## Abstrak—Pabrik  pembuatan  biodiesel  dari  Palm  Fatty  Acid
Distillate  (PFAD)  dibuat  melalui  proses  esterifikasi  dan transesterifikasi  untuk  memenuhi  kebutuhan  konsumsi biodiesel  yang  meningkat  setiap  tahunnya.  Pabrik  biodiesel dari  PFAD  ini  direncanakan  dibangun  dengan  kapasitas 150.000  ton/tahun  sepanjang  330  hari  per  tahun.  Pabrik  ini diharapkan  akan  menghasilkan  biodiesel  untuk  memenuhi kebutuhan  dalam  negeri.  Bahan  baku  yang  digunakan  dalam pembuatan pabrik biodiesel adalah Palm Fatty Acid Distillate (PFAD)  yang  merupakan  produk  samping  dari  pemurnian CPO.  Pabrik  ini  direncanakan  akan  dibangun  di  Provinsi Riau,  hal  ini  telah  dipertimbangkan  melalui  beberapa  aspek diantarnya  adalah  ketersediaan  Bahan  Baku.  Esterifikasi  dan transesterifikasi  akan  dilakukan  pada  suhu  60oC  dan  pada tekanan 1 atm menggunakan reaktor alir tangki berpengaduk dengan  tingkat  konversi  reaksi  98%  untuk  esterifikasi  dan 99%  untuk  transesterifikasi.  Dari  studi  evaluasi  ekonomi pabrik  ini,  disimpulkan  bahwa  didapatkan  penaksiran  modal (CAPEX)  sebesar  Rp.  1.446.760.931.219,  biaya  operasional (OPEX)  sebesar  Rp.  30.153.852.200.  Berdasarkan  analisa ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan laju pengembalian modal  (IRR)  didapatkan  sebesar  16,1%  dengan  waktu pengembalian  modal  (POT)  selama  9,3  tahun.  NPV  yang didapatkan  juga  bernilai  positif  yaitu  Rp.  555.177.716.694. Berdasarkan  analisis  yang  dilakukan,  dapat  disimpulkan bahwa  pabrik  biodiesel  dengan  kapasitas  150.000  ton/tahun adalah layak secara teknis dan ekonomis untuk didirikan.
Kata  Kunci—Biodiesel,  Esterifikasi,  Metil  Ester,  Palm  Fatty Acid Distillate, Transesterifikasi.

## I. PENDAHULUAN
NERGI  merupakan  salah  satu  penunjang  utama  dalam meningkatkan  perekonomian  suatu  negara,  khususnya Indonesia.  Sumber  energi  yang  saat  ini  masih  dominan digunakan oleh Indonesia yaitu bersumber dari bahan bakar berbasis  fosil  seperti  Bahan  Bakar  Minyak  (BBM)  dalam bentuk  minyak  bumi,  gas,  dan  batu  bara.  Menurut  Direktur Jenderal  Energi  Baru  Terbarukan  Kementerian  ESDM, Dadan  Kusdiana  menyebutkan  bahwa  batu  bara  masih mendominasi  sebesar  38  persen  bauran  energi  primer. Diikuti  minyak  bumi  sebesar  31,6  persen,  dan  gas  alam sebesar  19,2  persen.  Padahal,  diketahui  bahwa  jumlah produksi  minyak  Indonesia  setiap  tahunnya  mengalami penurunan  yang  dapat  terjadi  karena  kurangnya  eksplorasi dan blok migas yang umurnya sudah tua serta berkurangnya produktivitas dari sumur-sumur yang ada.
Berkurangnya  produksi  energi  fosil  terutama  minyak bumi  serta  komitmen  global  dalam  pengurangan  emisi  gas rumah  kaca,  mendorong  Pemerintah  untuk  meningkatkan peran  energi  baru  dan  terbarukan  secara  terus  menerus sebagai  bagian  dalam  menjaga  ketahanan  dan  kemandirian energi.  Bahan  Bakar  Nabati  (BBN)  yang  merupakan  salah satu sumber energi berasal dari bahan organik berupa hewan dan  tumbuhan,  dianggap  sebagai  salah  satu  sumber  energi
yang  dapat  menggantikan  Bahan  Bakar  Minyak  (BBM). Contoh  sumber  daya  energi  alternatif  yang  berasal  sumber minyak nabati dan hewani yaitu biodiesel, bioetanol, biogas, biosolar  dan  biopertamax.  Salah  satu  BBN  yang  sudah banyak  digunakan  di  dunia  yaitu Fatty  Acid  Methyl  Ester (FAME) atau yang biasa dikenal dengan biodiesel.
