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.