Makalah Biosolar

BAB I

PENDAHULUAN

Dunia ini memasuki masa penurunan sumber daya energi terbarukan non, dikenal sebagai 'Peak Oil', sementara permintaan energi meningkat. minyak produksi dunia ini diharapkan mengalami penurunan antara satu dan sepuluh dekade (Crookes, 2006). Sebagai akibat dari krisis energi yang akan datang, baik pemerintah dan industri swasta memeriksa sumber energi alternatif. Sumber-sumber non-terbarukan lainnya dari energi yang ada, seperti batubara dan uranium Namun, sumber-sumber ini terbatas dan juga akan pasti penurunan ketersediaannya.

Untuk mengantisipasi punahnya bahan bakar fosil yang non-terbarukan ini dibutuhkan terobosan teknologi yang bersifat terbarukan. Sumber energy yang dapat diperbaharui tentu saja melibatkan komponen-komponen yang dapat dilestarikan. Komponen tersebut adalah komponen biotic yang dikembangkan dengan prosedur penelitian yang menghasilkan bahan bakar pengganti bahan bakar fosil. Proses ini adalah salah satu contoh dari bioteknologi.

Bioteknologi adalah pemanfaatan mikroorganisme atau komponen biotic yang dimanfaatkan cara hidupnya dan metabolismenya untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia. Bioteknologi memiliki peran yang sangat banyak diantaranya adalah dalam bidang pangan, pengolohan limbah, obat-obatan, budidaya varietas unggul, juga dalam bidang energy alternative bahkan sebagai alternative bahan bakar minyak (BBM).

Bahan bakar minyak (BBM) merupakan salah satu sumber energy utama yang dibutuhkan dalam kehidupan kita sehari-hari, pada era saat ini hamper semua aktifitas/kegiatan sehari-hari tidak pernah lepas dari ketergantungan akan bahan bakar minyak. Dengan semakin meningkatnya konsumsi bahan bakar minyak (BBM) yang dari tahun ketahun terus mengalami peningkatan, dibutuhkan ketersediaan cadangan bahan baku yang begitu luar biasa besar. Sebagai gambaran, pada tahun 2002 konsumsi bahan bakar minyak Indonesia sekitar 57,8 juta kilo liter setiap harinya, sector transportasi merupakan pengguna terbesar bahan bakar minyak. Dari konsumsi sebanyak itu 30% berasal dari minyak impor. Dengan konsumsi sebanyak itu diperkirakan pada tahun 2015 Indonesia akan menjadi pengimpor minyak penuh.(Elisabeth dan Haryati dalam Mukhibin, 2010)

Mencari energy alternative guna dijadikan sebagai bahan bakar minyak merupakan suatu jalan keluar yang harus kita lakukan, terutama pada sumber energy terbaru sebagai pengganti BBM yang telah ada. Para pakar telah menemukan pada minyak nabati, minyak hewani atau dari minyak gorek bekas/daur ulang dapat diproses menjadi biodiesel.

Bab II

Pembahasan.

2.1 Pengertian biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari bahan terbarukan atau secara khusus merupakan bahan bakar mesin diesel yang terdiri atas ester alkil dari asam-asam lemak yang dibuat dari minyak nabati, minyak hewani atau dari minyak goring bekas/daur ulang melalui proses trans atau esterifikasi. (Mukhibin,2010).

Menurut Jamil (2011) biodiesel merupakan salah satu jenis biofuel (bahan bakar cair dari pengolahan tumbuhan) di samping Bio-etanol. 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) dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi senyawa alkil ester dan air .Dengan demikian biodiesel diharapkan dapat menjadi alternative bahan bakar pengganti solar

Biodiesel adalah biofuel yang terdiri dari ester monoalkyl yang berasal dari minyak organik, tanaman atau hewan, melalui proses tranesterification (Demirbas, 2007). Reaksi transesterifikasi biodiesel sangat sederhana:

Trigliserida + 3 Methanol → ← Katalisator → Glycerine + 3 Methyl Esters (Biodiesel)

(Campbell,2008)

2.2 Sifat-sifat penting bahan bakar mesin diesel (solar)

Sifat-sifat penting dari bahan bakar mesin diesel (solar) antara lain:

a. Viskositas

Viskositas merupakan sifat fisis yang penting bagi bahan bakar diesel. Viskositas yang terlalu tinggi dapat mempersulit pembentukan butir-butir cairan/kabut saat penyemprotan/atomisasi. Viskositas bahan bakar yang terlalu rendah akan dapat mengakibatkan kebocoran pada pompa injeksi bahan bakar.

