OPTIMASI KONVERSI BIODIESEL DARI MINYAK BIJI KARET MENGGUNAKAN KATALIS ZEOLIT Musabli Asadtha 1), M. Hidayat 1), Dr. Maria Ulfah, M.T, 1) dan Ir. Elmi Sundari ) Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hata Jalan Gdajah Mada No. 19 Gunung Pangilun Olo Nanggalo, Padang, Sumatera Barat E-mail : musabliasadthanasution@gmail.com Abstrak Biji karet merupakan salah satu bahan yang banyak tersedia di Indonesia. Dewasa ini pemanfaatan biji karet oleh masyarakat hanya digunakan sebagai pembibitan dan pakan ternak, padahal kandungan minyak dalam biji karet sangat memungkinkan untuk diolah menjadi sumber energi terbarukan yaitu biodiesel. Tujuan penelitian adalah mencari rendemen biodiesel maksimum dengan metode esterifikasi dan transesterifikasi dengan memvariasikan massa katalis dan minyak biji karet. Data diambil dengan memvariasikan jenis katalis (NaOH dan Zeolit-Y)), waktu reaksi esterifikasi 2 jam dan waktu reaksi transesterifikasi 1 jam. Perbandingan volum sampel dengan pelarut 1:6 Pelarut yang digunakan adalah methanol. Sampel yang digunakan adalah minyak biji karet yang diambil dari Kab. Pasaman Barat,Sumatera Barat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan katalis zeolit menghasilkan perolehan biodiesel yang hampir sama dengan menggunakan katalis NaOH. Keunggulan katalis Zeolit-Y adalah dapat diregenerasi. Kata kunci:minyak biji karet,katalis, biodiesel. Pendahuluan Dari sekian banyak bahan yang dapat digunakan untuk pembuatan biodiesel, biji karet merupakan salah satu bahan yang banyak tersedia di Indonesia. Dewasa ini pemanfaatan biji karet oleh masyarakat hanya digunakan sebagai pembibitan dan pakan ternak, padahal kandungan minyak dalam biji karet sangat memungkinkan untuk diolah menjadi sumber energi terbarukan yaitu biodiesel. Minyak biji karet adalah minyak yang diekstrak dari biji pohon karet. Kandungan minyak biji karet atau inti biji karet yaitu sebesar 45 50 %, dengan komposisi 18,9% asam lemak jenuh yang terdiri atas asam palmitat dan stearat serta asam lemak tidak jenuh sebesar 80,9 % yang terdiri atas asam oleat, linoleat dan linolenat. Mengingat kandungan asam lemak bebas (FFA) di dalam minyak biji karet yang tinggi, yaitu sekitar 12,19 % maka proses pembuatan biodiesel dari minyak biji karet lebih efektif dan efisien dilakukan dengan proses estran, yaitu proses dua tahap esterifikasi dan transesterifikasi dengan menggunakan katalis yang sesuai. Tabel 2.1 Komposisi asam lemak minyak biji karet Asam lemak Komposisi (% berat) Asam palmitat Asam stearat Asam oleat Asam linoleat Asam linolenat 7 8 9 10 28 30 33-35 20-21 Asam arakhidat 0-0,5 Sumber : Mittelbach dan Remschmidt 2006
Proses produksi biodiesel dari biji karet (Hevea brasiliensis) yang dilaksanakan di Indonesia pada umumnya memakai metode katalis (asam atau alkil) dan metode pencucian basah atau metode pencucian kering. Metode katalis membawa banyak kerugian antara lain: waktu produksi lama, biaya produksi tinggi karena menggunakan magnesol sebagai absorban. Zeolit merupakan katalis yang sangat berguna yang menunjukkan beberapa sifat penting yang tidak ditemukan pada katalis amorf tradisional. Katalis amorf hampir selalu dibuat dalam bentuk serbuk untuk memberikan luas permukaan yang besar sehingga jumlah sisi katalitik semakin