## Jurnal Teknik Kimia USU
ISSN : 2337-4888
Homepage : https://talenta.usu.ac.id/jtk
ISSN : 2337- 4888 JURNAL TEKNIK KIMIA - USU Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

## Sintesis Katalis Kalsium Gliseroksida Berbasis Cangkang Telur Bebek-Crude
Glycerol dan Aplikasinya dalam Transesterifikasi Minyak Sawit untuk Produksi
Biodiesel
Synthesis of Calcium Glyceroxide Catalyst Based on Duck Eggshell-Crude Glycerol and Its Application in Transesterification of Palm Oil for Biodiesel Production
Widharta Surya Alam*, Sabila Gitamara, Zuhrina Masyithah Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jalan Almamater Kampus USU, Medan, 20155, Indonesia
*Email: widhartasuryaalam@students.usu.ac.id

## Abstrak
Pertumbuhan produksi biodiesel mengakibatkan peningkatan produk samping berupa crude glycerol . Untuk meningkatkan nilai ekonominya, crude glycerol dapat diolah lanjut menjadi katalis heterogen. Reaksi  antara  gliserol  dengan  kalsium  dari  cangkang  telur  bebek  akan  menghasilkan  kalsium gliseroksida  yang  berguna  dalam  transesterifikasi.  Dalam  penelitian  ini,  preparasi  katalis  dilakukan dengan  mereaksikan crude  glycerol dengan  cangkang  telur  bebek  terkalsinasi  (700  °C)  pada perbandingan  (1:1)  (g)  yang  direfluks  dalam  pelarut  metanol.  Katalis  yang  diperoleh,  diaplikasikan pada  transesterifikasi  minyak  sawit  pada  rasio  mol  (1:12),  konsentrasi  katalis  0,4%;  0,7%  dan  1% (w/w),  suhu  operasi  55  °C,  65  °C,  dan  75  °C  selama  75  menit.  Digunakan  KOH  sebagai  katalis pembanding.  Analisis  yang  dilakukan  mengacu  pada  SNI  7182-2015  meliputi  densitas  (40  °C), viskositas (ASTM D-445), bilangan asam (AOCs Cd 3-63), dan kadar air (ASTM D-2709). Kondisi optimum sesuai dengan SNI 7182-2015 yaitu pada suhu 65 °C dan 0,7% katalis dengan yield biodiesel 88,76%, densitas 889 kg/m 3 , viskositas kinematik 5,1 mm/s 2 , bilangan asam 0,5 mg KOH/g dan kadar air 0,0028%.
Kata kunci : biodiesel, cangkang telur bebek, crude glycerol , kalsium gliseroksida, transesterifikasi

## Abstract
The growth of biodiesel production resulted in an increase in by-products in the form of crude glycerol. To increase its economic value, crude glycerol can be further processed into heterogeneous catalysts. The reaction between glycerol and calcium from duck eggshell will produce calcium glyceroxide which is  useful  in  transesterification.  In  this  study,  catalyst  preparation  was  carried  out  by  reacting  crude glycerol with calcined duck eggshell (700 °C) at a ratio of (1:1) (g) refluxed in methanol solvent. The obtained catalyst was applied to palm oil transesterification at mole ratio (1:12), catalyst concentration 0.4%; 0.7% and 1% (w/w), operating temperatures of 55 °C, 65 °C and 75 °C for 75 minutes. KOH is also used as a comparison catalyst. The analysis of SNI 7182-2015 includes density (40 °C), viscosity (ASTM  D-445),  acid  number  (AOCs  Cd  3-63),  and  water  content  (ASTM  D-2709).  The  optimum conditions according to SNI 7182-2015 are at a temperature of 65 °C and 0.7% catalyst with biodiesel yield of 88.76%, density 889 kg/m 3 , kinematic viscosity 5.1 mm/s 2 , acid number 0.5 mg KOH/g and moisture content of 0.0028%.
Keywords: biodiesel, duck eggshells, crude glycerol, calcium glyceroxide, transesterification

