BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 BAHAN BAKU CRUDE PALM OIL (CPO) Minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil (CPO) merupakan minyak yang diperoleh dari hasil fraksinasi danging sawit berbentuk lemak semi padat pada suhu kamar dimana merupakan salah satu jenis trigliserida yang banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan metil ester. Baik atau tidaknya nilai CPO di tentukan oleh standar mutu yang harus di capai pada pengolahannya. Dalam hal ini standar mutu nya meliputi kadar asam lemak bebas (FFA), kandungan air dan kotoran lainnya [16]. Tabel 2.1 Komposisi CPO [17] Komponen CPO Trigliserida, % 95 Asam Lemak Bebas, ALB% 2-5 Impuritis 0,15-3,0 Peroxide Value, PV (meq/kg) 1-5,0 Anisidine Value, AV 2-6 Kandungan β-karoten Digliserida, % 2-6 Oleh karena itu CPO yang di gunakan sebagai bahan baku pembuatan metil ester harus di degumming untuk menghilangkan getah dan esterifikasi untuk mereduksi asam lemak bebas (ALB). Pada umumnya minyak sawit mengandung lebih banyak asam-asam palmitat, oleat dan linoleat jika dibandingkan dengan minyak inti sawit. Minyak sawit merupakan gliserida yang terdiri dari berbagai asam lemak sehingga titik lebur dari gliserida tersebut tergantung pada kejenuhan asam lemaknya. Semakin jenuh asam lemaknya semakin tinggi titik lebur dari minyak sawit tersebut. Komponen penyusun minyak sawit terdiri dari trigliserida dan non-trigliserida. Asam-asam lemak penyusun trigliserida terdiri dari asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. 5

2 Tabel 2.2 Komposisi Trigliserida Asam Lemak pada Minyak Sawit [16] Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit ( %) Asam Miristat (C 14 H 28 O 2 ) 1,1-2,5 Asam Palmitat (C 16 H 32 O 2 ) Asam Stearat(C 18 H 36 O 2 ) 3,6-4,7 Asam Oleat(C 18 H 34 O 2 ) Asam Linoleat (C 18 H 32 O 2 ) 7-11 Komponen non-trigliserida ini merupakan komponen yang menyebabkan rasa, aroma dan warna kurang baik. Kandungan minyak sawit yang terdapat dalam jumlah sedikit ini sering memegang peranan penting dalam menentukan mutu minyak Tabel 2.3 Kandungan Minor (Komponen non-trigliserida) Minyak Sawit [18] Komponen ppm Karoten Tokoferol Sterol Mendekati 300 Phospatida 500 Besi (Fe) 10 Tembaga (Cu) 0,5 Air 0,07-0,18 Kotoran-kotoran 0, PROSES DEGUMMING Minyak sawit kasar (CPO) yang dihasilkan dari bagian mesocarp buah sawit masih mengandung fraksi non trigliserida baik yang larut dalam minyak seperti fosfat, maupun yang tidak larut dalam minyak seperti suspensi koloid. Degumming adalah proses pemisahan gum yaitu proses pemisahan getah atau lendir yang terdiri dari fosfolipid, protein, residu, karbohidrat, air dan resin. Degumming biasanya dilakukan dengan cara dehidrasi gum agar bahan non trigliserida tersebut lebih mudah terpisah dari minyak, kemudian disusul dengan proses pemisahan yang dapat dilakukan dengan cara sentrifusi [19] sedangkan fosfatida dipisahkan dengan cara menyalurkan uap panas ke dalam CPO sehingga terpisah dari minyak dan fosfatida yang tidak larut air dapat dipisahkan dengan penambahan asam fosfat. Asam fosfat ini dapat menginisiasi terbentuknya gumpalan sehingga mempermudah pengendapan kotoran, selain itu penggunaannya dapat menurunkan bilangan peroksida minyak yang telah 6

