan dipanaskan hingga mencapai suhu 121-135C (250-

275F).Suhu tinggi ini akan memisahkan lemak dan air dari bagian padat . Berkut

diagram lengkap proses rendering :




- 22 -

5. KATALIS

5.1 Dasar Pemilihan Katalis

Katalis basa cenderung digunakan dalam pembuatan biodiesel dengan bahan

baku minyak nabati dengan asam lemak bebas rendah. Apabila bahan baku memiliki

kandungan asam lemak bebas tinggi (> 1%) harus dikenai perlakuan awal terlebih

dahulu. Hal ini dikarenakan katalis basa akan bereaksi dengan asam lemak bebas

membentuk sabun dan air. Reaksi penyabunan berjalan lebih cepat dari pada reaski

esterifikasi, bahkan selesai sebeum reaskiesterifikasi terjadi.

Saat ini hampir semua produksi komersial menggunakan katalis basa. Katalis

basa memungkinkan reaksi berlangsung 5 menit 1 jam bergantung pada suhu,

konsentrasi, pengadukan dan perbandingan alcohol-trigliserida. Katalis basa yang

sering digunakan antara lain KOH dan NaOH. KOH lebih mahal tetapi dapat

dinetralkan dengan asamm pospat hingga membentuk pupuk K3PO4.

Sodium metoksida merupakan katalis yang lebih cepat. Sodium metoksida

merupakan campuran antara NaOH dan methanol.

Katalis asam memberikan waktu reaksi yang lebih lama dan kebutuhan

methanol yang lebih banyak. (20:1). Katalis asam biasanya digunakan dalam proses

esterifikasi asam lemak bebas atau sabun ke ester dan digunakan dalam perlakuan

awal untuk bahan baku dengan asam lemak bebas (FFA) tinggi. Waktu reaksi berkisar

10 menit sampai 2 jam.

Esterifikasi menggunakan katalis asam akan menghasilkan air sebagai produk

sampingnya. Air akan menarik asam sulfat sehingga keluar dari fase methanol

sehingga reaksi berhenti lebih awal sebelum reaksi sempurna.

Katalis enzim lipase memiliki keuntungan yaitu bekerja pada suhu ruangan

dan tidak menghasilkan sisa katalis. Enzym dapat digunakan lagi atau ditambahkan

kedalam subtract. Katalis enzyme sangat spesifik reaksinya. Alkohol dapat

menghambat kerja enzim sehingga dibutuhkan teknik khusus pengumpanan alcohol

ke reaktor.

Reaksi berjalan sangat lambat dengan tiga tahapan dan membutuhkan waktu 4

hingga 40 jam atau lebih. Biodiesel yang dihasilkan biasanya juga tidak memenuhi

standar ASTM.




- 23 -

5.2 Penyiapan Katalis

Sodium metoksida merupakan campuran antara kaustik soda NaOH atau

potasium hidroksida KOH dengan metanol. Katalis NaOH atau KOH dilarutkan

dengan pengadukan sederhana. Sodium metoksida biasanya merupakan larutan 25%

di metanol.

Penanganan KOH dan NaOH harus dilakukan dengan hati-hati karena sifat kedua

bahan ini sangat mudah menyerap air.

Pencampuran dilakukan pada tempat yang kedap udara sehingga uap air di

udara tidak terserap. Penyerapan uap air akan meimbulkan masalah pada

penggunaannya, karena akan menyebabkan reaki penyabunan yang menghambat

reaksi terbentuknya biodiesel.

Dalam produksi biodiesel katalis dicampurkan dulu ke dalam alkohol yang

akan direaksikan dengan trigliserida atau asam lemak. Pencampuran ini akan

membuat katalis homogen dengan metanol sehingga memudahkan reaksi dengan

minyak dan lemak. Penyiapan katalis dilakukan dalam suhu operasi reaksi pembuatan

biodiesel.




- 24 -

6. TEKNOLOGI PRODUKSI

6.1 Batchwise Operating Technology

Metode paling sederhana untuk memperoduksi biodiesel adalah

mengggunakan reactor pengaduk tipe batch. Perbandingan alkohol dan trigliserida

berkisar dari 4:1 sampai 20:1 (mol:mol), dan yang paling umum digunakan adalah

rasio 6:1. Rekator dilengkapai dengan isolasi dan pendingin balik. Suhu operasi

biasanya 65 C, meskipun kisaran suhu 25-85 C.

Katalis yang digunakan adalah kaustik soda ataupun potassium hidroksida.

Katalis yang dipakai sebesar 0.3 sampai 1.5 % berat minyak. Pengadukan yang

relatife cepat dibutuhkan pada awal reaksi sehingga pencampuran antara minyak,

alcohol dan katalis berlangsung baik. Menjelang akhir reaksi pengadukan dapat

diperlahan untuk membirakan gliserol agak turun dari fase minyak.

