## PROSES TRANSESTERIFIKASI MINYAK BIJI KAPUK SEBAGAI BAHAN DASAR BIODIESEL YANG RAMAH LINGKUNGAN
Harimbi Setyawati, Sanny Andjar Sari,Nani Wahyuni Dosen Tetap Teknik Kimia Institut Teknologi Nasional Malang Jl. Bendungan Sigura-gura No.2 Malang Kode Pos 65145 Telp. (0341) 551431. Fax. (0341) 553015

## ABSTRAK
Pertambahan  jumlah  penduduk  telah  meningkatkan  kebutuhan  sarana transportasi dan aktivitas industri yang berakibat pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi  Bahan  Bakar  Minyak  (BBM)  nasional,  sehingga  banyak  dilakukan penelitian  untuk  menemukan  alternatif  pengganti  Bahan  Bakar  Minyak  (BBM). Penelitian  ini  membahas  tentang  penggunaan  minyak  nabati  sebagai  bahan  bakar alternatif  pengganti  Biodiesel,  dimana  minyak  nabati  memiliki  titik  nyala  yang sangat  tinggi bila  dibandingkan  dengan  Biodiesel.  Sehingga  minyak  nabati  tidak dapat  digunakan  langsung  sebagai  bahan  bakar,  oleh  karena  itu  perlu  dilakukan penelitian  untuk  menurunkan  titik  nyala  minyak  nabati  tersebut.  parameter  yang digunakan dalam penelitian ini adalah variasi konsentrasi NaOH (0,3%, 0,5%, 0,7%, 0,9%,  1,1  %  berat)    dan  variasisuhu  operasi  (40,  45,  50,  55,  60 o C)  pada  proses Transesterifikasi. Analisis yang dilakukan adalah angka cetane dan flash point untuk mengetahui  apakah  biodiesel  tersebut  telah memenuhi  spesifikasi  biodiesel  sesuai dengan  Standard  Nasional  Indonesia  (SNI) Dari  penelitian  ini,  dapat  disimpulkan bahwa transesterifikasi minyak biji kapuk, biodiesel terbaik dihasilkan pada volume katalis NaOH sebanyak 0,9 gram dan suhu operasi 60 menit.
Kata Kunci : Minyak Biji Kapuk, Esterifikasi, Transesterifikasi

## 1. PENDAHULUAN
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif dari bahan mentah terbaharukan (renewable) selain bahan bakar diesel dari minyak  bumi.  Biodiesel  tersusun  dari berbagai  macam ester  asam  lemak  yang dapat  diproduksi  dari  minyak-minyak tumbuhan  seperti  minyak  sawit  (palm oil), minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak  biji  kapuk  randu  dan  masih  ada lebih dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang  berpotensi  untuk  dijadikan  sumber energi bentuk cair ini. Oleh  karena  itu,  pengembangan biodiesel di Indonesia dan dunia menjadi
sangat  penting  seiring  dengan  semakin menurunnya cadangan bahan bakar diesel berbasis minyak bumi.
Beberapa  peneliti  yang  telah melakukan  penelitian  biodiesel  dengan menggunakan  minyak  nabati  sebagai bahan  bakar  alternatif  adalah Zullaikah dkk. (2005) menggunakan proses katalis- asam  dua  tahap  untuk  menghasilkan biodiesel dari minyak dedak/bekatul beras ( rice bran oil ) yang memiliki kadar asam tinggi. Dari hasil penelitian ini diperoleh waktu  8  jam  untuk  menghasilkan  metil ester  sebesar  96%  dengan  penambahan katalis asam sebanyak 2% berat minyak. Salis  dkk.  (2005)  mengajukan  teknik
katalisasi  biologis  ( biocatalysis )  untuk memproduksi  biodiesel, oleic  acid  alkyl ester (dalam  hal  ini  butil  oleat),  dari triolein  menggunakan  beberapa  macam katalis biologis, yakni Candida Antarctica B, Rizhomucor Miehei, dan Pseudomonas Cepacia.  Dari  hasil  pengujian  yang dilakukan  Salis  dkk.,  ditemukan  bahwa Pseudomonas Cepacia merupakan katalis biologis  yang  paling  baik  dalam menghasilkan  100%  butil  oleat  ( oleic acid ethyl ester ) dalam waktu 6 jam pada temperatur optimum adalah 40 o C dengan proses kontinyu. D an Firdian dkk. (2008) melakukan penelitian mengenai pengaruh dan konsentrasi katalis asam pada proses esterifikasi pada pembuatan biodiesel dari minyak  biji  karet,  dari  hasil  penelitian mereka  diperoleh  kondisi  optimum penurunan %FFA pada proses esterifikasi paling cepat yaitu pada suhu 60 o C dengan penambahan  katalis  asam  0,5%  berat minyak. Dalam  penelitian  ini,  kami memanfaatkan  minyak  dari  biji  kapuk sebagai bahan baku pembuatan biodiesel, dikarenakan biji kapuk selama ini belum termanfatkan secara ekonomis.
Metode  yang  paling  banyak digunakan  untuk  mengkonversi  minyak nabati menjadi ester adalah dengan reaksi transesterifikasi  dengan  menggunakan katalis  basa.  Konversi  ini  dapat mengalami  hambatan  jika  bahan  baku minyak  mengalami  asam  lemak  bebas yang  tinggi,  yang  akan  menyebabkan terjadinya
reaksi penyabunan
(saponifikasi)  sehingga yield Fatty  Acid
Methyl Ester (FAME) menurun dan akan mempersulit  proses  poemisahan  antara FAME dn glycerol. Minyak  yang  mengandung  asam lemak  bebas  (FFA)  tinggi  (>2%)  perlu dilakukan  proses  esterifikasi  dengan katalis  asam  terlebih  dahulu  untuk menurunkan  kadar  asam  lemak  bebas
hingga  kurang  dari  2%,  yang  kemudian dilanjutkan dengan proses transesterifikasi dengan katalis basa. Diharapkan  dengan  penggunaan minyak  biji  kapuk  sebagai  bahan  baku pembuatan biodiesel dapat meningkatkan nilai ekonomi yang lebih optimal.

