makalah biomol schleichera oleosa

8/18/2019 Makalah Biomol Schleichera oleosa

1/18

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini, seiring berkembangnya teknologi, penggunaan minyak bumi secara besar-

besaran pada berbagai bidang, seperti industri dan transportasi telah memberikan dampak

yang signifikan terhadap penurunan cadangan jumlah bahan bakar fosil yang ada. Oleh

karena itu, dilakukan berbagai penelitian untuk menemukan sumber-sumber energi

alternatif terbarukan, salah satu contohnya yaitu biodiesel, yang diyakini dapat

menggantikan penggunaan bahan bakar fosil secara signifikan. Biodiesel merupakan bahan

bakar yang terdiri dari mono-alkyl ester dari asam lemak rantai panjang yang berasal dari

minyak nabati atau lemak hewan, yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar

diesel. Beberapa keuntungan menggunakan bahan bakar biodiesel adalah lebih ramah

lingkungan, biodegradabilitas mudah, non–toksisitas dan lebih aman penanganannya

karena titik nyala yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar fosil, gas buangnya

lebih ditoleransi dibandingkan diesel fosil konvensional serta bebas sulfur dan aromatic.

Namun, beberapa hal masih menjadi kendala dalam penggunaan biodiesel sebagai bahan

bakar, yaitu tipe feedstock , ketersediaan, dan juga biaya dalam produksi biodiesel.

Edible oil merupakan jenis minyak yang dapat dikonsumsi dan juga dapat menghasilkan

biodiesel dalam jumlah yang lebih besar dan lebih mudah diproses (transesterifikasi) karena

kandungan asam lemaknya yang lebih rendah dibandingkan jenis minyak lain. Namun,

penggunaan edible oil juga menghadapi kendala lain, yaitu kerusakan sumber hayati dalam

tanah, biaya yang relatif tinggi, serta masih menjadi isu kontroversi di masyarakat. Oleh

karena itu, dilakukan banyak penelitian terkait proses produksi biodiesel berbahan baku

non-edible oil , contohnya minyak Schleichera oleosa. Pada makalah ini, akan dibahas

proses produksi biodiesel dari minyak Schleichera oleosa dengan menggunakan beberapa

jenis katalis alkalin homogen: KOH, NaOH, CH 3OK, dan CH 3ONa dan beberapa variasi

terhadap kondisi operasi yang dipilih.


2/18

2

1.2 Tujuan

- Untuk mengetahui salah satu sumber alternative pengganti bahan bakar fosil

- Untuk mengetahui proses produksi biodiesel dengan bahan baku Schleichera oleosa

- Untuk mengetahui pengaruh factor temperature, konsentrasi katalis KOH, rasio molar

methanol – minyak, dan waktu untuk mengoptimalkan jumlah metil ester (biodiesel)

yang dihasilkan pada saat produksi


3/18


4/18

4

Gambar 1. Schleichera oleosa

Sumber: www.easyayurveda.com

Kandungan potensial minyak yang cukup tinggi sekitar 70 – 73 % dari biji kering,membuat minyak Kusum diharapkan dapat dijadika sebagai sumber baru penghasil

biodiesel. Masalah terbesar dalam membuat biodiesel dari minyak Kusum adalah

tingginya kandungan asam lemak bebas (ALB) dari minyak Kusum. Tingginya asam

lemak bebas kemungkinan disebabkan adanya kandungan air biji/ minyak yang

mengakibatkan reaksi hidrolisis sehingga dapat memecah trigliserida menjadi asam lemak

bebas dan gliserol. Selain itu juga, kandungan enzim lipase pada jaringan juga dapat

memacu terjadinya reaksi hidrolisis. Oleh karena itu, perlu adanya penanganan panen dan pasca panen yang tepat untuk meminimalisir terjadinya proses hidrolisis. Komposisi asam

lemak dan komposisi asam lemak bebas pada minyak Kusum ditunjukkan pada Tabel 1

dan Tabel 2.


