PENDAHULUAN Latar Belakang Minyak nabati merupakan salah satu produk utama pertanian Indonesia. Usaha agribisnis di bidang ini (terutama minyak sawit) telah memberikan kontribusi bagi perekonomian negara, kemakmuran bagi pengusaha, serta sumber penghidupan bagi ribuan petani dan buruh yang terlibat didalamnya. Indonesia memberikan kontribusi sekitar 51% terhadap total produksi minyak sawit dunia, dan merupakan negara terbesar penghasil minyak sawit dunia. Indonesia dan Malaysia menyumbang sekitar 87% produksi minyak sawit dunia, atau sekitar 23% dari total produksi minyak hayati dunia (USDA.2011). Saat ini ekspor minyak sawit Indonesia adalah sekitar 75% dari total produksi nasional, dan sebagian besar (77%) masih berupa crude palm oil (CPO) dan palm kernel oil (PKO), dan sebagian kecil lagi dalam bentuk produk intermediet seperti fattyacid, dan fattyalkohol (Sulistyanto A.I, Akyuwen R.2011) Meskipun potensi pengembangan minyak nabati (sawit) Indonesia sangat tinggi, namun strategi pengembangan agroindustrinya dianggap masih lemah. Persoalan klasik dan struktural mengenai pengembangan perkebunan dan industri kelapa sawit Indonesia yang masih membelit dan belum teratasi diantaranya adalah penyediaan input produksi (seperti bibit yang berkualitas baik, pupuk, dan pestisida), dan buruknya infra struktur. Selain itu, unsur kelembagaan yang bertugas menangani dan bertanggungjawab dalam menetapkan kebijakan terhadap perkelapasawitan di Indonesia dianggap belum terorganisasi dengan baik. Berbeda dengan Malaysia, potensi pengembangan produksi minyak nabati (sawit) di Indonesia masih sangat besar terutama dengan ketersediaan lahan, kesesuaian iklim, ketersediaan sumberdaya yang berkualitas, dan tenaga kerja yang melimpah. Dengan potensi yang demikian menjanjikan, sebaiknya upaya peningkatan jumlah produksi minyak nabati (minyak sawit) tersebut juga diiringi dengan kebijakan pengembangan industri hilir berbasis minyak nabati (minyak sawit), sehingga tidak hanya berorientasi untuk menjadi negara pengekspor CPO dan PKO saja. Keunggulan komparatif yang dimiliki tersebut seyogyanya ditingkatkan menjadi keunggulan kompetitif dengan dukungan kelembagaan dan kebijakan yang tepat untuk mengembangkan agroindustri hilir berbasis CPO-PKO. Pengembangan agroindustri hilir berbasis minyak nabati (sawit) akan bermanfaat untuk menjaga terjadinya oversupplay CPO-PKO yang biasanya akan merugikan
petani, dan untuk meningkatkan nilai ekonomi dan nilai guna produk. CPO dan PKO adalah bahan dasar agroindustri yang dapat ditransformasi menjadi produk lain yang bernilai ekonomi tinggi. Pengembangan agroindustri hilir nasional aditif pelumas menggunakan bahan baku berbasis minyak nabati akan merupakan keunggulan karena Indonesia merupakan penghasil utama minyak nabati, sehingga ketersediaan bahan baku terjamin, dan sekaligus merupakan upaya derivatisasi produk hulu agroindustri berbasis keunggulan lokal dalam menciptakan nilai tambah produk. CPO dan PKO berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan pelumas dasar dalam sistem otomotif karena mampu menahan wear (keausan) dengan baik, dan sangat efektif dalam menurunkan tingkat emisi CO dan hidrokarbon (Masjuki et,al, 1999). Transfomasi CPO-PKO menjadi biodiesel melalui proses transesterifikasi merupakan salah satu teknologi yang saat ini sedang berkembang sebagai upaya memperoleh energi alternatif pengganti minyak bumi. Selain berfungsi sebagai biodiesel, senyawa metil ester asam lemak yang merupakan hasil proses derivatisasi trigliserida atau asam lemak minyak nabati (sawit) ternyata memiliki kinerja sebagai aditif antiwear, antifriksi, dan peningkat lubrisitas dalam sistem pelumasan pada tekanan dan suhu normal (Masjuki et al.1997, Maleque.2000, Goodrum & Geller 2005). CPO-PKO dapat pula ditransformasi menjadi produk hilir agroindustri sebagai natural based surfactant yang banyak digunakan pada berbagai produk industri, seperti industri pangan, kosmetik, obat, rolling oil, pelumas dan aditifnya, dan lain-lain. Perlakuan teknologi terhadap CPO-PKO ini diyakini akan memberikan nilai tambah fungsi dan nilai tambah ekonomi yang lebih tinggi bagi negara dibanding dengan hanya mengekspor CPO-PKO. Justru hal ini yang dilakukan oleh negara-negara pengimpor CPO dari Indonesia. Dengan perlakuan teknologi, CPO-PKO ditransformasi menjadi produk hilir yang bernilai ekonomi lebih tinggi dan diekspor kembali ke Indonesia. Selain itu, pengembangan agroindustri hilir berbasis CPO-PKO juga akan bermanfaat dalam upaya mengantisipasi berkurangnya cadangan sumber minyak mineral yang umum digunakan sebagai bahan baku industri. Dengan keunggulan sifatnya yang renewable, dan biodegradable, minyak nabati (minyak sawit) diharapkan menjadi bahan baku industri hilir alternatif pengganti minyak bumi yang bersifat ramah lingkungan. 2