## 2.PERUMUSAN MASALAH
Dalam  penelitian  ini  peneliti membahas permasalahan tentang biodiesel yang dihasilkan dari minyak biji kapuk.  Adapun  ruang  lingkup  tersebut adalah  variabel-variabel  yang  dapat mempengaruhi  kualitas  biodiesel  yang akan dihasilkan, yaitu :
1. Bagaimana pengaruh konsentrasi soda api  (NaOH) pada  proses  trans- esterifikasi dalam pembuatan biodiesel dari minyak biji kapuk ? 2. Bagaimana  pengaruh  suhu  pada proses trans-esterifikasi dalam pembuatan biodiesel dari minyak biji kapuk ?

## 3.TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH pada  proses trans- esterifikasi terhadap kualitas biodiesel (flash point dan angka cetane).
2. Untuk  mengetahui  pengaruh  suhu pada  proses  transesterifikasi  pada terhadap kualitas  biodiesel  (flash point dan angka cetane).
3. Untuk mengetahui potensi minyak biji kapuk  sebagai  bahan  baku  biodiesel yang ramah lingkungan.
4. Untuk  memberikan  informasi  kepada masyarakat tentang alternatif pemanfaatan  minyak  biji  kapuk sehingga  mempunyai  nilai  ekonomi yang tinggi.
5. Untuk  mengetahui  apakah  layak digunakan  sebagai  bahan  bakar
pengganti yaitu biodiesel yang ramah lingkungan.