b. Pour point

Pour point atau titik tuang adalah suhu terendah dimana bahan bakar dapat dialirkan. Untuk daerah bersuhu rendah, bahan bakar dipersyaratkan tidak membeku. Titik tuang yang terlalu tinggi akan menyebabkan kesulitan pada pengaliran bahan bakar.

c. Flash point

Titik nyala atau flash point adalah suhu terndah dimana bahan bakar dalam campurannya dengan udara akan menyala. Bila nyala tersebut terjadi secara terus menerus maka suhu tersebut dinamakan titik bakar (fire point). Titik nyala yang terlalu tinggi ujga dapat menyebabkan keterlambatan penyalaan sementara apabila titik nyala terlampau rendah akan menyebabkan timbulnya detonasi yaitu ledakan-ledakan kecil yang terjadi sebelum bahan bakar masuk ke ruang bakar. Hal ini dapat menimbulkan resiko pada saat penyimpanan.

d. Carbon residu

Sisa karbon yang tertinggal pada proses pembakaran akan menyebabkan terbentuknya endapan kokas yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Hal ini dapat menyebabkan terhambatnya operasi mesin secara normal, serta dapat menyebabkan bagian bagian pompa injeksi bahan bakar cepat menjadi aus. Dengan demikian semakin rendah nilai sisa karbon, semakin baik efisiensi motor tersebut.

e. Warna

Bahan bakar tidak secara langsung berpengaruh terhadap kinerja motor/mesin diesel. Warna yang terlalu terang, dapat dikoreksi dengan penambahan zat warna tertentu sehingga masuk dalam standar warna bahan bakar diesel.

f. Nilai kalor

Nilai kalor bahan bakar menentukan jumlah konsumsi bahan bakar tiap satuan waktu. Makin tinggi nilai kalor bahan bakar menunjukkan bahan bakar tersebut semakin sedikit pemakaiannya. Tidak ada standar khusus yang menentukan nilai kalor minimal yang harus dimiliki oleh bahan bakar mesin diesel.

g. Bilangan setana

Adalah ukuran kualitas penyalaan sebuah bahan bakar diesel dalam keadaan terkompresi. Bilangan setana dari minyak diesel konvensional dipengaruhi oleh struktur molekul hidrokarbon penyusun. Normal paraffin dengan rantai panjang mempunyai bilangan sentana

2.3 Spesifikasi biodiesel sesuai SNI 04-7182-2006

Dalam pelaksanaan pembuatan biodiesel ini diharapkan akan memiliki kesamaan standar nasional biodiesel yang dapat dilihat dari dibawah ini:

No	Parameter	Satuan	Nilai
1.	Massa jenis	Kg/m3	850-890
2.	Viskositas kinematik pada 400C	Mm2/s(cst)	2.3-60
3.	Angka setana		Min 51
4.	Titik nyala (mangkok tertutup)	0C	Min 100
5.	Titik kabut	0C	Maks 18
6.	Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 500C)		Maks No 3
7.	Residu karbon dalam contoh asli dalam 10% ampas distilasi		Min 0.05 Maks 0.30
8.	Air dan sedimen	% mol	Maks 0.5*
9.	Temperature destilasi 90%	0C	Maks 360
10.	Abu tersulfaktan	% massa	Maks 0.02
11.	Belerang	Ppm-m (mg/kg)	Maks 100
12.	Fosfor	Ppm-m (mg/kg)	Maks 10
13.	Angka asam	Mg-KOH/g	Maks 0.8
14.	Gliserol bebas	% massa	Maks 0.02
15.	Gliserol total	% massa	Maks 0.24
16.	Kadar ester alkil	% massa	Maks 96.5
17.	Angka iodium	% massa 9g-12/100	Maks 115
18.	Uji helphen		Negative
* dapat diuji terpisah dengan ketentuan kandungan sedimen maksimum 0.01%vol

(Mukhibin, 2010)

