BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Energi merupakan kebutuhan dasar manusia yang tidak dapat dihindari ketercukupannya, dan sangat nyata mempengaruhi kelangsungan hidup suatu bangsa di masa sekarang dan masa yang akan datang. Saat ini, masyarakat Indonesia menggantungkan sebagian besar kebutuhan energi dari bahan bakar berbasis minyak bumi yang bersifat tidak terbarukan. Peningkatan jumlah penduduk dan industri mengakibatkan peningkatan kebutuhan akan bahan bakar. Akan tetapi, peningkatan kebutuhan bahan bakar tersebut tidak diimbangi dengan peningkatan jumlah produksi bahan bakar yang selama ini berasal dari fosil yang cadangannya terus menurun dan bersifat tidak terbarukan. Menurut Hariyadi (2005), selain tidak terbarukan bahan bakar berbasis minyak bumi menimbulkan permasalahan lingkungan karena polusi udara. Berdasarkan hal tersebut, maka perlu dilakukan upaya untuk menciptakan sumber energi terbarukan yang lebih ramah lingkungan. Bahan bakar tersebut diharapkan berasal dari potensi alam yang dimiliki oleh Indonesia, meliputi keanekaragaman hayati baik jenis flora maupun fauna, serta didukung letak geografis yang sangat strategis. Salah satu yang dapat digunakan sebagai sumber energi terbarukan adalah biodiesel yang berasal dari minyak nabati. 1
2 Biodiesel adalah senyawa alkil ester yang diproduksi melalui reaksi transesterifikasi antara trigliserida (minyak nabati, seperti minyak sawit, minyak jelantah, minyak jarak dan lain - lain) dengan alkohol (misal metanol) menjadi alkil ester (misal metil ester) dan gliserol dengan bantuan katalis basa atau asam. Bahan baku dan teknologi proses produksi biodiesel merupakan hal penting dalam pembuatan biodiesel yang akan menentukan kualitas dan harga dari biodiesel. Bahan baku pembuatan biodiesel yang dipakai saat ini adalah minyak sawit, minyak jelantah, minyak jarak dan minyak nyamplung. Pemilihan bahan baku untuk proses produksi biodiesel yang ekonomis adalah dengan penggunaan low cost feed stock. Beberapa contoh bahan baku yang termasuk low cost feed stock adalah minyak jelantah, palm fatty acid distillate (PFAD) yang merupakan hasil samping pemurnian CPO, serta lemak hewan (Dewati, 2013). Pada penelitian ini akan digunakan minyak jelantah sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Minyak jelantah merupakan salah satu minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Hal ini dapat dilakukan karena minyak jelantah merupakan minyak nabati yang berasal dari turunan Crude Palm Oil (CPO). Pemanfaatan minyak jelantah sebagai bahan baku pembuatan biodiesel merupakan salah satu cara pengurangan limbah (minyak jelantah) yang menghasilkan nilai ekonomis serta menciptakan bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar solar.
