10

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini minyak bumi masih merupakan bahan baku sumber daya energi dan bahan bakar utama di dunia, khususnya Indonesia. Namun, seiring dengan pertumbuhan penduduk di Indonesia, konsumsi bahan bakar yang berasal dari minyak bumi semakin terus meningkat setiap tahunnya. Selain karena cadangan minyak bumi Indonesia makin menipis, bahan bakar yang berasal dari minyak bumi umumnya dapat mencemari lingkungan, sehingga substitusi bahan bakar yang berasal dari minyak bumi perlu dicari. Oleh karena itu, diperlukan pemanfaatan energi alternatif diantaranya yaitu biodiesel.

Indonesia yang merupakan negeri dengan kekayaan sumber daya alam melimpah sedang gencarnya berusaha meningkatkan produksi biodiesel. Namun, saat ini produksi biodiesel masih terpaku pada bahan baku dari Crude Palm Oil (CPO) dan minyak jarak. Maka dari itu dilakukan penelitian untuk mencari alternatif bahan baku pembuatan biodiesel dari sumber lain yaitu biji buah picung.

Tanaman picung adalah tanaman yang mudah tumbuh di Indonesia. Di Provinsi Riau tanaman picung yang lebih dikenal dengan nama kapencong banyak terdapat di Desa Tanjung Belit Selatan, Kabupaten Kampar tepatnya Pulau Pencong. Tanaman picung dapat dijadikan sebagai salah satu bahan baku alternatif pembuatan biodiesel, dimana bijinya memilki kandungan minyak yang cukup tinggi yaitu berkisar antara 46,43-51,81% (Ayu, 2008).

1.2 Perumusan MasalahProduksi biodiesel pada umumnya dilakukan melalui proses transesterifikasi dengan bantuan katalis basa homogen (larutan NaOH dan KOH). Penggunaan katalis basa homogen membuat reaksi dapat berjalan pada kondisi lunak (P = atmosferik, T = 69o C) dan menghasilkan konversi yang tinggi (97,7%) dengan waktu tinggal selama 18 menit (Knothe dkk., 2004). Pada pembuatan biodiesel dari biji picung dengan penggunaan katalis basa KOH 1% pada suhu 60 oC dan waktu produksi 90 menit serta perbandingan mol minyak biji picung dan metanol 1 : 6, diperoleh yield biodiesel sebesar 84,11% (Fajar, 2010). Sedangkan pada pembuatan biodiesel dari minyak biji picung dengan dua tahap reaksi yaitu esterifikasi dan transesterifikasi, yield biodiesel yang dihasilkan yaitu 99.5%, dimana menggunakan katalis H2SO4 sebanyak 2% untuk esterifikasi dan KOH sebagai katalis untuk transesterifikasi sebanyak 0.32%. Reaksi esterifikasi dan transesterifikasi dilakukan pada suhu 60oC dan waktu 90 menit (Nofiarli dkk., 2013)Penggunaan katalis dalam proses produksi biodiesel memiliki peranan yang sangat penting. Alumina (Al2O3) merupakan salah satu katalis padat yang bersifat amfoter. Hal itu berdasar pada pembuatan biodiesel dari minyak jelantah dengan menggunakan beberapa jenis katalis padat diantaranya ; Al2O3, SiO2, Al2O3, ZnO, SnO2, dimana hasil optimum dicapai dengan menggunakan katalis Al2O3 dengan konversi 98% (Komintarachat dan Chuepeng, 2009).