Cara in akan menghasilkan biodiesel 85-94 %. Ada juga yang menggunakan

dua tahapan dengan pemisahan gliserol di tiap tahap. Halk ini akan menghasilkan

produk 95% . Waktu operasi berkisar dari 20 menit sampai 1 jam.

Gambar 6.1 memperlihatkan skema proses untuk pembuatan biodiesel dengan

proses batch.

Minyak dimasukan terlebih dulu ke dalam reaktor, kemudian diikuti dengan

metanol dan katalis. Selama waktu operasi reaktor diaduk, setalah selesai didiamkan

untuk memisahkan gliserol dan biodiesel. Cara yang lebih cepat untuk memisahkan

gliserol adalah menggunakan sentrifugasi.




- 25 -

Untuk lemak binatang dan yellow grease proses dimodifikasi dengan

penambahan reaktor esterifikasi dan tangki penyimpan asam. Bahan baku dikering

dulu hingga kadar airnya kurang dari 40% dan disaring sebelum diumpankan ke

dalam tangki esterifikasi.

Campuran asam sulfat dan metanol ditambahkan ke dlam reaktor esterifikasi,

selanjutnya diaduk. Suhu yang digunakan sama dengan suhu tranesetrifikasi. Pada

reaksi ini sering ditambahkan tekanan atau juga ditambahkan co-solvent.

Reaksi esterifikasi tidak akan mengahsilkan gliserol. Pada metode dua tahap,

tahap pertama dilakukan esterifikasi setelah selesai dilakukan pengendapan untuk

memisahkan methanol, air dan asam. Selanjutnya tahap ke dua adalah netralsisasi.

Tetapi bisa juga langsung diumpankan ke reactor transesterifikasi. Sisa asam lemak

bebas akan dinetralkan oleh katalis basa sehingga menjadi sabun.

6.2 Continous Opertaing Production

Variasi yang paling populer untuk mengahasilkan proses kontinyu adalah

menggunakan tangki berpengaduk secara seri.Volume reaktor berbeda tiap jenisnya

sehingga memungkinkan rekator pertama memiliki waktu yang lebih lama. Hal yang

paling penting dalam medesain reaktor ini adalah agar komposisi keluar reaktor

konstan. Akibatnya dispersi gliserol ke dalam biodiesel menjadi lebih banyak

sehingga membutukan waktu pisah yang lebih lama.

Berikut skema prose kontinyu pembuatan biodiesel :

Gambar 6.2 Proses pembuatan Biodiesl secara Kontinyu

6.3 High FFA System

Asam lemak bebas yang tinggi apabila langsung diumpankan kedalam

transesterifikasi dengan katalis basa akan membentuk sabun. Kandungan asam lemak

bebas yang diijinkan unbtuk katalis basa adalah sebesar 2 %. Dan lebih baik apabila 1




- 26 -

%. Beberapa metode yang digunakan untuk menurunkan asam lemak bebas antara

lain adalah esterifikasi. Cara lain adalah pada saat perlakuan awal bahan baku

direaksikan dengan kautik soda sehingga dihasilkan sabun dan dipisahkan

menggunakan sentrifugasi. Proses ini disebut caustic striping. Limbah ini bisa diolah

menjadi biodesel menggunakan esterifikasi asam. Bahan lain yang dapat digunakan

adalah kalsium karbonat padat, menggunkan reactor fixed bed.

Esterifikasi secara langsung menggunakan katalis asam dapat dilakukan untuk

bahan baku yang memilki asam lemak bebas tinggi. Estrifikasi asam langsung ini

membutuhkan penghilangan air yang menjadi hasil sampingnya. Reaksi ini

membutuhkan alkohol dalam jumlah yang lebih banyak. Kisaran perbandingan

alcohol dengan asam lemaknya adalah 20:1 sampai 40:1.

Air yang terbentuk dari reaksi esterifikasi dpat dihilangkan dengan penguapan,

pengendapan dan sentrifugasi. Katalis asam yang dipakai asam pospat dan kemudian

dapat dinetralkan menggunakan KOH sehingga didapatkan pupuk sebagai hasil

sampinya. Berikut diagram proses esterifikasinya :

Metode lain untuk bahan dengan akndungan asam lemak bebas yang tinggi

adalah enghidrolisa bahan baku menjadi asam lemak murni dan gliserin. Cara yang

lazim digunakan adalah menggunakan asam sulfonat dan uap. Seanjutnya asam lemak




- 27 -

murni diubah menjadi biodiesel menggunakan esterifikasi. Produk yang dihasilkan

bisa mencapai kemurnian 99%.