## Pendahuluan
Indonesia  merupakan  produsen  minyak  sawit terbesar  dunia  dengan  kapasitas  produksi  mencapai 51.810.000 ton dan luas area mencapai 16.380.000 ha [1].  Ekspor  minyak  sawit  Indonesia  ke  Uni  Eropa terus  mengalami  kenaikan  dari  tahun  2010  -  2013 mencapai  6.969.000  ton  [2].  Pada  tahun  2019, Indonesia  dan  Malaysia  menguasai  pangsa  pasar
ekspor minyak sawit dunia yaitu sebesar 83,83% [1]. Namun,  kehadiran  Pandemi  COVID-19  yang  telah melanda lebih dari  200 negara di  dunia memberikan pengaruh  besar  terhadap  perekonomian  global termasuk di Indonesia hingga berdampak pada harga komoditas sawit. Harga rata-rata minyak sawit dunia berada  dikisaran  800  USD/MT  dan  bertepatan  pada awal 2020, harga CPO ( Crude Palm Oil ) mengalami
penurunan  yang  drastis  di  bawah  400  USD/MT  [3]. Berdasarkan analisis forecasting , harga minyak sawit diproyeksikan  akan  mengalami  penurunan  sebesar 14%  hingga  akhir  tahun  2025  [1].  Oleh  karena  itu, perlu dilakukan peningkatan konsumsi  minyak sawit dan  CPO  dalam  negeri  maupun  luar  negeri  untuk menjaga kestabilan harga. Salah satu cara yang dapat dilakukan  yaitu  dengan  mengolahnya  menjadi biodiesel. Adanya kebijakan mandatory biodiesel B30 di  era  Pandemi  COVID-19  juga  terbukti  memberi dampak positif terhadap harga minyak sawit  sebagai komoditas Indonesia [4].
Biodiesel  merupakan biofuel yang  dapat menggantikan bahan bakar fosil. Proses transesterifikasi  biodiesel  skala  industri  sejauh  ini masih  menggunakan  katalis  homogen  seperti  NaOH dan KOH yang menimbulkan banyak masalah seperti saponifikasi, dan katalis tidak ramah lingkungan  [5]. Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut,  banyak peneliti  telah  mengembangkan  katalis  heterogen (padat).
Katalis  heterogen  memiliki  keunggulan  yaitu memblokade  saponifikasi,  mudah  dipisahkan, eco- friendly ,  dan  dapat  diregenerasi.  Dilaporkan  bahwa salah satu katalis heterogen yang memiliki fasa paling aktif dalam transesterifikasi adalah kalsium gliseroksida  Ca[O(OH) 2 C 3 H 5 ] n dibanding  katalis berbasis  kalsium  yang  lain  [6–7].  Sintesis  kalsium gliseroksida dari kalsium dan gliserol murni (gliserin) telah  berhasil  dikembangkan  dan  diaplikasikan  pada transesterifikasi  biodiesel  [8].  Penggunaan  gliserin murni  dikhawatirkan  akan  meningkatkan  biaya produksi, disamping bersaing dengan industri farmasi [9]. Sehingga dipilih crude glycerol sebagai alternatif bahan baku.
Crude  glycerol merupakan  produk  samping hasil  produksi  biodiesel  yang  belum  optimal dimanfaatkan.  Peningkatan  produksi  biodiesel  akan meningkatkan  limbah crude  glycerol [9]. Sehingga crude  glycerol memiliki  potensi  untuk  dimanfaatkan sebagai  bahan  baku  pembuatan  katalis  kalsium gliseroksida yang menggantikan penggunaan gliserol murni (gliserin).
Selain  penggunaan  gliserol,  dalam  sintesis katalis  kalsium  gliseroksida  juga  diperlukan  bahan yang  mengandung  kalsium  (Ca)  [8].  Cangkang  telur bebek  merupakan  salah  satu  limbah  organik  yang mengandung  kalsium  sebesar  95%  [10].  Cangkang telur bebek merupakan bahan yang mudah ditemukan di  Sumatera  Utara  karena  banyak  masyarakatnya merupakan peternak bebek [11].
Pada penelitian sebelumnya, aktivitas katalitik dari  kalsium  gliseroksida  yang  disintesis  dari  CaO marble dan pure  glycerine telah  dilaporkan  oleh Esipovich et al. (2018) yang melakukan transesterifikasi minyak lobak. Yield biodiesel FAME >  90%  pada  waktu  di  bawah  2  jam  dan  rasio  mol minyak  :  metanol  yaitu  1:12  [7],  sementara  metode pembuatan  kalsium  gliseroksida  tanpa  kalsinasi (metode  asam  asetat)  memberikan yield biodiesel
93,41% dengan menggunakan minyak kelapa sebagai feedstock [9] .