Berbagai cara dapat dilakukan untuk menderivatisasi CPO-PKO menjadi produk hilir agroindustri, misalnya melalui transformasi secara fisik, kimia, atau enzimatis. Pada dasarnya, derivatisasi secara kimia terhadap minyak atau asam lemak minyak nabati menjadi produk agroindustri hilir dilakukan berdasarkan prinsip reaksi kimia oganik terhadap gugus fungsi karbonil yang dimilikinya. Dalam penelitian ini, derivatisasi produk berbahan dasar CPO-PKO dilakukan secara kimia yang diarahkan pada aplikasi fungsinya sebagai aditif minyak pelumas sebagai antiwear-antifriksi, dan antioksidan. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah memperoleh prototipe aditif pelumas garam kompleks Zinc-difattyalkyldithiocarbamate berbasis minyak nabati yang mempunyai kemampuan sebagai antiwear-antifriksi, dan antioksidan dalam sistem pelumasan, dan melakukan analisis nilai tambah produk tersebut. Selain itu, penelitian ini juga ingin mengungkap peran hasil transformasi gugus karbonil, ikatan rangkap dan simetri antar rantai alkil asam lemak minyak nabati dalam produk aditif terhadap kinerjanya sebagai aditif pelumas yang memiliki daya kendali terhadap wear-friksi, dan oksidasi. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini meliputi: 1. Transformasi asam lemak dominan yang terdapat pada minyak nabati menjadi produk antara fattyamina sekunder, melalui intermediet fattyamida sekunder. Namun demikian, sehubungan produk transformasi asam lemak ke fattyamina primer sudah tersedia secara komersil maka sebagai bahan baku awal digunakan fattyamina primer. 2. Derivatisasi produk fattyamina sekunder menjadi kompleks logam Zincdifattyalkyldithiocarbamate. 3. Pengujian kinerja aditif pelumas kompleks logam Zincdifattyalkyldithiocarbamate sebagai aditif antiwear-antifriksi, dan anti oksidan dalam sistem pelumasan. 4. Seleksi prototipe aditif pelumas kompleks logam Zincdifattyalkyldithiocarbamate yang memiliki kinerja terbaik sebagai aditif antiwear-antifriksi, dan antioksidan. 3
5. Rancangan implementasi melalui analisis nilai tambah prototipe produk aditif pelumas kompleks logam Zinc-difattyalkyldithiocarbamate terseleksi. Hipotesis Penelitian Hipotesis utama dari penelitian ini adalah asam lemak minyak nabati dapat dibuat menjadi aditif pelumas, sedangkan hipotesis spesifiknya adalah: 1. Asam lemak minyak nabati dapat dibuat menjadi senyawa fattyamida sekunder, fattyamina sekunder, dan kompleks logam Zinc-difattyalkyl dithiocarbamate. 2. Senyawa kompleks logam Zinc-difattyalkyldithiocarbamate memiliki kemampuan sebagai antiwear-antifriksi, dan antioksidan jika ditambahkan pada pelumas dasar. 3. Kemampuan senyawa kompleks logam Zinc-difattyalkyldithiocarbamate sebagai aditif antiwear-antifriksi, dan antioksidan akan dipengaruhi oleh panjang rantai alkil, ikatan rangkap pada rantai karbon asam lemak, dan simetri antar rantai alkil dalam produk. Panjang rantai alkil tertentu dalam asam lemak awal akan menghasilkan kinerja antiwear-antifriksi, dan antioksidan yang optimum dari senyawa Zinc-difattyalkyldithiocarbamate yang dihasilkan, yang akan menjadi kebaruan dari penelitian ini. 4. Aditif pelumas kompleks logam Zinc-difattyalkyldithiocarbamate dapat memberikan nilai tambah pada produk minyak nabati, sehingga industri aditif pelumas antiwear-antifriksi, dan antioksidan berbasis minyak nabati sangat potensial untuk dikembangkan. Kerangka Pemikiran Transformasi kimia terhadap asam lemak minyak nabati menjadi senyawa kompleks logam Zinc-difattyalkyldithiocarbamate, akan menghasilkan senyawa yang bersifat aktif permukaan/antarmuka, mempunyai kemampuan teradsorpsi dan membentuk lapisan film pada antarmuka logam-logam yang menjadi prasyarat dalam sistem pelumasan, sehingga wear, dan friksi dapat diminimalisasi, karena molekul tersebut dapat menahan gesekan antar permukaan pada saat salah satu bergerak atau keduanya bergerak. Gugus fungsi difattyalkildithiocarbamate dapat juga bertindak sebagai antioksidan melalui cara deaktivasi reaksi yang mengakibatkan autooksidasi terhadap pelumas dasar yang akan berdampak pada peningkatan stabilitas viskositas pelumas oleh pengaruh suhu pada saat digunakan. 4