2.4 Proses Produksi Biodiesel dari Jarak Pagar

a. Pengepresan biji jarak pagar

Beberapa metoda yang dapat digunakan untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak yaitu rendering, teknik pengepresan mekanis (mechanical expression) dan menggunakan pelarut (solvent extraction). Pengepresan mekanis merupakan suatu cara pemisahan minyak dari bahan yang berupa biji-bijian dan paling sesuai untuk memisahkan minyak dari bahan yang tinggi kadar minyaknya yaitu sekitar 30-70 persen. Sebagaimana kita ketahui bersama, minyak jarak pagar terkandung dalam bahan yang trigliserida metanol gliserin metil ester berbentuk biji dengan kandungan minyak sekitar 35 - 45 persen. Berdasarkan hal tersebut maka metoda ekstraksi yang paling sesuai untuk biji jarak yaitu

teknik pengepresan mekanis. Dua cara yang umum digunakan pada pengepresan mekanis biji jarak yaitu pengepresan hidrolik (hydraulic pressing) dan pengepresan berulir (expeller pressing). Pengepresan hidrolik adalah pengepresan dengan menggunakan tekanan. Tekanan yang dapat digunakan sekitar 140,6 kg/cm.

Besarnya tekanan yang digunakan akan mempengaruhi sedikit-banyaknya minyak jarak yang dihasilkan. Untuk teknik pengepresan hidrolik, sebelum dilakukan pengepresan, biji jarak perlu mendapat perlakuan pendahuluan berupa pemasakan. Pemasakan biji jarak bertujuan untuk menggumpalkan protein. Penggumpalan protein diperlukan demi efisiensi ekstraksi. Dengan pengepresan hidrolik dapat dihasilkan rendemen minyak sampai dengan 30 persen. Teknik pengepresan biji jarak dengan menggunakan ulir (screw) merupakan teknologi yang lebih maju dan banyak digunakan di industry pengolahan minyak jarak saat ini. Dengan cara ini biji jarak dipress menggunakan pengepresan berulir (screw) yang berjalan secara kontinyu. Teknik ekstraksi ini tidak memerlukan perlakuan pendahuluan bagi biji jarak yang akan diekstraksi. Biji jarak kering yang akan diekstraksi dapat langsung dimasukkan ke dalam screw press. Tipe alat pengepres berulir yang digunakan dapat berupa pengepres berulir tunggal (single screw press) atau pengepres berulir ganda (twin screw press). Rendemen minyak jarak yang dihasilkan dengan teknik pengepres berulir tunggal (single screw press) sekitar 25 – 35 persen, sedangkan dengan teknik pengepres berulir ganda (twin screw press) dihasilkan rendemen minyak sekitar 40 - 45 persen.

Gambar 1. Diagram alir ekstraksi minyak dari biji jarak dengan kombinasi metode twin screw press dan solvent extraction

b. Pengolahan minyak jarak

Metil ester (biodiesel) dari minyak jarak pagar dapat dihasilkan melalui proses transesterifikasi trigliserida dari minyak jarak. Transesterifikasi adalah penggantian gugus alkohol dari suatu ester dengan alkohol lain dalam suatu proses yang menyerupai hidrolisis. Namun berbeda dengan hidrolisis, pada proses transesterifikasi yang digunakan bukanlah air melainkan alkohol. Umumnya katalis yang digunakan adalah sodium metilat, NaOH atau KOH. Metanol lebih umum digunakan karena harganya lebih murah, walaupun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan jenis alkohol lainnya seperti etanol. Transesterifikasi merupakan suatu reaksi kesetimbangan. Untuk mendorong reaksi agar bergerak ke kanan agar dihasilkan metil ester (biodiesel) maka perludigunakan alkohol dalam jumlah berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan harus dipisahkan. Pada Gambar 2 disajikan reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol untuk menghasilkan metil ester (biodiesel).

Faktor utama yang mempengaruhi rendemen ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol, jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air, dan kandungan asam lemak bebas pada bahan baku (yang dapat menghambat reaksi yang diharapkan). Faktor lain yang mempengaruhi kandungan ester pada biodiesel diantaranya yaitu kandungan gliserol pada bahan baku minyak, jenis alkohol yang digunakan pada reaksi transesterifikasi, jumlah katalis sisa dan kandungan sabun (Jamil,2011)

.

2.5 Proses pembuatan minyak jelantah menjadi menjadi biodiesel

Minyak goreng sering kali dipakai untuk menggoreng secara berulang-ulang, bahkan sampai warnanya coklat tua atau hitam dan kemudian dibuang. Penggunaan minyak goring secara berulang-ulang akan menyebabkan oksidasi asam lemak tidak jenuh yang kemudian membentuk gugus peroksida dan monomer siklik. Hal tersebut dapat menimbulkan dampak negatif bagi yang mengkonsumsinya, yaitu menyebabkan berbagai gejala keracunan. Beberapa penelitian pada binatang menunjukkan bahwa gugus peroksida dalam dosis yang besar dapat merangsang terjadinya kanker kolon. Karena itu, maka penggunaan minyak jelantah secara berulang-ulang sangat berbahaya bagi kesehatan (Birowo dalam Suirta, 2008)