3 dipucatkan dan dapat meningkatkan kestabilan warna, akan tetapi semakin tinggi kadar asam fosfat yang digunakan maka bilangan peroksida dari minyak yang telah dipucatkan akan semakin meningkat. Degumming yang menggunakan uap panas disamping asam fosfat disebut sebagai wet degumming, sedangkan bila dilakukan tanpa menggunakan air dinamakan dry degumming. Minyak sawit kasar mengandung berbagai jenis fosfatida seperti phosphatidyl choline (PC), phosphatidyl inositol (PI), phosphatidyl ethanolamine (PE), phosphatidic acid (PA) dan phytosphingolipids [20]. Gum atau fospolipid yang terdapat pada CPO memiliki komposisi seperti pada tabel 2.4. Tabel 2.4 Komposisi Posfolipid CPO [17] Phosfolipid (%) mol Phosphatidylcholine (PC) 36 Phosphatidylethanolamine (PE) 24 Phosphatidylinositol (PI) 22 Phosphatidylglycerol 9 Disphosphatidylglycerol 4 Phosphatidic Acid (PA) 3 Lysophosphatidylethanolamine 2 Phosphatidylserine Logam Lysophosphatidylcholine Logam Pada tabel 2.4 dapat di lihat bahwa pada bahan baku CPO ini banyak mengandung pengotor seperti fosfatida yang dapat menghalangi stabilitas produk atau terhalangnya proses transesterifikasi sehingga diperlukan perlakuan awal untuk menghilangkan fosfat dan pengotor lainnya. 2.3 PROSES PEMBUATAN METIL ESTER Proses Esterifikasi Proses yang diharapkan apabila minyak atau lemak mengandung sejumlah asam lemak bebas (ALB) adalah proses esterifikasi. Lemak nabati biasanya mengandung ALB 2-7% dan lemak hewani mengandung ALB 5-30%. Ketika katalis basa direaksikan dengan bahan baku maka Asam lemak bebas akan bereaksi dengan katalis membentuk sabun dan air seperti reaksi berikut: R-COOH + KOH R-COOK + H 2 O Asam Lemak Sabun Gambar 2.1 Reaksi Asam Lemak dengan Katalis Membentuk Sabun [21] 7

4 Ketika FFA > 5% maka sabun akan terbentuk dan akan mempersulit pemisahan gliserol dari metil ester yang terbentuk dan membentuk emulsi saat pencucian dengan air. Dengan demikian, suatu katalis seperti asam sulfat dapat digunakan untuk esterifikasi asam lemak bebas menjadi metil ester seperti reaksi berikut: Katalis R-COOH + CH OH R-COOCH + H O Asam Lemak Bebas Metanol Metil Ester Air Gambar 2.2 Reaksi Esterifikasi dari Asam Lemak menjadi Metil Ester [22] Tingginya persentase asam lemak jenuh dan asam lemak bebas yang terkandung pada CPO sehingga pada temperatur (28±2 o C) wujud CPO merupakan padat. Dengan demikian CPO memiliki titik tuang dan titik kabut yang lebih tinggi dibandingkan pada kondisi CPO yang biasa. Tingginya asam lemak jenuh ini memberikan bilangan setana yang tinggi dan minyak kecenderungan mudah teroksidasi [23]. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi esterifikasi: 1. 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. 2. 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 = Ae (-Ea/RT) (2.1) 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) 8

5 Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi. Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat penting mengingat larutan minyak-katalis metanol merupakan larutan yang immisibel. 3. 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. 4. Suhu Reaksi Sesuai dengan persamaan Archenius Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan. Bila suhu naik maka harga k makin besar sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar [24]. Berdasarkan hasil penelitian Gumpon dan Krit [25] komposisi CPO yang telah di esterifikasi dapat di lihat pada tabel 2.5. Tabel 2.5 Sifat Fisik Hasil Esterifikasi CPO [25] Sifat Hasil Esterifikasi CPO Asam Lemak Bebas (%b/b) Trigliserida (%b/b) Digliserida (%b/b) Monogliserida (%b/b) Kandungan Ester (%b/b) Kandungan Air (%) Kandungan Metanol (%b/b) 1.16 Dari tabel 2.5 di atas dapat di lihat bahwa hasil esterifikasi CPO masih banyak mengandung trigliserida, digliserida dan monogliserida sehingga hasil esterifikasi CPO dilakukan tahap transesterifikasi untuk mengkonversi trigliserida menjadi metil ester Proses Transesterifikasi Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) merupakan reaksi minyak dan lemak dengan alkohol untuk membentuk ester dan gliserol. Katalis biasanya di gunakan untuk mempercepat laju reaksi dan yield. Alkohol berlebih juga di gunakan untuk kesetimbangan sehingga rekasi bergeser ke arah produk karena ini merupakan reaksi reversibel. Untuk tujuan inilah alkohol monohibrid 9

