Mengenal Biodiesel: Karakteristik, Produksi, hingga Performansi Mesin (2)

Bagian kedua dari tulisan ini membahas proses produksi yang umum digunakan dalam pembuatan asam lemak metil ester (biodiesel). Transesterifikasi menggunakan katalis kimiawi (asam/basa), baik langsung ataupun didahului dengan praesterifikasi, merupakan proses yang banyak digunakan saat ini untuk menghasilkan biodiesel. Beberapa teknik baru, seperti penggunaan katalis biologis (biocatalyst) dan transesterifikasi tanpa katalis juga dibahas dalam tulisan ini.
Proses Produksi Biodiesel
Refined fatty oil yang memiliki kadar asam lemak bebas (free fatty oil) rendah, sekitar 2% bisa langsung diproses dengan metode transesterifikasi menggunakan katalis alkalin untuk menghasilkan metil ester dan gliserol. Namun bila kadar asam minyak tersebut masih tinggi, maka sebelumnya perlu dilakukan proses praesterifikasi terhadap minyak tersebut. Kandungan air dalam minyak tumbuhan juga harus diperiksa sebelum dilakukan proses transesterifikasi.
Esterifikasi dua tahap
Transesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel dari refined fatty oil. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (FAME) hingga 98% dari bahan baku minyak tumbuhan (Bouaid dkk., 2005). Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas (free fatty acid – FFA) tinggi (yakni lebih dari 2% – Ramadhas dkk. (2005)), maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Ramadhas dkk. (2005) melakukan dua tahap esterifikasi untuk memproses minyak biji karet mentah (unrefined rubber seed oil) menjadi biodiesel. Kedua proses tersebut adalah:
1. Esterifikasi asam: Ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat (sulphuric acid) 0.5 wt% dan alkohol (umumnya methanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik.
2. Esterifikasi alkalin: Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap produk tahap pertama di atas menggunakan katalis alkalin. Sodium hidroksida 0.5 wt% dan alkohol (umumnya methanol) dengan rasio molar antara alkohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini.
Kedua proses esterifikasi di atas dilakukan pada temperatur 40 – 50oC. Esterifikasi dilakukan di dalam wadah berpengaduk magnetik dengan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk ini penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi alkalin akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan air distilat panas (10 vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.
Selain untuk menurunkan kadar asam, pada proses praesterifikasi juga perlu dilakukan pengurangan kadar air. Pada prinsipnya, pengurangan kadar air bisa dilakukan dengan dua cara, separasi gravitasi atau separasi distilasi. Separasi gravitasi mengandalkan perbedaan densitas antara minyak dengan air: air yang lebih berat akan berposisi di bagian bawah untuk selanjutnya dapat dipisahkan. Sedangkan separasi distilasi mengandalkan titik didih air sekitar 100oC dan pada beberapa kasus digunakan pula tekanan rendah untuk memaksa air keluar dan terpisah dari minyak.
Zullaikah dkk. (2005) menggunakan proses katalis-asam dua tahap untuk menghasilkan biodiesel dari minyak dedak/bekatul beras (rice bran oil) yang memiliki kadar asam tinggi. Proses tahap pertama dilakukan pada temperatur 60oC dan tekanan atmosfer. Rasio molar antara methanol dan asam lemak bebas (FFA) diset pada 5:1. Temperatur di dalam wadah/reaktor dijaga dengan cara mencelupkannya ke dalam fluida (oil) dengan temperatur tertentu (oil bath with temperature controller). Pengaduk magnetik digunakan untuk memastikan terjadinya reaksi kimia di seluruh bagian wadah. Asam sulfat (sulphuric acid) 2 wt% dicampurkan terlebih dahulu dengan methanol untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah/reaktor. Setelah 2 jam, proses dihentikan dan campuran di dalam reaktor didinginkan hingga mencapai temperatur ruang. Produk dipisahkan dan dibersihkan menggunakan air. Fasa organik kemudian dipisahkan dari air dan dikeringkan dengan teknik tekanan rendah (vakum). Produk akhir tahap pertama ini kemudian diproses lagi menggunakan katalis asam yang sama, asam sulfat, dengan konsentrasi asam sulfat 2 wt% dan rasio molar antara methanol dan minyak sebesar 9:1. Reaksi dilakukan dalam wadah tertutup pada temperatur 100oC dan kecepatan pengaduk sebesar 300 rpm (putaran per menit). Sekitar 96% metil ester bisa dihasilkan menggunakan proses katalis-asam dua tahap ini setelah 8 jam menggunakan minyak dedak/bekatul beras yang semula memiliki kadar asam lemak bebas (FFA) sebesar 76%.
Transesterifikasi
Bila bahan baku minyak yang digunakan merupakan minyak yang telah diproses (refined fatty oil) dengan kadar air dan asam lemak bebas yang rendah, maka proses esterifikasi dengan katalis alkalin bisa langsung dilakukan terhadap minyak tersebut. Transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan, yakni:
1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya sodium hidroksida atau potassium hidroksida) dengan alkohol (umumnya methanol). Konsentrasi alkalin yang digunakan bervariasi antara 0.5 – 1 wt% terhadap massa minyak. Sedangkan alkohol diset pada rasio molar antara alkohol terhadap minyak sebesar 9:1.