Peningkatan  penggunaan  biodiesel  di  dunia  membuat banyak negara mulai meningkatkan produksi biodiesel yang tentunya  membuat  Indonesia  juga  ingin  ikut  serta  dalam meningkatkan  penggunaan  dan  produksi  biodiesel  untuk pengganti  bahan  bakar  fosil  dibuktikan  dengan  dirilisnya Peraturan  Presiden  No.  5  tahun  2006  pada  tahun  2005 mengenai  kebijakan  energi  nasional  yang  selanjutnya ditindaklanjuti  melalui  Instruksi  Presiden  Nomor  1  Tahun 2006  mengenai  penyediaan  dan  pemanfaatan  Bahan  Bakar Nabati (BBN).
Industri  biodiesel  dari  tahun  ke  tahun  juga  semakin meningkat  baik  dari  segi  kuantitas  maupun  kapasitas produknya,  kenaikan  ini  sejalan  dengan  keyakinan Pemerintah  mengenai  perkiraan  peningkatan  permintaan biodiesel  dengan  rata-rata  pertumbuhan  2,9%  per  tahun antara tahun 2020-2025 dengan proyeksi konsumsi biodiesel meningkat 7% selama satu dekade mendatang.
Pada perkembangannya, biodiesel juga memiliki beberapa kekurangan  seperti  tingginya  harga  biodiesel  dibandingkan dengan  bahan  bakar  lain  karena  harga  bahan  baku  yang digunakan  dalam  pembuatan  biodiesel  yang  mahal.  Maka, perlu  digunakan  bahan  baku  alternatif  yang  lebih  murah namun  masih  tetap  mudah  ditemukan  dan  tidak  berupa

## Pra Desain Pabrik Biodiesel dari Palm Fatty Acid Distillate (PFAD)
Muhamad Irfaid Darojat, Rheinanda Rachmaditasari, dan Mahfud Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : mahfud@chem-eng.its.ac.id
E
Tabel 1.
Parameter Pemilihan Proses Produksi Biodiesel Parameter Esterifikasi Ester-Transesterifikasi Suhu Proses 60-70 o C 50-60 o C Tekanan 1 atm 1 atm Konversi 95-99,5% Ester : 96-98% Transester : 97-98,5% Yield 55-75% 80-88% Kandungan Minyak Free fatty acid (FFA) Free fatty acid (FFA), Trigliserida (TG) Katalis Asam Asam,  Basa,  dan  Enzim  (Ester : asam. Transester : basa) Produk Biodiesel Biodiesel Kelebihan Produk mudah dipisahkan oleh katalis sehingga tidak  membutuhkan biaya produksi tambahan untuk melakukan proses lain
Proses  yang  digunakan  lebih cepat dan efisien, yield produksi  relatif  tinggi  karena akan  mengkonversi  kandungan FFA dan TG menjadi biodiesel lebih cepat Kekurangan Katalis yang digunakan relatif mahal  dan  bersifat korosif, reaksi berjalan lambat untuk konversi TG Membutuhkan  reaktor  yang lebih banyak karena menggunakan 2 tahap
bahan  makanan,  seperti Palm  Fatty  Acid  Distillate (PFAD) yang  merupakan  hasil  produk  samping  dari  proses pemurnian minyak goreng (pengolahan minyak kelapa sawit mentah atau CPO menjadi RBDPO ( Refined, Bleached, and Deodorized  Palm  Oil )  pada refinery  plant )  yang  banyak mengandung free fatty acid (FFA).
Pengembangan  biodiesel  akan  menciptakan  perluasan lapangan  pekerjaan  dan  meningkatkan  pendapatan  per kapita  penduduk  serta  dapat  membantu  terjaminnya supply energi  di  masa  datang.  Kepedulian  masyarakat  terhadap bahan bakar yang ramah lingkungan semakin meningkat.

## II. DASAR PERANCANGAN

## A. Kapasitas Produksi
Menentukan  kapasitas  dari  pabrik  termasuk  salah  satu faktor  yang  perlu  diperhatikan  sebelum  mendirikan  pabrik. Untuk  menentukan  kapasitas  produksi  pabrik  biodiesel, harus  didasarkan  pada  perhitungan  peluang  produksi  yang ada.  Peluang  produksi  didasarkan  pada  nilai  ekspor,  nilai impor,  dan  konsumsi  produk.  Selain  itu,  pertimbangan mengenai  kebutuhan  biodiesel  di  Indonesia,  kapasitas produksi  pabrik  komersil  yang  sudah  ada,  dan  ketersediaan bahan baku. Dalam hal ini harga bahan baku dianggap tidak berubah  dan  harga  jual  produk  biodiesel  juga  diasumsikan konstan selama lifetime pabrik ini.
Pabrik  Biodiesel  direncanakan  mulai  beroperasi  pada tahun  2026.  Mengacu  pada  pemenuhan  kebutuhan  dalam negeri  sebesar  10.000.000  ton/tahun,  dengan  analogi  untuk memenuhi  1,5%  kebutuhan  biodiesel  nasional  (dalam  ton) pada  tahun  2026,  sehingga  kapasitas  pabrik  biodiesel menjadi 150.000 ton/ tahun.