5/18

5

Tabel 1. Komposisi Asam Lemak pada Minyak Kusum

Tabel 2. Komposisi Asam Lemak Bebas (ALB) pada Minyak Kusum

Asam lemak bebas yang tinggi pada minyak dapat menghambat proses produksi biodiesel

karena pada rekasi transesterifikasi yang berkatalis basa, asam lemak bebas akan beraksi

dengan katalis sehingga membentuk sabun melalui reaksi penyabunan akibatnya

efektifitas katalis menurun yang dapat mengakibatkan penurunan rendemen biodieseldan

menyulitkan pemisahan gliserol.

2.3. Bahan dan Metode Produksi Biodiesel

2.3.1. Ekstraksi Minyak S. Oleosa

Ekstraksi minyak mentah S. oleosa dilakukan dengan metode pengepresan menggunakan

mesin extruder atau expeller machine . Proses lain dengan menggunakan hydraulic

manual pressing machine juga dilakukan secara berulang-ulang untuk meningkatkan

hasil produksi minyak dari CSOO ( Crude Schleichera oleosa Oil). Setelah itu, biji S.

Oleosa dikeringkan dibawah sinar matahari selama satu minggu lalu dibersihkan. Biji S.

Oleosa selanjutnya dimasukkan kedalam oven selama 2 jam dan akan mengalami proses

pressing di mesin screw press oil expeller dengan kecepatan screw-speed optimum 120

rpm. Pada setiap tahapan proses, sampel akan dikumpulkan dan ditimbang. Padatan yang

masih ada akan dikumpulkan dan di press ulang. Jumlah minyak yang dihasilkan dari

CSOO dapat dihitung dengan persamaan:

!"# %"' (! )!

* )!+,--.

dimana, / 01 = berat dari minyak S. Oleosa yang telah di ekstraksi


6/18

6

2 01 = berat dari biji S. Oleosa.

2.3.2. Reagen dan Bahan Kimia

Bahan – bahan kimia yang digunakan yaitu metanol ( reagent grade ), asam fosfor, asam

sulfur, KOH, NaOH, potasium metoksida, sodium metoksida, sodium sulfat, dan kalsium

klorida yang semuanya merupakan kelas analitis dengan tingkat kemurnian 99,98%.

Perbedaan kelas reagen dan kelas analisis adalah berdasarkan tingkat kemurniannya.

Pada percobaan ini, sebagian besar reagen yang digunakan adalah kelas analisis dengan

tujuan supaya memperoleh hasil yang lebih akurat.

2.3.3. Karakteristik Biodiesel

Sifat bahan bakar biodiesel bergantung pada komposisi asam lemak ( FAC/ free acid

composition ) yang terkandung di dalam minyak. Dalam pembahasan ini, karakteristik

fisika dan kimia minyak mentah dan metil ester yang diproduksi akan dianalisa. Profil

asam lemak minyak ditentukan dengan gas kromatografi dan detektor ionisasi api.

Kolom dilengkapi dengan kolom kapiler ZB-wax 30 m. Carrier gas yang digunakan

yaitu hidrogen dengan tingkat kemurnian tinggi dimana suhu injektor dan detektor adalah

250 oC Suhu oven dijaga pada 100 oC selama 10 menit, lalu ditingkatkan sebesar 15oC/menit, dan dijaga pada suhu akhir 240 oC selama 15 menit. Konten asam lemak metil

ester/ Fatty Acid Methyl Ester (FAME) ditentukan dengan:

3456 (4 7 4 68

4 68+

9 68+: 68;

+,--.

dimana, < = total luas peak dari FAME

< => = luas peak berdasarkan standar internal, metil heptadekanoat? => = konsentrasi dari larutan metil heptadekanoatdalam heptana (mg/ml)

@=> = volume larutan metil dekanoat (ml)

m = massa sampel biodiesel (mg)

Jumlah ester yang dihasilkan ditentukan dengan:

6AB&C DEFGH (3456+I )!! )!