2. Pencampuran alkohol+alkalin dengan minyak di dalam wadah yang dijaga pada temperatur tertentu (sekitar 40 – 60oC) dan dilengkapi dengan pengaduk (baik magnetik ataupun motor elektrik) dengan kecepatan konstan (umumnya pada 600 rpm – putaran per-menit). Keberadaan pengaduk sangat penting untuk memastikan terjadinya reaksi methanolisis secara menyeluruh di dalam campuran. Reaksi methanolisis ini dilakukan sekitar 1 – 2 jam.
3. Setelah reaksi methanolisis berhenti, campuran didiamkan dan perbedaan densitas senyawa di dalam campuran akan mengakibatkan separasi antara metil ester dan gliserol. Metil ester dipisahkan dari gliserol dengan teknik separasi gravitasi.
4. Metil ester yang notabene biodiesel tersebut kemudian dibersihkan menggunakan air distilat untuk memisahkan zat-zat pengotor seperti methanol, sisa katalis alkalin, gliserol, dan sabun-sabun (soaps). Lebih tingginya densitas air dibandingkan dengan metil ester menyebabkan prinsip separasi gravitasi berlaku: air berposisi di bagian bawah sedangkan metil ester di bagian atas.
Katalis biologis (biocatalyst)
Beberapa kritik yang ditujukan terhadap proses transesterifikasi kimiawi adalah tingginya konsumsi energi proses serta masih terikutnya senyawa-senyawa pengotor dalam metil ester, seperti [mono, di] gliserida, gliserol, air, dan katalis alkalin yang dipergunakan (Salis dkk., 2005; Han dkk, 2005; Toda dkk, 2006). Pemurnian metil ester terhadap senyawa-senyawa pengotor tersebut memerlukan tambahan energi dan material dalam proses transesterifikasi minyak menjadi biodiesel.
Salis dkk. (2005) mengajukan teknik katalisasi biologis (biocatalysis) untuk memproduksi biodiesel, oleic acid alkyl ester (dalam hal ini butil oleat), dari triolein menggunakan beberapa macam katalis biologis, yakni Candida Antarctica B, Rizhomucor Miehei, dan Pseudomonas Cepacia. Karena mahalnya harga katalis biologis dibandingkan katalis kimiawi, maka penggunaan katalis biologis tersebut dilakukan dengan cara immobilisasi pada katalis. Teknik ini sekaligus memungkinkan dilakukannya proses kontinyu dalam produksi biodiesel. Dari hasil pengujian yang dilakukan Salis dkk. (2005), ditemukan bahwa Pseudomonas Cepacia merupakan katalis biologis yang paling baik dalam menghasilkan 100% butil oleat (oleic acid ethyl ester) dalam waktu 6 jam. Temperatur optimum reaksi ini adalah 40oC.
Toda dkk (2006) juga menggunakan jalur katalis biologis untuk memproduksi biodiesel dari minyak tumbuhan. Mereka membuat katalis padat (solid catalyst) dari gula dengan cara melakukan pirolisis terhadap senyawa gula (D-glucose dan sucrose) pada temperatur di atas 300oC. Proses ini menyebabkan karbonisasi tak sempurna terhadap senyawa gula dan terbentuknya lembar-lembar karbon aromatik polisiklis (polycyclic aromatic carbon sheets). Asam sulfat (sulphuric acid) kemudian digunakan untuk mensulfonasi cincin aromatik tersebut sehingga menghasilkan katalis. Katalis padat yang dihasilkan dengan cara ini disebutkan memiliki kemampuan mengkonversi minyak tumbuhan menjadi biodiesel lebih tinggi dibandingkan katalis asam sulfat cair ataupun katalis asam padat lain yang telah ada sebelumnya.
Transesterifikasi tanpa katalis
Han dkk. (2005) melakukan proses transesterifikasi pada minyak kedelai (soybean oil) menggunakan methanol superkritik dan co-solvent CO2. Tidak adanya katalis pada proses ini memberikan keuntungan tidak diperlukannya proses purifikasi metil ester terhadap katalis yang biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional menggunakan katalis asam/basa. Han dkk. (2005) melakukan perbaikan pada proses transesterifikasi menggunakan methanol superkritik dengan menambahkan co-solvent CO2 yang berfungsi untuk menurunkan tekanan dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini berkorelasi langsung pada lebih rendahnya energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan methanol superkritik. Namun demikian, temperatur yang terlibat dalam proses yang dilakukan Han dkk (2005) masih cukup tinggi, yakni sekitar 280oC.
Pustaka
1. Bouaid, A., Diaz, Y., Martinez, M., Aracil, J., “Pilot plant studies of biodiesel production using Brassica Carinata as raw material”, Catalysis Today, (2005)
2. Han, H., Chao, W., Zhang, J., “Preparation of biodiesel from soybean oil using supercritical methanol and CO2 as co-solvent”, Process Biochemistry, 40, 3148 – 3151 (2005)
3. Ramadhas, A. S., Mulareedharan, C., Jayaraj, S., “Performance and emission evaluation of e diesel engine fueled with methyls esters of rubber seed oil”, Renewable Energy, 30, 1789 – 1800 (2005)
4. Salis, A., Pinna, M., Monduzzi, M., Solinas, V., “Biodiesel production from triolein and short chain alcohols through biocatalysis” Journal of Biotechnology, 119, 291 – 299 (2005)
5. Toda, M., Takagaki, A., Okamura, M., Kondo, JM., Hayashi, S., Domen, K., Hara, M., “Biodiesel made with sugar catalyst”, Nature, 438, 178 (2005)
6. Zullaikah, S., Lai, C. C., Vali, S. R., Ju, Y.-H., “A two-step acid-catalyzed for the production of biodiesel from rice bran oil”, Bioresource Technology, 96, 1889 – 1886 (2005)