Pada penelitian ini proses pembuatan biodiesel akan dilakukan melalui proses transesterifikasi menggunakan katalis Al2O3 dimana kadar asam lemak bebas (ALB) dari minyak biji picung hanya sebesar 0,709%, sehingga tidak membutuhkan perlakuan pendahuluan utuk menurunkan kadar ALB (Fajar, 2010).1.3 Tujuan Penelitian ini bertujuan antara lain:

1. Membuat biodiesel dari minyak biji picung

2. Mencari kondisi terbaik pembuatan biodiesel dan pengaruh konsentrasi katalis Al2O3 terhadap jumlah biodiesel yang dihasilkan serta mengidentifikasi karakteristik biodiesel dari minyak biji picung1.4 Manfaat PenelitianKegiatan penelitian ini bermanfaat terutama bagi industri biodiesel tanah air maupun dunia khususnya dalam penggunaan katalis heterogen. Selain itu diharapkan hasil dari penelitian ini menjadi referensi bagi peneliti-peneliti lainnya dalam pengembangan produksi biodiesel.BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Tanaman picung

Pohon picung adalah sejenis tanaman yang mudah tumbuh di Indonesia dan banyak ditemukan di hutan-hutan atau ditanam di pekarangan rumah. Picung sering pula disebut pucung (Jakarta) atau kluwak (Jawa), pacung atau picung (Sunda), gempani atau hapesong (Toba), kapecong atau simaung (Minangkabau), kuam (Kalimantan), football fruit (Inggris) (Burkill, 1935 dan Heyne, 1987 dalam Ayu, 2008).

(a) (b) (c) (d)Gambar 2.1 (a) (b) Tanaman Picung, (c) Buah Picung, (d) Biji Picung

(Sumber : Endah, 2011)

Pohon picung dapat tumbuh sampai ketinggian 40 meter dan diameter batang mencapai 2,5 meter (Heyne, 1982). Pohon picung berbuah pada umur sekitar 10 tahun dan dapat hidup lama. Pohon ini berbunga dan berbuah dua kali dalam setahun.

2.2 Minyak Biji PicungKarakteristik dari minyak biji picung antara lain : memiliki kadar air 4,9%, angka asam 22,5 mg/g, angka penyabunan 200 mg/g dan kadar asam lemak bebas yang rendah yaitu 0,709% (Fajar, 2010). Komposisi asam lemak minyak biji picung dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Biji Picung Asam Lemak

Asam Lemak JenuhAsam lemak tak jenuh

-Asam miristat0.21 %-Asam oleat40.73 %

-Asam palmitat16.18 %-Asam linoleat31.20 %

-Asam arachidat1.58 %-Asam linolenat8.42 %

-Asam behenat0.96 %

-Asam lignoserat0.72 %

Total19.65 %Total80.35 %

(Sumber : Mulyono dkk., 1993)2.3 Biodiesel

Biodiesel merupakan senyawa metil ester hasil reaksi transesterifikasi trigliserida yang berasal dari minyak nabati atau lemak hewan. Selain karena berasal dari sumber yang terbarukan, biodiesel menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik daripada bahan bakar fosil, yaitu mengurangi emisi karbon monoksida (CO) hingga 46 % dan karbon dioksida (CO2) hingga 78 % serta memiliki kadar sulfur yang rendah (Miller, 2007). Standar mutu biodiesel dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Syarat Mutu Biodiesel SNI-04-7182-2006Parameter dan Satuannya

Batas nilaiMetode uji

Massa jenis pada 40 oC, kg/m3850-890ASTM D 1298

Viskositas kinematik pada 40oC, mm2/s (cSt)2,3-6,0ASTM D 445

Angka setanaMin 51ASTMD 613

Titik nyala (mangkok tertutup) oCMin 100ASTM D 93

Angka asam, mg-KOH/g

Maks 0,8

AOCS Cd 3-63

(Sumber : Soerawidjaja, 2006)2.4 Transesterifikasi Reaksi transesterifikasi (alkoholisis) adalah tahap konversi dari satu mol trigliserida pada minyak nabati menjadi tiga mol metil ester (biodiesel) melalui reaksi dengan menggunakan tiga mol alkohol rantai pendek seperti metanol atau etanol dan katalis asam atau basa serta menghasilkan produk samping berupa satu mol gliserol (Swern, 1982).