+,--.


7/18

7

dimana, FAME = konten fatty acid methyl ester (%)

J KL = berat dari biodiesel S.oleosa (g)

MKL = berat dari S.oleosa mentah (g)

2.3.4. Metode Eksperimen

Pada percobaan ini, digunakan reaktor skala laboratorium dengan kondenser jaket ganda

berukuran 1 L yang berfungsi untuk memperoleh metanol kembali, termometer, dan

motor stirrer atau pengaduk untuk memperoduksi biodiesel dari CSOO. Dalam

percobaan ini, ingin ditentukan kondisi operasi optimum untuk proses produksi biodiesel,

optimisasi dari proses transesterifikasi ini dilakukan dengan melakukan variasi terhadap

4 faktor eksperimen. Faktor-faktor eksperimen yang dipilih diantaranya suhu (X 1),

konsentrasi katalis KOH (X 2), rasio metanol/minyak (X 3), dan waktu reaksi (X 4). Variasi

dari keempat faktor tersebut yang digunakan pada penelitian disajikan dalam tabel

berikut:

,

Tabel 3. Variasi Faktor Eksperimen

Keempat faktor eksperimen ini akan diamati pengaruhnya terhadap jumlah biodiesel

yang dihasilkan.

2.3.5. Prosedur Produksi Biodiesel

! Proses Degumming

Degumming adalah proses untuk menghilangkan getah seperti fosfat, protein,

karbohidrat, residu air dan resin. Proses ini berguna untuk meningkatkan stabilitas

oksidasi biodiesel dari minyak CSOO. Minyak CSOO direaksikan dengan asam fosfor

(1 vol.% H 3PO 4 konsentrasi 20 %) dalam suhu 60 oC. Setelah 20 menit waktu reaksi,

larutan dipisahkan menggunakan separating funnel berdasarkan densitas dimana


8/18

8

senyawa fosfat akan berada di bagian bawah. Getah akan terpisah dari minyak dan

dibersihkan berulang kali dengan air distilasi pada suhu 50 OC. Setelah itu, air tersisa

akan mengalami evaporasi oleh pompa vakum pada suhu 65 oC selama 30 menit untuk

menghindari terjadinya oksidasi minyak. Minyak selanjutnya di hidrasi dan di

sentrifugasi selama 30 menit untuk memperoleh minyak dengan kandungan fosfolipid,

Ca, dan Mg yang rendah. Pada akhir proses degumming , minyak disaring menggunakan

kertas saring.

! Proses Pre–Treatment dengan Katalis Asam (Esterifikasi)

Esterifikasi adalah reaksi asam karboksilat (asam lemak) dengan alkohol untuk

menghasilkan ester Proses ini dimulai dengan mempersiapkan reaktor skala

laboratorium dengan kondenser jaket ganda berukuran 1 L yang memiliki pengaduk

yang terhubung dengan sistem reflux. 500 ml degummed S. oleosa oil (DSOO)

dimasukkan kedalam reaktor dan dicampurkan dengan asam sulfur dan metanol dengan

perbandingan 8 : 1 pada suhu 65 oC. Selama reaksi, larutan tetap diaduk dengan

pengaduk magnetik pada kecepatan 1000 rpm selama 3 jam. Selanjutnya, minyak

didinginkan dengan tetap diaduk selama 15 menit tanpa pemanasan. Esterified S. oleosa

oil (ESOO) diambil dari reaktor dan dibersihkan dengan air distilasi untuk

menghentikan reaksi dan memisahkan katalis dan alkohol dari fasa minyak. ESOO di

sentrifugasi selama 30 menit untuk memperoleh pemisahan yang baik dan di evaporasi

selama 20 menit pada suhu 65 oC untuk menghilangkan metanol dari minyak yang

sudah di esterifikasi. Reaksi esterifikasi ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Reaksi Esterifikasi