Mengenal biodiesel: karakteristik, produksi, hingga performansi mesin (1)

Mengenal biodiesel: karakteristik, produksi, hingga performansi mesin (1)

Bahan bakar nabati (BBN) – bioethanol dan biodiesel – merupakan dua kandidat kuat pengganti bensin dan solar yang selama ini digunakan sebagai bahan bakar mesin Otto dan Diesel. Pemerintah Indonesia telah mencanangkan pengembangan dan implementasi dua macam bahan bakar tersebut, bukan hanya untuk menanggulangi krisis energi yang mendera bangsa namun juga sebagai salah satu solusi kebangkitan ekonomi masyarakat. Pesan ini jelas tertuang dalam pernyataan resmi Presiden Susilo Bambang Yudhoyono seusai melakukan rapat kerja Sabtu-Ahad (1 – 2 Juli 2006) yang digelar di Losari, Magelang (Nusrat, 2006). BBN memenuhi dua syarat utama sebagai sumber energi baru: (1) Tidak menciptakan ketergantungan; karena bahan baku BBN dapat dibudidayakan di bumi Indonesia, dan (2) Ramah lingkungan. Emisi pembakaran BBN yang juga merupakan gas rumah kaca, yakni CO2, pada prinsipnya akan diserap kembali oleh tanaman sumber BBN. Terbukti telah terjadi penurunan emisi CO2 sebesar 12% di Brazil setelah negara ini menggunakan bioethanol dalam skala besar (Riberio dkk, 1997). Kontinuitas penggunaan BBN memerlukan kontinuitas suplai bahan baku dalam jumlah besar, hal ini memerlukan keterlibatan masyarakat yang sekaligus berpotensi meningkatkan taraf hidup mereka. Tulisan ini bertujuan untuk memberikan pemahaman seputar biodiesel, mulai dari karakteristik, produksi, hingga performansi mesin yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar. Bagian pertama tulisan ini membahas pengertian seputar minyak tumbuhan dan biodiesel serta karakter utama yang membedakannya. Juga dibahas beberapa jenis bahan baku yang umum digunakan di berbagai negara untuk membuat biodiesel.
Minyak (tumbuhan) mentah, SVO, dan Biodiesel
Biodiesel didefinisikan sebagai metil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel (Vicente dkk, 2006). Sedangkan minyak yang didapatkan langsung dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak (oilseed), yang kemudian disaring dan dikeringkan (untuk mengurangi kadar air), disebut sebagai minyak lemak mentah (Soeradjaja, 2005). Minyak lemak mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar fosfor (degumming) dan asam-asam lemak bebas (dengan netralisasi dan steam refining) disebut dengan refined fatty oil atau straight vegetable oil (SVO) (Soeradjaja, 2005a).
SVO didominasi oleh trigliserida sehingga memiliki viskositas dinamik yang sangat tinggi dibandingkan dengan solar (bisa mencapai 100 kali lipat, misalkan pada Castor Oil (Conceicao, 2005)). Oleh karena itu, penggunaan SVO secara langsung di dalam mesin diesel umumnya memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin, misalnya penambahan pemanas bahan bakar sebelum sistem pompa dan injektor bahan bakar untuk menurunkan harga viskositas. Viskositas (atau kekentalan) bahan bakar yang sangat tinggi akan menyulitkan pompa bahan bakar dalam mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar. Aliran bahan bakar yang rendah akan menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang baik. Buruknya atomisasi berkorelasi langsung dengan kualitas pembakaran, daya mesin, dan emisi gas buang.
Dalam reviewnya, Bozbas (2005) menguraikan berbagai permasalahan yang timbul pada penggunaan SVO dalam mesin diesel dan alternatif solusinya. Pemanasan bahan bakar sebelum memasuki sistem pompa dan injeksi bahan bakar merupakan satu solusi yang paling dominan untuk mengatasi permasalahan yang mungkin timbul pada penggunaan SVO secara langsung pada mesin diesel. Bernardo dkk (2003) menggunakan minyak mentah Camelina Sativa, yang didapatkan dengan pengepresan (cold press) pada biji Camelina Sativa dan penyaringan (filtered), sebagai bahan bakar mesin diesel dan mengujinya pada kendaraan sejauh 426,4 km. Kendaraan yang sama juga digunakan untuk menguji bahan bakar solar sejauh 431,4 km guna mendapatkan perbandingan performansi antara minyak mentah Camelina Sativa dan solar. Mereka menggunakan pemanas khusus minyak Camelina Sativa sebelum memasuki ruang bakar. Secara umum, hasil pengujian Bernardo dkk (2003) menunjukkan bahwa minyak mentah Camelina Sativa memiliki performansi yang sebanding dengan solar. Namun demikian, Soeradjaja (2005b) menekankan perlunya pengujian jangka panjang untuk memastikan kompatibilitas mesin diesel konvensional terhadap SVO.
Pada umumnya, orang lebih memilih untuk melakukan proses kimiawi pada minyak mentah atau refined fatty oil/SVO guna menghasilkan metil ester asam lemak (fatty acid methyl ester – FAME) yang memiliki berat molekul lebih kecil dan viskositas setara dengan solar sehingga bisa langsung digunakan dalam mesin diesel konvensional. Biodiesel umumnya diproduksi dari refined vegetable oil menggunakan proses transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya bertujuan mengubah [tri, di, mono] gliserida berberat molekul dan berviskositas tinggi yang mendominasi komposisi refined fatty oil menjadi asam lemak methil ester (FAME). Sebagai contoh, perbandingan karakteristik antara refined vegetable oil dan biodiesel yang dihasilkan dari tumbuhan jenis Brassica carinata (Bouaid dkk., 2005) terhadap solar dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini:
Tabel 1 Beberapa karakteristik vegetable oil dan biodiesel dari Brassica carinata, serta solar

