Selayang Pandang Biodiesel

            Dalam minyak solar terkandung sejumlah senyawa karsinogenik, metalic ash, residu karbon, dan residu sulfur. Zat-zat kimia ini bersifat merusak lingkungan dan mengganggu kesehatan. Untuk menekan faktor-faktor yang merugikan sekaligus mencari bahan bakar alternatif, maka pada akhir abad ke-20 mulai dikembangkan minyak solar dari bahan nabati. Minyak nabati ini harus memiliki properties yang sama atau mirip dengan properties minyak solar. Dari viskositas, densitas, boiling point, ignition point, flash point sampai dengan angka cetane-nya.

Penelitian panjang para ilmuwan sampai pada penemuan kelompok senyawa hidrokarbon alkil-ester. Kelompok senyawa yang berbentuk liquid (minyak) inilah yang kemudian lebih dikenal oleh khalayak sebagai biodiesel. Metil-ester yang merupakan senyawa yang paling dominan pada biodiesel, dihasilkan dari reaksi dua senyawa yakni antara trigliserida dan methanol. Trigliserida dapat dihasilkan dari tanaman jarak pagar, kelapa sawit, biji karet, biji kecipir, kelapa, dan tanaman-tanaman lain yang mengandung minyak lemak.

 

Proses pembuatan biodiesel (metil-ester) dari bahan nabati dapat dibedakan menjadi dua cara yaitu: pertama metode katalis, menggunakan katalis asam maupun basa serta proses pencuciannya menggunakan air (wet wash system) atau absorban (dry wash system); kedua, metode non-katalis dimana transesterfikasi berlangsung pada sebuah reaktor temperatur tinggi dan tekanan tinggi atau temperatur tinggi dan tekanan rendah. ( I Wayan Susila : 2009)

 

Untuk lebih penjelasan lebih lanjut mengenai metode katalis, berikut ini dikutipkan langsung dari makalah ”Bio Diesel” yang ditulis oleh Jamil Musanif (peneliti di Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian) .

Biodiesel adalah senyawa alkil-ester yang diproduksi melalui proses alkoholisis (transesterifikasi) antara trigliserida dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi alkil ester dan gliserol; atau esterifikasi asam-asam lemak bebas (free fatty acid) dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi senyawa alkil ester dan air.

Biodiesel mentah (kasar) yang dihasilkan proses transesterifikasi minyak (atau esterifikasi asam-asam lemak) biasanya masih mengandung sisa-sisa katalis, metanol, dan gliserol (atau air). Untuk memurnikannya, biodiesel mentah (kasar) tersebut bisa dicuci dengan air, sehingga pengotor-pengotor tersebut larut ke dalam dan terbawa oleh fase air pencuci yang selanjutnya dipisahkan. Porsi pertama dari air yang dipakai mencuci disarankan mengandung sedikit asam/basa untuk menetralkan sisa-sisa katalis. Biodiesel yang sudah dicuci kemudian dikeringkan pada kondisi vakum untuk menghasilkan biodiesel yang jernih (pertanda bebas air) dan bertitik nyala 100°C (pertanda bebas metanol).

 

JCO-diagramGambar  Pembuatan biodiesel dengan metode katalis [1]
(sumber : Ira Syahirah, 2008, artikel ilmiah : Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Bahan Baku Jatropha Curcas Jarak Pagar, Tanggal penulisan : 5 Juli 2008, http://iskandarmt.wordpress.com.)

Berikutnya adalah pembuatan biodiesel dengan metode non-katalis. Yakni dengan cara, direaksikannya ”minyak nabati mentah”[2] dengan superheated methanol pada tekanan atmosfir. Perbandingan molar optimal antara minyak nabati dan methanol adalah 160 atau pada rasio volume 1:19. Tempat berlangsungnya reaksi (reactor) disebut dengan Bubble Coloumn Reactor. Atau sering disebut dalam singkatannya, BCR. Jadi minyak nabati mentah yang akan direaksikan diletakkan pada suatu container dan dijaga tetap pada suhu reaksi. Menurut penelitian yang dilakukan oleh I Wayan Susila dan juga oleh Joelianingsih, suhu reaksi untuk menghasilkan kadar metil-ester maksimum adalah 290°C. (I Wayan Susila : 2009 & Joelianingsih, dkk :2008) .

 

CaptureSkema Flow Diagram Bubble Coloumn Reactor aliran Semi Batch

(sumber : I Wayan Susila : 2009)

Kalau diperhatikan, suhu reaksi ini berada di bawah suhu didih minyak nabati mentah. Rata-rata suhu didih minyak nabati mentah adalah 305°C. Yang menjadi pertanyaan adalah, mengapa tidak direaksikan pada suhu didih-nya?.