## B. Lokasi Pabrik
Pemilihan  lokasi  pabrik  merupakan  hal  mendasar  dan sangat  penting  dalam  perencanaan  pendirian  pabrik dikarenakan  letak  geografis  suatu  pabrik  mempunyai pengaruh  besar  terhadap  kelangsungan  atau  keberhasilan pabrik.  Hal-hal  yang  menjadi  pertimbangan  dalam penentuan  lokasi  suatu  pabrik  meliputi  biaya  operasional, ketersediaan  bahan  baku,  penunjang  sarana  dan  prasarana, ketersediaan sumber air dan listrik, dampak sosial, dan studi lingkungan,  dengan  aspek  utama  yang  dilihat  pada  Pabrik Biodiesel  adalah  aspek  ketersediaan  bahan  baku.  Dari  data lahan  sawit  di  5  provinsi  utama  di  Indonesia  menunjukkan bahwa  Riau  merupakan  provinsi  penghasil  kelapa  sawit terbesar di Indonesia. Oleh karena itu, provinsi  Riau dipilih sebagai lokasi pabrik. Jumlah hasil samping dari pengolahan minyak  sawit  antara  lain  adalah  PFAD,  hal  ini  tentunya dapat  membantu  memenuhi  kebutuhan  bahan  baku  yang akan  digunakan.  Berdasarkan  luas  area  perkebunan  kelapa sawit  di  provinsi  Riau,  tepatnya  di  Kawasan  Industri Tanjung Buton dipilih sebagai lokasi untuk pendirian Pabrik Biodiesel dengan luas area total 0,4973 Ha.

## III. SELEKSI PROSES
Dalam  pembuatan  pabrik  biodiesel  perlu  dilakukan seleksi  proses.  Seleksi  proses  bertujuan  untuk  mengetahui proses mana yang dapat menghasilkan produk yang optimal dari  aspek  teknis  maupun  ekonomi.  Proses  tersebut  terdiri dari beberapa tahap mulai dari persiapan bahan baku hingga terbentuknya  produk  yang  diinginkan.  Perancangan  pabrik biodiesel  dari  PFAD  akan  digunakan  proses  2  tahap (Esterifikasi dan Transesterifikasi).
Gambar 1. PFD pabrik biodesel dari PFAD.

## A. Proses Esterifikasi - Transesterifikasi
Proses  konversi  untuk  mengurangi  kandungan  dari  asam lemak  bebas/FFA  yang  tinggi  dengan  mereaksikan  minyak nabati  dan  alkohol  menjadi  metil  ester  dan  air  merupakan definisi  dari  esterifikasi.  Proses  ini  dapat  digunakan  pada minyak  nabati  yang  mengandung  lemak  bebas  ≥  60%. Proses  esterifikasi  dengan  katalis  asam  diperlukan  jika minyak  nabati  mengandung  FFA  diatas  5%  [1].  Kualitas produk biodiesel  dapat  dipengaruhi  oleh reaksi  penyabunan yang  disebabkan  oleh  kandungan  asam  lemak  bebas  tinggi. Katalis asam kuat merupakan katalis yang umum digunakan dalam proses esterifikasi. Beberapa contoh katalis asam kuat seperti asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation  asam  kuat.  Proses  ini  sulit  untuk  menggunakan katalis basa. Hal ini dikarenakan akan terbentuknya air yang menyebabkan  reaksi  penyabunan  dan  metil  ester  yang dihasilkan  menggunakan  katalis  asam  bersifat  korosif  yang menyebabkan efek karat pada peralatan.
Dalam  menghasilkan  reaksi  dengan  konversi  sempurna pada  temperatur  rendah  maka  jumlah  reaktan  metanol ditambahkan  berlebih.  Berikut  adalah  reaksi  pada  proses esterifikasi:
HCOOR + CH 3 OH → CH 3 COOR + H 2 O
Asam  lemak  (HCOOR),  Metanol  (CH 3 OH),  Metil  Ester (CH 3 COOR),  dan  Air  (H 2 O).  Proses  esterifikasi  biasanya diikuti  dengan  proses  transesterifikasi,  namun  sebelumnya air  dan  katalis  asam  serta  kandungannya  dihilangkan terlebih dahulu.
Reaksi esterifikasi dilakukan dengan cara mencampurkan asam  lemak  bebas  dan  methanol  dengan  bantuan  katalis asam  sulfat  dengan  konsentrasi  98%  kemudian  dipanaskan pada  suhu  tertentu  agar  menghasilkan  biodiesel  dan  air. Temperatur  yang  digunakan  adalah  60℃  dan  tekanan sebeasar  1  atm  dibuat  konstan.  Konversi  reaksi  esterifikasi yang dipakai adalah 95-99%.