a data dari Ramadhas, dkk. (2005)
b data dari Bernardo, dkk. (2003)
Tabel 1 menunjukkan bahwa transesterifikasi refined vegetable oil menjadi biodiesel mengubah harga viskositas dan kadar asam secara signifikan. Harga viskositas biodiesel tidak jauh berbeda dengan solar; menunjukkan bahwa biodiesel dari Brassica Carinata memiliki karakteristik alir yang tidak jauh berbeda dengan solar, sehingga diprediksi tidak akan menimbulkan masalah yang berarti bila digunakan secara langsung pada mesin diesel konvensional. Sedangkan viskositas refined vegetable oilyang sangat tinggi (lebih dari 10 kali lipat) menunjukkan bahwa dengan daya pemompaan yang tetap, minyak ini akan berpotensi menimbulkan masalah pada sistem injeksi bahan bakar, bila tidak dilakukan tambahan peralatan/modifikasi pada mesin dan atau sistem penyaluran bahan bakar.
Bahan Baku Biodiesel
Azam dkk (2005) mengkompilasi berbagai hasil riset di India tentang BBN biodiesel dan menemukan 75 spesies tanaman yang bisa menghasilkan biodiesel; 26 spesies diantaranya, termasuk Jathropa Curcas (Jarak Pagar), yang memenuhi standar kualitas USA, Jerman, dan Eropa. Soeradjaja (2005a) menyebut adanya 50 spesies tanaman di Indonesia yang bisa menghasilkan biodiesel, contoh yang populer adalah sawit, kelapa, jarak pagar, kapok atau randu. Vicente dkk. (2006) meneliti beberapa spesies tanaman penghasil biodiesel di Spanyol, diantaranya bunga matahari, rapeseed, dan Brassica carinata. Mereka menyimpulkan bahwa viskositas, peroksida, dan asam dari biodiesel yang dihasilkan oleh ke-tiga spesies di atas memenuhi standard Uni Eropa, sedangkan kadar iodine biodiesel dari bunga matahari dan Brassica carinata lebih tinggi dari standard Uni Eropa. Canoira dkk. (2005), juga dari Spanyol, setelah meneliti Jojoba oil-wax menyimpulkan bahwa biodiesel yang dihasilkan dari Jojoba (Simmondsia chinensis Link Schneider) memenuhi standard biodiesel Eropa (EN14214). Tsai dkk. (2005) menguraikan telah beroperasinya fasilitas pengolahan limbah minyak pangan di Taiwan yang berkapasitas 3,000 ton metrik per tahun. Limbah tersebut didapatkan dari berbagai sumber, seperti restoran, rumah makan, rumah tangga, hingga perusahaan-perusahaan yang menghasilkan limbah minyak pangan dalam proses produksinya. Dengan menggunakan proses transesterifikasi, Taiwan telah berhasil mengubah limbah minyak pangan nya menjadi biodiesel. Hal ini berdampak ganda: mengurangi limbah cair ke lingkungan sekaligus mendapatkan BBN biodiesel yang ramah lingkungan.
Pustaka
- Azam, M. M., Waris, A., Nahar, N. M., “Prospect and potential of fatty acid methyl esters of some non-traditional seed oils for use as biodiesel in India”, Biomass and Bioenergy, 29, 293-302 (2005)
- Bernardo, A., Howard-Hildige, R., O’Connel, A., Nichol, R., Ryan, J., Rice, B., Roche, E., Leahy, J. J., “Camelina oil as a fuel for diesel transport engines”, Industrial Crops and Products, 17, 191-197 (2003)
- Bouaid, A., Diaz, Y., Martinez, M., Aracil, J., “Pilot plant studies of biodiesel production using Brassica Carinata as raw material”, Catalysis Today, (2005)
- Bozbas, K., “Biodiesel as an alternative motor fuel: Production and policies in the European Union”, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 1-12 (2005)
- Canoira, L., Alcantara, R., Garci・Martinez, Ma. J., Carraso, J., “Biodiesel from Jojoba oil-wax: Transesterification with methanol and properties as fuel”, Biomass and Bioenergy (2005)
- Conceicao, M. M., Candeia, R. A., Dantas, H. J., Soledade, L. E. B., Fernandes, Jr., V. J., Souza, A. G., “Theological Behavior of Castor Oil Biodiesel”, Energy & Fuels, 19, 2185-2188 (2005)
- Nusrat, M., “Pertemuan Losari, Awal Peningkatan Kesejahteraan Masyarakat”, Kompas, 3 Juli (2006)
- Soeradjaja, T. H., “Energi alternatif – biodiesel (Bagian 1)”, http://www.kimia.lipi.go.id/index.php?pilihan=berita&id=13 (2003a)
- Soeradjaja, T. H., “Energi alternatif – biodiesel (Bagian 2)”, http://www.kimia.lipi.go.id/index.php?pilihan=berita&id=13 (2003b)
- Tsai, W.-T., Lin, C.-C., Yeh, C.-W., “An analysis of biodiesel fuel from waste edible oil in Taiwan”, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 1-22 (2005)
- Vicente, G., Martinez, M., Aracil, J., “A comparative study of vegetable oils for biodiesel production in Spain”, Energy & Fuels, 20, 394-398 (2006)

Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah

Biodiesel dari minyak jelantah

a. Krisis energi → energi semakin mahal

b. Muncul alternatif → biodiesel

c. Pemanfaatan limbah rumah tangga → minyak jelantah → bahan baku biodiesel

d. Proses pembuatan biodiesel dari minyak jelantah

1. Proses kontinyu

o Minyak jelantah disaring untuk menghilangkan kadar karbon dari minyak jelantah yang menyebabkan minyak jelantah menjadi lebih pekat (kehitaman),sehingga minyak jelantah menjadi lebih bening.

o Siapkan alat pembuat biodiesel seperti tangki reaktor tangki penyimpan metanol, tangki penyimpan minyak jelantah

o Masukkan minyak jelantah kedalam tangki minyak sebanyak 4,8 lt

o Masukkan methanol kedalam tangki methanol sebanyak 1,2 lt

o Campurkan KOH kedalam tangki methanol sebanyak 1% berat minyak jelantah

o Reaksi antara minyak jelantah dengan methanol dilaksanakan dengan memompakan kedua larutan kedalam reaktor dengan kecepatan yang berbeda, minyak jelantah 5 skala, sedang methanol 3 skala.

o Reaksi dilakukan pada suhu 500 C dengan menggunakan pemanas air yang dipompakan kedalam reaktor melalui heater.

o Air panas mengalir dalam shell reaktor sedang minyak jelantah dan methanol dialirkan melalui pipa melingkar dalam reaktor yang terbuat dari PVC dengan arah keatas.

o Hasil reaksi ditampung dalam bak penampung.

o Larutan yang dihasilkan diendapkan akan dihasikan dua lapisan, larutan bagian bawah gliserol dan diatasnya bio diesel, karena perbedaan berat jenis.

o Bio diesel digunakan sebagai bahan bakar motor diesel sedang gliserol digunakan dalam produksi kosmetika

2. Proses batch ( tak sinambung )

o Campurkan campuran metanol dengan minyak jelantah menggunakan katalis NaOH, lalu aduk dengan kecepatan 300 rpm sambil dipanaskan dengan pemanas air dengan suhu 60°C

o Hasilnya diendapkan selama ± 8 jam, nantinya biodiesel dan gliserol akan memisah, karena berat jenis biodiesel lebih ringan dari gliserol, maka biodiesel terletak diatas sedangkan glycerol terletak dibagian bawah, kemudian dilakukan pemisahan. Dalam pemisahan sebaiknya biodiesel disaring berulang untuk mendapatkan kemurnian yang lebih tinggi.

o Bio diesel digunakan sebagai bahan bakar motor diesel sedang gliserol digunakan dalam produksi kosmetika

o Sifat biodiesel ”match“ dengan solar sehingga performance nya tidak jauh berbeda dengan solar. Ini sudah diuji dalam mesin diesel statsioner dengan putaran tinggi maupun rendah

Environment Consideration For Biodiesel

Bahan Bakar Mesin Disel Tidak Mencemari dan Akrab Lingkungan

Apa itu biodisel ?