3 Biodiesel diharapkan dapat menggantikan solar sebagai bahan bakar mesin diesel. Kelebihan biodiesel dibanding dengan solar adalah angka setana biodiesel lebih tinggi dan kandungan sulfur biodiesel lebih rendah sehingga gas hasil pembakaran biodiesel lebih ramah lingkungan. Sementaara itu, kelemahan biodiesel adalah biodiesel dapat melarutkan beberapa jenis karet yang digunakan dalam mesin dan volatiilitas rendah. Oleh karena itu, pengembangan biodiesel terus dilakukan pada bahan baku dan teknologi proses produksi. Produksi biodiesel dari minyak jelantah merupakan proses konversi trigliserida yang terdapat dalam minyak tersebut melalui proses transesterifikasi yang biasa disebut reaksi alkoholisis. Metanol merupakan alkohol yang banyak digunakan sebagai pereaksi dalam pembuatan biodiesel. Hal tersebut dikarenakan harga metanol lebih murah daripada alkohol lainnya. Selain itu metanol merupakan senyawa polar berantai karbon terpendek, sehingga akan bereaksi lebih cepat dengan trigliserida. Di dalam reaksi transeterifikasi ini digunakan katalisator heterogen (padat), karena katalis homogen (cair) yang selama ini digunakan menimbulkan masalah dalam pemurnian biodiesel dan membutuhkan separasi katalis yang cukup rumit. Untuk itu dikembangkan katalis heterogen (padat) yang pemurniannya lebih mudah dan pemisahan katalisnya relatif mudah sehingga biayanya relatif lebih murah. Pada penelitian ini akan dipelajari kondisi optimum serta kinetika reaksi alkoholisis trigliserida pada proses produksi biodiesel dari minyak jelantah
4 secara batch dengan katalis zeolit zirkonia tersulfatasi. Data yang dihasilkan dalam peneitian ini diharapkan dapat mempermudah dalam perancangan pabrik biodiesel. 1.2. Tujuan Penelitian a) Mempelajari kinetika reaksi transesterifikasi pada produksi biodiesel dari minyak jelantah dengan menggunakan katalis zeolit zirkonia tersulfatasi. b) Mendapatkan kondisi proses yang optimum dalam proses produksi biodiesel dari minyak jelantah dengan katalis zeolit zirkonia tersulfatasi. 1.3. Keaslian Penelitian Penelitian tentang biodiesel telah banyak dikembangkan oleh para peneliti peneliti sebelumnya, dan Tabel 1 dibawah ini menunjukkan beberapa contoh peneliti yang telah mengembangkan penelitian tentang biodiesel. Tabel 1. Daftar Penelitian Tentang Biodiesel Yang Sudah Dilakukan Peneliti Judul penelitian Variabel Hasil Ethanolysis of Used Frying Oil. Biodiesel Preparation and Characterization Encinar et al. (2007) Rasio etanol / minyak molar (6:1-15:1) katalis (0,1-1,5 wt.%) Suhu reaksi (35-78 C) Jenis katalis kalium hidroksida 72,5% dengan kondisi operasi suhu 60 O C, konsentrasi katalis 1% dan rasio etanol/minyak 12:1
5 Peneliti Judul penelitian Variabel Hasil Gracia et al. (2007) Masduki (2013) Putri (2013) Transesterification of Soybean Oil Catalyzed by Sulfated Zirconia Kinetika Reaksi Esterifikasi Palm Fatty Acid Distilate (PFAD) Menjadi Biodiesel Menggunakan Katalis Zeolit - Zirkonia Tersulfatasi Optimasi Proses dan Studi Kinetika Pada Sintesa Biodiesel Dari Used Cooking Oil Berbasi Crude Palm Oil (CPO) Dengan Reaksi Etanolisis katalis S-ZrO2 (1%, 2,5%, 5% dan 10% b / b terhadap minyak kedelai) Rasio minyak / metanol molar 1:20 Suhu reaksi 85, 100, 120 dan 150 O C PFAD dengan metanol antara 1:5; 1:7,5; 1:10 dan 1:12,5 katalis 1%, 2%, 3% dan 5% Suhu reaksi 55 O C, 60 O C dan 65 O C reaktan (molar minyak:metanol) 1:4; 1:6; 1:9 dan 1:12 Persen katalis 1,1; 1,3 dan 1,5% Suhu reaksi 323, 333, 343 dan 353K Kecepatan pengadukan 200, 500 rpm 98,6%dengan kondisi operasi suhu 120 O C, waktu reaksi 1 jam, dan konsentrasi katalis 5% (b / b) 75,68%.dengan perbandingan PFAD dengan minyak 1:10, konsentrasi katalis 3%, suhu reaksi 65 O C dan waktu reaksi selama 120 menit 96% dengan kondisi operasi pada perbandingan reaktan (molar minyak:metanol) 1:9, persen katalis 1,5%, suhu 343 K, dan kecepatan pengadukan 500 rpm selama 30 menit