Pada suhu didih ini sebagian besar dari minyak nabati akan bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa lain dan sebagian lagi menguap. Penguapan, berarti terjadi pengurangan volume. Sehingga bila reaksi antara minyak nabati mentah dan methanol terjadi pada suhu didih, maka metil-ester yang dihasilkan akan sangat-sangat tidak maksimal.
Untuk mencapai suhu reaksi, methanol sebagai senyawa pereaksi, harus dipanaskan hingga ia berubah wujud menjadi gas. Methanol dalam wujud gas inilah yang dikenal dengan superheated methanol. Cara mereaksikannya yakni dengan menyemprotkan superheated methanol dari permukaan bawah container minyak nabati mentah. Sehingga bila dilihat, uap methanol ini menggelembung-gelembung diantara minyak nabati mentah (terlihat seperti mendidih). Hasil dari pereaksian ini menghasilkan metil-ester sebagai produk utama dan gliserol sebagai produk sampingan. Untuk biodiesel berbahan dasar biji karet, dengan metode non-katalis, dihasilkan gliserol dan metil-ester dengan perbandingan 1:10. (I Wayan Susila : 2009)

Metode pembuatan biodisel non-katalis memiliki keunggulan dari pada metode katalis. I Wayan Susila mengungkapkan, setidaknya ada 6 keunggulan metode non-katalis, yakni waktu produksi yang singkat, biaya operasional lebih murah, ruangan yang diperlukan lebih kecil, biaya investasi lebih murah, kualitas biodiesel yang dihasilkan lebih baik, dan kadar metil-ester yang dihasilkan juga lebih banyak.

CaptureGambar Perbandingan antara metil-ester dan gliserol hasil metode non-katalis
(sumber : I Wayan Susila : 2009)

Pembuatan biodiesel, baik dengan metode katalis maupun non-katalis, menghasilkan produk sampingan. Produk sampingan itu diantaranya, ampas, gliserol, FFA dan larutan kotoran-air-asam cuka. Ampas dari ekstraksi minyak nabati mentah masih dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Gliserol dapat dibuat menjadi sabun dan campuran produk kosmetik. Sedangkan FFA, walau pengolahannya agak sulit namun dapat menghasilkan asam lemak linoleat, dan asam lemak- asam lemak lainnya  serta dapat dijadikan sebagai campuran pakan ternak.

Biodiesel tersusun atas sejumlah senyawa hidrokarbon metil-ester , senyawa belerang, iodin dan sejumlah kecil gliserol. Nomor rantai karbon biodiesel berada pada range rantai C12 – C22. Menurut Bode Haryanto senyawa-senyawa metil-ester yang dikenal diantaranya, metil stearat C17H35COOCH3, metil palmitat C15H31COOCH3, metil laurat C11H23COOCH3, metil oleat C17H33COOCH3, metil linoleat C17H31COOCH3, metil linolenat C17H29COOCH3. (Bode Haryanto : 2002)

Tabel  Standar properties biodisel Indonesia
(sumber : Keputusan Dirjen Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi No . 723 K/10/DJE/ 2013)

Capture

Dalam penggunaannya, biodiesel dapat digunakan secara langsung pada kadar kemurnian 100%. Dan bisa digunakan secara langsung untuk jenis mesin diesel apa saja. Namun dalam regulasinya, pemerintah menjual biodiesel dalam bentuk blending. Blending antara biodiesel dan minyak solar. Produk biodiesel di SPBU-SPBU ada yang berkode B5 dan ada pula yang berkode B10. B5 artinya campuran biodiesel sejumlah 5% dan minyak solar 95%. Dan B10 adalah kode campuran biodiesel 10% dan minyak solar 90%.

Terdapat juga sejumlah negara yang menggunakan biodiesel dengan kode B20 keatas. Negara-negara ini diantaranya Costa Rica dan Paraguay. Namun rata-rata, seluruh dunia masih menggunakan biodiesel dengan kode B5 – B10. (Direktorat Bioenergi : 2013)


Keterangan :

1. CJO adalah singkatan Crude Jatropha Oil. Dan JO adalah singkatan dari Jatropha Oil. Proses esterifikasi sendiri bertujuan memisahkan kandungan FFA dari CJO. FFA adalah singkatan dari Free Fatty Acid. FFA dan Gliserol adalah produk sampingan dari pembuatan biodiesel. FFA bersifat korosif, sehingga kehadirannya dalam kadar tinggi maupun rendah sangat tidak diinginkan.

2. Prase crude palm oil merujuk kepada minyak mentah dari pemerasan kelapa sawit. Sebenarnya tidak hanya digunakan crude palm oil untuk membuat biodiesel. Ada juga crude jatropha oil (minyak jarak), crude rubber oil (minyak biji karet), crude cocos oil (minyak kelapa), dan lain-lain. Maka untuk mendeskripsikannya lebih luas digunakan prase “minyak nabati mentah”.

 

Refrensi :

(1) Direktorat Bioenergi, 2013, Informasi Teknis Biodiesel, Kementrian Enegi dan

Sumber Daya Mineral, Jakarta.

(2) Haryanto, Bode., 2002, Diktat : Bahan Bakar Alternatif Biodiesel, Fak. Teknik,

Universitas Sumatra Utara, Medan.

(3) Joelianingsih, Maeda H, Nabetani H, Sagara Y, Soerawidjaya TH, Tambunanan

AH, Abdullah K, 2008, Biodiesel Fuels from Palm Oil via the Non

Catalytic Trans-esterification in a Bubble Column Reactor at Atmospheric

Pressure: a Kinetic Study. Renewable Energy Journal.

(4)  Musanif, Jamil., tanpa tahun, Bio Diesel, Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian.

Kementrian Pertanian, Jakarta.

(5) Susila, I Wayan., 2009, Pengembangan Proses Produksi Biodiesel Biji Karet

Metode NonKatalis “Superheated Methanol” pada Tekanan Atmosfir,

Jurnal Teknik Mesin Vol. 11, No. 2, Universitas Negeri Surabaya,

Iklan

About this entry