(Khan, 2002)


9/18


10/18

10

berlebih di bagian bawah). Produk yang telah mengalami transesterifikasi (metil ester)

dibersihkan hingga 2 – 3 kali dengan air distilasi hangat untuk menghilangkan sisa

katalis, gliserol terlarut, methanol dan sabun pada metil ester. Setelah itu, SOME

dikeringkan dengan menggunakan 50 gram CaCl2 dalam gelas beker selama 1 hari dan

disaring. SOME selanjutnya dikeringkan dengan 50 gram Na 2SO 4 selama 2 – 3 jam dan

disaring kembali. Metil ester selanjutnya diperoleh hingga 97% melalui distilasi dengan

rotary evaporator pada kondisi vakum (suhu 65 oC dan tekanan 500 mmHg). Metil

ester ditinggalkan dalam wadah vakum bersuhu 25 oC selama 30 menit untuk menjaga

kesegaran biodiesel yang diperlukan dalam analisis sifat bahan bakar biodiesel lebih

lanjut.

Optimisasi dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh jumlah ester dihasilkan yang

maksimum berdasarkan perbandingan variabel – variabel pada tabel 1 yang

divariasikan. Dari percobaan ini, kondisi optimum yang diperoleh digunakan untuk

memproduksi biodiesel dari CSCO. Kemurnian dari biodiesel akan mempengaruhi sifat

dari bahan bakar. Oleh karena itu, metil ester dibersihkan sebanyak tiga kali dengan air

distilasi untuk menghilangkan katalis yang tersisa, gliserol, metanol, dan sabun dengan

menggunakan sentrifugasi dan evaporator putar. Selain itu, sisa padatan dari metil ester

juga dihilangkan dengan proses filtrasi.

Skema dari ekstraksi minyak dan aliran proses transesterifikasi minyak diagram

lengkap ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Diagram Ekstraksi dan Produksi Schleichera oleosa


11/18

11

BAB III

HASIL PENELITIAN

3.1. Hasil dan Diskusi

3.1.1. Karakterisasi Asam Lemak dari CSOO

Dalam pembahasan ini, sifat-sifat kimia dan fisika dari CSOO, seperti viskositas,

densitas, kandungan air, nilai asam, nilai kalori, titik nyala, dll diukur dan ditampilkan

dalam tabel 3.1. Biji CSOO mengandung 68% minyak berwarna kuning kehijauan. Nilai

viskositas kinematik yang diamati dari CSOO sedikit lebih rendah yaitu 39,68 mm 2/s.

Nilai asam CSOO yaitu 20,6 mg KOH/g dan kandungan air dari CSOO sangat rendah

yaitu 0,0005 % volume. Nilai iodin dari CSOO yaitu 92,6 I 2/100 g mengindikasikan

adanya asam tidak jenuh yang tingga yang akan meningkatkan sifat biodiesel pada suhu

rendah. Konstituen utama dari CSOO yang diperoleh adalah asam tidak jenuh, yaitu 58%.

Untuk asam lemak, asam oleat merupakan asam lemak yang paling dominan, dengan

persenase sebesara 49,51%. Asam jenuh, yaitu arachidic acid dan asam palmiat

ditemukan sebesar 27,21% dan 0,09% masing-masing.

Tabel 4. Karakteristik CSOO

Perbandingan karakterisitik minyak kasar kesambi dan metil ester kesambi ditunjukkan

pada tabel 4. Berdasarkan tabel 4, proses transesterifikasi dapat meningkatkan beberapa

karakteristik penting biodiesel sebagai bahan bakar nabati.