6.4 Non catalyzed-Biox Process

Co-solvent ditambahkan ke reaksi pembuatan biodiesel untuk mengatasi

lamanya waktu reaksi karena kelarutan alkohol dalam triglerida sangat rendah.

Pendekatan yang bisa diaplikasikan dalam skala komersial adalah Biox Process.

Proses menggunakan tetrahydrofluran (THF) untuk melarutkan methanol.

Hasilnya reaksi berjalan sangat cepat yaitu 5-10 menit dan tidak ada residu katalis.

THf dipilih karena memiliki titik didih yang mendekati methanol. Setelah reaksi

selesai sisa methanol dan THF dapat diambil kembali hanya dengan satu langkah.

Suhu produksi juga tidak membutuhkan suhu tinggi cukup pada suhu ruangan 25-30

C. Co solvent lain yang sedang diteliti adalah MTBE.

Skema proses menggunakan co-solvent atau Biox Process adalah sebagai

berikut :

6.5 Non catalyzed- Supercritical Process

Fluida atau gas diatas suhu dan tekanan kritisnya akan menghasilkan sifat

yang tidak biasa. Gas tidak dalam fase uap maupun cairan tetapi keduanya dalam satu

fase. Pelarut yang memiliki gugus OH seperti air dan alkohol dalam kondisi super

kritis akan melebihi katalis super asam.

Kondisi operasi super kritis menggunakan perbandingan alkohol yang tiggi

42:1. temperature dan tekanan operasi sebasar 350-400 c dan tekanan lebih dari 80

atm. Waktu yang dibutuhkan sekitar 4 menit.

Sayangnya, modal dan biaya operasi sangat mahal. Kebutuhan energi untuk

proses ini juga lebih banyak.Berikut skema super critical process :




- 28 -




- 29 -

7. SEPARASI DAN PEMURNIAN BIODIESEL

Pemisahan gliserol dengan biodiesel merupakan langkah pertama pemurnian

hasil pada setiap proses biodiesel. Kelarutan biodiesel pada gliserol dan sebaliknya

sangat sedikit. Berat jenis biodiesel dan gliserol juga memiliki perbedaan yang cukup

signifikan. Keberadaan methanol memang sedikit memberikan efek pada adanya

biodiesel yang terdispersi di gliserol dan sebaliknya.

Pencucian biodiesel bertujuan untuk menetralkan sisa katalis dan

menghilangkan sisa sabun yang terbentuk selama reaksi esterifikasi. Sisa gliserol dan

methanol juga akan terbawa pada saat pencucian biodiesel. Biodiesel selanjutnya

dikeringkan agar kandungan air tidak melebihi standar. Untuk menghilangkan sulfur

dan pospor, mengurangi warna dan menghilangkan gliserida dibutuhkan proses lain.

Penambahan aditif pada biodiesel dimaksudkan untuk menghasilkan bahan

bakar dengan fungsionaklitas tertentu. Sebagai misal adalah aditif pour point,

antioksidan dan aditif panambah daya tahan penyimpanan.

7.1 Biodiesel-Gliserol

Biodiesel memiliki berat jenis sekitar 0.88 gr/cc sedangkan gliserol 1.05 gr/cc.

Berat jenis gliserol bergantung pada jumlah methanol, air dan katalis yang berada

dalam gliserol. Perbedaan berat jenis yang cukup besar memungkinkan pemisahan

biodiesel dan glisserol menggunakan pemisahan sederhana berdasar grafitasi.

Meskipun begitu pemisahan biodiesel gliserol dipengaruhi beberapa faktor

lain. Pengadukan selama reaksi berlangsung menyebabkan gliserol terpecah menjadi

butiran-butiran kecil sehingga terdispersi ke dalam biodiesel. Penyatuan butiran-

butiran hingga menjadi gliserol dan mengendap membutuhkan waktu satu jam lebih.

Untuk alasan inilah pengadukan dibuat semakin melambat seriring waktu proses yang

berjalan.

Keadaan yang mendekati netral membuat pemisahan gliserol dan biodiesel

menjadi lebih mudah. Ini yang dijadikan alasan pembatasan jumlah katalis. Pada

beberapa proses penetralan dilakukan pada awal pemishan gliserol dan biodiesel.

Adanya mono, didan terigliserida dalam jumlah banyak akan membuat lapisan

emulsi pada permukaan biodiesel dan gliserol. Emulsi ini akan membuat biodesel

tidak memenuhi standar. Maka perlu dilakukan perhitungan ulang terhadap

perbandingan pereaksi.




