BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi merupakan aspek penting dalam kehidupan manusia dan merupakan kunci utama diberbagai sektor. Semakin hari kebutuhan akan energi mengalami kenaikan seiring dengan semakin meningkatnya pertumbuhan penduduk di dunia. Peningkatan permintaan akan menjadi tantangan besar bagi manusia pada abad ke-21. Bagi negara berkembang seperti Indonesia, pertambahan penduduk yang cepat menempatkan Indonesia ke urutan keempat penduduk terpadat di dunia sehingga akan memberikan dampak yang besar terhadap kebutuhan energi. Total populasi di Indonesia tahun 2000 mencapai 205.132.000 sedangkan tahun 2010 mengalami kenaikan menjadi 233.477.400 dan diperkirakan pada tahun 2025 akan mencapai 273.219.200. Total peningkatan rata-rata pertumbuhan penduduk Indonesia antara tahun 2000 hingga 2025 diperkirakan mencapai 33,2%. (Anonim, 2011). Sebagian besar negara di dunia termasuk Indonesia mengandalkan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama, padahal bahan bakar yang bersumber dari fosil atau lebih dikenal sebagai bahan bakar minyak (BBM) tersebut merupakan sumber energi yang tak dapat diperbarui dan semakin hari bahan bakar fosil semakin berkurang akibat gencarnya eksploitasi. Sehingga tak dapat dihindari lagi jika suatu saat bahan bakar fosil akan habis. Krisis cadangan energi menjadi permasalahan besar di berbagai negara di dunia. Di Indonesia khususnya, harga bahan bakar minyak mengalami peningkatan yang cukup signifikan dan memberikan pengaruh besar terhadap sektor ekonomi masyarakat karena berdampak pada kenaikan harga kebutuhan pokok. Bahan bakar fosil yang digunakan oleh hampir semua masyarakat di dunia merupakan penyumbang gas rumah kaca terbesar di bumi yang menjadi penyebab terjadinya global warming. 1
2 Ketergantungan akan pemakaian bahan bakar minyak atau bahan bakar fosil tentu akan meningkatkan konsentrasi gas CO dan CO 2 dimana akan berakibat pada efek rumah kaca dan pada akhirnya meningkatkan pula global warming sehingga suhu bumi menjadi lebih tinggi. Selain efek rumah kaca, penggunaan bahan bakar minyak secara terus menerus dapat menyebabkan gangguan kesehatan pada manusia sebagai akibat dari terhirupnya gas-gas yang ditimbulkan dari residu pembakaran seperti CO, NO, SO serta logam berat seperti timbal (Pb). Ketergantungan akan bahan bakar dari fosil akan menyebabkan eksploitasi yang berlebihan sehingga kelangkaan akan terjadi. Bahan bakar minyak akan menjadi sangat mahal karena permintaan yang jauh lebih tinggi daripada produksinya. Sebagai produk dari minyak bumi, minyak diesel memberikan kontribusi penting bagi kehidupan yang banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang, misalnya transportasi, pertanian, industri, pembangkit tenaga listrik serta pertambangan. Kebutuhan akan minyak diesel sebagai bahan bakar mesin diesel semakin hari semakin meningkat ditandai dengan kelangkaan yang terjadi. Peningkatan kebutuhan akan minyak diesel mendorong pencarian sumber-sumber energi alternatif guna mengatasi krisis energi di masa datang serta untuk menghemat persediaan minyak bumi dimana minyak diesel termasuk salah satu fraksi minyak bumi yang tak terbarukan. Bahan bakar mesin diesel dapat dibuat dari minyak yang dapat diperbaharui seperti minyak nabati dan minyak hewani yang dikenal dengan biodiesel. Sifat biodiesel adalah ramah lingkungan, tidak beracun, secara esensial bebas dari sulfur sehingga membuat biodiesel semakin menarik untuk terus dikembangkan (Yusufa, 2008). Selain itu, hasil pembakarannya yang berupa gas CO dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis (siklus karbon), tidak menghasilkan limbah yang membahayakan lingkungan (tidak toksik), mudah terurai secara alami (biodegradable) dan tidak menimbulkan hujan asam karena tidak adanya emisi gas SO x dan NO x. Permasalahan yang timbul untuk pengembangan biodiesel sebagai energi alternatif ini adalah suplai bahan baku. Keterbatasan bahan baku minyak yang ada menjadi tantangan baru bagi
