tugas esterifikasi
TRANSCRIPT
1.1 Biomassa
1.1.2 Pengertian
Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa
produk maupun buangan, contoh biomassa antara lain tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah
pertanian dan limbah hutan. Biomassa selain digunakan untuk tujuan primer seperti serat, bahan
pangan pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan juga dapat digunakan sebagai bahan energi
(bahan bakar).
Pada umumnya biomassa yang digunakan untuk bahan bakar adalah biomassa yang bernilai
ekonomis rendah atau merupakan limbah dari produk primernya. Biomassa dalam bentuk kayu
bakar dan limbah pertanian merupakan sumber energi tertua. Hingga sekarang biomassa sebagai
sumber energi masih cukup berperan terutama untuk negara-negara berkembang. Menurut
Whitten et al. (1984) biomassa hutan adalah jumlah total bobot kering semua bagian tumbuhan
hidup, baik untuk seluruh atau sebagian tubuh organism, produksi atau komunitas dan
dinyatakan dalam berat kering per satuan luas (ton/ha). Sedangkan menurut Chapman (1976)
biomassa adalah berat bahan organik suatu organisme per satuan unit area pada suatu saat, berat
bahan organik umumnya dinyatakan dengan satuan berat kering (dry weight) atau kadang-
kadang dalam berat kering bebas abu (ash free dry weight).
Biomassa hutan merupakan total materi yang ada di bawah dan atas permukaan tanah dari
komponen-komponen hayati meliputi pohon serta semak dan non hayati yang ada dalam
ekosistem hutan, seringkali biomassa didefinisikan sebagai “jumlah total dari komponen-
komponen organik dalam pohon-pohonan di atas tanah, yang biasanya dinyatakan dalam berat
kering atau ton per satuan luas” (Brown 1997). Menurut Kusmana (1993) biomassa dapat
dibedakan dalam dua kategori yaitu biomassa tumbuhan diatas permukaan tanah (above ground
biomass) adalah berat bahan unsur organik per unit luas pada waktu tertentu yang dihubungkan
ke suatu fungsi sistem produksi, umur, tegakkan hutan dan distribusi organik dan biomassa di
bawah permukaan tanah (below ground biomass).
Biomassa atas permukaan adalah semua material hidup di atas permukaan. Bagian yang
termasuk dari biomassa atas permukaan ini adalah batang, tunggul, cabang, kulit kayu, biji dan
daun vegetasi baik strata pohon maupun dari strata tumbuhan bawah di lantai hutan. Biomassa
bawah permukaan adalah semua biomassa dari akar tumbuhan yang hidup. Pengertian akar ini
berlaku hingga ukuran diameter tertentu yang ditetapkan. Hal ini dilakukan karena akar
tumbuhan dengan diameter yang lebih kecil dari ketentuan cenderung sulit untuk dibedakan
dengan bahan organik tanah dan serasah (Sutaryo 2009).
1.1.2 Manfaat dan tantangan penggunaan biomassa
Biomassa sebagai bioenergi memiliki manfaat sebagai berikut:
• Keberlanjutan: sumber energi bersih dan terbarukan
• Ketersediaan: pengembangan bioenergi dapat meningkatkan akses terhadap energi di
daerah pedesaan
• Fleksibilitas: bioenergi dapat memberikan daya, panas dan transportasi
• Bioenergi dapat berkontribusi untuk diversifikasi energi bauran, ada berbagai bahan baku
untuk bioenergi dan semua negara dapat bergantung pada beberapa sumber dalam negeri
• Mitigasi perubahan iklim - bioenergi dapat secara signifikan mengurangi gas rumah kaca
(GRK) dibandingkan dengan bahan bakar fosil
• Diversifikasi mata pencaharian pedesaan - di sektor energi, dan penggunaan jasa energi
baru yang tersedia - memfasilitasi pengembangan pedesaan
• Pengurangan degradasi lahan khususnya melalui penanaman bahan baku bioenergi abadi
1.2 Esterifikasi
1.2.1 pengertian
Dalam ilmu kimia, ester adalah campuran organik dengan simbol R’ yang menggantikan
suatu atom hidrogen atau lebih. Ester juga dibentuk dengan asam yang tidak tersusun teratur;
sebagai contoh, dimetil sulfat yang juga disebut “asam belerang, dimethyl ester” (Anonim,
2006).