besar. Keberadaan rongga pada zeolit memberikan luas permukaan internal yang sangat luas sehingga dapat menampung 100 kali molekul lebih banyak daripada katalis amorf dengan jumlah yang sama. Biodiesel merupakan salah satu sumber bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil. Keuntungan menggunakan biodiesel antara lain: ketersediaan bahan baku bersifat kontinyu, ramah lingkungan, kandungan sulfur rendah, dan dapat menurunkan emisi gas buang. Sumber bahan baku biodiesel yang potensial di Indonesia yang tidak dikonsumsi manusia sebagai bahan pangan yaitu biji karet (Hevea brasiliensis) Biji karet memiliki keunggulan antara lain : lahan yang tersedia cukup banyak, harga bahan baku masih relatif rendah dan belum dimanfaatkan secara maksimal. Biodiesel dibuat melalui suatu proses kimia yang disebut transesterifikasi dimana trigliserida yang terkandung dalam minyak biji karet direaksikan dengan alkohol (metanol). Proses ini menghasilkan dua produk yaitu metil ester (biodiesel) dan gliserin yang pada umumnya digunakan untuk pembuatan sabun dan produk lain. Komponen dalam minyak yang diolah menjadi biodiesel adalah asam lemak dan trigliserida, yang direaksikan dengan metanol disertai bantuan katalis. Proses reaksinya melibatkan esterifikasi dan atau transesterifikasi,dengan produk samping berupa gliserol (gliserin). Katalis yang digunakan bisa homogen atau heterogen, baik bersifat asam atau basa. Perlu diperhatikan kadar asam lemak bebas (ALB) dan kelembaban (moisture) dalam bahan baku karena akan menghambat tercapainya besaran konversi yang diinginkan. Minyak atau lemak bersifat tidak larut dalam air, hidrofobik, yang tersusun dari tiga mol asam lemak yang selanjutnya disebut sebagai satu mol gliserol Selain trigliserida, juga terdapat berbagai impurities seperti asam lemak trigliserida. bebas, fosfolipid, sterol, air, odorant, dan lain-lain. Edible Oil sebagai bahan baku biodiesel akan menyumbang 60-70% harga biodiesel.
Bahan dan Metode Penelitian Bahan Biji karet yang diambil dari Kab. Pasaman Barat,Sumatera Barat. Methanol, HCL, NaOH, Zeolit-Y. Peralatan Gelas ukur, Labu leher tiga, Gelas piala, Hotplate stirrer, Magnetic Stirrer, Erlenmeyer, Timbangan, Water batch, Blender, Seperangkat, alat, distilasi, Buret, Corong pisah, Kertas lakmus, Batang pengaduk, Alumunium Foil Metode Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap yaitu proses pengambilan minyak dari biji karet dengan metode ekstraksi dan pembuatan biodisel dengan metode esterifikasi dan trans esterifikasi dengan bantuan katalis. Katalis yang digunakan Na Y dibuat sendiri dilaboratorium Operasi Teknik Kimia, Universitas Bung Hatta. 4.1 Ekstraksi Minyak Biji Karet Metode ekstraksi dengan menggunakan pelarut lebih efektif untuk pengambilan minyak biji karet. Kemampuan metode ini untuk pengambilan minyak biji karet bisa mencapai 98%. Sebelum diekstraksi dilakukan pemisahan biji karet dari cangkang, pengeringan menggunakan bantuan sinar matahari dan pemasakan dalam oven pada suhu 100 O C hingga kering. Biji karet perlu dikeringkan terlebih dahulu karena pada biji karet segar kadar airnya cukup tinggi (6%-7%). kandungan air > 7 % akan menyulitkan proses esterifikasi dan transesterifikasi dan akan menurunkan jumlah rendemen yang diperoleh. Biji karet yang telah kering dihaluskan hingga ukuran 80 mesh menggunakan blender. Tujuan penghalusan biji karet adalah untuk memperbesar luas permukaan kontak antara biji karet dengan pelarut (n -heksana) sehingga pelarut yang digunakan dapat mengikat kandungan minyak dalam biji karet dengan maksimal. 