Proses Pembuatan
Biodiesel (Proses Trans-Esterifikasi)
Biodiesel
dapat digunakan untuk bahan bakar mesin diesel, yang biasanya
menggunakan
minyak solar. seperti untuk pembangkit listrik, mesin-mesin pabrik yang
menggunakan
diesel, juga alat transportasi termasuk mobil yang bermesin diesel.
Biodiesel
dapat sebagai pengganti 100% minyak solar, maupun sebagai campuran
minyak
solar tanpa modifikasi mesin. Campuran minyak solar dengan biodiesel diberi
kode
B (Blending). Sebagai contoh bahan bakar B5 adalah campuran yang terdiri
95%
volume
minyak solar dengan 5 % volume biodiesel. Minyak solar dengan biodiesel dapat
dicampur
dengan berbagai perbandingan.
Penerapan
peraturan emisi kendaraan mendorong diturunkannya kadar belerang
dalam
minyak solar. Penurunan kadar belerang dapat menurunkan emisi gas buang
kendaraan
berupa gas SOx dan SPM (Solid Particulate Matters) yang
mengotori udara.
Akan
tetapi solar yang berkadar belerang rendah memiliki daya pelumasan rendah.
Sementara itu produksi solar
Indonesia masih sangat tinggi kadar belerangnya (1500-
4100 ppm) Dengan demikian
biodiesel sebagai campuran minyak solar mempunyai dua
keuntungan sekaligus. Pertama
yaitu biodiesel mempunyai kadar belerang yang jauh
lebih kecil (sangat ramah
lingkungan karena kadar belerang kurang dari 15 ppm) dan
yang kedua adalah biodiesel dapat
meningkatkan daya pelumasan.
Viskositas biodiesel lebih tinggi
dibandingkan viskositas solar, sehingga
biodiesel mempunyai daya
pelumasan yang lebih baik daripada solar. Oleh karena
mampu melumasi mesin dan sistem
bahan bakar, maka dapat menurunkan keausan piston
sehingga mesin yang menggunakan
bahan bakar biodiesel menjadi lebih awet. Selain itu
biodiesel sudah mengandung
oksigen dalam senyawanya, sehingga pembakaran di dalam
mesin nyaris sempurna dan hanya
membutuhkan nisbah udara/bahan bakar rendah.
Dengan demikian emisi senyawa
karbon non-CO2
dalam
gas buang kendaraan sangat
kecil dan penggunaan bahan bakar
lebih efisien
Untuk membuat biodiesel dari
minyak jelantah diperlukan peralatan yang
didesain khusus. Di dalam proses
tersebut menggunakan bahan-bahan yang sifatnya
korosif, berbahaya apabila
terhirup atau apabila mengenai kulit dapat menyebabkan
iritasi. Selain itu diperlukan
pemanasan, sehingga peralatan yang digunakan juga harus
tahan panas. Peralatan untuk
membuat biodiesel umumnya dibuat dari bahan stainless
steel. Berikut ini diuraikan cara
pembuatan biodiesel dari minyak jelantah.
Bahan yang
digunakan adalah sebagai berikut:
Bahan baku:
1. Minyak jelantah. Sebelum
proses esterifikasi maka minyak jelantah dimurnikan
terlebih dahulu menggunakan arang
aktif.
2. Methanol (CH3OH)/Ethanol (CH3COOH) kemurnian
99%. Bahan ini dapat diperoleh
di toko bahan kimia. Jauhkan dari
api karena sifatnya yang mudah terbakar. Bahan ini
mudah menguap, dan berbahaya
apabila terhirup.
3. KOH/NaOH. Bahan ini berupa
kristal putih, yang dapat diperoleh di toko bahan
kimia. Larutannya apabila
mengenai kulit dapat menyebabkan iritasi. Apabila akan
digunakan dikeringkan dulu,
misalnya menggunakan oven, oleh karena sifatnya
mudah menyerap air.
Bahan untuk titrasi/ pencuci:
1. Isopropyl alkohol kemurnian
99%. Bahan ini dapat diperoleh di toko bahan kimia.
Jauhkan dari api karena sifatnya
yang mudah terbakar. Bahan ini mudah menguap,
sehingga wadahnya harus ditutup
rapat-rapat.