3 para peneliti bidang energi. Di samping itu pengembangan bahan baku melalui perluasan area penanaman sudah tidak memungkinkan lagi karena lahan yang tak tersedia. Biodiesel dapat digunakan sebagai campuran minyak solar tanpa memodifikasi mesin diesel. Biodiesel yang digunakan sebagai campuran minyak diesel mempunyai keuntungan yaitu dapat meningkatkan daya pelumasan pada mesin. Viskositas biodiesel lebih tinggi dibanding viskositas solar, sehingga biodiesel memiliki daya pelumasan yang lebih baik daripada solar. Biodiesel mampu melumasi mesin dan sistem bahan bakar sehingga dapat menurunkan keausan piston sehingga akan menyebabkan mesin dengan bahan bakar biodiesel jauh lebih awet daripada mesin yang menggunakan bahan bakar solar. Biodiesel telah mengandung oksigen dalam senyawanya yang menjadikan proses pembakaran dalam mesin mendekati sempurna sehingga emisi senyawa karbon non CO dalam gas buang kendaraan sangat kecil dan penggunaan bahan bakar lebih efisien. (Puspitasari, 2013) Biodiesel pada umumnya dikembangkan dari bahan baku lemak hewani dan minyak nabati. Berbagai penelitian dalam pembuatan biodiesel telah dilakukan menggunakan bahan baku dari minyak nabati seperti minyak kelapa, minyak kedelai, minyak sawit, minyak jagung, dan minyak jarak. Lemak hewani mengandung asam lemak jenuh yang tinggi dan biasanya berbentuk padat pada suhu kamar. Bentuk padat tersebut akan menimbulkan masalah dalam proses produksi yang akan berdampak pada biaya produksi yang lebih tinggi dibandingkan dengan minyak nabati (Leung et al., 2010). Dengan demikian, pembuatan biodiesel dari bahan baku minyak nabati lebih potensial dan menarik perhatian dibandingkan dengan lemak hewani (Demirbas, 2005). Pada umumnya, minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku biodiesel merupakan edible oils seperti minyak kelapa, minyak kedelai, minyak sawit, dan minyak jagung, sehingga akan menimbulkan masalah baru karena akan berkompetisi dengan kepentingan bahan pangan. Dengan memanfaatkan limbah seperti ampas kopi yang biasanya hanya dibuang
4 percuma akan memberikan alternatif baru dalam pencarian sumber energi yang terbarukan dan menjaga lingkungan berkesinambungan. Proses pembuatan biodiesel yang biasa dilakukan adalah melalui proses reaksi transesterifikasi dengan mencampurkan trigliserida dan alkohol rantai pendek seperti metanol baik menggunakan katalis asam maupun basa, dalam bentuk homogen maupun heterogen. Menurut Zappi et al (2003), penggunaan katalis basa dalam reaksi transesterifikasi jauh lebih baik daripada katalis asam karena laju reaksinya yang jauh lebih cepat. Katalis basa seperti NaOH merupakan katalis yang paling sering digunakan karena harganya yang murah dan reaktif. (Ma dan Hanna, 1999). Indonesia merupakan negara di wilayah tropis, sehingga memiliki banyak keragaman flora yang dapat tumbuh dan berkembang di Indonesia. Salah satu tumbuhan yang dapat tumbuh di Indonesia yaitu kopi yang biasa digunakan sebagai minuman oleh penduduk Indonesia maupun dunia. Pada tahun 2013, Indonesia termasuk negara penghasil kopi terbesar ke-3 di dunia, setelah Brazil dan Vietnam. Produksi kopi Indonesia tahun 2013 mencapai 10.950.000 kantong (1 kantong = 60 kg) dengan kontribusi terhadap produksi