## Teori
Minyak sawit memiliki kandungan asam lemak tertinggi yaitu oleat (C18:1), palmitat (C16:0), linoleat (C18:2),  dan  stearat  (C18:0)  secara  berurut  42,56%; 37,71%;  13,59%;  dan  3,76%  diikuti  dengan  asam lemak  jenuh  dan  tak  jenuh  lain  dalam  konsentrasi yang  lebih  rendah  [12].  Biodiesel  berbasis  minyak sawit  memiliki angka setana yang tinggi, yaitu  59,9- 62,8, lebih tinggi dari petrodiesel dengan angka setana 45-55 [13].
Crude  glycerol adalah  produk  samping  pada proses pembuatan biodiesel yang memiliki kemurnian rendah  karena  masih  mengandung impurities [14]. Dalam setiap 10 kg biodiesel yang dihasilkan, sekitar 1  kg crude  glycerol terbentuk  selama  proses transesterifikasi. Crude  glycerol dari  industri biodiesel  mengandung  sekitar  25%  karbon  dan senyawa-senyawa  seperti  Ca,  K,  Na,  Mg,  S,  dan  P, dengan rentang konsentrasi 4-163 ppm kecuali Na dan K  (1%  w/v). Crude  glycerol yang  dihasilkan  dari transesterifikasi  biodiesel  dengan  KOH  memberi konsentrasi  sebesar  40  –  50%,  sementara  dengan H 2 SO 4 hanya 30 – 40% [14–16].
Katalis kalsium gliseroksida merupakan katalis yang memiliki aktivitas katalitik yang baik [9]. Kouzu et  al , menemukan  bahwa  gliserol  (C 3 H 8 O 3 )  sangat reaktif  dengan  kalsium  oksida CaO  di  dalam  suatu pelarut metanol  yang  direfluks  dan  membentuk kalsium gliseroksida  dengan  persamaan  reaksi  (1) berikut [6].
CaO + n C 3 H 8 O 3 ⇾ Ca[O(OH) 2 C 3 H 5 ] n + H 2 O ............ (1)
CaO  dapat  dihasilkan  melalui  kalsinasi  kalsium karbonat  (CaCO 3 )  yang  berasal  dari  cangkang  telur. Potensi  lokal  cangkang  telur  bebek  yaitu  terdapat kandugan  kalsium  karbonat  (CaCO 3 )  dan  komponen organik  seperti  protein,  polisakarida,  dan  kitin. Cangkang  telur  ini  terdiri  atas  95%  (Ca)  dan  5% komponen organik [10].
Transesterifikasi  merupakan  proses  reaksi trigliserida, lipid, lemak, asam lemak dengan alkohol rantai pendek menggunakan bantuan katalis basa [13]. Faktor  yang  mempengaruhi  reaksi  ini  diantaranya kecepatan  pengadukan,  suhu  reaksi,  konsentrasi katalis, rasio  mol minyak alkohol, dan waktu  reaksi. Produksi  biodiesel  dari minyak sawit dan zeolit  oleh Zhang  et  al.  (2020)  mencapai  99,68%  pada  rasio minyak metanol 1:12 [17]. Kajian lain oleh Ding et al. pada  rasio  9:1 yield sebesar  97,77%,  dan  tidak  jauh berbeda  saat  1:12  sebesar  97,77%,  dan  terjadi penurunan ketika rasio molar dinaikkan menjadi 1:18, yield biodiesel  yang  dihasilkan  berkurang  menjadi 94,04% [18] .
Metodologi Penelitian Bahan dan Peralatan Penelitian
Bahan  penelitian  meliputi crude  glycerol , minyak  sawit  (PT  Wilmar  Nabati®),  CH 3 OH  >99% (Merck), KOH ≥ 90% (Merck), cangkang telur bebek, activated  charcoal ≤5mm  BET  600-800  m 2 /g (Merck),  isopropanol  C 3 H 8 O  ≥  99.5%  (Supelco®), CHCl 3 ≥  99.5%  (Merck),  C 2 H 5 OH  96%,  dan phenolphthalein (Sigma-Aldrich). Peralatan penelitian  meliputi hot  plate  stirrer ,  kondensor refluks,  pompa,  piknometer,  viskosimeter  Ostwald, oven , Muffle furnace Thermolyne 1100, dan peralatan gelas  pendukung  lain.  Peralatan  analisa  yang digunakan  diantaranya  FT-IR  spektrometer  Perkin Elmer® L160000A detektor LiTaO 3 dan (SEM) JEOL JCM-6000 perbesaran 15 – 30.000×.

## Tahapan Bleaching Crude glycerol
Proses bleaching diawali  dengan  melakukan pencucian crude  glycerol menggunakan aquadest 80  °C  rasio  3:2  (v/v).  Campuran  ditambah activated charcoal 8% (b/v), diaduk selama 30 menit, 50 rpm, selama  3×24  jam.  Setelah  waktu bleaching dicapai, campuran  difiltrasi  dan  dievaporasi  pada  100  °C selama 4 jam [9, 19].

## Tahapan Kalsinasi Cangkang Telur Bebek
Pada  tahap  ini,  cangkang  telur  bebek dibersihkan, dikeringkan, dan dihaluskan. Dilakukan pengayakan  65 mesh .  Serbuk  cangkang  telur dikalsinasi pada 700 °C di dalam furnace . Selanjutnya disimpan dalam desikator selama 1 jam [20].
Sintesis  dan  Karakterisasi  Katalis  Kalsium Gliseroksida
Metode  sintesis  dirujuk  dan  dimodifikasi  dari penelitian Reina et al. (2013), Esipovich et al. (2018) [7, 21]. Sebanyak 50 g serbuk CaO dan 50 ml gliserol hasil bleaching (rasio  1:1 w/v)  dilarutkan dalam 100 mL CH 3 OH lalu dipanaskan dengan sistem refluks 70 °C  selama  2  jam.  Setelah  itu  campuran  difiltrasi sambil  dicuci  dengan  96%  C 2 H 5 OH.  Produk  atas ( cake ) dikeringkan pada suhu 80 °C hingga beratnya konstan  [6,  21].  Katalis  yang  diperoleh  kemudian dikarakterisasi menggunakan FT-IR dan SEM.

## Transesterifikasi Minyak Sawit
Transesterifikasi  dilakukan  pada  rasio  mol minyak metanol 1:12 [18]. Variabel suhu reaksi pada 55 °C, 65 °C dan 75 °C. Variabel konsentrasi katalis 0,4%;  0,7%  dan  1%  (w/w  minyak).  Kecepatan pengadukan  500  rpm  dengan  waktu  pengadukan  75 menit [8]. Dilakukan tahap transesterifikasi menggunakan KOH sebagai katalis pembanding pada suhu dan konsentrasi katalis terbaik.