Reaksi esterifikasi adalah suatu reaksi antara asam karboksilat dan alkohol membentuk
ester. Turunan asam karboksilat membentuk ester asam karboksilat. Ester asam karboksilat ialah
suatu senyawa yang mengandung gugus -CO2 R dengan R dapat berupa alkil maupun aril.
Esterifikasi dikatalisis asam dan bersifat dapat balik (Fessenden, 1981).
Penamaan ester hampir menyerupai dengan penamaan basa, walaupun tidak benar-benar
mempunyai kation dan anion, namun memiliki kemiripan dalam sifat lebih elektropositif dan
keelektronegatifan. Suatu ester dapat dibuat sebagai produk dari suatu reaksi pemadatan pada
suatu asam (pada umumnya suatu asam organik) dan suatu alkohol ( atau campuran zat asam
karbol), walaupun ada cara-cara lain untuk membentuk ester. Pemadatan adalah suatu jenis
reaksi kimia di mana dua molekul bekerja sama dan menghapuskan suatu molekul yang kecil,
dalam hal ini dua gugus OH yang merupakan hasil eliminasi suatu molekul air (Clark, 2002).
Suatu reaksi pemadatan untuk membentuk suatu ester disebut esterifikasi. Esterifikasi
dapat dikatalis oleh kehadiran ion H+. Asam belerang sering digunakan sebagai sebagai suatu
katalisator untuk reaksi ini. Nama ester berasal dari Essig-Äther Jerman, sebuah nama kuno
untuk menyebut etil asam cuka ester (asam cuka etil) (Anshory, 2003).
Ester dapat dibuat oleh suatu reaksi keseimbangan antara suatu alkohol dan suatu asam
karbon. Ester dinamai menurut kelompok alkil dari alkohol dan kemudian alkanoat (bagian dari
asam karbon). Sebagai contoh, reaksi antara metanol dan asam butir menghasilkan ester metil
butir C3H7-COO-CH3 seperti halnya air. Yang paling sederhana adalah H-COO-CH3,metil
metanoat. Karena ester dari asam yang lebih tinggi, alkana menyebut dengan - oat pada akhiran.
Secara umum Ester dari asam berbau harum meliputi benzoat seperti metil benzoat (Anonim,
1995).
Reaksi esterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dengan reaksi langsung antara
suatu asam karboksilat dengan suatu alcohol. Suatu ester asam karboksilat mengandung gugus
gugus –CO2R dengan R dapat berbentuk alkil maupun anil (Poedjiadi, 1994). Laju esterifikasi
suatu asam karboksilat bergantung pada halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya.
Kuat asam dari asam karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam laju pembentukkan ester
(Fessenden, 1982).
Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang cocok
adalah zat berkarakter asam kuat, dan karena ini, asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin
penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam praktek industrial
(Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar reaksi bisa berlangsung ke konversi yang
sempurna pada temperatur rendah (misalnya paling tinggi 120° C), reaktan metanol harus
ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (biasanya lebih besar dari 10 kali nisbah
stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa
minyak. Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan metode
penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapat dituntaskan
dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester
adalah :
RCOOH + CH3OH RCOOH3 + H2O
Asam Lemak Metanol Metil Ester Air
Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak berkadar asam lemak
bebas tinggi (berangka-asam P 5 mg-KOH/g). Pada tahap ini, asam lemak bebas akan
dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi biasa diikuti dengan tahap transesterfikasi.
Namun sebelum produk esterifikasi diumpankan ke tahap transesterifikasi, air dan bagian
terbesar katalis asam yang dikandungnya harus disingkirkan terlebih dahulu.