Trigliserida3 (alkohol) gliserol 3 (ester)Gambar 2.2 Reaksi transesterifikasi2.5 Katalis Padat Al2O3Katalis heterogen merupakan katalis yang fasanya berbeda dengan larutannya (dalam fasa padat), sedangkan katalis homogen berada dalam fasa sama. Salah satu jenis katalis padat adalah alumina (Al2O3). Alumina mempunyai sifat yang keras, relatif stabil pada suhu tinggi, dan struktur pori-pori yang besar (Harfani, 2009). Al2O3 memiliki surface area yang besar yaitu 260 m2/g (Komintarachat dan Chuepeng, 2009). BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1 Bahan dan Alat

3.1.1 Bahan

Bahan baku pada penelitian ini adalah biji yang terdapat di Desa Tanjung Belit Selatan. Bahan kimia yang digunakan antara lain heksana, asam phospat, metanol, Al2O3, indikator phenol phtalein, kalium hidroksida, asam fosfat, asam oksalat, etanol dan akuades.

3.1.2 Alat

Peralatan yang digunakan yaitu rangkaian alat transesterifikasi (reaktor alas datar, pemanas, pengaduk, termometer, kondensor), alat titrasi, alat sokletasi, erlenmeyer, tabung reaksi, corong pisah, labu ukur, gelas ukur, timbangan digital, pipet, dan buret serta alat analisis fisik (piknometer, viskometer ostwald).

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Transesterifikasi

3.2 Variabel PenelitianVariabel proses yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari variabel bebas yaitu konsentrasi katalis Al2O3 1% (b/b), 2% (b/b), 3% (b/b), dan suhu 50, 60, dan 70oC serta variabel tetap yaitu berat minyak 40 gram, perbandingan metanol minyak 9 : 1, waktu reaksi 4 jam dan kecepatan pengadukan 200 rpm.

3.3 Prosedur PenelitianGambar 3.2 Persiapan Bahan Baku Gambar 3.3 Pembuatan Biodiesel

Analisa yang dilakukan meliputi analisa fisika diantaranya ; pengukuran viskositas, densitas, angka asam dan titik nyala.

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Ekstraksi Minyak Biji Picung

Proses ektraksi minyak dapat dilakukan dengan cara rendering, pengepresan secara mekanik dan ektraksi menggunakan pelarut n-heksana (sokletasi). Hasil yang didapat ini dapat dibandingkan dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Ayu (2008) dan Mahandari dkk (2011) pada Tabel 4.1 berikut :Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Ekstraksi Minyak Biji Picung

Metode EkstraksiKadar Minyak (%)Peneliti

Konvensional46-51Ayu (2008)

Mechanical press20Mahandari dkk (2011)

Sokletasi48,4Penelitian ini

4.1.2 DegummingMinyak biji picung hasil ekstraksi selanjutnya dimurnikan dengan proses degumming, yaitu mengurangi pengotor-pengotor yang terdapat didalam minyak seperti getah dan pengotor lainnya. Untuk mengetahui karakteristik dari minyak biji picung, dilakukan analisa yang meliputi densitas, viskositas, kadar air dan kadar ALB. Karakteristik minyak biji picung ditampilkan pada Tabel 4.1.Tabel 4.2 Karakteristik Minyak Biji Picung

KarakteristikSatuanNilai

Densitas (40oC)kg/m3917

Viskositas (40oC)mm2/s33,74

Kadar air%0,06

Kadar asam lemak bebas%4,16

Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa kadar air yang terdapat pada minyak biji picung sebesar 0,06% yang berada dibawah kadar air yang diperbolehkan untuk reaksi transesterifikasi yaitu < 1%. Minyak biji picung memiliki kadar asam lemak bebas yang cukup tinggi yaitu sebesar 4,16%. Kadar asam lemak bebas tersebut berada diatas kadar asam lemak bebas yang diperbolehkan untuk reaksi transesterifikasi yaitu < 2% (Helwani dkk., 2009a).4.2 Pengaruh Suhu terhadap Perolehan Biodiesel

Proses sintesis biodiesel dilakukan pada variasi suhu 50, 60 dan 70oC dengan waktu reaksi selama 240 menit dan kecepatan pengadukan 200 rpm. Perbandingan mol metanol dengan minyak biji picung yang digunakan adalah 9 : 1, sedangkan konsentrasi katalis yang digunakan adalah 1%, 2% dan 3% b/b.