## Analisis Parameter SNI 7182-2015
Dilakukan analisa parameter densitas (40 °C), viskositas  kinematik  (ASTM  D-445),  bilangan  asam (AOCs Cd 3-63), dan kadar air (ASTM D-2709) [22]

## Hasil Analisis Crude Glycerol
Crude  glycerol diperoleh  dari  hasil  samping transesterifikasi  minyak  sawit.  Penambahan  8% activated  charcoal bertujuan  untuk  mengikat impurities dan  zat  warna crude  glycerol . Pemilihan activated charcoal untuk pemurnian karena memiliki permukaan  pori  mencapai  888,4  m 2 /g, mesoporous , dan  ukuran  porinya    sebesar  3,018  nm  [10].  Hasil analisis  secara  visual crude  glycerol sebelum  dan sesudah proses bleaching dapat dilihat pada Gambar 1 sebagai berikut.

## (a)                       (b)
Gambar 1. Crude glycerol (a) Sebelum proses bleaching, (b) Sesudah proses bleaching
Selain analisis visual, crude glycerol dianalisis sifat fisiknya meliputi densitas, viskositas, kadar abu, dan kadar air. Hasil perbandingan sifat fisiknya dapat dilihat pada Tabel 1.

## Tabel 1. Analisis perbandingan crude glycerol
No Sifar Fisik Sebelum Sesudah 1. Visual (warna) Coklat Bening 2. Densitas (g/ml) 1,99 1,28 3. Viskositas (cP) 300,32 321,58 4. Kadar Abu (%) 3,51 0,92 5. Kadar Air (%) 8,25 4,96
Berdasarkan  Tabel  1,  kecenderungan  densitas dan viskositas meningkat sementara kadar abu dan air menurun  setelah  proses bleaching. Proses bleaching dengan  adsorpsi  memberikan  hasil crude  glycerol dengan  warna  yang  lebih  jernih. Activated  charcoal dinilai memiliki efektivitas yang tinggi dalam proses adsorpsi  komponen impurities seperti  zat  warna  dan organik  serta  mengikat  air  yang  terjebak  pada crude [9, 19].

## Kalsinasi Cangkang Telur Bebek
Pemilihan  cangkang  telur  bebek  didasarkan dari  kandungan  kalsium  karbonat  CaCO 3 yang mencapai 85-95% [20]. Hasil visual kalsinasi serbuk cangkang  telur  bebek  menggunakan furnace dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Hasil kalsinasi serbuk cangkang telur bebek dengan menggunakan furnace
Ketika  cangkang  telur  yang  mengandung CaCO 3 dikalsinasi pada suhu 700 o C, uap air dan gas karbondioksida akan keluar dan menghasilkan serbuk berupa kalsium oksida. Reaksi ketika proses kalsinasi ini dapat dilihat pada persamaan (2) berikut.
CaCO 3 .nH 2 O (s) → CaO (s) + CO 2 (g) + n H 2 O (g)……. (2)
Proses  kalsinasi  cangkang  telur  bebek  dilakukan bertujuan  sebagai  langkah  untuk pre-treatment cangkang  telur  bebek,  menghilangkan  sejumlah pengotor, air dan karbonat. Proses ini juga mengubah kandungan  CaCO 3 dalam  cangkang  menjadi  CaO. CaO lebih reaktif bereaksi dengan gliserol membentuk  kalsium  gliseroksida  dibandingkan CaCO 3 (cangkang telur yang belum dikalsinasi) [7].

## Sintesis Katalis Kalsium Gliseroksida
Reaksi  kalsium  oksida  dengan  gliserol  akan menghasilkan  kalsium  gliseroksida  [9].  Hipotesis sintesis senyawa ini sudah dipelajari tahun 1910  [6]. Pada  penelitian  ini,  katalis  diperoleh  dengan  reaksi CaO  hasil  kalsinasi  cangkang  telur  bebek  dengan crude  glycerol hasil bleaching .  Hasil  sintesis  katalis kalsium gliseroksida dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Proses  sintesis kalsium gliseroksida dengan sistem refluks
Gliserol  (C 3 H 8 O 3 )  sangat  reaktif  dengan kalsium  oksida  CaO  di  dalam  pelarut  metanol  yang direfluks.  Katalis  gliseroksida  yang  diperoleh  akan memiliki sifat basa heterogen dengan fasa yang sangat aktif  [8].  Hal  ini  didukung  seperti  pada  persamaan reaksi  (1).  Gugus  gliseroksida  dari  gliserol  akan memperluas  sisi  permukaan  katalis  yang  melapisi CaO.  Hal  ini  meningkatkan  aktivitas  reaksi transesterifikasi dibanding CaO biasa [6–8, 21].