Biodisel adalah bahan organik alam, yang sumber dari hasil tumbuhan di permukaan bumi, sumber daya alam yang terbaharukan seperti jenis buah, polongan atau kacang, dan umbi atau akar yang mengandung minyak nabati maupun dari hasil daur ulang minyak jelantah limbah rumah tangga atau restoran, dapat diolah menjadi biodisel sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan. Artinya, biodisel berfungsi sebagai pengganti bahan bakar minyak solar yang berasal dari dalam perut bumi dari hasil tambang, hanya bedanya biodisel berasal dari bahan organik dari tumbuhan di atas permukaan bumi yang mudah kembali ke alam, sehingga aman bagi kesehatan lingkungan, mudah diterima dan kembali kealam melalui proses biologi (biodegradable), dan hasil pembakarannya sangat rendah dampaknya terhadap polusi udara jika dibandingkan dengan bahan bakar solar. Bahkan baunya lebih baik dari minyak solar seperti harumnya masakan Francis, donat, atau barbecue.

Dapatkah biodisel digunakan mobil, generator, atau perahu motor ?

Tentu saja dapat digunakan biodisel murni (100%) sebagai pengganti bagi yang biasa menggunakan minyak solar, kecuali selama musim dingin. Pada musim dingin biodisel lebih cepat beku dibanding dengan minyak solar karena vikositasnya lebih tinggi dan diperlukan penyesuaian sistim pencampuran dengan udara. Karburator yang telah dibuat sebelum tahun 1993 dilengkapi seal karet pada pompa minyak (fuel injection) akan rusak jika berkontaminasi dengan biodisel 100%. Sehingga perlu mengganti seal ini dengan seal Viton™ atau seal bukan karet. Dapat juga digunakan campuran biodisel dan minyak solar dengan perbandingan 20% - 35%, dan dapat digunakan pada mesin jenis lama tanpa mengubah sistim pengabutan minyak pada mesin. Hanya perlu diperhatikan pada seal mata sepuyernya. (direct injection), karena akan menjadi masalah pada proses pencampuran biodisel dengan udara pada waktu musim dingin, sehingga tetap perlu waspada agar proses pencampuran dilakukan dengan tepat. Biodisel dan solar bercampur dengan baik walaupun terdapat kandungan air. Campuran solar dan biodisel memiliki sistim pelumasan yang sangat baik, dan dapat mengurangi pengembunan, menghindari korosi pada silinder mesin, sehingga membuat komponen ruang bakar mesin berumur panjang. Biodiesel dapat membersihkan sistim karburator, sehingga dapat menjaga komponen saringan minyak beberapa minggu pertama setelah penggunaannya.

Amankah menggunakan biodiesel ?

Ya ! Biodisel terbuat dari minyak nabati dan alkohol, sehingga jika tumpah ke tanah, akan cepat terurai secara alami menjadi bahan sisa organik. Dengan alasan apapun Biodisel tidak dianjurkan untuk dikonsumsi. Bagaimanapun tidak mungkin dikonsumsi sebagai minyak goreng, karena mengakibatkan melumasi sistim pencernaan. Biodisel sebagai racun seperti seperti garam meja, tetapi mudah ditanggulangi. Mekanik mengatakan bahwa biodisel tidak merusak tangan tidak seperti solar. Banyak masyarakat menggunakan biodisel untuk kapal laut agar melindungi kelestarian alam karena tidak merusak flora dan fauna laut.

Apakah biodisel mengurangi polusi udara ?

Sangat mengurangi polusi udara dibandingkan dengan bahan bakar solar. Biodisel tidak memiliki semua bentuk bahan cemaran udara. Sangat penting peranannya, biodisel tidak meracuni udara yang menyebabkan komponen keseimbangan udara terganggu. Biodisel murni dapat mengurangi resiko kanker 94%; B20 dapat menghindari resiko kurang lebih 27%. Karena pada biodisel tidak terkandung sulfur, sehingga biodisel tidak akan mengeluarkan gas emisi sulfur dioxide atau katalis gas buang yang meracuni. B20 mengandung 20% keuntungan biodisel murni. B20 dapat pula mengurangi asap dan bau yang kurang sedap pada kenalpot gas buang kendaraan bermotor .

Apakah biodisel mengurangi efek rumah kaca ?

Ya. Selamanya, tumbuhan yang menghasilkan minyak nabati dapat dibuat menjadi biodisel, CO2 di atmosfir di siang hari dihisap tanaman dapat tumbuh dan berkembang terbaharukan, hasilnya daun, buah, akar yang mengandung minyak dapat tumbuh, tanaman yang mengandung minyak nabati dapat digunakan untuk bahan baku biodisel sebagai bahan bakar dapat dilakukan daur ulang menjadi bahan pupuk organik bagi tanaman, mengembalikan karbon dari minyak dan tanaman, gas buang ke atmosfir sebagai karbon dioxide (CO2) dapat di olah kembali oleh tumbuhan. Daur ulang carbon ini dari CO2 dalam atmosfir menjadi karbon pada bahan tanaman dan kembali ke atmosfir terjadi akumulasi O2 dalam atmosfir. Tentu saja, tidak memberikan kontribusi pada perubahan iklim global. Karbon dioxide yang bersal dari bahan bakar minyak solar sebagai bahan bakar untuk traktor, atau bahan bakar alat transportasi dapat digantikan dengan memproduksi biodisel secara bertahap agar tidak merusak atmosfir dari tahun ke tahhun. Kesimpulannya, biodisel menghasilan CO2 lebih rendah 78% dari bahan bakar minyak solar setara 2.661 gram CO2 per gallon, sedangkan bahan bakar minyak solar menghasilan 12.360 gram per gallon.