Dari penelitian yang telah dilakukan maka didapatkan hasil yang disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 4.2. Gambar 4.2 Grafik hubungan antara yield biodiesel terhadap suhu pada variasi konsentrasi katalis Gambar 4.2 menunjukkan bahwa suhu mempengaruhi yield biodiesel yang dihasilkan pada proses transesterifikasi. Yield biodiesel mengalami peningkatan pada suhu 50 dan 60oC. Namun, pada suhu 70oC, yield biodiesel mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karna metanol akan lebih cepat menguap diatas titik didihnya (suhu 64,8oC) sehingga kontak antara minyak dan metanol berkurang karena ada perbedaan fase antara minyak dan metanol. Selain itu, rasio mol metanol minyak untuk pembuatan biodiesel menjadi berkurang, sehingga yield yang dihasilkan lebih kecil.

4.2.2 Pengaruh Konsentrasi Katalis terhadap Perolehan Biodiesel

Dari Gambar 4.2 juga dapat dilihat bahwa penggunaan katalis mempengaruhi yield biodiesel yang dihasilkan pada proses transesterifikasi. Pada penggunaan konsentrasi katalis 2%, yield yang dihasilkan mengalami peningkatan dibandingkan dengan perolehan biodiesel pada penggunaan konsentrasi katalis 1% (60 oC) yaitu 93%. Perolehan biodiesel tertinggi didapat pada penggunaan konsentrasi katalis 2% yaitu sebesar 97,2%. 4.3 Karakteristik Biodiesel

4.3.1 Sifat Fisika Biodiesel

Perbandingan hasil karakteristik sifat fisika biodiesel pada penelitian ini dan dari Standar Nasional Indonesia dapat dilihat pada Tabel 4.3 Tabel 4.3 Perbandingan Karakteristik Sifat Fisika BiodieselParameter dan SatuannyaSNI 04-7128-2006Hasil Penelitian

Massa Jenis pada 40oC, kg/m3850-890879

Viskositas pada 40oC, mm2/s 2,3-6,05,87

Angka asam, mg-KOH/gMaks. 0,800,67

Titik Nyala, oCMin 100137

Densitas biodiesel yang dihasilkan yaitu 879 kg/m3 dan masuk dalam range standar SNI 850-890 kg/m3. Biodiesel yang memiliki densitas melebihi ketentuan/standar akan menyebabkan reaksi pembakaran tidak sempurna sehingga dapat meningkatkan emisi dan keausan mesin. Viskositas biodiesel yang dihasilkan sebesar 5,87 cSt. Nilai tersebut telah sesuai dengan syarat mutu biodiesel (2,3 - 6 cSt) (Prihandana dkk., 2006). Angka asam yang dimiliki biodiesel dari minyak biji picung ini yaitu 0,67 mg KOH/ g biodiesel. Nilai tersebut telah sesuai dengan syarat mutu biodiesel (maks 0,8) Ini berarti biodiesel mengandung asam lemak bebas yang sangat sedikit. Dengan demikian, biodiesel tersebut tidak bersifat korosif dan tidak membahayakan injektor mesin diesel. 4.3.2 Sifat Kimia Biodiesel

Identifikasi hasil reaksi transesterifikasi minyak biji picung dengan uji GC-MS dilakukan di FMIPA UGM Yogyakarta. Tujuannya yaitu untuk mengetahui jenis metil ester yang terkandung didalam biodiesel hasil penelitian. Sampel yang dianalisa adalah tiga hasil terbaik dari variabel yang digunakan.