6 alifatik primer dan sekunder mempunyai 1-8 atom karbon yang di gunakan. Jadi, ketika NaOH, KOH, K 2 CO 3 atau sejenisnya dicampur dengan alkohol maka akan terbentuk larutan alkalinitas [26]. Diantara alkohol-alkohol monohidrik metanol (CH 3 OH), etanol (C 2 H 5 OH), propanol (C 3 H 7 OH) dan butanol (C 4 H 9 OH) yang menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah, reaktifitasnya paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis), senyawa polar dengan rantai karbon terpendek sehingga bereaksi lebih cepat dengan trigliserida dan melarutkan semua jenis katalis baik basa maupun asam. Jadi, di sebagian besar dunia ini biodiesel praktis identik dengan ester metil asam-asam lemak. Transesterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya katalis, konversi yang dihasilkan maksimum namun reaksi berjalan dengan lambat. Katalis yang biasa digunakan pada transesterifikasi adalah katalis basa, karena katalis ini dapat mempercepat reaksi [27]. Reaksi transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.3. H 2 C O C O R 1 R 1 OC OCH 3 H 2 C OH O O Katalis HC O C R CH 3 OH R 2 C OCH 3 + HC OH O O H 2 C O C R 3 R 3 C OCH 3 H 2 C OH Metanol Trigliserida Metil Ester / Gliserol Biodiesel Gambar 2.3 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida Menjadi Metil Ester [28] Reaksi transesterifikasi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahap yaitu sebagai berikut: Katalis 1. Trigliserida (TG) + ROH Digliserida (DG) + R COOR Katalis 2. Digliserida (DG) + ROH Monogliserida (MG) + R COOR Katalis 3. Monogliserida (MG) + ROH Gliserol (GL) + R COOR Gambar 2.4 Tahap Reaksi Transesterifikasi [29] Pada dasarnya tahapan reaksi transesterifikasi untuk mengkonversi trigliserida minyak nabati atau hewani menjadi metil ester selalu menginginkan agar didapatkan produk metil ester dengan jumlah yang maksimum. Beberapa 10

7 kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan metil ester melalui tahapan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut: a. Pengaruh air dan asam lemak bebas Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki ALB lebih kecil dari 1%. Selain itu, semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air karena air akan bereaksi dengan katalis sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar dari kontak dengan udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida [30]. b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah Perbandingan metanol dalam minyak juga sangat berpengaruh. Perbandingan molar biasanya antara 5 : 1 sampai 10 : 1 walaupun menggunakan metanol berlebih juga dapat mengakibatkan pemisahan gliserin. Secara stoikiometri, jumlah alkohol yang dibutuhkan untuk reaksi adalah 3 mol untuk setiap 1 mol trigliserida untuk memperoleh 3 mol alkil ester dan 1 mol gliserol. Secara umum ditunjukkan bahwa semakin banyak jumlah alkohol yang digunakan maka konversi yang diperoleh juga akan semakin bertambah. Pada rasio molar 6:1, setelah 1 jam konversi yang dihasilkan adalah 98-99%, sedangkan pada 3:1 adalah 74-89%. Nilai perbandingan yang terbaik adalah 6:1 karena dapat memberikan konversi yang maksimum [31]. c. Pengaruh temperatur Temperatur mempunyai peranan yang sangat penting pada kualitas produk. Umumnya batasan temperatur yang digunakan dalam proses adalah o C. Jika temperatur lebih besar dari titik didih metanol (68 o C) menyebabkan metanol akan lebih cepat menguap sedangkan jika temperatur dibawah 50 o C menyebabkan viskositas biodiesel tinggi. Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat. Temperatur yang rendah akan menghasilkan konversi yang lebih tinggi namun dengan waktu reaksi yang lebih lama [32]. d. Pengaruh jenis katalis Fungsi katalisator adalah mengaktifkan zat pereaksi sehingga pada kondisi tertentu konstanta kecepatan reaksi bertambah besar. Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi transesterifikasi bila dibandingkan dengan katalis asam. 11