Dimana Dapat Membeli Biodiesel dan Biodieselmix ?

Industri Biodisel setempat masih sedikit, tetapi tumbuh dengan cepat bagai jamur. Sekarang terdapat sembilan produsen biodisel di United States. Umumnya biodiesel ini dijual dalam bentuk B20 yang konsumennya Bus sekolah secara berlangganan. Perusahaan distribusi minyak atau industri biodisel dapat menyediakan stok B20 bagi langganannya. Kebanyakan masyarakat belum memiliki persediaan yang cukup stok biodisel, tetapi kita ketahui bahwa jika mau membeli eceran dapat membelinya pada Statsiun Penjualan Bahan Bakar Umum (SPBU) setempat, berusaha terus maka pasti dapat membelinya sedangkan di Indonesia terdapat di beberapa tempat SPBU terentu di Jakarta atau bisa pesan di Puspitek (BPPT) Serpong Tangerang walaupun kapasitasnya masih terbatas, Biodisel BPPT Serpong Tangerang berasal dari CPO (Crude Palm Oil) atau kelapa sawit, dan sedang direncanakan diproduksi dengan bahan baku jarak pagar asal dari NTB. Ini merupakan peluang usaha agroindustri bagi alumni TIKM, MST UGM, bagi yang tertarik dalam usaha ini, dapat membuat, memakai dan menjualnya, jika kita kesulitan kita tanya suhu kita, ask to best our lecturer Mr. Dr. Ir. Supranto, M.Sc.

Mengapa Belum Banyak Yang Menggunakan Biodisel ?

Biodisel masih baru dikenal dan belum memasyarakat, Sayangnya, masyarakat belum cepat tanggap lamban memahami dan kalaupun ada yang tertarik memakainya tetapi masih sangat mahal harganya. Biodisel dijual borongan dengan harga $1.50–$2.25 per gallon tanpa pajak; Pajak bahan bakar minyak bumi (BBM) $0.50 per gallon. Itulah mengapa masyarakat belum memilih B20; karena sedikit lebih mahal. Departemen Energy US bekerja sama dengan Industri Biodisel agar mengurangi biaya atau harga jual biodisel lebih rendah $1 per gallon 5 tahun yang akan datang. Agen Pencinta Lingkungan Hidup US akan segera menuntut agar bahan bakar minyak mengurangi nilai ambang batas bahan cemaran, dengan jalan melakukan pemurnian, sehingga membutuhkan biaya produksi tambahan yang akhirnya memberikan dampak kepada menguranginya perbedaan harga antara biodisel dengan bahan bakar minyak solar.

Apakah minyak biodisel memiliki standar ?

Ya. Pastikan bahwa biodisel memenuhi standar ASTM PS 121. Produsen dapat mengacu informasi standar tersebut. Kita dapat memeriksa sendiri kualitas standar campuran biodisel dengan solar sesuai dengan komposisinya. Pastikan tidak terdapat kandungan air di dalamnya, endapan, atau persyaratan minimal viskositasnya. Jika menemui kesulitan menganalisa kualitas agar memenuhhi standar, dapat mengirimkan contoh (sampel) ke laboratorium untuk dilakukan pengujian melalui analisa laboratorium. National Biodisel Terdaftar US dapat merekomendasikan laboratorium pengujian yang dapat dipercaya. Di Indonesia dapat di analisa di Laboratorium Kimia Teknik UGM Yogyakarta.

Berapa lama biodisel dapat disimpan ?

Umur biodisel hampir sama dengan umur kadaluarsa bahan bakar minyak solar. Tetapi direkomendasikan tidak melebihi 6 bulan tanpa perlakuan khusus pada penyimpanan.

Cara pengambilan minyak Atsiri

Pada pengolahan minyak dan lemak, pengerjaan yang dilakukan tergantung pada sifat alami minyak atau lemak tersebut dan juga tergantung dari hasil akhir yang dikehendaki

A. EKSTRAKSI

Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Adapun cara ekstraksi ini bermacam-macam, yaitu rendering (dry rendering dan wet rendering), dan solvent extraction.

1. RENDERING

Rendering merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak dengan kadar air yang tinggi. Pada semua cara rendering, penggunaan panas adalah suatu hal yang spesifik, yang bertujuan untuk menggumpalkan protein pada dinding sel bahan dan untuk memecahkan dinding sel tersebut sehingga mudah ditembus oleh minyak atau lemak yang terkandung di dalamnya.

Menurut pengerjaannya rendering dibagi dalam dua cara yaitu: wet rendering dan dry rendering.