- 30 -

7.2 Peralatan proses Pemisahan Biodiesel-

7.2.1 Dekanter

Ada tiga perlatan yang dapat diugunakan untuk memisahkan biodisel dengan

gliserol . Dekanter membutiuhkan waktu yang lama untuk memisahkan dua fase

berdasarkan perbedaan berat jenis. Untuk pembuatan secara batch waktu 1-8 jam

cukup optimal.

Pertimbangan utama dalam pemilihan decanter adalah lama waktu yang

diharapkan. Dekanter harus berbentuk tinggi panjang dengan perbandingan tinggi

disbanding diameter 5-10. Suhu sangat berpengaruh pada pemisahan di dekanter.

Temperatur terlalu tinggi akan mengakibatkan alcohol menguap sehingga membatasi

aliran biodiesel keluar dari decanter. Temperatur terlalu rendah akan meningkatkan

viskositas sehingga waktu pisah menjadi lebih lama.

Pada proses kontinyu apabila ada mono dan di glisida harus segera

dibersihkan. Emulsi yang terbentuk Keberadaan mono dan di gliserida akan

membentuk emulsi dan menghammbat pemisahan biodiesel-glserol.

7.2.2 Sentrifugasi

Banyak pabrik yang memakai sistem kontinu menggunakan sentrifugasi untuk

memisahkan biodiesel-gliserol. Sentrifugasi memberikan gaya grafitasi lebih tinggi

dengan putaran tinggi sehingga didapatkan pemisahan yang cepat dan efektif.

Kekurangan sentrifugasi adalah biaya awal yang tinggi dan perawatan yang harus

teliti.

Sentrifugasi adalah alat yang diputar dengan kecepatan tinggi. Grafitasi

artificial yang dihasilkan adalah akibat putaran tinggi berkisar 2000-5000 rpm.

7.2.3 Hidrosiklon

Hidrosiklon adalah alat baru yang diterapkan pada industri biodiesel. Efeknya

hampir sama dengan sentrifugasi dieman bahan yang lebih berat akan terlempar ke

dinding dan jatuh ke bawah sedangkan bahan lebih ringan kembali ke tengah dan naik

ke atas.

Bahan masuk kedalam hidrosiklon dalam tekanan yang cukup tinggi 125 psig.

Tekanan akan menurun dan laju aliran naik. Hal ini membuat cairan akan berputar

pada lingkaran yang besar. Bahan dengan berat jenis ringan terkonsentrasi di tengah

dan bahan yang lebih berat akan terpental keluar dan turun. Sayangnya, methanol




- 31 -

adalah bahan yang mudah menguap. Penurunan tekanan akan menyebabkan methanol

menguap dan menghambat proses.

7.2 Pencucian Biodiesel

Tujuan utama pencucian biodiesel adalah menghilangkan sabun yang

terbentuk dalam proses tranesterifikasi. Pencucian juga memungkinkan untuk

dilakukan penetralan dari sisa katalis dan penghilangan garamnya. Penghilangan

methanol harus dilakukan sebelum tahap pencucian biodiesel. Namun demikian ada

juga yang menghilangkan methanol dengan pencucian dan baru methanol diambil dari

air bekasnya.

Pencucian biodiesel menggunakan air hangat 120-140F untuk mencegah

pengendapan ester asam lemak jenuh dan meghilangkan emulsi. Air sedikit asam

menghilangkan kandungan kalsium dan magnesium dan mentralkan sisa katalis.

Penghilangan ion besi dan tembaga akan menghilangkan emulsi dan menghasilkan

pemisahan fase yang cepat.

Pemisahan antara fase biodiesel dan air berlangsung sempurna dan terlihat

jelas beda fasenya. Namun demikian kelarutan air dalam biodiesel lebih tinggi

dari standar kandungan air untuk B100. Untuk itu dibutuhkan pengeringan.

Pengeringan dengan cara vakum baik batch maupun kontinyu dapat dilakukan untuk

tujuan itu.

Alat lain yang dapat digunakan adalah evaporator jenis falling film.

Evaporator jenis ini bekerja pada tekanan rendah. Ester akan turun melalui dinding

dalam dan akan mengenai dinding pemanas sehingga air akan menguap dengan cepat.

Evaporasi suhu tinggi harus dihindari untuk mencegah perubahan warna

biodiesel menjadi lebih gelap. Hal ini disebabkan rantai tidak jenuh biodiesel

terpolimerasi menghasilkan warna merah. Karena kandungan air dalam biodiesel

cukup rendah maka adsorben juga dapat digunakan untuk menghilangkan air.

Beberapa adsorben yang dapat digunakan antar lain : silica gel, bentonit dan

molecular sieve.