Gambar 4.3 Hasil GC-MS biodiesel dengan katalis 2% pada suhu 50 oCGambar 4.4 Hasil GC-MS biodiesel dengan katalis 2% pada suhu 60 oCGambar 4.5 Hasil GC-MS biodiesel dengan katalis 2% pada suhu 70 oCGambar 4.3, 4.4 dan 4.5 merupakan hasil uji GC-MS biodiesel dengan katalis 2% pada suhu 50, 60 dan 70oC. Hasil tersebut kemudian diolah dan diperoleh lah data yang ditampilkan pada Tabel 4.4

Tabel 4.4 Komponen metil eter hasil transesterifikasi pada konsentrasi katalis 2%PuncakMetil esterLuas Area (%)

50oC60oC70oC

1Metil ester palmitat3,032,852,3

2Asam palmitat2,411,381,22

3Metil ester linoleat12,9312,529,74

4Metil ester elaidat14,0413,8111,01

5Metil ester stearat2,662,3-

6Metil ester linolelaidat31,0139,8439,19

7Asam oleat33,9227,336,55

Kromatogram biodiesel dari minyak biji picung pada konsentrasi katalis 2% suhu 50oC menunjukan lima puncak tertinggi yang mengandung metil ester yang terdiri dari metil ester palmitat, metil ester linoleat, metil ester elaidat, metil ester stearat, dan metil ester linolelaidat. Lima puncak tertinggi ini merupakan komponen-komponen dalam biodiesel yang sebagian besar trigliserida telah terkonversi menjadi metil ester. Dari ketiga hasil GC-MS tersebut didapatkan komposisi terbesar yang terdapat dalam biodiesel hasil penelitian yaitu metil ester linolelaidat.BAB 5. KESIMPULAN 5.1Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Biodiesel dapat dihasilkan dari minyak biji picung menggunakan katalis Al2O3 pada proses transesterifikasi.

2. Penggunaan katalis Al2O3 pada pembuatan biodiesel memberi pengaruh terhadap perolehan biodiesel dimana pada konsentrasi katalis 2% menghasilkan yield tertinggi. 3. Yield biodiesel tertinggi didapat sebesar 97,2% pada suhu reaksi 60oC dan konsentrasi katalis Al2O3 2%.4. Biodiesel yang dihasilkan telah memenuhi standar mutu biodiesel berdasarkan SNI 04-1782-2006 ; densitas 879 kg/m3, viskositas 5,87 cSt, angka asam 0,67 mg-KOH/gr biodiesel dan titik nyala 137oC.5. Hasil Gas Chromatographi (GC) didapatkan kandungan terbesar di dalam biodiesel adalah metil ester linolelaidat sebesar 39,84%.DAFTAR PUSTAKA

Ayu, D. F. 2008. Optimasi Ekstraksi dan Karakterisasi Mutu Minyak dari Biji Picung (Pangium edule Reinw). Laporan Penelitian. Universitas Riau, Pekanbaru.Budiawan, R., Zulfansyah, W. Fatra dan Z. Helwani. 2013. Off-grade Palm Oil as a Renewable Raw Material for Biodiesel Production by Two Step Processes. ChESA Conference. Chemical Engineering on Science and Application, 7, 40 50.

Destianna, M. 2007. Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel. Skripsi. Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Endah, A. 2011. Pohon Kepayang, Kluwek atau Picung. http://alamendah.org. Diakses tanggal 10 Desember 2013.

Endriana, D. 2007. Sintesis Biodiesel (Metil Ester) dari Minyak Biji Bintaro Hasil Ekstraksi. Skripsi. Universitas Indonesia, Jakarta.

Fajar. 2010. Pemanfaatan Minyak Biji Kepayang sebagai Bahan Baku Biodiesel. Jurnal Teknologi, 10 (2), 189-196.