1.a. Wet Rendering

Wet rendering adalah proses rendering dengan penambahan sejumlah air seiama berlangsungnya proses tersebut. Cara ini dikerjakan pada ketel yang terbuka atau tertutup dengan menggunakan temperatur yang tinggi serta tekanan 40 sampai 60 pound tekanan uap (40-60 psi). Penggunaan temperatur rendah dalam proses wet rendering dilakukan jika diinginkan flavor netral dari minyak atau lemak. Bahan yang akan diekstraksi ditempatkan pada ketel yang dilengkapi dengan alat pengaduk, kemudian air ditambahkan dan campuran tersebut dipanaskan perlahan-lahan sampai suhu 50°C sambil diaduk. Minyak yang terekstraksi akan naik ke atas dan kemudian dipisahkan. Proses wet rendering dengan menggunakan temperatur rendah kurang begitu populer, sedangkan proses wet rendering dengan mempergunakar. temperatur yang tinggi disertai tekanan uap air, dipergunakan untuk menghasilkan minyak atau lemak dalam jumlah yang besar. Peralatar yang dipergunakan adalah autoclave atau digester. Air dan bahan yang akan diekstraksi dimasukkan ke dalam digester dengan tekanar. uap air sekitar 40 sampai 60 pound seiama 4-6 jam.

1. b. Dry Rendering

Dry rendering adalah cara rendering tanpa penambahan air selama proses berlangsung. Dry rendering dilakukan dalam ketel yang terbuka dan dilengkapi dengan steam jacket serfa alat pengaduk (agitator). Bahan yang diperkirakan mengandung minyak atau lemak dimasukkan ke dalam ketel tanpa penambahan air. Bahan tadi dipanaskan sambil diaduk. Pemanasan dilakukan pada suhu 220°F sampai 230°F (105°C~110°C). Ampas bahan yang telah diambil minyaknya akan diendapkan pada dasar ketel. Minyak atau lemak yang dihasilkan dipisahkan dari ampas yang telah mengendap dan pengambilan minyak dilakukan dari bagian atas ketel.

2. EKSTRAKSI DENGAN PELARUT (SOLVENT EXTRACTION)

Prinsip dari proses ini adalah ekstraksi dengan melarutkan minyak dalam pelarut minyak dan lemak. Pada cara ini dihasilkan bungkil dengan kadar minyak yang rendah yaitu sekitar 1 persen atau lebih rendah, dan mutu minyak kasar yang dihasilkan cenderung menyerupai hasil dengan cara expeller pressing, karena sebagian fraksi bukan minyak akan ikut terekstraksi. Pelarut minyak atau lemak yang biasa dipergunakan dalam proses ekstraksi dengan pelarut menguap adalah petroleum eter, gasoline karbon disulfida, karbon tetraklorida, benzene dan n-heksan. Perlu diperhatikan bahwa jumlah pelarut menguap atau hilang tidak boleh lebih dari 5 persen. Bila lebih, seluruh sistem soIvent extraction perlu diteliti lagi.

B. PENGEPRESAN MEKANIS (MECHANICAL EXPRESSION)

Pengepresan mekanis merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau lemak, terutama untuk bahan yang berasal dari biji-bijian. Cara ini dilakukan untuk memisahkan minyak dari bahan yang berkadar minyak tinggi (30-70 persen). Pada pengepresan mekanis ini diperlukan perlakuan pendahuluan sebelum minyak atau lemak dipisahkan dari bijinya. Perlakuan pendahuluan tersebut mencakup pembuatan serpih, perajangan dan penggilingan serta tempering atau pemasakan.

Tahap-tahap yang dilakukan dalam proses pemisahan minyak dengan cara pengepresan mekanis dapat dilihat pada Gambar.

Dua cara yang umum dalam pengepresan mekanis, yaitu pengepresan hidraulik (hydraulic pressing) dan pengepresan berulir (expeller pressing).

a. Pengepresan Hidraulik (Hydraulic Pressing)

Pada cara hydraulic pressing, bahan dipres dengan tekanan sekitar 2000 pound/inch2 (140,6 kg/cm = 136 atm). Banyaknya minyak atau lemak yang dapat diekstraksi tergantung dari lamanya pengepresan, tekanan yang dipergunakan, serta kandungan minyak dalam bahan asal. Sedangkan banyaknya minyak yang tersisa pada bungkil bervariasi sekitar 4 sampai 6 persen, tergantung dari lamanya bungkil ditekan di bawah tekanan hidraulik.

b. Pengepresan Berulir (Expeller Pressing)

Cara expeller pressing memerlukan perlakuan pendahuluan yang terdiri dari proses pemasakan atau tempering. Proses pemasakan berlangsung pada temperatur 240°F (115,5°C) dengan tekanan sekitar 15-20 ton/inch2. Kadar air minyak atau lemak yang dihasilkan berkisar sekitar 2,5-3,5 persen, sedangkan bungkil yang dihasilkan masih mengandung minyak sekitar 4-5 persen.

Cara lain untuk mengekstraksi minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak adalah gabungan dari proses wet rendering dengan pengepresan secara mekanik atau dengan sentrifusi.