7.3 Pemurnian Biodiesel

Ada berberapa jenis adsorben yang secara selektif menyerap mono gliserida

dan digliserida seperti Magnesol produk dari Dallas Group. Proses ini diteruskan

dengan filtrasi terbukti bisa menurunkan kandungan gliserida dan total gliserol.




- 32 -

Beberapa minyak dan hampir semua yellow grease membuat biodiesel

berwarna kemerahan, meskipun tidak terdapat dalam ketentuan standar tetapi warna

dapat dihilangkan menggunankan karbon aktif.

Standar eropa memeprasyaratkan kandungan sulfur yang lebih ketat dari pada

standar Amerika. Hal ini membuat beberapa produsen di eropa menggunakan distilasi

vakum untuk menghilangkan kandungan sulfur. Distilasi vakum juga mampu

mengilangkan bau dan berbagai kontaminan lain.

Filtrasi merupakan langkah penting pada setiap bagian produksi biodiesel.

Bahan baku masuk sebaiknya difilter menggunakan filter paling tidak 100 m. Produk

biodisel harus difilter menggunakan filter 5 m untuk memastikan tidak adanya

kontaminan yang dapat merusak mesin.

Dalam melakukan filtrasi, biodiesel didinginkan terlebih dahulu. Hal ini akan

mamapu menyaring ester jenuh sehingga dapat menurunkan cloud point

7.4 Aditif Biodiesel

Petrodiesel ditambahi berbagai macam adtif untuk dapat memperbaiki

lubrisitas, drtergensy, kestabilan oksidasi, ketahanan korosi, konduktivitas dan

berbagai sifat lainnya. Sayangnya, teknologi aditif buat biodisesl belum berkembang

sehingga masih sedikit bahan aditif buat biodiesel untuk memperbaiki performa

biodiesel.

Salah satu hal yang harus mendapat perhatian serius produsen biodiesel adalah

kestabilan oksidasi. Biodiesel banyak mengandung rantai dengan ikatan ganda yang

mengakibatkan biodiesel kurang stabil dibanding petrodiesel. Banyak bahan yang

telah dikembangkan untuk stabilitas oksidasi di industri makanan yang dapat

digunakan dalam industri biodiesel.




- 33 -

Tabel diatas menunjukan tipikal oksidasi minyak dan lemak. Dalam test

tersebut minyak dan lemak dipaskan dan diaerasi untuk mepercepat oksidasi.

Perkembangan oksidasi dilihat dari angka peroksida atau persen minyak yang

terkonversi menjadi molekul peroksida.

Beberapa bahan antioksidan yang dapat digunakan dalam biodiesel antara lain

adalah BHA, BHT, PG, and TBHQ. Struktur kimia bahan itu adalah sebagai berikut :

Tabel berikut emmperlihatkan perbandingan TBHQ dengan antioksidan lain.

Data ini diambil dari minyak bukan biodiesel, namun demikian adanya kesamaan

senyawa dari biodiesel dan minyak efektifitas antioksidan tidak jauh berbeda.




- 34 -

Tabel menunjukkan perbandingan antara aditif dengan berbagai perlakuan.

Dan TBHQ merupakan bahan anti oksidan yang paling efektif

Chelators atau bahan untuk mengikat logam ditambahkan untuk mengikat

kontaminan logam dalam biodiesel. Ion copper akan berfungsi sebagai katalis dalam

oksidasi. Chelators akan mengikat logam menjadi stabil. Bahan yang biasa digunakan

dalam industri makanan adalah asam sitrat. Tabel berikut memeperlihatkan kegunaaan

asam sitrat dalam memperpanjang umur penyimpanan dan memeperbaiki stabilitas

minyak.




- 35 -




- 36 -

8. PENANGANAN PRODUK SAMPING DAN LIMBAH

Ada tiga arus utama yang harus tangani selain arus ester dalam produksi biodiesel.

Arus tersebut adalah :

Kelebihan alcohol yang perlu untuk diambil ulang

Glyserol sebagi produk samping

Air limbah dari pencucian biodiesel

Metanol perlu diambil ulang karena methanol yang ditambahkan ke dalam reaksi

esterifikasi adalah methanol berlebih. Pengambilan ulang methanol akan menghemat

biaya delain juga menghilangkan emisi buang methanol karena beracun dan mudah

terbakar.

Gliserol diambil dan secara bertahap dimurnikan sebagai hasil samping

produski biodiesel. Sebanyak 10% berat input bahan baku dikonversikan menjadi

gliserol. Pengolahan limbah air membutuhkan biaya karena jumlah air yang

dibutuhkan dan juga pengolahan limbah agar aman.

