## SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK SISA PAKAI DENGAN VARIASI WAKTU REAKSI DAN UKURAN  Ba(OH) 2

## SEBAGAI KATALIS

## Rahajeng Lisdayanti, Chrysant Arasati Putri, Harimbi Setyawati
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri,  Institutu Teknologi Nasional Malang Jl. Bendungan Sigura-gura No. 2 Malang
Email : arimbisetya@yahoo.co.id

## Abstrak
Ketersediaan  bahan  bakar  fosil  yang  makin  menipis  jumlahnya  menjadi pemicu bagi para peneliti untuk mengeksploarasi bahan bakar alternative terbaru- kan.  Biodisel  merupakan  salah  satu  bahan  bakar  aternatif  yang  banyak dikembangkan,  mulai  dari  teknologi,  proses  maupun  bahan  bakunya.  Bahan  baku yang  sering  digunakan berasal  dari  sawit,  kelapa,  zaitun,  kanola  maupun alpokat yang  jika  digunakan  terus  menerus  akan  menimbulkan  masalah  baru  dibidang pangan.  Minyak  sisa  pakai  yang  masih  mengandung  asam  lemak  menjadi  salah satu  bahan  yang  potensial  sebagai  bahan  baku  biodisel.  Penggunaan  katalis heterogen (Ba(OH) 2 .8H 2 O)pada variasi ukuran (25 dan 60 mesh) dan waktu reaksi (80–120  menit)  sangat  mempengaruhi  biodisel  yang  dihasilkan.  Biodisel  dengan karakteristik  terbaik  didapatkan  pada  waktu  reaksi  selama  100  menit  dengan ukuran katalis 60 mesh. Yield metil ester yang dihasilkan sebesar 86,8%.
Kata kunci : minyak sisa pakai, katalis basa heterogen, biodiesel
SYNTHESIS OF BIODIESEL FROM WASTE OIL WITH VARIATIONS REACTION TIME AND SIZE
Ba (OH) 2 AS CATALYST

## Abstract
The availability of fossil fuel that decreased in amount becomes the trigger for the  researchers  to  explore  the  alternative  of  renewable  fuel.  Biodiesel  is  one  of alternative fuel which is widely develop such as the technology, the process and the raw material. The raw material that usually used comes from palm, coconut, olive, canola  and  avocado.  If  these  materials  are  used  continuously,  it  can  make  a  new problem in food field. Waste oil still contains fatty acid, so that it becomes potential to  be  used  for  raw  material  of  biodiesel.  The  use  of  heterogeneous  catalyst (Ba(OH) 2 .8H 2 O)  in  variation  of  size  (25  and  60  mesh)  and  reaction  time  (80–120 minutes)  affect  the  product.  The  best  characteristic  of  biodiesel  was  achieved  by reaction time for 100 minutes and catalyst size 60 mesh. The yield of Methyl Ester was 86.8%
Key words :  waste oil, hetergenous base catalyst, biodisel