4.2 Pembuatan Biodiesel Minyak biji karet yang didapatkan dari proses ekstraksi masih mengandung gum, sehingga perlu dilakukan proses degumming dengan menggunakan asam phospat 85%. Asam phospat digunakan untuk proses degumming ini sebanyak 0,5%-b dari minyak biji karet. Proses esterifikasi dilakukan dengan mereaksikan minyak biji karet dan methanol ( rasio volume 1:6) dengan bantuan katalis asam selama 2 jam pada suhu 60 O C. Proses selanjutnya adalah pemisahan dengan menggunakan corong pisah untuk memisahkan antara Fatty Acid Metil Ester (FAME/biodiesel kasar) dengan gliserol. FAME berada dilapisan atas sementara gliserol berada dilapisan bawah. FAME yang telah dipisahkan direaksikan kembali dengan bantuan katalis basa selama 1 jam dan dipisahkan kembali menggunakan corong pisah. Lapisan atas adalah biodiesel sementara lapisan bawah adalah gliserol yang masih tersisa. Hasil dan Pembahasan Tabel 4.1 Kondisi optimum mendapatkan remdemen minyak biji karet
DAFTAR PUSTAKA Tabel 4.1 diatas menunjukkan kondisi optimum untuk mendapatkan rendemen minyak biji karet pada temperatur 60 O C menggunakan rasio berat sampel dan pelarut 1:6 selama 4 jam. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Kondisi optimum untuk proses penambilan minyak biji karet dengan pelarut n-hexane adalah 1:6 dengan waktu 4 jam pada temperatur 60 O C. 2. Perolehan rendemen dengan menggunakan katalis NaOH (75,14%) tidak jauh berbeda dengan rendemen yang didapat dengan menggunakan katalis NaY (74,135%) 3. Katalis heterogen (Na Y) lebih baik digunakan daripada katalis homogen (NaOH) karena katalis Na Y tidak larut dalam FAME sehingga dapat dipisahkan dengan cara filtrasi. Edwin Geo V, Chithirailingam P, Nagarajan G. 2008. Studies on dual fuel operation of rubber seed oil and its bio-diesel with hydrogen as the inducted fuel. Int J Hydrogen Energy Volume 33, Issue 21 November 2008. Pages 6357-6367 Harsono, S.S. 2006. Performance Mesin Diesel Melalui Pemanfaatan Biodiesel dari Minyak Biji Karet dan Bekatul Padi. In Agung H., Sardjono, TW Widodo, P Nugroho dan Cicik S. Proc. Seminar Nasional Bioenergi dan Mekanisasi Pertanian untuk Pembangunan Industri Pertanian. Bogor 29-30 Nov 2006. Iskandar, S.H. Pengantar Budidaya Karet. Program Diploma I. Jurusan PLPT Perkebunan-IPB. Bogor. 1983. Ketaren, S. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press, Jakarta. 1986. Nadarajah, M. The Collection and Utilization of Rubber Seed in Ceylon. RRIC Bulletin, 4 : 23. 1969. Parhusip, Adhy Basar. Potret Karet Alam Indonesia. Economic Review No. 213. September 2008. Setiawan, H. D dan Andoko, A. Petunjuk Lengkap Budi Daya Karet. Agromedia Pustaka. Jakarta. 2005 Supijanto dan Iskandar, H. S. Budidaya dan Pengolahan Karet, Dalam Rangka Pelatihan Guru Sekolah Menengah Teknologi Pertanian. IPB. 46 hal. 1988.
Tim Penebar Swadaya. Panduan Lengkap Karet. Penebar Swadaya. Jakarta. 2008 Fitri, Rafika. Pembuatan Katalis Zeolit Y sebagai Katalis Perengkah. Teknik Kimia Universitas Bung Hatta. Padang.2013