8.1 Manajemen Alkohol

Ada beberapa parameter fisis yang penting untuk pengambil ulangan

biodiesel. Metanol ememiliki titik didih yang rendah yaitu 64,7 C. Titik didih yang

rendah ini membuat methanol mudah menguap dan mudah dipisahkan dari biodiesel

dan gliserol menggunakan evaporai flash . Rendahnya titik didih dan flash point 8 c

berarti methanol sangat mudah terbakar.

Metanol sanagat mudah larut dalam air dan gliserol, tetapi memiliki kelarutan

yang rendah pada lemak dan minyak sekitar 10% berat pada lemak suhu 65 C.

Metanol lebih larut dalam biodiesel tetapi dalam jumlah yang sedikit. Kelarutan yang

lebih tinggi pada gliserol-air membuat methanol banyak pada fase itu. Pada kondisi

90:10 % berat biodiesel dan gliserol methanol akan berada pada kedua fase dengan

perbandingan 60:40 % berat.

Keberadaan methanol selama tahap pemisahan fasa adalah sebagai bahan

penstabil sehingga menjaga kecepatan pemisahan berdasar gravitasi. Sehingga

methanol diambil setelah dilakukan pemisahan fase biodiesel dan gliserol.




- 37 -

Metanol dapat diambil menggunakan proses diatilasi baik vakum maupun

distilasi biasa. Metanol dapat juga diambil menggunakan evaporasi flash satu tahap

selain juga dapat mengguunakan evaporasi jenis falling film.

8.2 Pemurnian Gliserol

Gliserol yang diambil dari proses transesterifikasi masih mengadung

methanol, sisa katalis, sisa minyak dan biodiesel. Gliserol yang diambil dari bahan

baku juga masih mengandung phospatida, sulfur, protein, ketone, aldehid dan

kontaminan tidak larut.

Refining secara kimia. Ada beberapa factor yang berpengaruh terhadap

pemurnian glieserol secara kimia. Pertama,konsentrasi sisa katalis yang terbawa

gliserol. Sisa katalis perlu dinetralkan dan akan menghasilkan garam. Sisa sabun dari

reaski esterifikasi diendapkan menggunakan alumunium sulfat atau ferric chloride.

Penghilanggannya dapat menggunakan sentrifugasi.

pH memegang pernana penting dalam proses pemurnian gliserol. pH yang

terlalu rendah akan menyebabkan dehidrasi alkohol sedangkan pH tinggi

menyebabkan gliserol terpolimerisasi. Selanjutnya gliserol diblesching menggunakan

karbon aktif.

. Refining secara fisis. Pertama gliserol dipisahkan dari lemak dan bahan tidak

larut menggunakan filtasi dan sentrifugasi. Selanjutnya penghilangan air

menggunakan evaporasi. Suhu operasi pada refiningsecar fisi dalah 150-200F dimana

gliserol tidak terlalu kental tetapi stabil.

Pemurnian gliserol. Pemurnian paling akhir dari gliserol adalah menggunakan

distilasi vakum dengan steam injection. Distialsi vakum karena membutuhkan energi

yang besar hanya cocok untuk kapasitas besar lebih dari 25 ton per hari. Alternative

lain adalah menggunakan ion exchane rein. Resin yang dipakai kation, anion dan

campuran untuk menghilangkan katalis dan impuritas lain. Gliserol pertama kali

dilarutkan ke d lama air sebanayk 15-35% gliserol. Lanjutan proses ini adalah

penghilangan air dengan falsh drying. Tahapan paling akahir dalah pemucatan

menggunakan karbon aktif.




- 38 -

8.3 Air Limbah

Pencucian biodiesel menghasilkan satu gallon air per gallon biodiesel. Semua

air yang digunakan harus dihilngkan garam kalsium dan magnesiumnya. Serta

dihilangkan ion besi dan tembaganya.

Air limbah biodiesel memiliki BOD tinggi. Proses pemurnian gliserol dengan ion

exchange akan menambahi kadar garam dalam limbah air. Apabila semua methanol

bisa dihilangkan dari air limbah maka air limbah relatife aman.




- 39 -

9. KONTROL KUALITAS DAN PENYIMPANAN PRODUK

9.1 Kontrol Kualitas

Secara umum kualitas biodiesel ditentukan oleh empat factor yaitu :

Kualitas bahan baku

Kompoisi asam lemak dari minyak dan lemak

Proses produksi dan material yang digunakan adalam proses produksi

Parameter pasca produksi

Standar SNI 04-7182-2006 merupakan tolak ukur kualitas biodisel yang dapat

diperjual belikan dan aman bagi mesin. Metode uji bahan baku dan biodiesel

dijelaskan pada lampiran 1.

9.1.1 Kualiatas bahan baku

Kandungan Air

Proses pembuatan biodiesel sangat sensitive terhadap keberadaan air.