## 4. METODOLOGI PENELITIAN

## 4.1.Kerangka Berpikir

## 4.2. Penelitian
A. Prosedur Pembuatan Biodiesel 1. Proses Esterifikasi
Esterifikasi  adalah  reaksi  asam lemak  bebas  dengan  alkohol membentuk  ester  dan  air.  Reaksi ini dapat dilakukan
sebelum  atau  sesudah  transesterifikasi. Esterifikasi  biasanya  dilakukan  sebelum transesterifikasi  jika  minyak  yang diumpankan  mengandung  asam  lemak bebas  tinggi.  Dengan  esterifikasi, kandungan  asam  lemak  bebas  dapat dihilangkan  dan  diperoleh  tambahan ester. Reaksi  ini  dilaksanakan  dengan
menggunakan  katalis  padat  (heterogen) atau katalis cair (homogen).
Reaksi Esterifikasi : [13]
Asam Sulfat (H 2 SO 4 )
Asam  sulfat  mempunyai  rumus  kimia H 2 SO 4 ,  yang  merupakan  asam  mineral yang  kuat  dan  zat  ini  terlarut  dalam  air pada  semua  kepekatan. Asam  sulfat secara umum digunakan pada proses baja, memproses bijih  mineral  dan  sintetis kimia.  Reaksi  hidrasi  dari  asam  sulfat merupakan  reaksi  eksoterm  yang  kuat. Jika  air  ditambahkan  pada  asam  sulfat pekat, ia mampu mendidih. Ini merupakan proses pendahuluan dengan menggunakan katalis  asam  untuk  menurunkan  kadar asam  lemak  bebas  hingga  sekitar  2%.
Senyawa  H 2 SO 4 digunakan  sebagai katalis  asam  dalam  produksi  biodiesel dari  minyak  biji  kapuk  karena  bahan bakunya memiliki kandungan asam lemak bebas  relatif  tinggi.  Jika  bahan  minyak memiliki  kandungan  %FFA  tinggi menggunakan  katalis  basa,  maka  %FFA akan  bereaksi  dengan  katalis  yang menyebabkan
terbentuknya sabun, sehingga  menurunkan yield ester  dan mempersulit pemisahan produk.. [15]
Gambar 1. Diagram alir proses esterifikasi
- Memanaskan minyak biji kapuk sesuai pada suhu 60 o C.
- Memanaskan  metanol  pada  suhu  60 o C.
- Memasukkan  metanol  ke  dalam  labu berleher  tiga  yang  dilengkapi  dengan reflux  kondensor dan thermometer yang berisi minyak biji kapuk.
- Menambahkan  katalis  asam  sulfat
(H 2 SO 4 )  ke  dalam  campuran  tersebut sebanyak 0,5 gr.
- Mengaduk  semua  pencampuran  dan memanaskannya  sampai  suhu  60 o C selama 120 menit.
- Mendiamkannya hingga terbentuk dua lapisan.
- Melakukan pencucian
untuk memisahkan  lapisan  atas  dan  bawah dengan menggunakan corong pemisah.
2. Proses Transesterifikasi Transesterifikasi  atau  sering disebut  sebagai  alkoholisis  adalah reaksi  antara  trigliserida  dengan alkohol  menghasilkan  ester  dan gliserin. Alkohol yang sering digunakan adalah metanol,
etanol, dan isopropanol sedangkan katalis yang  sering  digunakan  adalah  KOH maupun NaOH.
Reaksi Transesterifikasi : [13]
Menurut (Satish  Lele,  2004) proses  transesterifikasi  dipengaruhi  oleh beberapa  faktor,  di  antaranya  sebagai berikut : 1. Bahan baku a. Minyak nabati Impuritis yang terdapat pada minyak akan berpengaruh pada konversi. Pada kondisi yang  sama,  konversi  67 – 84%  dalam membentuk  ester  dengan  menggunakan minyak  tumbuhan  sedangkan  dengan menggunakan  minyak  yang  telah dimurnikan  sebesar  94 – 97%. Kualitas minyak  sangat  berpengaruh  pada biodiesel yang terbentuk.
b. Alkohol Untuk  membuat  biodiesel,  ester  dalam minyak  nabati  perlu  dipisahkan  dari gliserol.  Selama  proses  esterifikasi  dan transesterifikasi,  komponen  gliserol  dari minyak  nabati  digantikan  oleh  alkohol. Alkohol  yang  paling  umum  digunakan pada proses esterifikasi dan transesterifikasi  adalah  metanol. Metanol merupakan senyawa dengan rumus kimia
CH 3 OH.  Kondisi  fisik  dari  metanol adalah tidak  berwarna  dan  mudah menguap. Metanol digunakan dalam proses pembuatan biodiesel karena memiliki daya  reaksi  yang  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  alkohol  yang berantai panjang dan dari segi ekonomis,
harganya  lebih  murah  dari  alkohol  yang lain:
- Mengambil  lapisan  atas  pada  tahap esterifikasi,  dan  memasukkannya  ke dalam  labu  berleher  tiga  yang dilengkapi  dengan reflux  kondensor dan termometer disertai  pengadukan dan pemanasan pada suhu 60 o C. - Melarutkan  0,5%  NaOH  ke  dalam metanol  (perbandingan  molar  ratio metanol terhadap minyak biji kapuk 6 :  1)  yang  telah  dipanaskan  pada  suhu 60 o C.
- Memasukkan  campuran  tersebut  ke dalam  labu  berleher  tiga  yang  diisi minyak biji kapuk dan memanaskannya  pada  suhu  60 o C
selama 30 menit.
- Mendiamkannya hingga terbentuk dua lapisan.
- Mengulangi  prosedur  diatas  dengan konsentrasi  NaOH  dan  suhu operasi yang  berubah  sesuai  dengan  variabel yang telah ditentukan.
Gambar 3. Diagram alir proses transesterifikasi
3. Proses Pemurnian - Menyiapkan  air  hangat  (air  pencuci) 10%  dari  volume  biodiesel (crude FAME) pada  lapisan atas  proses transesterifikasi.
- Mencuci  produk  biodiesel  ( crude FAME )  dengan  air  hangat  sampai  air pencuci jernih.
- Memanaskan biodiesel (crude FAME) sampai  tidak  ada  gelembung  air  yang berguna untuk mempercepat pembentukan warna coklat kekuningan dan memastikan tidak ada lagi air yang tersisa.