8 Katalis basa yang paling populer untuk reaksi transesterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), natrium metoksida (NaOCH 3 ), dan kalium metoksida (KOCH 3 ) [31]. KOH lebih mudah larut dalam metanol dibandingkan dengan NaOH sekalipun tidak terlihat sekali perbedaannya. Pada keadaan tertentu NaOH akan cenderung membentuk gliserin hingga terjadi pembentukan suatu jel maupun padatan. Pada saat titrasi yang tinggi pun, KOH lebih baik dari pada NaOH sebab pada titrasi minyak yang tinggi kebanyakan membentuk sabun. Kalium karbonat merupakan katalis heterogen pada reaksi metanolisis. Pemisahan katalis heterogen ini dari produk reaksinya dapat dilakukan dengan mudah. CH 3 OH + K 2 CO 3 CH 3 OK + KHCO 3 Gambar 2.5 Reaksi Kalium Karbonat dalam Metanol [6] Dari reaksi ini menunjukan bahwa lebih dari 99 % total KHCO 3 yang dihasilkan tersisa dalam fasa padat dan cair selama tidak bereaksi dengan kalium karbonat pada temperatur 25 o C. Distribusi fasa KHCO 3 antara fasa padat dan cair menyebabkan pergeseran kesetimbangan reaksi terhadap pembentukan produk. Kenaikan temperatur akan menyebabkan KHCO 3 larut dalam fasa cair dibanding fasa padat. Pada keadaan yang sama, konsentrasi CH 3 OK menurun sementara K 2 CO 3 naik sehingga KHCO 3 ditemukan sebagai katalis yang kurang baik jika dibandingkan dengan K 2 CO 3. Hal ini menunjukan bahwa KHCO 3 yang terbentuk dari reaksi K 2 CO 3 dan metanol merupakan unsur katalis yang penting. Sehingga hasil reaksi transesterifikasi sebagian tergantung konsentrasi CH 3 OK [6]. 2.4 PERBEDAAN SISTEM KATALIS YANG DIGUNAKAN DALAM MEMPRODUKSI METIL ESTER Sesuai dengan fungsinya, katalis dimanfaatkan untuk mempercepat suatu reaksi, ikut bereaksi tetapi tidak ikut terkonsumsi menjadi produk. Tabel 2.6 berikut menunjukkan bahwa kandungan silika yang banyak bersifat tidak aktif pada reaksi metanolisis dan yang sangat aktif adalah katalis dengan kandungan senyawa komponen Kalsium dan Natrium. Senyawa dengan nilai 10 memberi arti katalis mampu mengkonversi hingga 95%, tetapi pada kenyataannya katalis tersebut juga banyak sekali menghasilkan sabun. Katalis-katalis dengan 12