Kandungan air dalam bahan baku dipersyaratkan tidak lebih dari 1%. Kandungan air

yang tinggi menyebabkan terjadinya reaksi penyabunan.

Ada berbagai metode penghilangan air dari bahan baku. Sentrifugasi dapat

memecah iktan air sehingga air akan turun dan mengendap. Cara lain adalah bahan

baku dipanaskan dengan tekanan dinaikan selanjutnya disemprotkan ke dalam tangki

vakum. Cara ini mampu menjadikan bahan baku memiliki kandungan air yang sangat

rendah.

Padatan

Bahan baku biodiesel harus difilter untuk memisahkan partikel agar tidak

masuk ke dalam proses produksi. Filter 100 m akan memberikan yang baik utuk

menyaring bahan baku. Meskipun beguitu biodiesel produk juga harus disaring

menggunakan 5 m.

Free Fatty Acids

Keberadaan FFA akan mempengaruhi proses produksi. FFA akan

menyebabkan dekatifasi katalis dan pembentukan sabun karena membebaskan air dari

rantai ikatannya.

Kandungan Pospor

Minyak mentah biasanya mengandung phospoor sebanyak 600-900 ppm.

Dalam proses deguming kandungan pospor minyak mentah ini dapat dihilangkan.




- 40 -

Kandungan belerang

Biodesel memilki kandungan sulfur yang rendah. Berbeda dengan petrodisesl

yang masih tinggi dan harus diturunkan hingga 15 ppm dari 500 ppm.

Angka Iodine

Angka iodine digunakan sebagai parameter keberadaan rantai jenuh. Rantai

jenuh ini menyebabkan lebih tahan terhadap oksidasi, cetan number yang tinggi tetapi

jelek pada pour point.

9.1.2 Faktor Proses Produksi

Kesempurnaan Reaksi

Hal paling penting dari proses produksi biodiesel adalah kesempurnaan reaksi

esterifikasi. Skema proses reaskninya adalah sebagai berikut :

Trigliserida dikonversikan menjadi digliserida kemudian menjadi

monogliserida dan terakhir menjadi gliserol. Masing-masing tahap menghasilkan

ester dari asam lemaknya. Jika reaksi berjalan tidak sempurna, akan ada sisa

trigliserida, digliserida dan monogliserida. Masing-masing komponen mengandung

molekul gliserol yang belum dilepas. Ini akan menyebabkan biodisesel gagal

memenuhi standar total gliserol.adanya gliserol dalam bahan bakar meneyebabkan

gliserol mengendap dan menyumbat mesin.

Sisa Alkohol

Sisa alkohol dan katalis akan hilang bersama dengan pemisahan gliserol dari

biodiesel. Tetapi biasanya biodiesel masih mengandung 2-3% methanol setelah

separasi atau sebanyak 40% dari methanol berlebih. Kandungan 1% methanol akan

menurunkan flash point biodiesel dari 170 menjadi kurang dari 40 C. keberadaan

methanol tidak berpengaruh terhadap mesin anmun mempengaruhi cara pengankutan

dan penyimpanan biodiesel.

9.1.3 Faktor Pasca Produksi

Kandungan air dan sediment

Kandungan air dan sediment masih menjadi pekerjaan rumah yang paling

besar bagi produski biodiesel. Air dapat berupa air terlarut dan butiran air yang




- 41 -

terdispersi. Biodiesel tidak larut dalam air tetapi kandungan air biodiesel biasanya

lebih banyak dari pada petrodiesel. Biodiesel mengandung 1500ppm air sedangkan

petrodiesel mengandung hanya 50 ppm air.

Keberadaan air dalam bahan bakar biodesel akan menyebabkan korosi pada

system injeksi dan tangki bahan bakar. Karat akan bercampur dengan air sehingga

menyumbat system injeksi.

9.2 Penyimpanan dan Pengakutan

Beberapa parameter penting dalam penyimpanan dan pengangkutan biodesel

adalah kenaikan temperatur, kestabilan oksidasi, kelarutan bahan bakar dan

kontabilitas bahan.

Kestabilan oksidasi mengacu kepada lama simpan bahan bakar tanpa

terdegradasi. Hampir semua tipe biodiesel dapat berubah menjadi gel pada suhu

rendah. Suhu pembekuan biodesel lebih tinggi daripada petrodiesel. Pada saat

biodiesel menjadi gel sangat rentan terhadap oksidasi. Oksidasi biodesel

menyebabkan biodiesel terdegradasi ditandai dengan kenaikan angka asam, kenaikan

viskositas dan terbentuknya gum serta sedimen.