## Analisis Gugus Fungsional Menggunakan FT-IR
Hasil  sintesis  katalis  kemudian  dianalisis menggunakan FT-IR ( Fourrier Transform-Infra Red ) untuk mengamati gugus fungsional di dalam kalsium gliseroksida.  Pengamatan  yang  dilakukan  terhadap hasil  analisa  FT-IR  dengan  membandingkan  puncak bilangan  gelombang  dan  juga  ketajaman  dari  kurva transmitansi.  Spektra  gugus  fungsional  katalis kalsium gliseroksida dari hasil sintesis menggunakan crude glycerol dan cangkang telur bebek pada refluks 70 °C ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Spektra FT-IR katalis kalsium gliseroksida
Spektra  FT-IR  kalsium  gliseroksida  yang teramati  pada  Gambar  4,  terbentuk  pita  transmitansi pada  bilangan  gelombang  2700  cm -1 sampai  ke bilangan gelombang 3800 cm -1 . Pertambahan puncak terjadi karena adanya gugus hidroksil (O-H) dari OH crude glycerol yang terikat pada kalsium di bilangan gelombang  3340,71  cm -1 .  Vibrasi  dari  gugus  C-H sebagai crude  glycerol terikat  kalsium  terjadi  pada 2931,80  cm -1 .  Bilangan  gelombang  1635,64  cm -1 mewakili  gugus  CH  metil  yang  merupakan  sisa  dari metanol  yang  terikat  di  dalam  kalsium  gliseroksida (dalam bentuk anion metoksida). Menurut Saragih et al., transmitansi gugus CH pada kalsium gliseroksida mengalami  penajaman  pada  bilangan  1047  cm -1 sampai 1604 cm -1 . Hanya saja, gugus CH yang mereka peroleh berasal dari grup asetat, karena sumber katalis berasal  dari  kalsium  asetat  [8].  Berdasarkan  spektra FT-IR  tersebut,  kalsium  gliseroksida  yang  disintesis telah  memiliki  gugus  yang  serupa  dengan  standar kalsium gliseroksida,
Analisis Morfologi Kalsium Gliseroksida

## Menggunakan SEM
Analisis  karakteristik  morfologi  dari  kalsium gliseroksida  yang  disintesis  dari crude  glycerol dan cangkang telur bebek dikonfirmasi dengan menggunakan SEM ( Scanning Electron Microscopy ) ditampilkan dalam Gambar 5 sebagai berikut.
Gambar  5.  Skema  SEM  katalis  kalsium  gliseroksida yang  disintesis  dari  crude  glycerol  dan  cangkang  telur bebek pada refluks 70 °C
Ciri  morfologi  dari  kalsium  gliseroksida  dari hasil sintesis dianalisis menggunakan SEM ditunjukkan  pada  Gambar  5.  Permukaan  kalsium gliseroksida  dari  hasil  yang  didapatkan  memiliki permukaan  yang  halus,  akan  tetapi  bentuknya  tidak beraturan  dengan  beberapa  diantaranya  mengalami pembentukan  agregasi  cukup  besar.  Temuan  ini diilustrasikan mirip dengan kalsium gliseroksida yang disintesis  dari  kalsium  asetat  dengan  gliserin  murni [8].  Aglomerasi  yang  berukuran  mikropartikel  ini memungkinkan banyak terdapat situs aktif [21].
Dalam perbesaran 2.000 kali, pada rentang 10 µm, agregat hampir berbentuk bulat dengan beberapa butir  dan  terdapat  sintering.  Menurut  Saragih  et  al., perbedaan  konsentrasi  gliserin  tidak  memberikan dampak  besar  terhadap  bentuk  butir-butir  maupun ukuran  kalsium  gliseroksida  [8].  Hal  ini  dapat dikaitkan dengan penggunaan crude glycerol . Namun, dalam penelitian ini, penggunaan crude glycerol pada berbagai konsentrasi untuk sintesis kalsium gliseroksida belum dilakukan.
Pengaruh  Suhu  Reaksi  terhadap  Yield  Biodiesel pada Berbagai Konsentrasi Katalis
Pada penelitian ini, katalis kalsium gliseroksida Ca[O(OH) 2 C 3 H 5 ] n diuji  aktivitas  katalitiknya  pada transesterifikasi  dengan  rasio  mol  1:12  selama  75 menit. Hubungan antara suhu dan konsentrasi katalis terhadap yield dapat dilihat pada Gambar 6 di bawah ini.
Gambar  6.  Hubungan  suhu  reaksi  terhadap  yield biodiesel pada berbagai konsentrasi katalis
Berdasarkan Gambar 6 dapat dilihat hubungan antara  suhu  reaksi  terhadap yield biodiesel  pada berbagai  konsentrasi  yang  digunakan  menunjukkan kecenderungan  fluktuasi yield biodiesel  ketika  suhu reaksi meningkat, serta peningkatan katalis cenderung meningkatkan yield ditandai  dari  tipe  kurva. Hal  ini dapat  terjadi  karena  reaksi  transesterifikasi  memiliki kondisi  optimum  yang  berbeda-beda  untuk  beberapa variabel  yang  berpengaruh.  Persentasi yield rendah <55% pada suhu 55 °C diberbagai konsentrasi katalis diakibatkan karena suhu yang masih rendah sehingga minyak  belum  terkonversi  optimum.  Ketika  suhu dinaikkan menjadi 65 °C, pada seluruh variasi katalis (0,4;  0,7  dan  1%)  terjadi  kenaikan yield berturut 79,4%;  88,76%;  dan  96%.  Namun,  ketika  suhu dinaikkan ke 75 °C, terjadi penurunan.
Transesterifikasi  merupakan  reaksi  yang berlangsung  pada  50  –  80  °C.  Reaksi  endotermis membutuhkan  panas,  sehingga  suhu  adalah  faktor penting.  Jika  suhu  tidak  mencukupi  kondisi,  maka reaksi  tidak  akan  berjalan  baik.  Hal  ini  terjadi  pada suhu  55  °C.  Namun,  ketika  reaksi  melampaui  suhu
40 50 60 70 80 90 100 50 55 60 65 70 75 80 Y iel d (% ) Suhu ( o C) 0.4% Katalis 0.7% Katalis 1% Katalis
optimum,  maka  akan  terjadi  penurunan yield karena transesterifikasi merupakan reaksi reversible sehingga produk biodiesel dapat kehilangan ester-esternya [18]. Hal ini dapat dikaitkan dengan konversi kesetimbangan  termodinamika  yang  menurun  bila suhu  meningkat  [23],  sebagaimana  diekspresikan pada Persamaan (3).
𝑑 ln 𝐾 𝑑𝑇 = ∆𝐻 𝑜 𝑅𝑇 2 atau ln 𝐾 𝐾 ′ = − ∆𝐻 𝑜 𝑅 ( 1 𝑇 − 1 𝑇 ′ ) … . …… .. (3)
Parameter K merupakan  konstanta  konversi kesetimbangan  yang  berbanding  terbalik  terhadap suhu T .  Kenaikan  konsentrasi  katalis  cenderung meningkatkan yield biodiesel  karena  massa  katalis optimum dicapai saat 1%.