## PENDAHULUAN
Permintaan  terhadap  bahan  bakar  terus  mening- kat  seiring  dengan  pertambahan  jumlah  penduduk dan  kemajuan  industrialiasi,  sementara  ketersediaan bahan  bakar  fosil  berbanding  terbalik.  Hal  ini merupakan  salah  satu  faktor  yang  menjadi  katalis dalam  penggalian  sumber  energi  alternative.    Bebe- rapa  tahun  terakhir,  sudah  banyak  dilakukan penelitian  untuk  mendapatkan  bahan  bakar  alterna- tive  terbarukan,  salah  satunya  adalah  biodiesel. Biodisel  adalah  metil  ester  yang  merupakan  hasil reaksi  transesterifikasi  trigliserida  atau  reaksi esterifikasi  minyak  nabati.  Biodisel  dikenal  sebagai bahan  bakar  yang  ramah  lingkungan  karena  emisi gas buang yang dihasilkan relatif lebih bersih diban- dingkan  bahan  bakar  fosil.  Selain  itu  biodisel  tidak beracun  dan  kandungan  belerangnya  juga  sangat kecil  dan  yang  tak  kalah  penting  adalah  bahan bakunya  berasal  dari  minyak    nabati    yang  tersedia dalam jumlah berlimpah dan dapat diperbarui.
Saat  ini,  biodisel  dibuat  dari  tanaman  penghasil minyak  nabati  (minyak  kedelai, canola  oil,  rapeseed oil,  crude  palm  oil) maupun  lemak  hewani  ( beef tallow,lard, lemak  ayam,  lemak  babi)  (Davies, Wayne,  2005).  Bahan-bahan  ini  harganya  cukup mahal dan ketersediaannya bersaing dengan kebutu- han  pangan,  sehingga  diperlukan  eksplorasi  bahan baku  pengganti.  Salah  satunya  adalah  minyak  sisa pakai. Penggunaan minyak sisa pakai sebagai bahan baku  biodisel tidak bisa digunakan secara langsung. Hal  ini  karena  minyak  sisa  pakai  sudah  mengalami penurunan  mutu,  diantaranya  perubahan  warna menjadi lebih pekat akibat pemanasan yang berulang dan  timbulnya  aroma  tengik  sebagai  indikasi bertambahnya  kadar  asam  lemak  bebas  dan penurunan  jumlah  asam  lemak  tak  jenuh.    Kadar asam lemak bebas yang tinggi (5-30 % b/b) (Gerpen, J.V.  2005),  akan  menimbulkan  reaksi  saponifikasi jika  bereaksi  dengan  KOH  atau  NaOH  (Salimon dkk, 2012 dan Yan dkk, 2009), sehingga diperlukan pre-treatment  yaitu  dengan  proses  esterifikasi sebelum dilakukan proses transesterifikasi. Untuk itu perlu penelitian lebih lanjut penggunaan minyak sisa pakai sebagai bahan baku pembuatan biodisel.
Proses pembuatan biodisel dapat dilakukan tanpa dan  dengan  katalis.  Katalis  yang  sering  digunakan pada  reaksi  transesterifikasi  adalah  katalis  basa. Penggunaan katalis basa lebih banyak dipilih karena menghasilkan rendemen metil ester yang lebih tinggi dengan  waktu  reaksi  lebih  singkat.  Pada  penelitian ini dianalisis penggunaan minyak sisa pakai sebagai bahan alternative dan pengaruh penggunaan Ba(OH) 2 .8H 2 O  sebagai  katalis  basa  pada  variasi ukuran  dan  waktu  reaksi  metanolisis  pada  sintesis biodisel.

## METODE PENELITIAN

## Bahan
Material  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  minyak  sisa  pakai  yang  didapatkan  dari limbah  minyak  goreng  rumah  tangga.  Ba(OH) 2 .- 8H 2 O  (Merck)  digunakan  sebagai  katalis  basa  dan bentonit  sebagai bleaching  agent. Metanol  (99%) untuk proses metanolisis.

## Prosedur Penelitian Pemurnian minyak sisa pakai :
Proses  pemurnian  minyak  sisa  pakai  diawali dengan  memisahkan  minyak  dari  kotoran-kotoran padat  dengan  cara  filtrasi.  Selanjutnya  dilakukan proses penghilangan bumbu ( despicing ) dengan cara mencampur minyak dengan air  (1:1) dan memanas- kan  campuran  tersebut  pada  suhu  didihnya  hingga volume  campuran  menjadi  setengahnya.  Kemudian minyak  diendapkan  dalam  corong  pisah  selama  1 jam dan dipisahkan dari fraksi airnya. Fraksi minyak yang  didapatkan  dilewatkan  kertas  saring  untuk memisahkan endapannya.
Pemurnian  dilanjutkan  dengan  proses  bleaching. Proses  ini  dilakukan  dengan  cara  sebagai  berikut: bentonit  sebanyak  1,5%  berat  minyak  dimasukkan ke dalam minyak hasil despicing, kemudian diaduk dan  dipanaskan  pada  suhu  70  °C  selama  60  menit, selanjutnya    suhu  ditingkatkan  sampai  100  °C, setelah  itu  minyak  didinginkan,  disaring  dan dianalisis kadar FFA.