kopi dunia sebesar 7,60%. (Anonim, 2013). Kopi yang telah diseduh dan telah diminum habis akan meninggalkan residu berupa ampas kopi. Masalah selera dan rasa, orang-orang lebih menyukai kopi hitam daripada kopi instan. Kebanyakan dari mereka membuang begitu saja ampas kopi tersebut. Ampas kopi masih mengandung minyak yang dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku. Minyak ampas kopi termasuk minyak nabati berpotensi untuk dijadikan bahan dasar biodiesel yang dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif. Mudafer (2011) menyatakan bahwa ampas kopi mengandung 13-20% minyak, dimana kandungan atau komposisi minyak ampas kopi hampir sama dengan minyak sawit atau minyak kacang kedelai. Bahan bakar energi alternatif dan sumber energi terus digali dari berbagai sumber oleh para peneliti. Bahan-bahan limbah seperti ampas kopi pun dapat menjadi sumber energi alternatif mengingat kandungan minyak
5 ampas kopi yang ada di dalamnya. Minyak dari ampas kopi ini diharapkan menjadi penyokong sumber energi yang dapat membantu memenuhi kebutuhan energi di Indonesia, bahkan sampai ke negara-negara lainnya. Biodiesel dari minyak ampas kopi mengandung senyawa metil ester berupa Metil Palmitat (C16), Metil Stearat (C18:0), Metil Oleat (C18:1), Metil Linoleat (C18:2), Metil Linolenat (C18:3), dan Metil Eikosanoat (C20:0). ( Mudafer, 2011). Biodiesel dari minyak kopi memiliki keunggulan dibanding yang lainnya. Tidak seperti biodiesel pada umumnya, biodiesel dari minyak ampas kopi memiliki aroma yang khas. Biodiesel dari bahan ini memiliki aroma yang harum dan sedap layaknya kopi yang baru diseduh. Dilihat dari zat yang dikandung ampas kopi, maka biodiesel dari ampas kopi jauh lebih awet dan tahan lama dibanding sumber minyak lainnya. Kandungan asam klorogenik pada kopi merupakan zat antioksidan yang terkandung di dalam kopi sehingga biodiesel yang berasal dari ampas kopi menjadi relatif tahan lama dibanding dengan biodiesel lainnya. Namun kandungan asam dalam minyak kopi khususnya asam lemak bebas sangat mempengaruhi metode sintesis biodiesel yang dipilih. Proses sintesis biodiesel tergantung pada mutu bahan awal (kandungan FFA) dan pendukung umpan dalam reaksi (metanol dan katalis). Oleh karena itu dalam penelitian ini akan dilakukan variasi terhadap perbandingan (katalis, minyak dan metanol) untuk mendapatkan hasil reaksi transesterifikasi yang efisien. Disamping itu metil ester yang diperoleh akan dibandingkan dengan metil ester minyak nabati terhadap uji ASTM sebagai biodiesel. Hasil uji ASTM diharapkan dapat memberikan koreksi terutama kandungan asam lemak dengan kualitas biodiesel. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Melakukan ekstraksi minyak dari ampas kopi menggunakan metode Soxhlet. 2. Menentukan karakter fisis dan kimaiwi dari hasil ekstraksi ampas kopi.
6 3. Mempelajari reaksi transesterifikasi minyak ampas kopi dengan metanol terkatalisis NaOH dalam sintesis biodiesel dari minyak ampas kopi. 4. Menganalisis komponen kimia dan fisika hasil sintesis metil ester minyak ampas kopi / biodiesel minyak ampas kopi. 5. Menguji kelayakan biodiesel dari minyak ampas kopi sebagai bahan bakar alternatif terbarukan melalui metode ASTM. 1.3 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah : 1. Meningkatkan daya guna limbah organik seperti ampas kopi menjadi bahan yang bernilai ekonomis. 2. Meningkatkan khasanah ilmu pengetahuan serta teknologi dalam hal pemanfaatan limbah organik seperti ampas kopi sebagai sumber energi alternatif terbarukan. 3. Memberikan informasi tentang komponen biodiesel hasil konversi dari minyak ampas kopi.