Proses pembuatan biodiesel/solar dibuat dari minyak jelantah dengan melalui proses konversi trigliserida, dalam minyak jelantah dalam minyak jelantah tersebut menjadi metal atau etil ester dengan proses yang disebut transesterifikasi. Proses tersebut mereaksikan alcohol dengan minyak untuk memutuskan tiga rantai gugus ester panas dan katalis basa untuk mencapai derajat konversi tinggi dari minyak jelantah menjadi produk yang terdiri dari biodiesel dan gliserin (Mukhibin,2010).

Proses pembuatan biodiesel dari minyak jelantah adalah sebagai berikut:

1. Proses pemurnian minyak jelantah dari pengotor dan water content

2. Esterifikasi dari asam lemak bebas (free fatty acids) yang terdapat dalam minyak jelantah

3. Trans-esterifikasi molekul trigliserida ke dalam bentuk metal ester

Reaksi transesterifikasi mempunyai perbandingan koefisien reaksi sebagai berikut Trigliserida:Metanol:gliserol:metil ester 1 : 3 : 3 : 1. Reaksi transestrifikasi ini dilakukan dengan metode satu tahap (one stage method), dimana tahapan dari reaksi ini adalah Memanaskan minyak di atas hot plate hingga temperaturnya mencapai + 60oC sambil dilakukan pengadukan dengan mengunakan mixer agar panasnya merata. Pengadukan dilakukan dengan kecepatan sedang dan jangan sampai terbentuk pusaran (+ 120 rpm). Menambahkan sodium metoksida yang telah disediakan ke dalam minyak yang telah dipanaskan tersebut sambil dilakukan pengadukan selama + 1 jam dan temperatur dijaga agar tetap konstan. Setelah selesai larutan didiamkan selama + 8 jam hingga seluruh gliserin yang terbentuk mengendap pada lapisan bawah terpisah dengan ester yang berada pada lapisan atas (Tilani dan Andi, 2003) .

4. Pemisahan dan pemurnian

Setelah proses pengendapan selesai dilakukan pemisahan ester dari gliserin. Ester (Metil ester) yang diperoleh kemudian dicuci dengan menggunakan air untuk melarutkan sisasisa garam dan sabun yang terbentuk serta masih tertinggal di dalam metil ester. Proses pencuciannya adalah dengan menambahkan air sebanyak 30 –50 % dari volum metil ester yang dihasilkan sambil dilakukan pengadukan dengan perlahan agar tidak menimbulkan banyak buih (sabun), setelah itu didiamkan hingga air dan ester terpisah kemudian air bekas tersebut dipisahkan (dibuang).

5. Pencucian

Pencucian dilakukan hingga air buangan bekas cucian mencapai pH normal (pH 6-7), sehingga proses pencucian sangat dimungkinkan untuk dilakukan berulangkali. Setelah pencucian selesai kemudian dilakukan proses pengeringan untuk menghilangkan sisa air yang masih terkandung di dalam metil ester selama proses pencucian berlangsung. Kandungan air yang tersisa dihilangkan dengan cara dipanaskan hingga temperaturnya mencapai 110oC agar air yang masih terkandung di dalam metil ester tersebut dapat menguap sambil dilakukan pengadukan.

Menurut Wenten dan Mala Hayati (2010) Selain berbagai metode diatas, terdapat metode kontemporer yang saat ini dikembangkan untuk mengatasi kedua tantangan utama dalam proses produksi biodiesel yaitu dengan menggunakan membran reaktor. Membran reaktor memadukan proses reaksi dan proses pemisahan produk dalam satu tahap yang simultan sehingga terjadi pengadukan bahan baku secara kontinu dan menjaga proses perpindahan massa yang besar antara fasa yang saling tidak larut. Membran reaktor dapat melakukan pemisahan reaktan yang tidak bereaksi dan produk yang dihasilkan secara kontinu sehingga kesetimbangan reaksi bergeser ke arah produk dan perolehan produk biodiesel tinggi.

Gambar 2. Prinsip dasar proses produksi biodiesel dengan membran reaktor

2.6 Keunggulan biodiesel secara Karakteristik dan Teknis

a. Secara karakteristik

Kepadatan volumetric energy biodiesel sekitar 33 MJ/L, 9% lebih rendah dari petrodiesel. Kepadatan energy biodiesel sangat bervariasi cenderung terhadap bahan baku yang digunakan daripada proses produksi. Meskipun demikian, variasi jenis biodiesel lebih sedikit dibandingkan petrodiesel. Hal ini menunjukkan biodiesel memberikan pembakaran lebih sempurna sehingga meningkatkan output energy mesin dan alternative pengganti petrodiesel.