9 komponen Kalsium dan Magnesium kurang baik digunakan sebagai katalis karena cendrung membentuk sabun [33]. Percobaan untuk menguji performa beberapa katalis telah dilakukan pada proses pembuatan metil ester dan disajikan pada tabel 2.6. Tabel 2.6 Jenis Katalis untuk Pembuatan Metil Ester [33] Katalis Komposisi Produksi Metil Ester Asam Lemak relatif CaO 7% CaO ; 92% Al 2 O 3 - CaO.MgO 9,22% CaO ; 91% MgO 10 CaO. Al 2 O 3 14,8% CaO ; 85,2% Al 2 O 3 - CaO.SiO 2 12,6% CaO ; 87,4% SiO 2 - CaO.MgO. Al 2 O 3 6,34% CaO ; 5,64% MgO ; 86% Al 2 O 3 0,5 K 2 CO 3.MgO 4,76% K 2 CO 3 ; 95,2% MgO 5 K 2 CO 3.Al 2 O 3 14,2% K 2 CO 3 ; 85% Al 2 O 3 4 K 2 CO 3 bubuk 6 Na 2 CO 3 bubuk 0,8 Katalis yang digunakan dalam pembuatan metil ester ini pun dapat berupa katalis homogen maupun heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fase yang sama dengan reaktan dan produk, sedangkan katalis heterogen adalah katalis yang fasenya berbeda dengan reaktan dan produk. Katalis homogen yang banyak digunakan adalah alkoksida logam seperti KOH dan NaOH dalam alkohol. Selain itu, dapat pula digunakan katalis asam cair, misalnya asam sulfat, asam klorida, dan asam sulfonat [34] Katalis Homogen Katalis homogen yang banyak digunakan itu adalah KOH dan NaOH. Beberapa katalis basa konvensional dan non konvensional telah di laporkan oleh penelitian Gerhard, dkk [21]. Abu boiler, kalium hidroksida (KOH) merupakan katalis yang sering di gunakan dalam etanolisis ataupun metanolisis minyak mentah dan minyak kelapa yang memberikan yield sebesar 90%. Metanolisis telah dilaporkan bahwa yield ester 96-98% itu ketika minyak kelapa di refluks selama 2 jam. Abu pembakaran kulit kelapa dan abu pembakaran lain yang terbuang seperti serat pohon kelapa mengandung kalium dan karbonat. Katalis basa dari minyak nabati berekasi lebih cepat dari pada reaksi katalis asam. Karena terbukti bahwa 13

10 katalis basa tidak menimbulkan karat sehingga biasanya industri banyak yang menggunakan katalis basa seperti NaOH dan KOH seperti natrium karbonat atau kalium karbonat. Kalium karbonat menggunakan konsentrasi 2 dan 3 (% mol) memberikan yields yang tinggi dari asam lemak dan mereduksi sabun yang terbentuk [28]. Untuk transestrerifikasi katalis basa adalah gliserin dan anhidrous karena air membuat sebagian reaksi berubah menjadi saponifikasi yang akan membentuk sabun [35] Katalis Heterogen Para peneliti melaporkan bahwa katalis asam merupakan katalis alternatif untuk menghilangkan FFA tinggi. Proses Transesterifikasi pembuatan biodiesel juga dari katali basa seperti HCl, BF 3, H 3 PO 4, dan asam sulfonik lainnya [28]. Jenis katalis heterogen yang dapat digunakan adalah transesterifikasi adalah CaO dan MgO [3]. Penggunaan katalis homogen mempunyai kelemahan yaitu: bersifat korosif, sulit dipisahkan dari produk dan katalis tidak dapat digunakan kembali. Saat ini banyak industri menggunakan katalis heterogen yang mempunyai banyak keuntungan dan sifatnya yang ramah lingkungan, yaitu tidak bersifat korosif, mudah dipisahkan dari produk dengan cara filtrasi, serta dapat digunakan berulangkali dalam jangka waktu yang lama. Selain itu katalis heterogen meningkatkan kemurnian hasil karena reaksi samping dapat dieliminasi. Contohcontoh dari katalis heterogen adalah zeolit, oksida logam, dan resin ion exchange. Katalis basa seperti KOH dan NaOH lebih efisien dibanding dengan katalis asam pada reaksi transesterifikasi. Transmetilasi terjadi kira-kira 4000 kali lebih cepat dengan adanya katalis basa dibanding katalis asam dengan jumlah yang sama. Untuk alasan ini dan dikarenakan katalis basa kurang korosif terhadap peralatan industri dibanding katalis asam, maka sebagian besar transesterifikasi untuk tujuan komersial dijalankan dengan katalis basa. Konsentrasi katalis basa divariasikan antara 0,5-1% dari massa minyak untuk menghasilkan 94-99% konversi minyak nabati menjadi ester. Lebih lanjut, peningkatan konsentrasi katalis tidak meningkatkan konversi dan sebaliknya menambah biaya karena perlunya pemisahan katalis dari produk [3]. 14