## Analisis Sifat Fisik Biodiesel
Analisis sifat kimia-fisika biodiesel ditunjukkan  pada  Tabel  2  yaitu  meliputi  parameter densitas  metode  ASTM  D1298  dan  viskositas kinematik metode ASTM D445 dilakukan pada suhu referensi 40 °C.
Tabel 2. Hasil analisis sifat fisik biodiesel
Run Suhu Reaksi ( o C) Konsentrasi Katalis (%) Viskositas kinematik (mm 2 /s) Densitas (kg/m 3 ) Yield (%) Keterangan 1. 55 0,4 5,00 890 50,00 Memenuhi SNI 2. 65 5,20 895 79,40 Memenuhi SNI 3. 75 5,90 882 77,00 Memenuhi SNI 4. 55 0,7 4,80 880 51,00 Memenuhi SNI 5. 65 5,10 889 88,76 Memenuhi SNI 6 75 4,70 894 90,00 Tidak memenuhi SNI 7. 55 1,0 1,80 865 52,00 Tidak memenuhi SNI 8. 65 1,85 862 96,00 Tidak Memenuhi SNI 9. 75 4,12 870 88,00 Memenuhi SNI Berdasarkan Tabel 2, hasil analisis menunjukkan  bahwa  biodiesel  yang  dihasilkan cenderung  telah  memenuhi  SNI  7182-2015.  Namun, masih terdapat parameter yang belum memenuhi SNI 7182-2015,  yaitu  pada  kondisi  katalis  0,7%  suhu  75 °C  dan  katalis  1%  suhu  55  °C  dan  65  °C.  Harga densitas  yang  diperoleh  rata-rata  sebesar  880,77 kg/m 3 ,  sementara  viskositas  kinematik  rata-rata  4,27 mm 2 /s  (cSt).  Kondisi  terbaik  untuk  menghasilkan yield tertinggi  (96%)  berada  pada  suhu  65  °C  dan konsentrasi  katalis  1%.  Akan  tetapi,  pada  kondisi tersebut  terdapat  parameter  biodiesel  yang  tidak memenuhi  SNI  7182-2015  yaitu  harga  viskositas berada di  bawah kisaran 2  – 6 mm 2 /s. Sehingga dari Tabel  2,  kondisi  optimum  untuk  menghasilkan  sifat fisik biodiesel yang sesuai SNI 7182-2015 yaitu pada konsentrasi  katalis  0,7%  dengan  suhu  65  °C. Yield biodiesel yang diperoleh pada keadaan tersebut adalah sebesar  88,76%.  Selanjutnya,  dilakukan  pengujian katalis  pada  kondisi  terbaik  ini  untuk  melihat efektivitasnya dengan katalis pembanding.
Perbandingan  kualitas  crude  glycerol hasil samping  biodiesel  yang  dihasilkan  dari  katalis kalsium gliseroksida dan katalis KOH
Tahap  ini  dilakukan  dengan  membandingkan secara  visual crude  glycerol (produk  samping biodiesel)  dari  hasil  transesterifikasi  menggunakan katalis kalsium gliseroksida dan katalis KOH