## Proses Transesterifikasi
Proses  transesterifikasi  pada  pembuatan  biodisel dari  minyak  sisa  pakai  dilakukan  sebagai  berikut: memanaskan  campuran  minyak  dan  methanol  (1:6) sampai  suhu  65  °C.  Sebanyak  3,5  gram  Ba(OH) 2 . 8H 2 O yang sudah diaktifkan (variasi ukuran  25 dan 60  mesh)  dimasukkan  ke  dalam  campuran  minyak dan methanol, direaksikan pada variasi waktu reaksi 90–120  menit.  Sebagai  pembanding,  dilakukan  juga proses  transesterifikasi  menggunakan  minyak  go- reng murni (belum digunakan untuk menggoreng).

## Pencucian Biodisel
Biodisel  yang  dihasilkan  dimasukkan  ke  dalam corong  pemisah,  diendapkan  hingga  terbentuk  2 lapisan.  Lapisan  atas  berwarna  cerah  merupakan biodisel  sedangkan  lapisan  bawah  berwarna  gelap merupakan  gliserol.  Biodisel  dipisahkan  dari  glise- rol.  Untuk  pencucian  biodisel,  ke  dalam  corong pemisah  yang  terdapat  biodisel,  dimasukkan  sejum- lah  air  dan  dikocok  kemudian  diendapkan  selama  6 jam,  biodisel  dan  air  membentuk  lapisan  terpisah. Air  dikeluarkan  dari  corong  pemisah,  proses dilakukan  berulang-ulang  hingga  didapatkan  air
yang  keluar  dari  corong  pemisah  tidak  berwarna lagi.
Karakterisasi  terhadap  biodisel  yang  dihasilkan meliputi  analisa  densitas  menggunakan  density meter  pada  suhu  15  °C,  viscositas  menggunakan viscometer  pada  suhu  40  °C,  flash  point  menggu- nakan  flash  point  tester  dan  indeks  cetane  dihitung menggunakan persamaan  yang mengikuti ASTM D- 976 :
CCI  =  454,74  –  1641,416  D  +  774,74  D2  –  0,554 T50 +97,803 (log T50) 2
Dimana : CCI = Calculate Cetane Index M = mid-boiling temperature, °F D = densitas pada 15 o C, g/mL T 50 = mid-boiling temperature, °C

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini,  dilakukan  pembuatan biodiesel  dengan    bahan  baku  utama  yaitu  minyak sisa pakai  yang diperoleh dari limbah rumah tangga dengan  katalis  yang  digunakan  adalah  katalis  basa padat  Ba(OH) 2 .  Sebagai  pembanding  digunakan minyak  kelapa  sawit  murni.  Proses  metanolisis dilakukan  pada  variasi  waktu  serta  ukuran  katalis, dengan  sistem batch namun  untuk  pengambilan sampel dilakukan secara kontinyu.
Pemurnian  terhadap  sisa  minyak  pakai  sudah sesuai  sehingga  yield  yang  dihasilkan  tergolong cukup  besar.  Yield  pada  penelitian  ini  sebesar 86,6%. Hasil proses pemurnian terhadap minyak sisa pakai yang digunakan sangat mempengaruhi biodisel yang  dihasilkan.  Kadar  FFA  minyak  yang  sudah dimurnikan  dihitung  menggunakan  rumus  sebagai berikut :
%FFA = mL KOH ×N ×BM asam lemak minyak Berat Sampel ×1000 ×100%
Hasil  perhitungan  FFA  terhadap  adalah  minyak murni dan sisa pakai masing-masing adalah 1,02% dan  1,38%.  Berdasarkan  hasil  analisa  ini  didapat- kan  %  FFA  dibawah  2%,  ini  berarti  bahwa  maka minyak  tersebut  dapat  langsung  di  transeste- rifikasi.

