Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Melalui Proses Transesterifikasi dengan Menggunakan CaO sebagai Katalis

Transkripsi

1 Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Melalui Proses Transesterifikasi dengan Menggunakan CaO sebagai Katalis Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H.M. Rachimoellah, Dipl.EST yulia tri rahkadima putri abdi purwati Laboratorium Biomassa dan Konversi Energi

2 Latar Belakang dan Tujuan Kebutuhan energi semakin meningkat Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi untuk mengembangkan energi alternatif pengganti BBM Cadangan minyak bumi semakin menipis

3 Latar Belakang dan Tujuan Pengembangan bahan bakar alternatif BIODIESEL

4 KEUNTUNGAN BIODIESEL Ramah Lingkungan Berasal dari bahan yang terbarukan Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin

5 KEUNTUNGAN BIODIESEL Ramah Lingkungan Berasal dari bahan yang terbarukan Perbandingan Emisi Biodiesel dan Solar Emisi FAME Solar NO (ppm) 1005, CH (ppm) 13,7 18,4 Partikulat/debu 0,5 0,93 SO 2 tidak ada Ada Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin Sumber : Paryanto, 2010

6 KEUNTUNGAN BIODIESEL Ramah Lingkungan Berasal dari bahan yang terbarukan Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin Parameter Biodiesel Diesel Viskositas Kinematic (cst) 2,3-6 1,6-5,8 Cetane Number Flash Point ( C) > Densitas (gr/ml) 0,85-0,890,82-0,87

7 Latar Belakang dan Tujuan Pengembangan bahan bakar alternatif BIODIESEL Bahan Baku Pemilihan Proses High Cost Production

8 Bahan Baku WCO Murah Melimpah Limbah Perbandingan harga rata-rata bahan baku Internasional dalam Produksi Biodiesel 2007 (US$/ton) Jenis Feedstock Price Crude Palm Oil 703 Rapesees Oil 824 Soybean 771 Waste Cooking Oil 224 Yellow Grease 412 Sumber : Demirbas, 2009

9 Bahan Baku WCO Jumlah Penghasil Minyak Jelantah Indonesia tahun 2007 Murah Melimpah Limbah Sektor Penghasil Minyak Jelantah Jumlah (ton/tahun) Rumah Tangga ,14 Industri Pengolahan Makanan ,56 Restauran & Hotel ,93 Total ,63

10 Latar Belakang dan Tujuan Pengembangan bahan bakar alternatif BIODIESEL Bahan Baku Pemilihan Proses High Cost Production

11 Pembuatan Biodiesel

12 Klasifikasi Transesterifikasi Metode Keuntungan Kekurangan 1. Yield Besar 2. Reaksi pada suhu rendah Homogenous Catalytst 1. Butuh unit operasi tambahan untuk purifikasi 2. Butuh air dalam jumlah besar untuk proses purifikasi akhir 3. Tidak dapat digunakan kembali Heterogen Catalystst 1. Lebih Ramah Lingkungan 2. Lowest Cost Production 3. Katalis dapat digunakan kembali 4. Reaksi pada mild Condition 5. Butuh dalam jumlah yang lebih sedikit 1. Terjadi 3 fase dalam reaksi sehingga kecepatan reaksi rendah.

13 CaO Yield yang dihasilkan tinggi Mudah dipisahkan dari produk Murah dan mudah didapat

14 Kondisi Reaksi Ratio molar Result References oil : Alkohol Transesterifikasi Waste Cooking Oil pada 1 : 12 = Yield = 66 % Kouzu et al T= 65 o C, t= 1 jam, % CaO = 0,85 wt. Oil: Methanol (kutipan Keem Lam, 2010) Dengan memasukkan N 2 dalam reaktor. Katalis CaO hasil kalsinasi Dolomite 1 : 48 = FAME Content = Ngamcharussrivichai, 2010 (CaCO 3 ) pada 800 o C dengan % wt berat Oil : Methanol 95 % 8% terhadap berat minyak PKO (Palm kernel oil). Pada T=60 o C dan t=3 Jam. Jatropa Oil ditransesterifikasi pada T = 65 1 : 15 = Konversi = 85 Taufiq-Yap, 2010 o C, t = 6 jam, % wt CaO = 4 % wt oil Oil : Methanol % Transesterifikasi soybean oil dengan menggunakan 8% CaO, 65 C and 2,03% water content in methanol selama 1,5 jam reaksi 1 : 12 = Oil : Methanol Yield 95% Xuejun Liu, 2007

15 RUMUSAN MASALAH Yield yang dihasilkan < yield reaksi homogen katalis Methanol berlebih 1 : 48 = molar oil : MeOH CaO 8 % wt dari Oil Pengaruh waktu dan suhu

16 TUJUAN mempelajari pengaruh suhu dan waktu reaksi terhadap karakteristik reaksi transesterifikasi dengan menggunakan CaO sebagai katalis padat dan methanol berlebih.