## (a)                                    (b)
Gambar  7.  Crude  glycerol  hasil  transesterifikasi  (a) Katalis kalsium gliseroksida (b) KOH
Berdasarkan  Gambar  7,  pengamatan  ini dilakukan  dengan  membandingkan  kualitas crude glycerol yang  diperoleh  menggunaka  kalsium gliseroksida  (a)  dengan  yang  diperoleh  bila menggunakan KOH (b).
Percobaan  ini  dilakukan  untuk  melihat seberapa  efektif  katalis  dalam  menghasilkan  produk maupun produk samping. Secara visual untuk produk biodiesel  tidak  ada  perbedaan  yang  mencolok  baik yang  diperoleh  menggunakan  katalis  kalsium
gliseroksida ataupun dengan katalis KOH. Perbedaan yang tajam terlihat dari produk samping berupa crude glycerol .
Crude glycerol yang diperoleh dengan kalsium gliseroksida  memberikan  hasil  yang  lebih  bening, sementara  dengan  KOH  memberikan  hasil crude glycerol yang  berwarna  coklat  gelap  kemerahan. Penggunaan KOH menggiring minyak sawit mengalami  reaksi  selain  transesterifikasi,  misalnya saponifikasi  dan  lain-lain,  karena  KOH  sensitif terhadap asam lemak bebas pada minyak [5].
Analisis lanjut mengenai perbandingan katalis ini diamati dengan membandingkan kualitas
biodiesel.  Biodiesel  yang  dianalisis  merupakan biodiesel yang didapat dari kondisi terbaik sesuai pada Tabel 2. Parameter mutu SNI 7182-2015 yang diamati dalam  eskperimen  ini,  diantaranya  densitas  metode ASTM  D1298  (40  °C),  viskositas  dengan  metode ASTM D445 (40 °C), bilangan asam dengan metode AOCs  Cd  3-63  dan  juga  kadar  air  dengan  metode ASTM D2709 dari hasil transesterifikasi menggunakan katalis kalsium gliseroksida dan katalis KOH.  Data  perbandingan  mutu  diantara  biodiesel dengan kalsium gliseroksida dan KOH disajikan pada Tabel 3.

## Tabel 3. Perbandingan mutu biodiesel dari transesterifikasi menggunakan katalis kalsium gliseroksida dan katalis
KOH Parameter Ambang Batas Metode Kalsium Gliseroksida KOH Densitas (kg/m 3 , 40 o C) 850 – 890 ASTM D1298 889 892 Viskositas kinematik (mm 2 /s) 2 – 6 ASTM D445 5,1 5,5 Bilangan Asam (mg KOH/g) Maks 0,8 AOCs Cd 3-63 0,5 0,68 Kadar Air (%V) Maks 0,05 ASTM D2709 0,0028 0,2 Yield Biodiesel (%) 88,76 77,2
Berdasarkan  Tabel  3,  densitas  biodiesel dengan  KOH  melampaui  SNI  7182-2015.  Densitas besar ini menandakan jumlah zat pengotor (sabun, sisa gliserol  terikat,  asam  lemak  tak  terkonversi,  sisa KOH, dan metanol) [5].  Viskositas kinematik untuk keduanya memberikan hasil yang sesuai dengan baku mutu,  begitupun  pada  bilangan  asam  (BA).  Jika BA melampaui standar, maka dapat  mempercepat  korosi mesin diesel [13]. Sementara kadar air biodiesel yang dihasilkan  dengan  KOH  melampaui  ambang  batas SNI.    Kadar  air  yang  tinggi  ini  disebabkan  potensi reaksi saponifikasi yang menghasilkan sabun dan air. Sementara  penggunaan  katalis  gliseroksida,  justru mengikat komponen air dalam jumlah kecil.

## Kesimpulan
Kondisi  optimum  yang  menghasilkan yield tertinggi  dan kualitas mutu terbaik berada pada suhu 65 °C dan katalis 0,7% (seluruh mutu SNI 7182-2015 terpenuhi)  dengan yield biodiesel  sebesar  88,76%. Penggunaan  katalis  kalsium  gliseroksida  pada transesterifikasi  minyak  sawit  memberi  hasil  yang efektif  dari  segi  kualitas  dan  kuantitas  biodiesel maupun crude glycerol yang diperoleh.