Ester diturunkan dari asam karboksilat. Sebuah asam karboksilat mengandung gugus -
COOH, dan pada sebuah ester hidrogen di gugus ini digantikan oleh sebuah gugus hidrokarbon
dari beberapa jenis. Disini kita hanya akan melihat kasus-kasus dimana hidrogen pada gugus -
COOH digantikan oleh sebuah gugus alkil, meskipun tidak jauh beda jika diganti dengan sebuah
gugus aril (yang berdasarkan pada sebuah cincin benzen).
1.2.2 Reaksi Esterifikasi
Reaksi esterifikasi Fischer adalah reaksi pembentukan ester dengan cara merefluks sebuah
asam karboksilat bersama sebuah alkohol dengan katalis asam. Asam yang digunakan sebagai
katalis biasanya adalah asam sulfat atau asam Lewis seperti skandium(III) triflat.
Pembentukan ester melalui asilasi langsung asam karboksilat terhadap alkohol, seperti pada
esterifikasi Fischer lebih disukai ketimbang asilasi dengan anhidrida asam (ekonomi atom yang
rendah) atau asil klorida (sensitif terhadap kelembapan). Kelemahan utama asilasi langsung
adalah konstanta kesetimbangan kimia yang rendah. Hal ini harus diatasi dengan menambahkan
banyak asam karboksilat, dan pemisahan air yang menjadi hasil reaksi. Pemisahan air dilakukan
melalui distilasi Dean-Stark atau penggunaan saringan molekul.
Mekanisme reaksi esterifikasi Fischer terdiri dari beberapa langkah
1. Transfer proton dari katalis asam ke atom oksigen karbonil, sehingga meningkatkan
elektrofilisitas dari atom karbon karbonil.
2. Atom karbon karbonil kemudian diserang oleh atom oksigen dari alkohol, yang bersifat
nukleofilik sehingga terbentuk ion oksonium.
3. Terjadi pelepasan proton dari gugus hidroksil milik alkohol, menghasilkan kompleks
teraktivasi
4. Protonasi terhadap salah satu gugus hidroksil, yang diikuti oleh pelepasan molekul air
menghasilkan ester.
Sifat – sifat ester berdasarkan reaksi kimianya ;
a. Hidrolisis
Hidrolisis ester akan menghasilkan asam karboksilat dan alkohol.
b. Reaksi dengan amonia
Ester bereaksi dengan amonia dan membentuk amida dan alkohol.
c. Transesterifikasi
Ester dapat melakukan reaksi transesterifikasi dengan alcohol sehingga menghasilkan
ester yang berbeda. Hasil samping diperoleh alkohol.
d. Reaksi dengan pereaksi Grignard
Ester bereaksi dengan pereaksi Grignard membentuk suatu keton.
e. Reduksi
Reduksi ester dengan katalis tembaga(II) oksida dan tembaga(II) kromat akan
menghasilkan alkohol primer.
Secara umum ada tiga golongan proses, dan penggolongan ini bergantun kepada
volatilitas ester:
Golongan 1
Dengan ester yang sangat mudah menguap, seperti metal format, metal asetat,dan
etil format, titik didih ester lebih rendah dari pada alcohol, oleh karena itu ester seger
dapat dihilangkan dari campuran reaksi.produk metal asetat dengan metode distilasi
bachaus merupakan sebuah contoh dari golongan ini. Methanol dan asam asetat
diumpankan ke dalam kolom distilasi dan ester segera dipisahkan sebagai campuran uap
dengan methanol dari bagian atas kolom. Air terakumulasi di dasar tangki dan
selanjutnya dibuang. Ester dan alcohol dipisahkan lebih lanjut dalam kolom distilasi yang
ke dua.