Selanjutnya,  proses  dilanjutkan  dengan  transesterifikasi. Transesterifikasi  merupakan  proses  konversi  trigliserida menjadi  alkil  ester  melalui  reaksi  dengan  alkohol  serta menghasilkan gliserol sebagai produk samping. Transesterifikasi bertujuan untuk mengoptimalkan pembentukan  biodiesel  dari  rantai  asam  lemak  pada Palm fatty  acid  distillate (PFAD).  Beberapa  jenis  alkohol  yang digunakan  dalam  proses  transesterifikasi  adalah  metanol, etanol,  propanol,  butanol,  dan amyl alkohol.  Metanol merupakan jenis alkohol monohidrik  sebagai  sumber gugus alkil  yang  paling  umum  digunakan,  dikarenakan  memiliki rantai  pendek,  lebih  polar  harga  yang  murah  dan reaktivitasnya yang paling tinggi.
Katalis  yang  dapat  digunakan  pada  proses  ini  adalah katalis  asam,  basa,  atau  enzim.  Namun  katalis  basa  yang paling  umum  digunakan  dalam  penggunaan  komersial, yakni  NaOH  dan  KOH  pada  asam  lemak  bebas  berkadar <1%.  Namun,  pada  minyak  nabati  dengan  kadar  lemak bebasnya  >1%  perlu  dilakukan  deasidifikasi  melalui  reaksi metanolisis atau gliserolisis. Katalis basa mampu menghasilkan  biodiesel  dengan  konversi  dan  yield  yang tinggi  dengan  waktu  yang  relatif  singkat.  Namun, kelemahan  proses  ini  adalah  sangat  sensitif  terhadap kemurnian reaktan dan reaksi berjalan lambat.
Pada  reaksi  yang  menggunakan  katalis  basa,  trigliserida
dan  metanol  yang  digunakan  sebaiknya  anhidrat  atau mendekati,  karena  air  dapat  menyebabkan  terjadi  reaksi saponifikasi  yang  menghasilkan  sabun.  Selain  itu,  jika minyak  berkadar  FFA  tinggi  (>5%)  langsung  di transesterifikasi dengan katalis basa maka akan menghasilkan  sabun.  Terbentuknya  sabun  dalam  jumlah yang besar dapat menghambat pemisahan gliserol dari metil ester  dan  berakibat  terbentuknya  emulsi  selama  proses pencucian.  Sehingga  proses  esterifikasi  sebagai  tahap  awal untuk  mengkonversi  FFA  menjadi  metil  ester  sehingga mengurangi  kadar  FFA  dan  minyak  nabati  dan  selanjutnya dilakukan  transesterifikasi  dengan  katalis  basa  untuk mengkonversi  trigliserida  menjadi  metil  ester  [1].  Sabun yang terbentuk menyebabkan penurunan perolehan ester dan menyulitkan  pemisahan  ester  dan  gliserol.  Selain  itu, kandungan  asam  lemak  bebas  juga  harus  rendah.  Apabila kandungan  asam  lemak  bebas  dan  air  dalam  trigliseridanya tinggi maka katalis asam lebih cocok untuk digunakan.
Selain  digunakan  katalis  asam  dan  basa,  enzim  jenis lipase  juga  dapat  digunakan  sebagai  katalis  pada  proses pembuatan  biodiesel.  Katalis  enzim  mempunyai  toleransi yang  baik  untuk  minyak  nabati  berkadar  FFA  tinggi sehingga  tidak  diperlukan  pengolahan  pendahuluan  seperti refining  atau  esterifikasi  dengan  katalis  asam.  Jadi  dengan satu  tahap  reaksi  karena  esterifikasi  dan  transesterifikasi dapat  berlangsung  secara  simultan  dalam  satu  reaktor. Namun,  penggunaan  katalis  enzim  mempunyai  beberapa kelemahan yaitu harganya yang mahal dibandingkan katalis asam  atau  basa,  konversi  reaksi  tidak  dapat  berlangsung sempurna  dan  enzim  mudah  menjadi  rusak  atau  tidak  aktif karena  kontak  dengan  kontaminan  dalam  minyak  nabati maupun alkohol rantai pendek polar [1].