2. Air suling/aquades atau air
bebas ion. Merupakan air murni hasil proses
penyulingan, atau dihilangkan
kandungan ion-ionnya. Air ini juga bisa diperoleh di
toko bahan kimia. Air ini
sekaligus untuk bahan pencuci.
3. Larutan Phenolphthalein (PP).
Merupakan larutan tidak berwarna yang dapat berubah
warnanya menjadi merah muda pada
pH tertentu. Phenolphthalein dalam bentuk
kristal putih dapat diperoleh di
toko bahan kimia. Larutan PP dibuat untuk segera
digunakan, apabila disimpan dalam
bentuk larutan tidak boleh lebih dari 1 tahun.
Untuk menghindari kerusakan,
penyimpanan sedapat mungkin menghindari cahaya,
dimasukkan di dalam botol
berwarna gelap/hitam.
Langkah-langkah dalam proses
pembuatan biodiesel adalah sebagai berikut:
A. Proses pemurnian minyak
jelantah
1. Pembuatan arang aktif:
• Arang batok
kelapa ditumbuk, dan disaring menggunakan saringan kelapa
• Buat larutan
kapur % dengan memasukkan g kapur ke dalam aquadest
• Arang dimasukkan
ke dalam larutan kapur dan dipanaskan sampai menit
• Arang disaring
dan dikeringkan menggunakan oven/sinar matahari
2. Minyak jelantah disaring untuk
memisahkan dengan kotoran padat. Untuk
memudahkan penyaringan, minyak
dipanaskan sampai suhu 35oC.
3. Minyak jelantah hasil
penyaringan dicampur dengan arang aktif, diaduk-aduk dan
disaring
4. Minyak jelantah dinetralkan
dengan memberi larutan NaOH % sebanyak ml
kemudian diaduk. Setelah
terbentuk endapan kemudian disaring
B. Proses transesterifikasi
1. Minyak jelantah hasil
pemurnian kemudian dipanaskan sampai suhu 100oC untuk
menghilangkan kandungan airnya.
Gunakan alat pengaduk untuk memudahkan
penghilangan uap air. Setelah air
yang mendidih dalam minyak mulai hilang,
selanjutnya panaskan sampai suhu
130 oC selama 10
menit, dan dinginkan.
2. Titrasi untuk menentukan
banyaknya katalis (KOH/NaOH) yang diperlukan, dengan
cara:
a) Siapkan alat titrasi terdiri
buret dan gelas piala kecil
b) Siapkan larutan 1 gram
KOH/NaOH ke dalam 1 liter air suling (larutan 0,1
% KOH/NaOH)
c) Larutkan 1 ml minyak jelantah
ke dalam 10 ml isopropil alkohol, dipanaskan
sambil diaduk sampai campuran
jernih
d) Tambahkan 2 tetes larutan PP.
e) Isi buret dengan larutan KOH
0,1 %, teteskan larutan tersebut tetes demi
tetes ke dalam larutan minyak
jelantah-alkohol-PP, sambil diaduk sampai
larutan berwarna merah muda
selama 10 detik
f) Lihat pada buret, volume (ml)
larutan 0,1 % KOH yang digunakan, dan
tambahkan 5 maka ketemu jumlah
gram KOH yang diperlukan per liter
minyak.
4. Penyiapan kalium/natrium
metoksida (K+
/
Na+ CH3O-), dengan cara
sebagai berikut:
a) Siapkan metanol, umumnya
kebutuhannya adalah 20 % dari volume minyak
jarak. Apabila ada 100 liter
minyak jarak maka dibutuhkan 20 liter metanol.
b) KOH/NaOH yang telah ditentukan
jumlahnya, dimasukkan ke dalam
methanol/ethanol, dicampur rata
sampai terlarut sempurna, dan terbentuk
kalium/natrium metoksida.
c) Hati-hati dengan
kalium/natrium metoksida, gunakan masker, jangan hirup
uapnya, dan apabila mengenai
kulit menyebabkan kulit terbakar tanpa terasa
karena menyebabkan matirasa. Kalium
metoksida, juga sangat korosif. KOH
dapat bereaksi dengan alumunium,
tin dan seng, jadi gunakan wadah dari
gelas tahan panas, enamel atau
yang terbaik adalah dari stainless steel.