Efektivitas pembentukan lapisan film pada antarmuka logam-logam sebagai antiwear-antifriksi dapat dicapai melalui pengaturan keseimbangan hidrofilitas-hidrofobitasnya dengan mengontrol panjang gugus alkil (R) dan ikatan rangkap dari fragmen asam lemaknya. Variasi panjang rantai karbon alkil (R), ikatan rangkap fragmen asam lemak, dan simetri antar gugus alkil asam lemak dalam senyawa garam komplek Zinc-difattyalkyldithiocarbamate yang dihasilkan, akan memberi aspek bantalan tambahan, mempengaruhi karakter shear strength dari lapisan film permukaan dan antarmuka, sehingga akan memiliki kemampuan inhibisi terhadap wear dan friksi, yang akan berperan meningkatkan dan mengontrol daya lubrisitas pada aplikasinya sebagai aditif minyak pelumas. Meskipun topik penelitian ini mengenai pembuatan aditif pelumas berbasis minyak nabati, namun tahap sintesisnya dimulai dari fattyamina primer yang merupakan produk turunan intermediet minyak nabati yang sudah dikomersialisasi. Fattyamina primer diubah menjadi produk antara fattyamina sekunder, melalui intermediet fattyamida sekunder. Pada tahap ini diperoleh berbagai jenis fattyamina sekunder berdasarkan perbedaan panjang rantai alkil dan kejenuhan ikatannya dari asam lemak minyak nabati (C12:0, C16:0, C18:0, dan C18:1). Keberhasilan transformasi molekul dipantau melalui analisis perubahan gugus fungsi dengan Spektrofotometer Infra Merah Transformasi Fourier (FTIR). Fattyamina sekunder yang dihasilkan kemudian diderivatisasi menjadi kompleks logam Zinc-difattyalkyldithiocarbamate dengan rumus umum (RR NCS 2 ) 2 Zn. Keberhasilan pembuatan dipantau melalui perubahan gugus fungsi dengan FTIR, analisis elementer (uji temu balik Zn) menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (AAS), dan uji konfirmasi kemurnian produk dengan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC). Pada masing-masing tahapan pembuatan fattyamida sekunder, fattyamina sekunder dan kompleks logam Zinc-difattyalkyldithiocarbamate, dilakukan seleksi produk berdasarkan aspek kemudahan teknik pemisahan, dan rendemen setiap produk yang dihasilkan. Hanya produk yang proses separasinya mudah dan rendemennya tinggi yang diteruskan sampai ke pengujian kinerjanya. Tahap berikutnya adalah pengujian unjuk kerja kompleks logam Zincdifattyalkyldithiocarbamate sebagai aditif antiwear-antifriksi, dan antioksidan. Kinerja aditif dievaluasi dengan cara menambahkannya pada pelumas dasar (Lube Base Oil HVI-60 produksi Pertamina Cilacap) dan membandingkan kinerjanya 5
dengan aditif komersial yang biasa digunakan dalam sistem pelumasan. Kinerja aditif sebagai antiwear-antifriksi dalam sistem pelumasan dilakukan dengan metode four ball test dengan putaran dan variasi pembebanan, melalui pemantauan indikator kinerja welding point, dan load wear index, sedangkan uji aktifitas antioksidan dilakukan dengan metode rancimat menggunakan refined bleached deodorized palm oil (RBDPO) sebagai blanko dan pelarut. Evaluasi terhadap data hasil uji kinerja dari setiap varian aditif yang dibuat akan menetapkan dan merekomendasikan prototipe aditif kompleks logam Zincdifattyalkyldithiocarbamate terpilih yang memiliki kinerja terbaik, yang kemudian digunakan sebagai model produk untuk rekomendasi terapan melalui analisis nilai tambahnya. Perbedaan dari struktur senyawa yang diproduksi pada penelitian ini dibandingkan dengan senyawa dialkilditiokarbamat yang telah umum digunakan terletak pada rantai alkil R. Pada senyawa dialkilditiokarbamat yang umum digunakan, kedua rantai R adalah identik dengan atom karbon berkisar dari C 4 C 10 dan bersumber dari bahan petrokimia, sedangkan yang dihasilkan dalam rancangan produksi pada penelitian ini adalah struktur senyawa dengan kedua rantai R dapat sama atau berbeda dengan variasi atom karbon C 12,C 16, dan C 18 (jenuh dan tidak jenuh) dari sumber asam lemak trigliserida nabati. Kombinasi rantai asam lemak tersebut menghasilkan banyak variasi produk senyawa dialkilditiokarbamat yang diduga kuat memiliki kinerja yang berbeda-beda, sehingga diperoleh satu prototipe produk dengan kinerja terbaik, sekaligus merupakan kebaruan dari penelitian ini. 6