## 5.HASIL DAN PEMBAHASAN

## 5.1. Hasil Penelitian
Tabel 1. Hasil analisa awal minyak biji kapuk No. Parameter Hasil 1 Densitas (g/mL) 0,904 2 Viskositas (cSt) 34,54 3 %FFA 10,97 Tabel 2 . Hubungan  antara  volume  H 2 SO 4 dan  kualitas  biodiesel  pada  proses Esterifikasi pada suhu 60 0 C.
Volume H 2 SO 4 (mL) Volume Metanol (mL) Waktu 120 menit %FFA Densitas (gr/mL) 0,5485 24,6825 1,8368 0,912 0,09184 4,1328 1,7472 0,908 0,08736 3,9312 1,5848 0,906 0,07924 3,5658 1,428 0,902 0,0714 3,213 0,9352 0,900
5.2. Grafik dan Pembahasan 96 98 100 102 104 106 108 110 35 45 55 65 Suhu Operasi Transesterifikasi ( o C) Tit ik Ny ala ( o C) NaOH 0,3 gr NaOH 0,5 gr NaOH 0,7 gr NaOH 0,9 gr NaOH 1,1 gr
Grafik  1.Hubungan  antara  Suhu Operasi Trans-Esterifikasi  dan  Titik  Nyala biodiesel  yang  dihasilkan  pada  variabel katalis NaOH yang berubah . Dari bentuk grafik diatas memperlihatkan  bahwa  hubungan  antara waktu operasi dan titik nyala (flash point) adalah berbanding terbalik. Sebagaimana terlihat  pada  grafik  1.  bahwa  semakin tinggi  waktu  operasi  maka  harga  titik nyala  (flash  point)  nya  akan  semakin turun. Hal  ini disebabkan semakin lama waktu  operasi  maka  semakin  lambat waktu  bahan  bakar  tersebut  dapat menyala,  karena  flash  point  (titik  nyala) mempengaruhi  cepat  lambatnya  bahan bakar tersebut dapat menyala.
Flash  point  atau  titik  nyala merupakan  suhu  paling  rendah  yang harus  dicapai  dalam  pemanasan  minyak untuk  menimbulkan  uap  yang  dapat terbakar dalam jumlah yang cukup untuk menyala  atau  terbakar  sesaat  ketika disinggungkan dengan suatu nyala api.
Dari  grafik  diatas  dapat  pula dilihat bahwa nilai flash point paling baik terdapat  pada  volume katalis  NaOH 0,9 gram dan suhu operasi 60 menit  yaitu sebesar 100 o C. Dimana Standart Nasional Indonesia  yang  diijinkan  untuk  flash
point pada biodiesel adalah yaitu minimal 100 o C.
44 46 48 50 52 54 35 40 45 50 55 60 65 Suhu Operasi Transesterifikasi ( o C) Ce tan e In dek s NaOH 0,3 gr NaOH 0,5 gr NaOH 0,7 gr NaOH 0,9 gr
NaOH 1,1 gr
Grafik 2.Hubungan  antara  Suhu  Operasi Trans-Esterifikasi  dan  Cetane  Indeks biodiesel  yang  dihasilkan  pada  variabel katalis NaOH yang berubah . Dari bentuk grafik diatas memperlihatkan  bahwa  hubungan  antara waktu  operasi  dan  Cetane  Indeks  adalah berbanding  lurus.  Sebagaimana  terlihat pada grafik 2. bahwa semakin lama waktu operasi  maka  harga  Cetane  Indeks  akan semakin  naik.  Sedangkan  pada  jumlah katalis  NaOH  0,9  gram  terjadi penyimpangan dimana disini diindikasikan  bahwa  masih  ada  metanol yang terkontaminasi sehingga menurunkan titik nyala minyak. Cetane  Indeks  yang  tinggi menunjukkan  bahwa  bahan  bakar  dapat menyala  pada  temperatur  yang  relatif rendah. Hal ini disebabkan dengan Cetane Indeks  yang  tinggi  dapat  mencegah terjadinya  detonasi  dan  knocking  karena begitu bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder  pembakaran,  bahan  bakar  akan langsung terbakar dan tidak terakumulasi. Cetane  Indeks  atau  bilangan cetane  merupakan  kualitas  bahan  bakar minyak  untuk  dapat  terbakar  sendiri didalam silinder yang dinyatakan dengan
suatu indeks. Semakin tinggi nilai Cetane Indeks  maka  kualitas biodiesel  yang didapat semakin baik.
Dari  grafik  diatas  dapat  pula dilihat  bahwa  Cetane  Indeks  paling  baik terdapat  pada  volume  katalis  NaOH  0,9 gram  dan  suhu  operasi  60  menit  yaitu sebesar  52,7972.  Dimana  Standart Nasional  Indonesia  yang  diijinkan  untuk Cetane  Indeks  pada  biodiesel  adalah minimal 51.