6 Peneliti Judul penelitian Variabel Hasil Ramaraju dan Ashok (2011) Biodiesel Development from High Free Fatty Acid Punnakka Oil Rasio metanol/minyak (0.35, 0.50, 0.65 and 0.75 v/v), Suhu reaksi 40 o C, 50 o C dan 60 o C Waktu reaksi (30, 60, 90 dan 120 menit) 92,5% dengan kondisi operasi metanol terhadap minyak 0,2 v / v, konsentrasi katalis 1,0% b / v minyak, suhu reaksi 60 o C, dan waktu reaksi 60 menit. Rustamaji (2010) Kinetika Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar Dengan Katalisator Zirkonia Tersulfatasi katalis1, 1,5; 2; 2,5; dan 3% berat minyak pereaksi metanolminyak 3; 4,5; 6; 7,5; dan 9 mgek/mgek, Suhu reaksi 100, 110, 120, 130, dan 140 O C Kecepatan pengadukan 600,700, 800, 900, dan 1000 rpm. Pengaruh perbandingan pereaksi yang dipelajari dengan variasi rasio metanol/pfad 5,10 dan 15 katalis 1, 3 dan 5% Kecepatan pengadukan 700, 800 dan 950 rpm Suhu reaksi 55, 79,65%.dengan perbandingan metanol terhadap minyak 9:1, konsentrasi katalis 3%, suhu reaksi 140 O C, kecepatan pengadukan 1000 rpm dan waktu reaksi selama 120 menit Sawitri (2012) Kinetika Reaksi Esterifkasi pada Produksi Biodiesel dari Palm Fatty Acid Distilate (PFAD) Dengan Katalisator Zirkonia Tersulfatasi 83,22%.dengan perbandingan pereaksi dengan rasio metanol/pfad 10, konsentrasi katalis 3%, kecepatan pengadukan 800 rpm dan suhu reaksi 60 o C 60 dan 65 o C
7 Peneliti Judul penelitian Variabel Hasil Sulthoni (2013) Yano (2013) Kinetika Reaksi Esterifikasi Asam Lemak Bebas Pada Minyak Nyamplung Dengan Etanol Menggunkan Katalis Tin(II) Klorid Proses Dan Pemodelan Proses Produksi Biodiesel Dari Minyak Sawit Secara Kontinyu Dengan Reactive Distilation Menggunakan Katalis Karbon Aktf mol pereaksi (etanol:minyak nyamplung) 1:30,0937; 1:59,9324; 1:90,1766 dan 1:120,3592 Persen berat katalis terhadap minyak 0,5; 1; 2 dan 3% Suhu reaksi 38, 48, 58 dan 68 O C molar pereaksi (metanol:minyak sawit) adalah 4:1, 6:1 dan 8:1 Suhu reaksi 50 O C, 55 O C dan 60 O C Berat katalis 20 gram 64,4849% dengan perbandingan mol pereaksi (etanol:minyak nyamplung) 1:59,9324, persen berat katalis terhadap minyak 2% dan suhu reaksi 68 O C 78,82% dengan perbandingan molar pereaksi (metanol:minyak sawit) 6:1, suhu reaksi 60 O C dan berat katalis 20 gram Penelitian tentang kinetika reaksi esterifikasi Palm Fatty Acid Distilate (PFAD) menjadi biodiesel menggunakan katalis zeolit - zirkonia tersulfatasi telah dilakukan oleh Masduki (2013). Hasil penelitian menunjukkan, bahwa kondisi reaksi relatif baik dicapai pada konsentrasi katalisator 3% berat minyak, perbandingan pereaksi metanol-minyak 10:1 dan suhu reaksi 75 o C. Katalis zeolit zirkonia tersulfatasi juga dapat digunakan untuk reaksi transesterifikasi. Akan tetapi berdasarkan studi literatur yang penulis lakukan, penelitian tentang penggunaan zeolit - zirkonia tersulfatasi sebagai katalis pada produksi biodiesel secara transesterifikasi belum pernah dilakukan.
8 1.4. Manfaat Penelitian 1) Diperolehnya sumber energi baru dan terbarukan yang lebih ramah lingkungan sebagai pengganti minyak bumi. 2) Didapatnya informasi tentang proses produksi biodiesel dari bahan baku minyak jelantah dengan katalis padat khususnya zeolit zirkonia tersulfatasi.