Kelarutan bahan bakar , biodesel termasuk bahan bakar yang memeliki daya

kelarutan rendah. Lebih rendah dari pada petrodiesel. Sisa sediment pada tangki

penyimpan dan tangki bahan bakar dapat dilarutkan oleh biodiesel. Untuk itu

dibutuhkan material penyimpan bioesel yang sesuai. Material terbaik untuk proses

biodiesel adalah alumunium atau stainless steel. Tabel berikut menunjukan

kontabilitas biodesel dengan beberapa bahan .

Untuk menghambat terbentuknya kristal, biodiesel harus disimpan pada

temepeartur 15 F lebih tiggi dari suhu pour point-nya. Kebanyakan suhu penyimpanan

biodiesel adalah 40-50 F. Cara lain dalam meyimpan adalah dengan menyimpan pada

tangki bawah tanah dan mencampur dengan petrodiesel yang akan menaikan pour

point-nya.




- 42 -

Kristal yang terbentuk pada biodiesel bisa dihilangkan dengan pemanasan

tetapi lebih baik jika dilakukan peyaringan. Biodesel tidak dapat disimpan lebih dari 6

bulan. Untuk menambah lama masa simpan dapat ditambahkan bahan antioksidan

sepoerti TBHQ, Tenox 21, dan tocopherol.

Kontamnisai air harus diminimasi karena akan menyebabkan pertumbuhan

biologis. Hal ini bisa dicegah dengan menambahkan biosida.

Dalam pemilihan tangki penyimpanan biodiesel faktor yang harus

dipertimbangkan adalah keseuaina dengan biodiesel. Tangki alumuium ,stainless steel

, Teflon fluorinated polyprpoline dan polyethylene adalah bahan yang paling sesuai.




- 43 -

10. KEAMANAN DAN KESELAMATAN

Keamanan adalah hasil usaha terus menerus untuk mempersiapkan segala hal

yang tidak terduga. Ada beberapa kata kunci dalam keamana dan keselamatan kerja

Kemanan: mencegah kecelakaan dari semua hal yang bisa menyebabkannya

dengan menngunakan teknologi yang tepat dengan mengidentifikasi sumber

penyebab kecelakaan

Hazard : Segala sesuatu yang berpotensi menyebabkan kecelakaan

Resiko : Kemugkinan sumber kecelakaan menjadi kejadian.

Kecelakaan dalam kerja dapat terjadi karena berbagai factor antara lain:

Kerusakan mesin

Kesalahan operasi

Kesalahan desain

Proses yang berjalan tidak

sempurna

Sabotase

Alat-alat yang dapat menyebabkan kecelakaan antara lain :

Sistem pemipaan

Tangki penyimpan

Pemipaan Rekator

Heat Excagher

Kompresor

Pompa.

Kategori kecelakaan dalam pabrik kimia dapat disebabkan factor-faktor berikut:

Ledakan

Gas beracun, gas terbakar

Cairan mudah terbakar

Padatan mudah terbakar

Bahan pengoksidasi

Racun, pestisida dan karsinogen

Radiokatif

Korosi

Dalam industri biodiesl melibatkan bahan yang mudah terbakar seperti alcohol

maka perlu disediakan peralatan pemadam kebakaran. Pengunaan katalis asam dan

basa membutuhkan peralatan yang tahan korosi. Harus diperhatikan juga peralatan

yang menggunakan tekanan dan suhu tinggi karena memungkinkan terjadinya

ledakan.




- 44 -

11. REFERENSI

Forum Biodiesel Indonesia (2005) Minutes of meeting pertemuan Forum Biodiesel

Indonesia 18 Februari 2005, Gedung BANI Jakarta

Darnoko, D and Cheryan, M., (2000), Kinetic of Palm Oil Transesterification in a

batch reactor, JAOCS, Vol 77 No. 12

Hamiltor, C (2004) Biofuel Made Easy, Australian Engineers Institute, Melbourne

Lurgi (2002), Biodiesel plant in Marl built by Lurgi Life Science GmbH

officially inaugurated by undersecretary Bickenbach on July 17, 2002,

http://www.lurgi.de/english/nbsp/menu/media/news/

Mittelbach, M. and Remschmidt, C., 2004, Biodiesel, The Comprehensive

Handbook,

Soerawijaya, T.H, 2006, Raw Material Aspects of Biodiesel Production in Indonesia,

One day Seminar on Biodiesel in BPPT Jakarta, Indonesia

Prakoso, T, Soerawijaya, T.H., Reksowardoyo, I,K, Ircham, M., Sukarsih,

D.,Setyawan, A., 2005, Pilot Scale Biodiesel Processing Units by utilizing

multistage Non-uniform reaction method, Proceeding WREEC Conference

Jakarta


http://www.lurgi.de/english/nbsp/menu/media/news/http://www.pdfpdf.com/0.htm

teknologi biodiesel

Documents