11 2.5 ABU KULIT BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS Bode [4] menggunakan katalis abu yang berasal dari abu sekam batang kelapa (SBK) dalam pembuatan biodiesel. Senyawa utama penyusun katalis abu kulit buah kelapa dapat di lihat pada tabel 2.7 berikut ini. Tabel 2.7 Senyawa Utama Abu Kelapa (% berat) [4] Senyawa Abu Kelapa Kulit Buah Batang Sabut Kalium (K) ,2 Natrium (Na) 1,7 2,5 0,5 Kalsium (Ca) 1,1 2,8 4,9 Magnesium (Mg) 0,9 2,1 2,3 Klor (Cl) 2,7 14,5 2,5 Karbonat (CO 3 ) 27,7 12,5 2,6 Nitrogen (N) 0,06 0,05 0,004 Posfat (P) 0,9 0,9 1,4 Silika (SiO 2 ) 10,5 16,8 59,1 Pada tabel 2.7 dapat dilihat bahwa senyawa abu tersebut memiliki kadar ion Kalium 35% dan Karbonat 12,5%. Pada penelitian ini akan di gunakan katalis dari abu kelapa juga, namun katalis yang digunakan bukan dari SBK tetapi abu dari kulit buah kelapa karena ditinjau bahwa senyawa % (b/b) Kalium dan Karbonat terdapat lebih tinggi pada kulit buah. Dari tabel 2.7 juga dapat di lihat bahwa kalium merupakan kation utama dalam abu kulit kelapa sebesar 40 % berat, selain itu abu tersebut juga memiliki kandungan karbonat yang tinggi sebesar 27,7 % berat. Karena itu abu kulit buah kelapa ini dapat di gunakan sebagai katalis. Dari penelitian sebelumnya Bode [4] dapat dilihat hasil uji katalis mineral alami tersebut dapat di lihat pada tabel 2.8. Tabel 2.8 Hasil Uji Katalis Mineral Alami [4] Katalis Perolehan (%) Metil Ester Asam Lemak Sabun Montmorillonite 0 0,5 CaCO 3 0 0,5 MgO 0 0,5 Fanjasite 23 0,6 CaO 48 1,5 K 2 CO ,8 KHCO3 95 1,9 KOH 95 0,5 15

12 2.6 BEBERAPA APLIKASI FATTY ACID METHYL ESTER (FAME) Metil ester dapat digunakan untuk menggantikan asam lemak pada berbagai jenis produk karena sifatnya yang tidak korosif dan mudah dipisahkan secara destilasi. Metil ester dapat digunakan sebagai bahan baku kosmetik karena metil ester memiliki kemampuan penetrasi kulit yang sangat tinggi serta menjaga kulit tetap halus dan lembut tanpa menimbulkan lapisan berlemak. Penggunaan metil ester dapat dijadikan sebagai bahan untuk memproduksi alkanolamida yang digunakan langsung sebagai surfaktan nonionik, emulsifier, pengental dan bahan pembantu dalam pembuatan sifat plastis. Sedangkan fatty alcohol digunakan sebagai aditif dalam bidang farmasi dan kosmetik (C 16 - C 18 ) sebagai pelumas dan bahan pembantu dalam pembuatan sifat plastis (C 6 -C 12 ), tergantung pada panjang rantai karbonnya. FAME lebih lanjut digunakan dalam pembuatan ester asam lemak karbohidrat (sukrosa poliester) yang diaplikasikan sebagai surfaktan non ionik atau minyak makan non kalori. Disamping itu ester asam lemak karbohidrat juga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti atau substitusi untuk mesin diesel (biodiesel) [36]. Berikut merupakan hasil samping proses pembuatan metil ester: Monogliserida dan Digliserida Monogliserida dan digliserida merupakan hasil dari reaksi transesterifikasi yang tidak sempurna. Komponen-komponen ini menyebabkan banyak masalah diantaranya kerusakan pada mesin injector, kerusakan katup pada mobil, emisi gas buang yang buruk, serta menyebabkan karat dari logam tertentu [37]. Produk yang tidak sempurna dari reaksi transesterifikasi ditampilkan pada gambar 2.6. Mono - gliserida yaitu satu molekul asam lemak masih terikat dengan gliserin Di-gliserida yaitu dua molekul asam lemak masih terikat dengan gliserin Gambar 2.6 Hasil Reaksi Transesterifikasi Yang Tidak Sempurna [37] 16