Secara  umum  proses  pembuatan  biodiesel  ditunjukkan dalam Tabel 1. Seleksi proses pembuatan biodesel dari Palm Fatty  Acid  Distillate  (PFAD)  didasari  dari  kandungan  yang terdapat  kandungan  terbesar  dari Free  Fatty  Acid sebesar 81,7% dan gliserida sebesar 14,4% dan sisanya yaitu bahan bioaktif  seperti  vitamin  E  (0,5%),  squalene  (0,8%),  sterol (0,4%) dan lainnya (2,2%). maka dipilih proses esterifikasi- transesterifikasi  dengan  lisensi  dari  Foolproof  Biodiesel Proses. Proses ester-transesterifikasi dipilih karena kandungan  FFA  dari  PFAD  yang  cukup  tinggi  sehingga perlu  adanya proses untuk  menghilangkan atau mengurangi kandungan  FFA  yang  tinggi  dengan  penambahan  alkohol berupa metanol dan katalis asam homogen (H 2 SO 4 ) dilanjut dengan  reaksi  transesterifikasi  untuk  mengubah  trigliserida yang  tersisa  dalam  PFAD.  Alkohol  rantai  pendek  berupa metanol dipilih karena harganya yang murah dan pemisahan emulsi  setelah  reaksi  dapat  dilakukan  lebih  mudah  jika dibandingkan dengan etanol. Katalis asam  digunakan untuk mengonversi FFA menjadi FAME ( Fatty Acid Methyl Ester ) serta menghindari  terjadinya proses saponifikasi  atau reaksi penyabunan  ketika  dilakukan  proses  transesterifikasi  yang menyebabkan  penurunan  yield  biodiesel  dan  pemisahan antara  produk  yang  katalis  dan  kandungan  lainnya  akan sulit.  Pengonversian  FFA  menjadi  FAME  dilakukan  untuk menambah  yield  biodiesel  yang  dihasilkan.  Selain  itu, H 2 SO 4 memiliki  sifat  menyerap  air  sehingga  akan mengarahkan  reaksi  esterifikasi  kearah  produk  sehingga produk yang dihasilkan akan lebih banyak.
Kemudian, dilakukan proses lanjutan berupa
transesterifikasi  untuk  megonversi  kandungan  gliserida menjadi  FAME  dengan  bantuan  katalis  homogen  basa  kuat (NaOH) dan menghasilkan produk samping berupa gliserin. Katalis NaOH dipilih karena tersedia dalam jumlah banyak, mudah didapat, murah, dan menghasilkan konversi biodiesel yang  tinggi.  Reaksi  ini  juga  berlangsung  pada  tekanan  dan suhu  yang  rendah.  Dari  penjelasan  tersebut,  dengan  proses yang  dipilih  yaitu  proses  esterifikasi-transesterifikasi, diharapkan  akan  menghasilkan  yield  FAME  yang  tinggi. Gambar 1 menyajikan PFD pabrik biodesel dari PFAD.

## IV. URAIAN PROSES
A. Tahap Persiapan Bahan Baku
Palm  Fatty  Acid  Distillate (PFAD)  yang  berada  pada tangki  penyimpanan  bahan  baku  (F-130)  yang  kemudian akan digunakan harus dilakukan pemanasan terlebih dahulu menggunakan coil  steam hingga  suhunya  mencapai  60 o C. Penggunaan coil  steam adalah  karena  pemanasan  yang dihasilkan  lebih  baik  transfer  panasnya  jika  dibandingkan dengan jacket  steam karena  fluida  dalam  tangki  yang dipanaskan  tidak  memiliki  masalah  properti  ketika dipanaskan  suhu  60 o C,  maka  lebih  efektif  digunakan coil steam di  dalam  reaktor.  Pemanasan  bertujuan  untuk mencairkan PFAD (titik leleh PFAD adalah 50 o C) dan siap untuk  dialirkan  ke  reaktor  esterifikasi.  Selain  persiapan PFAD  sebagai  bahan  baku  utama,  diperlukan  juga  adanya persiapan untuk bahan baku pendukung sebelum dimasukkan  ke  reaktor  esterifikasi  berupa  metanol  dan H 2 SO 4 yang  digunakan  sebagai  katalis  untuk  menurunkan kadar  FFA  pada  PFAD  sehingga  tidak  menimbulkan penyabunan  pada  produk  serta  NaOH  sebagai  katalis  pada tahap transesterifikasi untuk memaksimalkan yield biodiesel yang akan dihasilkan.
Palm  Fatty  Acid  Distillate (PFAD)  yang  berada  pada tangki  penyimpanan  bahan  baku  (F-110)  yang  kemudian akan digunakan harus dilakukan pemanasan terlebih dahulu menggunakan heater hingga suhunya mencapai 60 o C. Selain persiapan PFAD sebagai bahan baku utama, diperlukan juga adanya  persiapan  untuk  bahan  baku  pendukung  sebelum dimasukkan  ke  reaktor  esterifikasi  berupa  metanol  dan H 2 SO 4 yang  digunakan  sebagai  katalis  untuk  menurunkan kadar  FFA  pada  PFAD  sehingga  tidak  menimbulkan penyabunan pada produk.