Golongan 2
Ester dengan kemampuan menguap sebaiknya dipisahkan dengan cara
menghilangkan air yang terbentuk secara distilasi. Dalam beberapa hal, campuran terner
dari alcohol, air, dan ester dapat terbentuk. Kelompok ini layak untuk di pisahkan lebih
lanjut dengan etil asetat, semua bagian ester di pindahkan sebagai campuran uap dengan
alcohol dan sebagian air, sedangkan sisa air akan terakumulasi dalam system. Dengan
butyl asetat, semua bagian air di pindahkan ke bagian atas dengan sedikit bagian dari
ester dan alcohol, sedangkan sisa ester terakumulasi dalam system.
Golongan 3
Dengan ester yang mempunyai volatilitas rendah, beberapa kemungkinan timbul.
Dalam hal butyl dan amil alcohol, air dipisahkan sebagaicampuran binet dengan alcohol.
Contoh proses untuk tipe seperti ini adalah pembuatan dibutil ftalat. Untuk menghasilkan
ester dari alcohol yang lebih pendek (metal, etil,propel) dibutuhkan penambahan
hidrokarbon seperti benzene dan toluene untuk memperbesar air yang terdistilasi, dengan
alcohol, bertitik didih tinggi (benzyl,furfural, b-feniletil) suatu cairan tambahan selalu
diperlukan untuk menghilangkan kandungan air dari campuran
1.2.3 faktor-faktor yang mempengaruhi rekasi 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
methanol merupakan larutan yang immiscible.
c. Katalisator
Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi sehingga pada
suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar. Pada reaksi esterifikasi
yang sudah dilakukan biasanya menggunakan konsentrasi katalis antara 1 - 4 % berat
sampai 10 % berat campuran pereaksi (Mc Ketta, 1978).
d. Suhu Reaksi
Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan,
hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Bila suhu naik maka harga k makin besar
sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar.
e. Perbandingan zat pereaksi
Dikarenakan sifatnya yang reversible,maka salah satu perekatan harus di buat berlebih
agar optimal saat pembentukan ester.
1.2.4 contoh proses esterifikasi
I. pembuatan metil ester (biodiesel) dari minyak dedak dan methanol dengan proses
esterifikasi dan transesterifikasi
A. Bahan Baku
1. Dedak Padi
Dedak merupakan produk samping penggilingan gabah menjadi beras. Selama ini, dedak
hanya dimanfaatkan sebagai makanan ternak dan unggas selebihnya dipakai untuk bahan abu
gosok atau dibiarkan begitu saja (Adi, 2003). Melihat besarnya jumlah produksi dedak padi dan
belum maksimalnya pemanfaatan dedak padi di Indonesia maka dilakukan penelitian mengenai
dedak padi untuk meningkatkan nilai ekonomi dedak itu sendiri. Minyak dedak diperoleh dari
ekstraksi dedak dengan pelarut volatile, umumnya n-hexan.
Minyak Dedak Padi
Minyak dedak padi adalah minyak berkandungan gizi tinggi karena mengandung asam
lemak, komponen-komponen aktif biologis, dan antioksidan (oryzanol, tocopherol, tocotrienol,
phytosterol, polyphenol dan squalene) (Goffman dkk., 2003 dan Özgul dkk.,1993). Minyak
mentah dedak padi sulit dimurnikan karena tingginya kandungan asam lemak bebas dan senyawa
tak tersaponifikasikan berwarna gelap (Bhattacharyya dkk., 1983). Kandungan asam lemak
bebas 4-8%-b tetap diperoleh walaupun dedak padi diekstrak sesegera mungkin. Peningkatan
asam lemak bebas secara cepat terjadi karena adanya lipase aktif dalam dedak, karena alasan
tersebut minyak dedak padi tidak dapat digunakan sebagai edible oil. Karakteristik dan
komposisi asam lemak dalam minyak dedak padi ditunjukkan pada tabel 2.2 dan 2.3 berikut :
Tabel 2.2 Karakteristik Minyak Dedak Padi (SBP Board of Consultants and Engineers 1998)
Tabel 2.3 Komposisi Asam
Lemak dalam Minyak
Dedak (SBP Board of
Consultants and Engineers
1998)
Jenis asam lemak Konsentrasi (%)
Asam Palmitat (C16:0) 12-18
Asam Stearat (C18:0) 1-3
Asam Oleat (C18:1) 40-50
Asam Linoleat (C18:2) 29-42
Asam Linolenat (C18:3) 1
Asam Palmitoleat (C20:0) 0,2-0,4
Asam Miristat (C14:0) 0,1
Karakteristik Rentang nilai
Specific gravity pada 20° / 30°C 0,916-0,921
Refractive index pada 25°C 1,47-1,473
Bilangan iodine 99-108
Bilangan penyabunan 181-189
Material tak tersabunkan (%) 3-5
Titer (°C) 24-25
Asam lemak bebas (%) 3-60
2. Metanol
Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa
kimia dengan rumus kimia CH3OH. Metanol merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada
keadaan atmosfer, metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna,
mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol).
Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan
additif bagi etanol industri. Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh
bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah
beberapa hari, uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari
menjadi karbon dioksida dan air. Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk
karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut:
2 CH3OH + 3 O2 2 CO2 + 4 H2O
Api dari metanol biasanya tidak berwarna. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati bila
berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tak terlihat. Karena
sifatnya yang beracun, metanol sering digunakan sebagai bahan additif bagi pembuatan alkohol
untuk penggunaan industri. Penambahan racun ini akan menghindarkan industri dari pajak yang
dapat dikenakan karena etanol merupakan bahan utama untuk minuman keras (minuman
beralkohol). Metanol kadang juga disebut sebagai wood alcohol karena ia dahulu merupakan
produk samping dari distilasi kayu. Saat ini metanol dihasilkan melului proses multi tahap.
Secara singkat, gas alam dan uap air dibakar dalam tungku untuk membentuk gas hidrogen dan
karbon monoksida, kemudian, gas hidrogen dan karbon monoksida ini bereaksi
dalam tekanan tinggi dengan bantuan katalis untuk menghasilkan metanol. Tahap
pembentukannya adalah endotermik dan tahap sintesisnya adalah eksotermik.
Sifat – sifat fisik dan kimia metanol ditunjukkan pada tabel 2.4 berikut :
Tabel 2.4 Sifat – Sifat Fisika dan Kimia Metanol (Perry, 1984)
Massa molar 32.04 g/mol
Wujud Cairan tidak berwarna
Specific gravity 0.7918
Titik leleh –97 °C, -142.9 °F (176 K)
Titik didih 64.7 °C, 148.4 °F (337.8 K)
Kelarutan dalam air sangat larut
Keasaman(pKa) ~ 15.5
3. Asam Sulfat (H2SO4)
Asam sulfat (H2SO4) merupakan cairan yang bersifat korosif, tidak berwarna, tidak
berbau, sangat reaktif dan mampu melarutkan berbagai logam. Bahan kimia ini dapat larut
dengan air dengan segala perbandingan,mempunyai titik leleh 10,49oC dan titik didih pada
340oC tergantung kepekatan serta pada temperatur 300oC atau lebih terdekomposisi
menghasilkan sulfur trioksida. Sifat – sifat asam sulfat ditunjukkan pada tabel 2.5 :
Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Kimia Asam Sulfat ( Perry, 1984)
Berat molekul 98,08 g/gmol
Titik leleh 10,49°C
Titik didih 340°C
Spesific gravity 1,834
Warna Tidak berwarna
Wujud Cair
4. NaOH
Natrium hidroksida (NaOH) juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida,
adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium
Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika
dilarutkan ke dalam air. Natrium hidroksida digunakan di berbagai macam bidang industri,
kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air
minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam
laboratorium kimia. Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk
pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Natrium hidroksida bersifat lembab cair dan
secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Natrium hidroksida sangat larut
dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Natrium hidroksida juga larut dalam
etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada
kelarutan KOH. Natrium hidroksida tidak larut dalam dietil eter dan pelarut nonpolar lainnya.
Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.
Sifat – sifat fisika dan kimia Natrium hidroksida (NaOH) ditunjukkan pada tabel 2.6
berikut :
Tabel 2.6 Sifat Fisika dan Kimia NaOH (Perry,1984)
Massa molar 40 g/mol
Wujud Zat padat putih
Specific gravity 2,130
Tiitik leleh 318,4 °C (591 K)
Titik didih 1390 °C (1663 K)
Kelarutan dalam air 111 g/100 ml (20 °C)
Kebasaan (pKb) -2,43
Produk
Biodiesel merupakan monoalkil ester dari asam-asam lemak rantai panjang yang
terkandung dalam minyak nabati atau lemak hewani untuk digunakan sebagai bahan bakar mesin
diesel. Biodiesel dapat diperoleh melalui reaksi transesterikasi trigliserida dan atau reaksi
esterifikasi asam lemak bebas tergantung dari kualitas minyak nabati yang digunakan sebagai
bahan baku. Transesterifikasi adalah proses yang mereaksikan trigliserida dalam minyak nabati
atau lemak hewani dengan alkohol rantai pendek seperti methanol atau etanol (pada saat ini
sebagian besar produksi biodiesel menggunakan metanol) menghasilkan metal ester asam lemak
(Fatty Acids Methyl Esters / FAME) atau biodiesel dan gliserol (gliserin) sebagai produk
samping. Katalis yang digunakan pada proses transeterifikasi adalah basa/alkali, biasanya
digunakan natrium hidroksida (NaOH) atau kalium hidroksida (KOH). Esterifikasi adalah proses
yang mereaksikan asam lemak bebas (FFA) dengan alkohol rantai pendek (metanol atau etanol)
menghasilkan metil ester asam lemak (FAME) dan air. Katalis yang digunakan untuk reaksi
esterifikasi adalah asam, biasanya asam sulfat (H2SO4) atau asam fosfat (H2PO4). Berdasarkan
kandungan FFA dalam minyak nabati maka proses pembuatan biodiesel secara komersial
dibedakan menjadi 2 yaitu :
1. Transesterifikasi dengan katalis basa (sebagian besar menggunakan kalium hidroksida)
untuk bahan baku refined oil atau minyak nabati dengan kandungan FFA rendah.
2. Esterifikasi dengan katalis asam ( umumnya menggunakan asam sulfat) untuk minyak
nabati dengan kandungan FFA tinggi dilanjutkan dengan transesterifikasi dengan katalis
basa.
Proses pembuatan biodiesel dari minyak dengan kandungan FFA rendah secara keseluruhan
terdiri dari reaksi transesterifikasi, pemisahan gliserol dari metil ester, pemurnian metil ester
(netralisasi, pemisahan methanol, pencucian dan pengeringan/dehidrasi), pengambilan gliserol
sebagai produk samping (asidulasi dan pemisahan metanol) dan pemurnian metanol tak bereaksi
secara destilasi/rectification. Proses esterifikasi dengan katalis asam diperlukan jika minyak
nabati mengandung FFA di atas 5%. Jika minyak berkadar FFA tinggi (>5%) langsung
ditransesterifikasi dengan katalis basa maka FFA akan bereaksi dengan katalis membentuk
sabun. Terbentuknya sabun dalam jumlah yang cukup besar dapat menghambat pemisahan
gliserol dari metil ester dan berakibat terbentuknya emulsi selama proses pencucian. Jadi
esterifikasi digunakan sebagai proses pendahuluan untuk mengkonversikan FFA menjadi metil
ester sehingga mengurangi kadar FFA dalam minyak nabati dan selanjutnya ditransesterifikasi
dengan katalis basa untuk mengkonversikan trigliserida menjadi metil ester.