13 2.6.2 Sabun Sabun dapat juga terbentuk selama reaksi berhubung karena adanya reaksi samping dari reaksi transesterifikasi. Mula-mula, etil ester yang terbentuk bereaksi dengan air membentuk asam lemak dan etanol, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.7. Gambar 2.7 Reaksi Pembentukan Asam Lemak dari Etil Ester [38] Kemudian asam lemak yang terbentuk beraksi dengan katalis sisa (dalam kasus ini berupa KOH) membentuk sabun. Reaksi ini dapat di lihat pada gambar 2.8. Gambar 2.8 Reaksi Pembentukan Sabun [38] Namun reaksi diatas sulit terjadi karena sedikitnya kadar air dalam sistem. Air yang dapat muncul ini dapat disebabkan oleh tidak murninya alkohol yang digunakan, air yang berasal dari reaktan lain pada awal proses (dari udara), atau bahkan dari tahap pencucian awal [38] Gliserol Gliserol merupakan produk samping yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi sehingga gliserol harus dipisahkan dari metil ester. Gliserol ini sebagai produk samping dalam pembuatan metil ester juga memiliki aplikasi penting dalam bidang kosmetik, pasta gigi, farmasi, pangan, plastik, pernis, resin alki, tembakau, bahan peledak dan pemrosesan selulosa [36]. 2.7 ANALISA EKONOMI Indonesia merupakan salah satu produsen minyak sawit terbesar di dunia. Konsumsi minyak sawit di dalam negeri digunakan sebagai bahan baku industri minyak goreng, margarin, sabun, serta industri oleokimia yang memproduksi asam lemak sawit, metil ester (biodiesel) dan fatty alkohol. Minyak sawit mentah CPO merupakan salah satu komoditi yang dapat dikembangkan penggunaannya lagi pula produksi CPO ini cenderung meningkat setiap tahunnya sehingga lebih menjanjikan akan pasokan CPO ini sebagai bahan baku pembuatan metil ester. 17

14 Kebutuhan metil ester sebagai bahan bakar (biodisel), bahan baku produk kosmetik, obat-obatan, dan pestisida semakin hari akan semakin meningkat. Dengan demikian industri oleokimia berbasis dari alam yang mempunyai prospek untuk dikembangkan di Indonesia adalah industri metil ester. Produksi metil ester dengan bahan baku CPO dilakukan dengan tahapan sebagai beikut: 1. Preparasi abu kulit buah kelapa 2. Pretreatment CPO dengan proses degumming 3. Esterifikasi CPO untuk mereduksi ALB 4. Transesterifikasi Penelitian pemanfaatan abu kulit buah kelapa sebagai subtitusi katalis konvensional pada transesterifikasi CPO ini di lakukan untuk menghasilkan metil ester. Dengan pemanfaatan abu kulit buah kelapa sebagai katalis transesterifikasi ini di harapkan akan meminimalisir biaya pembuatan metil ester. Berikut merupakan rincian biaya pembuatan metil ester dengan pemanfaatan abu kulit buah kelapa sebagai katalis yang telah dilakukan selama penelitian dengan basis bahan baku CPO 5 kg. Tabel 2.9 Rincian Biaya Pembuatan Metil Ester dengan Pemanfaatan Katalis Abu Kulit Buah Kelapa Bahan dan Peralatan Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp) CPO (Crude Palm Oil) low grade 5 kg 2.500,-/kg ,- Asam Posfat (H 3 PO 4 ) 100 gr ,-/kg 6000,- Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) 1,5 kg ,-/kg ,- Metanol (CH 3 OH) teknis 5 L ,-/L ,- Limbah Kulit Buah Kelapa Analisa AAS (Atomic Absorption 3 sampel ,-/sampel ,- Spectrophotometer) Analisa GC (Gas Chromatography) CPO 1 sampel ,-/sampel ,- Analisa GC (Gas Chromatography) Metil 5 sampel ,-/sampel ,- Ester Pajak Analisa GC sampel 10% ,- Biaya Listrik 85 kwh 575/kWh Total ,- 18