B. Tahap Reaksi Esterifikasi
Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) yang telah dipanaskan dan telah mencair dipompakan ke dalam reaktor esterifikasi yang  bertujuan  untuk  mengolah  kandungan  senyawa  FFA (Free Fatty Acid) pada PFAD menjadi senyawa Metil Ester. Reaksi  esterifikasi  berlangsung  dalam  reaktor  alir  tangki berpengaduk  (RATB)  pada  suhu  60 o C  dan  tekanan  1  atm. Reaktor esterifikasi terjadi pada reaktor tangki berpengaduk dengan coil steam .
Pada  proses  esterifikasi  digunakan  pula  reaktan  berupa metanol  (CH 3 OH)  99%  dan  katalis  asam  sulfat  (H 2 SO 4 ) 98%.  Pemilihan katalis H 2 SO 4 didasarkan dengan pertimbangan  bahwa  proses  esterifikasi  membutuhkan bantuan  katalis  kuat  yang  bersifat  homogen.  Perbandingan molar  antara  metanol  terhadap  PFAD  terhadap  H 2 SO 4 adalah  8:1:0,05  dengan  besar  konversi  yaitu  98%  [2].
Diperlukan  penggunaan  reaktan  (metanol)  berlebih  karena reaksi  yang  terjadi  adalah  reaksi  bolak  balik  ( reversible ) sehingga  jika  reaktan  berupa  ekses,  diharapkan  reaksi  akan bergeser  ke  kanan  dan  reaksi  menjadi  tidak  balik  sehingga produk  yang  dihasilkan  akan  meningkat.  Selain  itu,  ekses metanol digunakan agar air yang terbentuk dari reaksi dapat diserap  oleh  metanol  sehingga  tidak  menghalangi  jalannya reaksi  pengubahan  asam  lemak  bebas  menjadi  metil  ester. Reaksi  esterifikasi  ini  bertujuan  untuk  menurunkan  kadar asam  lemak  bebas  dalam  PFAD  agar  dapat  terjadi  reaksi transesterifikasi  pada  proses  selanjutnya  dan  untuk menghindari terbentuknya reaksi saponifikasi. Produk utama yang  dihasilkan  dari  proses  esterifikasi  adalah  metil  ester. Sedangkan  komponen  lainnya  yang  keluar  dari  reaktor esterifikasi  adalah  trigliserida,  metanol,  air,  H 2 SO 4 ,  FAME, dan sisa FFA. Sisa trigliserida yang ada dapat dimanfaatkan untuk proses selanjutnya yaitu proses transesterifikasi.
Sebelum  masuk reaktor  transesterifikasi,  harus  dilakukan pemisahan produk esterifikasi melalui proses separasi untuk menghilangkan kadar air, H 2 SO 4 , serta metanol yang tersisa dengan  proses  separasi  gravitasi.  Hal  ini  dilakukan  karena air  dapat  mengganggu  proses  transesterifikasi  dengan mengonsumsi  katalis  basa.  Pada  saat  diberikan  katalis  basa berlebih  dan  pada  keadaan  reaksi  saponifikasi,  air  yang terbentuk dapat bereaksi dengan katalis sehingga jumlahnya menjadi  berkurang  [1].  Alat  yang  digunakan  pada  proses separasi  adalah decanter ( decanter 1). Decanter dapat memisahkan produk menjadi bagian produk atas dan produk bawah.  Produk  atas  (metil  ester  dan  FFA)  dari decanter 1 dikirim  ke  reaktor  transesterifikasi  dan  produk  bawah (metanol,  H 2 SO 4 ,  dan  air)  dialirkan  ke  tangki  penampung. Tahap  selanjutnya,  metil  ester  dari  tangki  penampung esterifikasi  kemudian  dipompa  untuk  dilanjutkan  ke  tahap transesterifikasi dengan menggunakan alat reaktor transesterifikasi.

## C. Tahap Reaksi Transesterifikasi
Proses  transesterifikasi  merupakan  proses  lanjutan  yang dilakukan  setelah  proses  esterifikasi.  Sisa  trigliserida  yang belum  bereaksi  pada  tahap  esterifikasi  akan  direaksikan kembali  dengan  metanol  dan  dengan  bantuan  katalis  basa untuk  diubah  menjadi  metil  ester  dengan  produk  samping berupa  gliserol  yang  dilakukan  pada  kondisi  operasi  suhu 60 o C  dan  tekanan  1  atm.  Faktor  penting  yang  akan mempengaruhi  yield  dari  biodiesel  adalah  rasio  molar alkohol terhadap trigliserida. Secara stoikiometri, transesterifikasi  membutuhkan  3  mol  alkohol  untuk  1  mol trigliserida  akan  menghasilkan  yield  3  FAME  dan  1  mol gliserol. Agar reaksi dapat bergeser ke arah produk, alkohol yang ditambahkan harus berlebih dari kebutuhan stoikiometrinya.  Dalam  beberapa  penelitian,  perbandingan yang digunakan antara 3,3 - 5,25: 1 dengan perolehan metil ester  97-99%.  Dalam  industri  biasanya  digunakan perbandingan 6:1  yang diperoleh konversinya sebesar 99%. Peningkatan alkohol terhadap trigliserida dapat meningkatkan  konversi  lemak  menjadi  ester  dalam  waktu yang  singkat  namun  menyulitkan  pemisahan  gliserol. Sehingga  yield  biodiesel  meningkat  seiring  dengan meningkatnya  konsentrasi  alkohol.  Sehingga  perbandingan rasio  molar  dari  metanol  terhadap  trigliserida  terhadap katalis NaOH yang digunakan adalah 6:1:0,15 [3].