12/18

12

Tabel 5. Perbandingan Karakteristik Minyak Kasar Kusum dan Metil Ester Kusum

(Gandhi, M et. Al, 2011)

Viskositas adalah tahanan alir cairan akibat gesekan internal dari salah satu bagian dari

fluida bergerak di atas yang lain. Viskositas biodisel kesambi yang belum masuk SNI

perlu diturunkan kembali karena viskositas yang tinggi dapat menyulitkan pompa bahan

bakar mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar. Rendahnya aliran bahan bakar akan

menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang baik. Hal ini menyebabkan

peningkatan deposit, penetrasi semprot bahan bakar, dan emisi mesin

3.1.2. Analisis Hasil

Dari pembahasan, diketahui bahwa KOH meurpakan katalis terbaik yang dapat

menghasilkan metil ester terbanyak dibandingkan penggunaan katalis jenis lain.

Pengaruh penambahan metanol kedalam minyak mentah menyebabkan molekul

bercabang berukuran besar dari minyak nabati mengalami pemutusan menjadi minyak

metil ester linear yang berukuran lebih kecil. Untuk mengoptimasi kondisi reaksi, proses

ini memerlukan metanol berlebih untuk memicu reaksi yang komplit. Umumnya rasio

molar 6:1 digunakan untuk memperoleh jumlah metil ester yang tinggi hingga 98% berat.

Namun, berbagai penelitian telah menggunakan sodium hidroksia sebagai katalis alkalin

karena sifatnya yang ekonomis dan dapat diproduksi dengan cepat. Rasio molar

metanol/minyak sebesar 4:1 hingga 12:1 diadopsi dari berbagai literatur. Namun,

penggunaan alkohol berlebih dapat menyebabkan masalah pada operasi berhubungan

dengan proses hilir dan kesulitan dalam pengambilan kembali produk. Dari percobaan

yang dilakukan, diperoleh bahwa jumlah SOME maksimum yang dapat dihasilkan adalah

dengan rasio sebesar 8:1 dengan katalis KOH.


13/18


14/18


15/18

15

Gambar 7. Pengaruh Waktu Reaksi

Pada pembahasan ini, juga diamati pengaruh katalis selama transesterifikasi untuk rasio

molar sebesar 8:1, pada suhu 55 oC dan waktu reaksi 90 menit pada kecepatan putar 1000

rpm. Hasil yang lebih besar dari 90% diperoleh dengan 1% berat semua jenis katalis yang

digunakan (KOH, NaOH, CH 3OK, dan CH 3ONa). Dari pengamatan ini, diperoleh bahwa

katalis KOH dan NaOH memberikan hasil yang lebih baik dibanding CH 3OK dan

CH 3ONa untuk minyak bebas asam lemak dan rantai tak jenuh. Proses pre-treatment dan

esterifikasi dilakukan untuk mengurangi sabun sodium yang terbentuk dan meningkatkan

hasil ester, karena terdapat sejumlah kecil pembentukan emulsifier selama proses

pembersihan dari fasa metil ester saat digunakan katalis CH 3ONa dan CH 3OK. Jumlah

biodiesel tertinggi yang dihasilkan adalah melalui penggunaan katalis KOH yaitu 95%,

diikuti oleh NaOH (93%), CH 3OK (90%), dan CH 3ONa (88%). Bila konsentrasi katalis

KOH ini dinaikkan, yield biodisel yang terbentuk juga meningkat. Hal ini terjadi karena

fungsi katalis adalah menurunkan energi aktivasi. Semakin besar konsentrasi katalis

dalam larutan, maka energi aktivasi suatu reaksi semakin kecil, sehingga produk akan

semakin banyak terbentuk. Meningkatnya konsentrasi katalis akan meyebabkan

meningkatnya yield biodiesel. Namun, jika penambahan konsentrasi katalis berlebihan

justru akan mengurangi yield biodiesel karena faktanya ketika proses pencucian produk,

adanya sabun akan menghasilkan emulsi berwarna putih. Ternyata semakin besar

konsentrasi katalis KOH yang digunakan, jumlah sabun yang dihasilkanpun semakin

banyak. Semakin banyak sabun yang terbentuk, berarti jumlah minyak yang menjadi


16/18

16

sabun semakin banyak. Semakin banyak minyak yang menjadi sabun berarti semakin

sedikit minyak yang dikonversi menjadi biodisel, sehingga yield biodisel menjadi

menurun. Sehingga, penambahan katalis pada produksi biodiesel ini harus sesuai dengan

kebutuhan agar mendapat hasil yang optimal.