## Daftar Pustaka
[1] R.  Amalia,  R.  Nurkhoiry,  and  S.  D.  Oktarina, “Analisis kinerja dan prospek komoditas kelapa sawit,” Radar Opini  dan Anal. Perkeb. , vol. 1, no. 1, pp. 1–12, 2020.
[2] S.  A.  Gumelar,  M.  I.  Affandi,  and  S. Situmorang,  “Pengaruh  hambatan  non  tarif  di pasar  Uni  Eropa  terhadap  ekspor  komoditas CPO Indonesia,” vol. 8, no. 1, pp. 39–47, 2020.
[3] Anonim, World Bank Commodity Price Monthly
“Pink Sheet” , World Bank, Washington, 2020.
[4] Anonim,  Harga  Bursa  ( Forward-Future-Spot ): Arsip  Tabel  Harga  Harian  Komoditas  CPO, Jakarta, 2020.
[5] A.  Budiman,  R.D.  Kusumaningtyas,  Y.S. Pradana  and  N.A.  Lestari, Biodiesel:  Bahan Baku, Proses, dan Teknologi , Yogyakarta: Gajah Mada University Press, 2017.
[6] M. Kouzu, J. Hidaka, K. Wakabayashi, and M. Tsunomori,  “Applied  catalysis  a general  solid base  catalysis  of  calcium  glyceroxide  for  a reaction to convert vegetable oil into its methyl esters,” "App. Cat. A Gen. , vol. 390, no. 1–2, pp. 11–18, 2010.
[7] A.  L.  Esipovich,  A.  E.  Rogozhin,  A.  S. Belousov, E. A. Kanakov, and S. M. Danov, “A comparative  study  of  the  separation  stage  of rapeseed  oil  transesteri  fi  cation  products obtained using various catalysts,” Fuel Process. Technol. ,  vol.  173,  no.  November  2017,  pp. 153–164, 2018.
[8] H.  Saragih,  “Sintesa  calcium  glyceroxide : Pengaruh  konsentrasi  glycerine,” Prosiding Snips 2018 , August, 2018.
[9] N.  Khairiyati,  Z.  Helwani  and  Khairat, “Pemanfaatan gliserol produk samping biodiesel  menjadi  triacetin  melalui  proses esterifikasi menggunakan katalis fly ash ,” JOM FT, vol. 3, no.1, 2016.
[10]  S.  Fathiyah,  S.  Mohamad,  S.  Mohamad,  &  Z. Jemaat,  “Study  of  calcination  condition  on decomposition  of  calcium  carbonate  in  waste cockle  shell  to  calcium  oxide  using  thermal gravimetric  analysis,” APRN  J.  Eng.  App.  Sc ., vol.11, no. 16, pp. 9917 – 9921, 2019.
[11]  Rimbawati and R.B. Siregar, “Pengolahan telur bebek  untuk  memenuhi  kebutuhan  gizi  dan meningkatkan  pendapatan  masyarakat  desa rumah sumbul,” J. Peng. Mas. Abdi. Alt., vol. 2, no.1, pp. 71 – 80, 2019.
[12]  Istadi, Teknologi  Katalis  untuk  Konversi Energi:  Fundamental  Aplikasi ,  Yogyakarta: Graha Ilmu, 2011.
[13]  K.A.  Zahan  and  M.  Kano,  “Biodiesel production  from  palm  oil  its  by-products  and mill effluent: A review,” Energies , vol.11, no.8, pp. 1 – 25, 2018.
[14]  I.  Aziz,  M.N.  Aristhya,  J.  Hendrawati  and  L. Adhani,  “Peningkatan  kualitas crude  glycerol dengan  proses  adsorpsi  menggunakan  sekam padi,” J. Kim. VALENSI , vol. 4, no.1, 2018.
[15]  P.  Adewale,  M.J.  Dumont  and  M.  Ngadi, “Recent  trends  of  biodiesel  production  from animal  fat  wastes  and  associated  production techniques,” Renew. And Sust. Energy Reviews , vol. 45, pp. 574 – 588, 2015.
[16]  R.L.  Kumar,  S.K.  Yellapu,  R.D.  Tyagi  and  X. Zhang, “A review on variation in crude glycerol composition,  bio-valorization  of  crude  and purified  glycerol  as  carbon  source  for  lipid production, Biores. Technol. , vol. 293, 2019.
[17]  P. Zhang, X. Chen, Y. Leng, Y. Dong, P. Jiang & M. Fan, “Biodiesel production from palm oil and  methanol  via  zeolite  derived  catalyst  as  a phase boundary catalyst: an optimization study by using response surface methodology,” Fuel , vol. 272, 2020.
[18]  H. Ding,  W. Ye, Y. Wang, X. Wang, L. Li, D. Liu,  J.  Gui,  C.  Song  &  N.  Ji,  “Process intensification of transesterification for biodiesel production from palm oil: microwave irradiation on transesterification reaction catalyzed by acidic imidazolium ionic liquids,” Energy , vol. 144, pp. 957 – 967, 2017.
[19]  A.  Shafiei,  R.  Hajar,  H.S.  Ghaziaskar,  dan  M. Yalpani, “Glycerol transesterification with ethyl acetate to synthesize acetins ucing ethyl acetate as reactant and entrainer, Biofuel Res, vol. no., pp. 565–570, 2017.
[20]  X. Yin, X. Duan, Q. You, C. Dai, Z. Tan & X. Zhu,  “Biodiesel  production  from  soybean  oil deodorizer  distillate  using  calcined  duck eggshell as catalyst,” En. Conver. And Manage., vol. 112, pp. 199 – 207, 2016.
[21]  L. León-reina, A. Cabeza, J. Rius, P. Maireles- torres,  A.  C.  Alba-rubio,  and  M.  López, “Structural  and  surface  study  of  calcium glyceroxide,  an  active  phase  for  biodiesel production  under  heterogeneous  catalysis,” J. Cat, vol. 300, pp. 30–36, 2013.
[22]  Anonim, Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Nabari (Biofuel) Jenis Biodiesel sebagai Bahan  Bakar  Lain  yang  dipasarkan  di  Dalam Negeri, ESDM, Jakarta, 2019.
[23]  J.M.  Smith,  C.  Van  Ness,  M.M.  Abbott  and
M.T.  Swihart, Introduction  to  Chemical Engineering Thermodynamics 8 ed., New York: McGrawHill, 2018.