17 DAFTAR LAPORAN SKIPSI Latar Belakang & Tujuan Metodologi Hasil Penelitian Kesimpulan

18 Pemilihan Variabel Variabel Tetap 1. Ratio molar WCO : MeOH = 1:48 2. Jumlah katalis CaO = 8% wt WCO 3. Pada P=1 atm Variabel Berubah 1. Suhu (40,45,50,55,dan 60 C) 2. Lama Reaksi (3,4,5,6 jam) Variabel Respon Yield reaksi transesterifikasi

19 Rangkaian Alat Air keluar Kondensor Statif Air masuk Thermometer Stirer Labu Leher dua Waterbath

20 1. Magnet stirer 2. Statif 3. Kondensor reflux 4. Labu leher tiga (250 m) 5. Termometer 6. Waterbath 7. Heater 8. kertas filter (0,7 μm) 9. Corong pemisah 10. Beaker glass 11. Erlenmayer (250 ml) Alat 1. Minyak jelantah 2. H 2 SO 4 p.a. (95-97 %) 3. NaOH (0,1 N) 4. Methanol p.a. 5. CaO 100 mesh 6. Larutan p.p 7. Alkohol 98% 7. Indikator PP Bahan

21 Tahapan Penelitian Pretreatment Bahan Baku Esterifikasi Transesterifikasi

22 Pretreatment Bahan Baku Minyak jelantah disaring

23 Katalis CaO CaCO 3 CaO + CO 2 Reaksi kalsinasi bersifat reversibel. Pada T= o C, t = 2 jam (Ngamcharussrivichai, 2010)

24 Tahapan Penelitian Pretreatment Bahan Baku Esterifikasi Transesterifikasi

25 ESTERIFIKASI DIAMBIL 100 ML Perbandingan Methanol 1 : 6 Dicampur DIPANASKAN HINGGA 60 c Asam sulfat 2% Dari massa minyak % Dipisahkan antara 2 layer Reaksi esterifikasi Selama 1 jam

26 Run ke- 1 % FFA awal Σ ml NaOH % FFA= 1,2 0, ,05 0, ,25 0, ,1 0, ,2 0, , ,1 0, ,2 0, ,1 0, ,25 0, ,15 0,91870 Methode AOCS 3,53 gram sampel dicampur 50 ml alkohol. Lalu dipanaskan sampai 60 o C sambil diaduk 10 menit. Lalu dititrasi dengan NaOH 0,1 N.

27 Tahapan Penelitian Pretreatment Bahan Baku Esterifikasi Transesterifikasi

28 TRANS ESTERIFIKASI CaO +

29

30 HASIL PENELITIAN Analisa yang dilakukan : Analisa GC Analisa viskositas

31 HASIL PENELITIAN Hasil analisa GC Temperatur 40 C 45 C 50 C 55 C 60 C Waktu % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield 3 jam 88,60 62,07 94,43 70,95 94,59 77,02 98,97 78,71 98,66 81,7 4 jam 91,93 69,32 95,06 79,29 96,68 80,55 98,45 81,28 93,85 73,28 5 jam 98,53 76,49 97,68 79,8 97,87 81,64 89,30 74,82 86,98 64,74 6 jam 98,35 77,77 98,82 80,1 98,22 81,83 86,92 69,68 82,12 59,96 Cara Mencari % Yield FAME =

32 HASIL PENELITIAN Pengaruh waktu reaksi Pada suhu C, semakin lama waktu reaksi semakin besar pula yield FAME yang dihasilkan. % Yield Temperatur (⁰C) 3 Jam 4 Jam 5 jam 6 jam Digliserida dan monogliserida meningkat pada awal waktu reaksi dan kemudian menurun. Pada akhirnya, jumlah dari monogliserida akan lebih tinggi dari digliserida dan yang dibutuhkan untuk reaksi transesterifikasi adalah monogliserida. Fangrui Ma (1999) Untuk suhu reaksi 55 dan 60 C memiliki hasil yang berbeda. Katalis CaO memiliki sifat dapat mengabsorb produk yang menyebabkan semakin berkurangnya kandungan FAME bila melebihi kondisi optimumnya (Taufik-Yap, 2010)

33 HASIL PENELITIAN Waktu reaksi 3 jam Pengaruh suhu reaksi Semakin tinggi suhu reaksi maka semakin besar yield FAME yang didapatkan. Peningkatan temperatur akan mempengaruhi peningkatan tumbukan antar molekul reaktan. Peningkatan tumbukan yang terjadi antar molekul reaktan akan memungkinkan semakin besarnya konversi reaksi transesterifikasi (Fangrui Ma, 1999).