## DENSITAS METIL ESTER
Berdasarkan  hasil  analisa,  diperoleh  nilai densitas  terkecil  yaitu  0,875  g/cm 3 pada  minyak murni dengan menggunakan katalis ukuran 60 mesh, sedangkan  yang  terbesar  yaitu  0,89  g/cm 3 pada minyak  hasil  penggorengan  tepung.Data  tersebut menunjukkan  bahwa  secara  keseluruhan  kualitas biodiesel  yang  dihasilkan  telah  memenuhi  Standar Nasional  Indonesia,  yaitu  dengan  rentang  0,85-0,89 g/cm 3 .  Pada  grafik  diatas,  pada  semua  jenis  minyak densitas menurun secara perlahan lalu naik kembali.
Semakin  tinggi  konversi  biodiesel  maka  densitas makin  rendah  karena  rantai  karbon  yang  semakin pendek  serta  ikatan  rangkap  semakin  sedikit.  Nilai densitas biodiesel sangat ditentukan oleh kemurnian komponen    metil  ester  dalam  biodiesel  (Anonim, 2006).
Gambar  1 .  Pengaruh  waktu  reaksi  dan  ukuran katalis 25 mesh terhadap densitas metil ester
Gambar  2 .  Pengaruh  waktu  reaksi  dan  ukuran katalis 60 mesh terhadap densitas metil ester

## VISCOSITAS METIL ESTER
Viskositas  metil  ester  menurut  standar  nasional Indonesia  memiliki  rentang  2,3-6,0  (mm 2 /s).  Dari data yang diperoleh, viskositas dari metil ester yang dihasilkan  secara  keseluruhan  telah  memenuhi standar mutu yang telah ditetapkan.  Metil ester yang dihasilkan  dari  minyak  goreng  bekas  rata-rata memiliki  viskositas  yang  lebih  tinggi  jika  disban- dingkan  dengan  metil  ester  yang  dihasilkan  dari minyak murni. Hal ini dapat terjadi karena berdasar- kan  penggunaannya,  minyak  jelantah  yang  telah digunakan  berulang  kali  menyebabkan  sisa  lemak dari  penggunaanmenggoreng  masih  tersisa  yang akhirnya  mempengaruhi  dari  kualitas  minyak jelantah  tersebut  dan  akibatnya  adalah  pencapaian suatu  nilai  dari  karakteristik  biodiesel  khususunya nilai viskositas menjadi lebih meningkat.
Gambar  3 .  Pengaruh  waktu  reaksi  dan  ukuran katalis 25 mesh terhadap viskositas metil ester
Gambar  4 .  Pengaruh  waktu  reaksi  dan  ukuran katalis 60 mesh terhadap viskositas metil ester

## FLASH POINT METIL ESTER
Pada  Gambar  5  dan  6  dapat  dilihat  bahwa nilai flash  point metil  ester  yang  dihasilkan  di  atas batas minimum  Standar  Nasional  Indonesia, sehingga  dapat  dikatakan  bahwa  nilai flash  point yang  diperoleh  memenuhi  standar.  Namun,  nilai flash  point yang  diperoleh  cukup  tinggi,  sekitar  183 hingga  194 0 C,  jika  nilai flash  point terlalu  tinggi maka  penyalaannya  akan  sangat  sulit  sehingga membutuhkan  lebih  banyak  energi  untuk  dapat menyalakannya.
Tingginya nilai flash point serta perbedaan flash point dapat  disebabkan  masih  terdapat  faktor pengotor  yang  berupa  gliserol  dan  sisa  katalis  yang belum  sepenuhnya  hilang  dan  hal  ini  dapat disebabkan  karena  masih  adanya  kandungan komponen  dalam  biodiesel  yang  mempunyai flash point yang  tinggi  sehingga  menaikkan  nilai flash point biodiesel (Calvano, 2010).
Gambar  5. Pengaruh  waktu  reaksi  dan  ukuran katalis 25 mesh terhadap flash point metil ester