Metanol yang digunakan berasal dari tangki penyimpanan yang kemudian dibagi alirannya menggunakan splitter lalu  dipompa  menuju heater untuk  dipanaskan hingga suhu 60 o C lalu dipompa menuju reaktor transesterifikasi. Kemudian NaOH padatan yang berasal dari tangki  penyimpanan  dicampurkan  dengan  metanol  dalam mixer agar  menghasilkan  ion  metoksida  yang  lebih  reaktif terhadap  reaksi  transesterifikasi.  Hasil  keluaran mixer kemudian  menuju  reaktor  transesterifikasi.  Mekanisme reaksi  transesterifikasi  terkatalisis  basa  dimulai  dengan serangan  ion  metoksida  pada  atom  karbon  karbonil trigliserida  menghasilkan  intermediet  tetrahedral  kemudian mengalami  eliminasi  yang  diikuti  terbentuknya  metil  ester (biodiesel)  dan  ion  gliserida  yang  terlihat  pada  mekanisme reaksi transesterifikasi. Katalis NaOH akan bereaksi dengan metanol  terlebih  dahulu  membentuk  ion  metoksida  yang selanjutnya menjadi pereaksi nukleofil. Reaksi pembentukan ester  dalam  kondisi  basa  dengan  ion  metoksida  disebut reaksi nukleofilik.

## D. Tahap Pemurnian (Finisihing)
Tahap  pemurnian  dilakukan  setelah  biodiesel  melewati tahap  transesterifikasi.  Biodiesel  yang  dihasilkan  akan dibawa  ke  decanter  2  untuk  memisahkan  gliserol  yang dihasilkan  pada  tahap  transesterifikasi.  Hasil  bagian  atas decanter 2 dipompa menuju tangki penyimpanan transesterifikasi lalu dipompa kembali untuk dibawa menuju washing  tower yang  menggunakan  tangki  berpengaduk untuk  mempercepat  homogenisasi  antara metil ester beserta impurities  dengan  air  untuk  dilakukan  proses  pencucian dengan  menggunakan  air  untuk  pemisahan  pada  decanter nantinya.  Tujuan  dari  proses  pencucian  yaitu  mencuci  dan memisahkan  metil  ester  dari  gliserol,  sisa  katalis,  sisa metanol  yang  tidak  bereaksi,  sabun,  serta impurities yang terkandung  di  dalamnya  sehingga  dihasilkan  metil  ester dengan kemurnian yang tinggi.
Reaksi  yang  terjadi  adalah  air  akan  berikatan  dengan gliserol  dan  metanol  yang  bersifat  nonpolar  sehingga  saat diumpankan  pada  proses  selanjutnya,  gliserol  dan  metanol dapat  dikurangi  kadarnya  dari  metil  ester  sehingga kandungan dari gliserol pada byproduct treatment juga dapat meningkat.  Metil  ester  tidak  akan  ikut  terlarut  karena merupakan  senyawa  yang  polar.  Penambahan  air  pada proses ini umumnya 50% dari total minyak yang akan dicuci dan  air  minimal  bersuhu  30 o C  agar  nilai  kelarutan  dari pengotor  semakin  meningkat.  Selanjutnya  biodiesel  akan dibawa  menuju  alat decanter ( decanter 3)  untuk memisahkan  metil  ester  dengan  campuran  air,  gliserol  dan metanol  karena  kedua  campuran  ini  merupakan  campuran yang  tidak  dapat  larut.  Pemisahan  ini  dilakukan  dengan dasar  perbedaan  massa  jenis  dari  kandungan  senyawa. Biodiesel  sebagai  fraksi  ringan  akan  terpisah  dan  berada  di atas,  sedangkan  gliserin,  metanol,  katalis,  dan  juga  sabun sebagai  fraksi  berat  berada  di  bawah.  Proses  pemisahan tersebut akan menghasilkan 2 output yaitu output yang akan mengolah  biodiesel  lebih  lanjut  dan output yang  akan mengalirkan  produk  samping crude gliserol  menuju  proses pemurnian crude gliserol untuk memperoleh gliserol murni. Kemudian  pada output biodiesel  dari  decanter  akan dilakukan  proses  pemurnian  dengan  menguapkan  metanol dan  air  sehingga  diperoleh  metil  ester  yang  lebih  murni.