15 Dari rincian biaya yang telah dilakukan diatas maka total biaya yang diperlukan untuk produksi metil ester dengan pemanfaatan abu limbah kulit buah kelapa sebagai katalis sebesar Rp ,-. Untuk menghasilkan metil ester dari 5 kg CPO di butuhkan 30 run pada masing masing proses transesterifikasi 150 gram CPO dengan jumlah katalis abu kulit buah kelapa sebesar 1% b/b CPO. Maka jumlah abu yang di butuhkan untuk 1 run adalah: Jumlah Abu x150 gram 1,5 gram Maka jumlah abu yang di butuhkan untuk 30 run = 30 x 1,5 gram = 45 gram. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa 125 gram kulit buah kelapa akan menghasilkan 1,2 gram abu selama pembakaran. Maka untuk menghasilkan 45 gram abu diperlukan kulit buah kelapa adalah: Jumlah Kulit Buah Kelapa 45 x125 gram 4687,5 gram 4,6875 kg 1,2 Proses yang digunakan untuk kalsinasi abu kulit buah kelapa di bakar dalam Furnace. Kebutuhan Listrik furnace dalam satu hari adalah 2,38 kwh/hari. Pembakaran abu kulit buah kelapa dilakukan selama 8 jam maka untuk 3 run pembakaran dibutuhkan 24 jam proses pembakaran. Jadi, biaya listrik yang di butuhkan untuk pembakaran kulit buah kelapa adalah: Biaya Listrik 3 run x 8 jam 24 1hari 2,38 kwh jam x x 24 jam 1hari Rp 575 Biaya Listrik 2,38 kwh x Rp1.368,5 1kWh 2,38 kwh Jika di bandingkan dengan pembuatan metil ester yang di lakukan pada umumnya dengan tahapan yang sama namun menggunakan katalis konvensional KOH/K 2 CO 3 maka dengan tahapan yang sama dibutuhkan 4,687 kg KOH/K 2 CO 3. Rp Biaya kebutuhan KOH = 4,687 kg KOH x Rp ,- 1kg KOH Dari analisa biaya yang di lakukan dapat di lihat bahwa dengan kebutuhan katalis yang sama, pemanfaatan abu kulit buah kelapa sangat menguntungkan dibandingkan penggunaan katalis konvensional dan sangat efisien. 19

16 Besarnya efisiensi pemanfaatan abu kulit buah kelapa adalah: Katalis Konvensional - Katalis Abu Efisiensi x100% KatalisKonvensional ,5 Efisiensi x100% Efisiensi 99,17 % Dapat di lihat bahwa pemanfaatan abu kulit buah kelapa lebih hemat dan lebih ekonomis sebesar 99,17 %. Jika pembuatan metil ester di scale up dengan kapasitas produksi metil ester yang besar dimana membutuhkan bahan baku CPO yang besar maka pemanfaatan abu kulit buah kelapa ini sangat menguntungkan dan sangat ekonomis sehingga biaya pembuatan metil ester lebih murah dibandingkan pembuatan metil ester dengan katalis konvensional KOH/NaOH. Berdasarkan analisa ini maka pemanfaatan abu kulit buah kelapa ini layak dipertimbangkan. 20