## INDEKS CETANE METIL ESTER
Kualitas  penyalaan  bahan  bakar  diukur  dengan cetane  number ,  semakin  tinggi cetane  number menunjukkan  bahan  bakar  tersebut  akan  semakin mudah  terbakar,  sedangkan  semakin  rendah cetane number menunjukkan bahan bakar tersebut semakin lambat  terbakar  (Amalia,  2010).  Dalam  penelitian ini,  indeks cetane yang  diperoleh  dibawah  standar nasional  Indonesia  yaitu  dengan  nilai  minimal  51. Sedangkan    indeks cetane yang  diperoleh  nilainya berkisar  dari  47  hingga  50.  Hal  tersebut  kemung- kinan  disebabkan  oleh  kadar  air  dalam  biodiesel yang  cukup  tinggi,  karena  dalam  proses  untuk memperoleh  biodiesel  yang  bersih  dilakukan pencucian menggunakan air.
Tabel 1. Hasil analisa indeks cetane metil ester pada variasi ukuran katalis dan waktu reaksi
Ukuran katalis [mesh] Kondisi minyak Waktu reaksi [menit] 80 90 100 110 120 25 Murni 49 49 49 49 49 Sisa pakai 47 47 47 47 47 60 Murni 50 50 50 50 50 Sisa pakai 49 49 49 49 49

## KESIMPULAN
Sintesis  biodiesel  dari  minyak  sisa  pakai  yang didapatkan dari limbah rumah tangga dengan katalis heterogen Ba(OH) 2 telah berhasil dilakukan.
Karakterisasi  biodiesel  terbaik  didapatkan  pada ukuran  katalis  60  mesh  dengan  waktu  reaksi  100 menit. Biodisel yang dihasilkan mempunya densitas, viskositas,  flash  point  dan  indeks  cetane  masing- masing  adalah  0,878  g/cm 3 ;  4,6  mm 2 /s;  186  °C  dan 49, dengan yield sebesar 86,6%.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim.  2006.  “Pedoman  Efisiensi  Energi  untuk Industri  di  Asia:  Bahan  Bakar  dan  Pemba- karan".  www.efficiencyasia.org.  Diakses  tang- gal  13 Agustus 2012.
Amalia  F,  Retnaningsih,  Rahmanani  J.  2010. “Perilaku  Penggunaan  Minyak  Goreng  Serta  - Pengaruhnya Terhadap Keikutsertaan Program Pengunpulan Minyak Jelantah Di Kota Bogor”.
Jurnal  Ilmu  keluarga  dan  Konsumen.  Institut Pertanian Bogor.
Cavallaro  S,  et  al.  2010. “Biodiesel  Science  And Technology  From  Soil  To  Oil”. Woodhead PublishingSeries in Energy: No. 7.
Davies,  Wayne,  2005. “Biodiesel Technologies and Plant  Design”. Lecture  Note,  University  of Sdyney. Gerpen,  J.V.  2005. “Biodiesel    processing  and production”. Fuel  Process  Technol  86:  1097– 1107.
Salimon,  J.,  Abdullah,  B.M  &  Salih,  N,  2012. Saponification  of  jatropha  curcas  seed  oil: optimization  by  D-optimal  design.  Int  J  chem eng 2012: 574780.
Yan,  S.,  Salley,  S.O  &  Simon  Ng.  K.Y.  2009.
“Simultaneous transesterification and  esterify- cation  of  unrefined  or  waste  oils  over  ZnO- La2O3  catalysts”. Appl  Catal  A-Gen  353: 203–212.