Biodiesel memiliki viskositas yang mirip dengan petrodiesel. Biodiesel memiliki tingkat pelumasan lebih tinggi dan hampit tidak ada kandungan bilangan sulfur, dan seringakali digunakan sebagai aditif untuk bahan bakar diesel rendah sulfur .

b. Standard Teknis

Standard Eropa untuk biodiesel adalah nomor EN 14214, dapat diartikan ke standar nasional masing-masing negara

2.7 Keunggulan Biodiesel dibanding bakar solar fosil

Disbanding bahan bakar solar biodiesel memiliki keunggulan, yaitu:

a. Biodiesel diproduksi dari bahan pertanian, sehingga dapat diperbaharui

b. Penggunaan biodiesel 100% pada mesin diesel dapat mengurangi emisi gas CO₂ sebanyak 75% diatas minyak solar,

c. Biodiesel memilki nilai cetane yang tinggi, volatile rendah dan bebas sulfur.

d. Ramah lingkungan karena tidak ada emisi SO_x

e. Meningkatkan nilai produk Pertanian.

f. Dapat diproduksi sesuai kebutuhan.

g. Menurunkan ketergantungan suplai minyak dari Negara asing dan fluktuasi harga.

h. Biodegradable.

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

3.1 Kesimpulan

a. Biodiesel dapat dijadikan salah satu alternative bahan bakar pengganti bahan bakar fosil solar. Penggunaan biodiesel member keuntungan bagi kelestarian sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui dikonversi menjadi sumber daya alam yang berasal dari produk biotic yang dapat diperbaharui. Efektivitas pembakaran dengan emisi yang aman menambah keunggulan bagi Biodiesel

b. Biodiesel dapat disintesis dari minyak jelantah kelapa sawit melalui dua tahapan reaksi yaitu reaksi esterifikasi dan transesterifikasi. Dari 200 mL minyak jelantah yang digunakan diperoleh biodiesel sebanyak 157 mL atau 78,5 %.

c. Selain dari minyak jelantah juga dapat dibuat dengan bahan biji jarak.

d. Biodiesel dapat diproduksi secara local dan sesuai kebutuhan.

3.2 Saran

a. Sosialisasi tentang bahan bakar alternative ini perlu dikembangkan dalam rangka mempercepat kemajuan teknologi secara merata sekaligus mempercepat penggunaan bahan bakar secara eficien.

b. Di bidang pendidikan hendaknya disalurkan dalam bentuk praktek sederhana pembuatan biodiesel di sekolah karena biodiesel bisa dibuat dalam skala kecil dan menengah.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell. 2008. Biodiesel: Alga sebagai Sumber Terbarukan Bahan Bakar Cair Guelph Jurnal Rekayasa, (1), 2 - 7.. ISSN: 1916-1107. Guelph Universiti: Kanada

Crookes, RJ, "Bio-Fuel Perbandingan Kinerja Mesin Pembakaran Internal," Biomass dan Bioenergi, Vol. 30, 2006, 30, 2006, pp. 461-468.

Jamil Musanif. 2011. Biodiesel. Subdit Pengelolaan Lingkungan Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian Ditjen Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian.

Mukhibin.2010. Mengubah Minyak Jelantah menjadi Solar. Pustaka Solomon: Yogyakarta.

Suirta. 2008. Preparasi Biodiesel Dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit. Jurnal Jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran. ISSN 1907-9850.

Tilani Hamid dan Andi Triyanto. 2003. Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa “Barco” Dengan Variasi Volume Metanol. JURNAL TEKNOLOGI, Edisi No.1, Tahun XVII, Maret 2003, 51-59. ISSN 0215-1685

Wenten dan Mala Hayati Nasution. Review proses produksi biodiesel dengan menggunakan Membran reaktor SEMINAR REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2010 ISSN : 1411‐4216

Tugas individu

Biodiesel

Mata kuliah : Bioteknologi

Dosen : DR. Imam Mahadi

Makalah

Disusun Oleh :

VANDI FERNANDEZZ

Nim : 51867

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PENDIDIKAN

KONSENTRASI PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PASCA SARJANA UNIVERSITAS NEGERI PADANG

PEKANBARU

2011