5. Pemanasan minyak jelantah dan
pencampuran dengan kalium/natrium metoksida,
dilakukan dengan cara sebagai
berikut:
a) Minyak jelantah dipanaskan
sampai 48-54oC.
b) Siapkan alat pengaduk dan
diatur pada kecepatan penuh.
c) Sambil diaduk, tambahkan
kalium/natrium metoksida, dan diaduk terus
antara 50-60 menit.
d) Proses trans-esterifikasi akan
menghasilkan metil ester (minyak biodiesel)
dan hasil samping gliserin
6. Pendiaman dan pemisahan metil
ester (minyak biodiesel) dengan gliserin.
Cara pemisahannya adalah:
a) Proses dibiarkan sampai
sempurna sedikitnya 8 jam dan suhu dipertahankan
pada 38oC.
b) Biodiesel akan berada di
bagian atas, dan gliserin ada di bagian bawah
berwarna coklat gelap. Gliserin
merupakan cairan kental yang dapat
memadat dibawah suhu 38oC.
c) Alirkan gliserin dengan
hati-hati dari bagian bawah reaktor, sehingga
biodiesel dapat dipisahkan
kemudian ditempatkan di wadah lain.
d) Apabila gliserin memadat maka
dapat dipanaskan kembali agar mencair.
e) Gliserin masih bercampur
dengan sisa reaktan dan alkohol, maka
dinetralisasi menggunakan asam
mineral dan dipanaskan pada suhu 66oC
untuk mengambil kembali alkohol,
sehingga diperoleh gliserin kemurnian
tinggi.
7. Hasil biodiesel sering
tercampur dengan sabun. Biodiesel dicuci menggunakan air
suling untuk menghilangkan sabun
dan sisa-sisa bahan lain. Proses pencuciannya
adalah sebagai berikut:
a) Pada pencucian pertama,
biodiesel ditambah sedikit larutan asam asetat,
kemudian diaduk agar terjadi
netralisasi.
b) Tuangkan air suling dalam
wadah, kemudian dituangi biodiesel yang akan
dicuci, kemudian diaduk.
c) Setelah didiamkan antara 12-24
jam, minyak biodiesel akan terpisah dengan
air pencuci.
d) Minyak yang telah bersih
dialirkan untuk memisahkan dengan air yang
mengandung sabun.
e) Proses pencucian ini diulang
2-3 kali, tanpa penambahan asam. Pada
pencucian ketiga, biodiesel hasil
pencucian dipanaskan untuk menghilangkan
air yang masih terikut. pH
biodiesel hasil pencucian mempunyai pH 7
(netral).
8. Pengecekan kualitas biodiesel.
Biodiesel yang akan digunakan untuk bahan bakar
mesin diesel seperti pada mobil,
memerlukan kualitas biodiesel yang tinggi. Contoh
spesifikasi biodiesel dapat
dilihat pada tabel berikut:
Spesifikasi minyak biodiesel
dibandingkan minyak diesel (BBM)
Sifat Minyak Biodiesel Minyak
Diesel (BBM)
Densitas (g/cm3 pada 20oC)
Titik nyala (oC)
Bilangan setan (cetane number)
Kekentalan (mm2/s pada 30 oC)
Abu bersulfat (%)
Bilangan netralisasi (mg KOH/g)
Gliserin total (%)
Gliserin bebas (%)
Fosfat (ppm)
Metanol (%)
0,879
191
51
4,84
0,014
0,24
0,088
0,015
17,5
0,06
0,841
80
47.8 to 59
3,6
1,0-1,2 ppm Sulfur
-
-
-
-
-
Sumber: Foidl et al. cit.
Manurung, 2005, dan Lele, 2005
Bagan alir proses pembuatan
biodiesel adalah sebagai berikut:
Minyak jelantah murni
Metanol/etanol KOH/NaOH
Reaktor
Pendiaman dan pemisahan Bagian
bawah
Bagian atas Netralisasi Asam
mineral
Pencucian Pendiaman Asam lemak
Penguapan Penguapan
Metanol/etanol
Minyak Biodiesel Gliserin