Gambar 8. Pengaruh Konsentrasi Katalis


17/18

17

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan dan Saran

1. Minyak kusum memiliki potensi untuk dijadikan biodiesel karena memiliki

kandungan yang mirip dengan bahan nabati lain yang sudah terbukti bisa

dijadikan biodiesel seperti minyak jarak, nyamplung, kedelai dan kelapa sawit.

2. Dalam penentuan efektivitas proses transesterifikasi, diperlukan pemilihan

katalis dengan baik, karena asam lemak bebas yang berasal dari minyak dapat

bereaksi dengan katalis dan menghasilkan sabun (reaksi penyabunan) sehingga

menurunkan efisiensi proses pengolahan.

3. Pemilihan rasio katalis dengan baik dapat mempengaruhi lama berlangsungnya

proses, karena katalis berlebih dapat menjadi emulsifier dan memperlambat

reaksi, adapun suhu yang kita miliki pada proses belangsung sedapat mungkin

dikondisikan berada pada suhu dibawah suhu didih alcohol agar mencegah

terjadinya evaporasi

4. Untuk meningkatkan kualitas karakteristik biodiesel yang dihasilkan, agar

memenuhi standar dan memiliki rendemen yang tinggi hal – hal yang harus

diperhatikan adalah perlakuan pasca panen dan pra pengolahan ( pre-

treatment) karena kualitas bahan akan menentukan kualitas produk, serta

pemisahan biodiesel dari senyawa atau partikel-partikel yang tidak dibutuhkan

adalah tahap yang sangat menentukan kualitas biodiesel akhir.


18/18

DAFTAR PUSTAKA

Afdc.energy.gov. (2016). Alternative Fuels Data Center: Biodiesel Production and

Distribution . [online] Available at:

http://www.afdc.energy.gov/fuels/biodiesel_production.html [Accessed 6 Apr. 2016].

Anonim. 2015. Minyak Kesambi (Schleichera oleosa) sebagai bahan baku biodiesel.

www.perkebunan.litbang.pertanian.go.id . Diakses pada : 5 April 2016.

Articles.extension.org. (2016). Biodiesel Production Principles and Processes - eXtension .

[online] Available at: http://articles.extension.org/pages/27137/biodiesel-production-

principles-and-processes [Accessed 6 Apr. 2016].

Biodiesel.org. (2016). Biodiesel Basics - Biodiesel.org . [online] Available at:

http://biodiesel.org/what-is-biodiesel/biodiesel-basics [Accessed 6 Apr. 2016].

Chemistry.stackexchange.com. (2016). What do the different grades of chemicals mean? .

[online] Available at: http://chemistry.stackexchange.com/questions/575/what-do-the-

different-grades-of-chemicals-mean [Accessed 6 Apr. 2016].

Prihanto, Antonius dkk. (2013). Peningkatan Yield Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung

melalui Transesterifikasi Dua Tahap . Momentum, Vol. 29 No.2, hal. 46-53.

Silitonga, A., Masjuki, H., Mahlia, T., Ong, H., Kusumo, F., Aditiya, H. and Ghazali, N.

(2015). Schleichera oleosa L oil as feedstock for biodiesel production . Fuel , 156, pp.63-

70.

Sudrajat R., Endro Pawoko, D. Hendra, dan D. Setiawan. (2010). Biodiesel Manufacturing

from Kesambi Seed . Penelitian hasil hutan, Vol. 28 No. 4, hal. 358-379.

makalah biomol schleichera oleosa

Documents