B. Metode Pembuatan
Gambar alat
Dedak diperam selama 4 bulan untuk meningkatkan kandungan asam lemak bebas di
dalam dedak. Pada pembuatan biodiesel dari minyak dedak dengan menggunakan metanol ini
digunakan metode esterifikasi kemudian dilanjutkan dengan transesterifikasi. Pada proses
ekstraksi, dedak dan metanol dengan perbandingan tertentu dimasukkan ke dalam labu leher tiga.
Kemudian pada proses esterifikasi ditambahkan katalis H2SO4. Pada selang waktu tertentu,
dianalisa kadar FFA-nya. Setelah reaksi selesai, dilanjutkan dengan treansesterifikasi dengan
menambahkan NaOH sebagai penetral dan katalis. Produk yang terbentuk kemudian diendapkan
sehingga diperoleh dua lapisan, lapisan atas yang berupa metil ester dikeringkan dengan suhu
tertentu untuk menghilangkan air dan sisa metanol yang masih ada, sehingga diperoleh produk
yang lebih murni (biodiesel).
II. Biodiesel dari biji jarak pagar
Buah jarak pagar merupakan bahan baku pembuatan Jatropha Curcas Oil (JCO) yang
nantinya dapat dikembangkan kembali menjadi biodiesel. Setiap 10Kg buah bisa menghasilkan 3
liter minyak jarak pagar dan menghasilkan 30% rendemen. Berikut adalah cara menghasilkan
JCO:
Biji jarak dibersihkan dari kotoran dengan cara dicuci secara manual atau dengan mesin.
Biji direndam sekitar 5 menit di dalam air mendidih, kemudian ditiriskan sampai air tidak
menetes lagi.
Biji dikeringkan dengan menggunakan alat pengering atau dijemur di bawah matahari
sampai cukup kering, kemudian biji tersebut dimasukkan ke dalam mesin pemisah untuk
memisahkan daging biji dari kulit bijinya.
Daging biji yang telah terpisah dari kulitnya, digiling dan siap untuk dipres. Lama
tenggang waktu dari penggilingan ke pengepresan diupayakan sesingkat mungkin untuk
menghindari oksidasi.
Proses pengepresan biasanya meninggalkan ampas yang masih mengandung 7 – 10 %
minyak.
Rendemen(ampas) yang berbentuk padatan setelah ekstraksi minyak dari biji dapat
dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan pupuk organik. JCO merupakan minyak kasar yang
belum dapat dimanfaatkan sebagai biodisel karena JCO harus melewati 2 tahap lagi untuk
menjadi biodiesel/alternatif BBM. JCO harus melewati tahap:
Metode pembuatan
a. Reaksi Esterifikasi
JCO mempunyai komponen utama berupa trigliserida dan asam lemak bebas. Asam
lemak bebas harus dihilangkan terlebih dahulu agar tidak mengganggu reaksi pembuatan
biodiesel (reaksi transesterifikasi). Penghilangan asam lemak bebas ini dapat dilakukan melalui
reaksi esterifikasi. Secara umum reaksi esterifikasi adalah sebagai berikut. Pada reaksi ini asam
lemak bebas direaksikan dengan metanol menjadi biodiesel sehingga tidak mengurangi
perolehan biodiesel. Tahap ini menghasilkan JCO yang sudah tidak mengandung asam lemak
bebas, sehingga dapat dikonversi menjadi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi.
b. Reaksi Transesterifikasi
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi utama dalam pembuatan biodiesel. Secara
umum reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut. Pada reaksi ini, trigliserida (minyak)
bereaksi dengan metanol dalam katalis basa untuk menghasilkan biodiesel dan gliserol (gliserin).
Sampai tahap ini, pembuatan biodiesel telah selesai dan dapat digunakan sebagai bahan bakar
yang mengurangi pemakaian solar.
Produk sampingan dari proses trans-esterifikasi (metilasi) dapat diperdagangkan sebagai
bahan baku industri yang memanfaatkan asam lemak, seperti kertas berkualitas tinggi (high
quality paper), pil energi, sabun, kosmetik, obat batuk, dan agen pelembab pada tembakau.