## 6. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan  pada  proses    Trans- esterifikasi  minyak  biji  kapuk,  biodiesel terbaik  dihasilkan  pada  volume  katalis NaOH  sebanyak 0,9  gram  dan  suhu operasi 60 menit.
No Karakter istik Standart Biodiesel Biodiesel *) 1 Flash Point, 0 C Min 100 100 2 Densitas, 15 0 C 0,85 – 0,89 0,864 3 Cetane Number Min 51 52,7972 *) pada volume katalis NaOH 0,9 gram dan suhu operasi 60 menit

## 7.DAFTAR PUSTAKA
1. Anonimous. 2008.
URL:http://www.ristek.go.id/index. php/id=1227.
2.
.  2007. URL: http://id.wikipedia.org/wiki/K apuk_randu .
3.
.  2007.
URL:http://en.wikipedia.org/wiki/ Methanol.
4.
.  2007.
URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Sulf uric Acid.
5.
.  2008.
URL:http:// www.kamase.org . 6. Giwangkara S. EG.,  2008. Rahasia biodiesel, Solar Masa Depan . <URL: http://www.wordpress.com>.
7. Indartono  setyo,  Y.,  agustus  2007. Mengenal  Biodiesel  :  Karakteristik, produksi, hingga performansi mesin (2 &3) . <URL:http://www.beritaiptek.com>. 8. Ketaren, S, 1986. Minyak Dan Lemak Pangan , Edisi  1,  Penerbit  Universitas Indonesia, Jakarta.
9. Macklin, 2008. Biofuel . <URL:http:// www.macklin.tmip- unpad.net >. 10. Nur  Alam  Syah, Andi,  2006.
Biodiesel Jarak Pagar : Bahan Bakar alternatif  Yang  Ramah  Lingkungan . Penerbit Agromedia Pustaka, Jakarta.
11. Prakoso  Tirto,dkk,  2007. Potensi
Biodiesel Indonesia . <URL:http://www.migas-indonesia. com> 12. Prihandana, Rama, 2006. Menghasilkan Biodiesel Murah . Penerbit Agromedia Pustaka, Jakarta. 13. Samuel  D.Effendy,  2008. Studi Kemudahan Pemisahan Produk- produk Proses Pembuatan Biodiesel. <URL: http://www.abstraksi- ta.fti.itb.ac.id >. 14. Satish Lele, 2004. Biodiesel In India . <URL:http://www.biodiesel.com>.
15. Van  Gerpen,  J.,  1999. Biodiesel Production Technology . <URL:http:// www.nrel.gov >