Harfani, R. 2009. Sintesis Katalis Padatan Asam Gamma Alumina Terfosfat dan Digunakan untuk Sintesis Senyawa Metil Ester Asam Lemak dari Limbah Produksi Margarin. Skripsi. Universitas Indonesia, Jakarta.

Helwani, Z., M. R. Othman, N. Aziz, J. Kim dan W. J. N. Fernando. 2009a. Solid Heterogeneus Catalyst for Transesterification of Triglycerides with Methanol : A Review. Applied Catalyst A : General, 363, 1-10.

Heyne. 1982. Tumbuhan Berguna Indonesia III. Yayasan Sarana Wanajaya. Jakarta

Knothe, G., J.V.Gerpen dan J. Krahl. 2004. The Biodiesel Handbook. AOCS Press.

Kusuma, R.I., J.P Hadinoto., A. Ayucitra dan S. Ismadji. 2011. Pemanfaatan Zeolit Alam sebagai Katalis Murah dalam Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit. Prosiding Seminar Nasional Fundamental dan Aplikasi Teknik Kimia. Surabaya.

Komintarachat, C dan S. Chuepeng. 2009. Solid Acid Catalyst for Biodiesel Production from Waste Used Cooking Oils. Journal of Ind. Eng. Chem. Res, 48, 93509353.

Mahandari, C.P, R.S.Wahyuni., A. Fatoni dan Wiwik. 2011. Kajian Awal Biji Buah Kepayang Sebagai Bahan Baku Minyak Nabati Kasar. Seminar Nasional Teknik Industri Universitas Gadjah Mada.Yogyakarta.Miller, M. P. Biodiesel Development and Progress.http://www.mygreenproducts .com. Diakses tanggal 15 Oktober 2013.

Mulyono, Suhardi dan Supriyanto.1993 Beberapa Sifat Minyak Biji Kluwak dan Potensinya. Agrita No.8 BEM-FTP UGM. Yogyakarta.

Nofiarli, A. Kasim dan H. Nurdin. 2013. The Biodiesel Characteristic of Kepayang Oil (Pangium Edule Reinw). Journal of Agricultural and Biological Science, 8 (3), 241-244.

Prihandana, R., R. Hendroko dan M. Nuramin. 2006.Menghasilkan Biodiesel Murah Mengatasi Polusi dan Kelangkaan BBM. Jakarta : Agromedia Pustaka.

Sartika, R.A.D. Pengaruh Suhu dan Lama Proses Menggoreng terhadap Pembentukan Asam Lemak Trans. Makara Sains, 13 (1), 23-28.

Sihombing, L. 2012. Konversi Minyak Biji Bintaro Menjadi Biodiesel Dengan Katalis Zno. Skripsi. Universitas Riau, Pekanbaru.

Soerawidjaja, T. H. 2006. Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Pembuatan Biodiesel. Seminar Nasional Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan. Yogyakarta.

Swern, D. 1982. Baileys Industrial Oil and Fat Product. 2nd vol. 4th ed. John Wiley and Sons. New York.

Ulfayana, S dan Z. Helwani. 2014. Natural Zeolite for Transesterification Step Catalyst in Biodiesel Production from Palm Oil Offgrade. Regional Confererence on Chemical Engineering. Yogyakarta.

Wicakso, D.R. 20011. Sintesis Biodiesel dari Crude Palm Oil dengan Katalis Alumina Hasil Recovery Limbah Padat Lumpur PDAM Intan Banjar. Info Teknik, 12(1), 21-30.

Keterangan :

Standar

Klem

Kondensor

Slang air pendingin

Labu leher tiga

Termometer

Magnetic stirrer

Campuran minyak, metanol dan katalis

Mantel pemanas

2

EMBED Visio.Drawing.11

1

2

3

4

5

6

7

8

9

3

1

4

4

5

6

8

9

_1488738977.vsd