34 HASIL PENELITIAN Pengaruh suhu reaksi Waktu reaksi 4 jam Waktu reaksi 5 jam Waktu reaksi 6 jam Untuk waktu reaksi 4, 5 dan 6 jam, yield FAME yang didapatkan tidak semakin baik seiring dengan diperbesarnya suhu reaksi. Ini terjadi karena permukaan CaO memiliki kecenderungan mengabsorb produk ketika reaktan dalam kondisi jumlah yang minim. Sehingga jumlah FAME dalam produk semakin kecil dan mengakibatkan yield yang dihasilkan makin kecil (Taufiq- Yap, 2010).

35 HASIL PENELITIAN Hasil analisa Viskositas Viskositas (cst) Suhu ( C) Jam ,176 4,824 4,753 4,645 4, ,955 4,704 4,654 4,586 4, ,587 4,646 4,568 4,844 5, ,129 4,540 4,459 4,936 5,318 Viskositas minyak diesel menurut SNI adalah 2,3 6,0 cst. Viskositas biodiesel dari minyak jelantah berkisar 5,3 mm 2 /s.( Ayhan Demirbas)

36 HASIL PENELITIAN 6 Viskositas (vs) Suhu 5 4 viskositas (cst) jam 4 jam 5 jam 6 jam suhu (⁰ C) Untuk suhu reaksi C, semakin lama waktu reaksi maka nilai viskositasnya semakin kecil. Namun untuk suhu C memiliki hasil yang berbeda, ini terjadi karena saat waktu reaksi diperpanjang akan terbentuk suatu emulsi putih dalam produk. Emulsi ini yang dapat meningkatkan viscositas produk (Taufik- Yap, 2010)

37 HASIL PENELITIAN % yield berdasarkan analisa Viskositas Berdasarkan pendekatan yang dilakukan oleh M.E Borges dkk, 2010 maka yield biodiesel dapat dihitung sebagai berikut : % yield FAME dari Uji Viskositas Suhu ( C) Jam ,04 77,97 78,79 80,05 85, ,48 79,36 79,95 80,75 76, ,74 80,04 80,96 77,74 73, ,36 81,30 82,27 76,70 72,51

38 KESIMPULAN Dengan menggunakan perbandingan MeOH : minyak 48 :1 dan katalis sebesar 8 % berat dari minyak, maka dapat disimpulkan : Suhu 40 o C memberikan yield terbaik pada 6 jam Suhu 45 o C memberikan yield terbaik pada 6 jam Suhu 50 o C memberikan yield terbaik pada 6 jam Suhu 55 o C memberikan yield terbaik pada 4 Jam Suhu 60 o C memberikan yield terbaik pada 3 jam

39 Charoenchaitrakool, Manop, et al Statistical optimization for biodiesel production from waste frying oil through two-step catalyzed process. Fuel Processing Technology 92 (2011) Demirbas, Ayhan Biodiesel from waste cooking oil via base-catalytic and supercritical methanol transesterification. Energy Conversion and Management 50 (2009) Kouzu, Masato, et al Calcium Oxide as a Solid Base Catalyst for Transesterification of Soybean Oil and Its application to Biodiesel Production. Fuel 87 (2008) Lam, Man Kee, et al Homogeneous, heterogeneous and enzymatic catalysis for transesterification of high free fatty acid oil (waste cooking oil) to biodiesel: A review. Biotechnology Advances 28 (2010) Liu, Xuenjun, et al Transesterifikasi of Soybean Oil to Biodiesel Using CaO as a Solid Base Catalyst. Fuel 87(2008) Mittelbach, Martin, et al Biodiesel, The Comprehensive Handbook. Austria : University Graz. Ngamcharussrivichai, Chawalit Biodiesel Production Through Transesterifikasi over Natural Calciums. Fuel Prossesing Techonology 91 (2010)

40 Nur F.H Daur Ulang Minyak Goreng Bekas Pakai (Minyak Jelantah). Jakarta : Modul Minyak Jelantah Paryanto, Imam Biofuel Sebagai Sumber Energi Masa Depan. Jakarta : BPPT Purbo, Saraswati, et al Kajian Strategis Pengembangan Industri Biodiesel Berbasis Minyak Jelantah di Indonesia. Bogor : IPB Rachimoellah Pembuatan Biodiesel dari Biji Karet. Penelitian, Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Semwal, Surbhi, et al Biodiesel Production using Heterogenous Catalysts. Bioresource Technology 102 (2011) Suwirta, IW Preparasi Biodiesel dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit. Jurnal Kimia 3(1), Januari 2009 :1-6 Yap, Y.H. Taufiq, et al Calcium Based Mixed Oxide Catalysts for Methanolysis of Jatropha Curcas Oil to Biodiesel. Biomass and Energy 35 (2011) Zabeti, Mashoud, et al Activity of Solid Catalysts for Biodiesel Production : A Review.Fuel Processing Technology 90 (2009) Zhang, Y, et al Biodiesel Production From Waste Cooking Oil : 1. Process Design and Technological Assessment. Bioresource Technology 89 (2003) 1-16