Output biodiesel  akan  dipompa  menuju  flash  tank  untuk dilakukan  pemisahan  antara  metil  ester  dengan  metanol. Proses  pemurnian  biodiesel  dilakukan  menggunakan flash tank (dengan  pompa  vakum)  untuk  meminimalkan  harga yang  dikeluarkan  dan  penggunaan  vakum  dianggap  cukup untuk  memurnikan  biodiesel.  Kandungan  metanol  yang teruapkan  kemudian  dipompa  menuju  tangki  penampung metanol  untuk  digunakan  sebagai  metanol recovery . Sementara  itu,  metil  ester  yang  telah  dimurnikan  dipompa menuju tangki penampung dan dapat didistribusikan.
Sedangkan output lain  dari decanter 3  akan  dilakukan proses  pengolahan byproduct yaitu output  crude gliserol yang  disimpan  pada  tangki  penampung  sementara  terlebih dahulu  bersamaan  dengan  produk  bawah decanter 1. Didalam  tangki  penampung  sementara  terdapat  reaksi netralisasi  antara  katalis  asam  dari  esterifikasi  dan  katalis basa dari transesterifikasi proses ini bertujuan untuk menarik ion  natrium  yang  terdapat  dalam  gliserol  kotor.  Kemudian, dilakukan  pemisahan  kembali  campuran  pada  tangki penampung  dengan decanter ( decanter 4),  gliserol  yang berada pada lapisan atas decanter 4 dipompa menuju heater untuk  memanaskan  suhunya  menjadi  80 o C  sesuai  dengan kondisi  operasi  kolom  distilasi.  Selanjutnya  gliserol dimurnikan  dengan  cara  memisahkan  kandungan  metanol pada  gliserol  menggunakan  kolom  distilasi.  Pada  proses distilasi ini menggunakan unit reboiler dan kondensor untuk me- recycle kandungan gliserol yang ikut menguap sehingga proses  distilasi  lebih  efisien  dan  diperoleh  gliserol  dengan kemurnian yang tinggi. Kandungan metanol yang teruapkan kemudian  dipompa  menuju  tangki  penampung  metanol untuk  digunakan  sebagai  metanol recovery .  Selanjutnya gliserol  yang  telah  dimurnikan  dipompa  menuju  tangki penampung  gliserol  dan  dapat  didistribusikan.  Sedangkan bagian bawah dari decanter 4 akan dialirkan ke pengolahan limbah.

## V. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI

## A. Neraca Massa
Berdasarkan  hasil  perhitungan  neraca  massa,  kapasitas produksi  pabrik  biodiesel  sebesar  150.000  ton/tahun. Kebutuhan  PFAD  yang  digunakan  sebagai  bahan  baku utama  sebesar  147.569  ton/tahun.  Bahan  baku  penunjang yang digunakan, yaitu Methanol sebanyak 18.544 ton/tahun, katalis  NaOH  solid  sebanyak  840,5  ton/tahun  dan  H 2 SO 4 98%  sebesar  2520  ton/tahun  serta  H 2 O  sebagai  pencuci sebesar 41,670 ton/tahun.

## B. Neraca Energi
Berdasarkan  hasil  perhitungan  neraca  energi,  total kebutuhan panas pabrik biodiesel dari PFAD adalah sebesar 83.635.364,8  kJ/jam  dengan  total  kebutuhan  powernya adalah 34 Hp.

## VI. ANALISA EKONOMI
Analisis  ekonomi  merupakan  salah  satu  parameter  suatu pabrik  tersebut  layak  didirikan  atau  tidak.  Untuk menentukan  kelayakan  suatu  pabrik  secara  ekonomi, diperlukan  perhitungan  bahan  baku  yang  dibutuhkan  dan produk  yang  dihasilkan  menurut  neraca  massa,  harga
peralatan  untuk  proses  berdasarkan  spesifikasi  peralatan yang  dibutuhkan  serta  analisa  biaya  yang  diperlukan  untuk beroperasi  dan  utilitas,  jumlah  dan  gaji  karyawan  serta pengadaan  lahan  untuk  pengoperasian  Pabrik  Biodiesel. Dari  data  yang  diperoleh  serta  pengolahan  data,  hasil perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan  Total  Capital Investment  pabrik  ini  sebesar  Rp  1.677.426.400.938,00. Biaya produksi total per tahun sebesar Rp 1.559.080.620.873,00  dengan.  hasil  penjualan  per  tahun sebesar  Rp  1.997.593.171.863,00  untuk  kapasitas  produksi 150.000 ton/tahun. Umur dari pabrik ini diperkirakan selama 20  tahun.  Pabrik  beroperasi  selama  330  hari/tahun.  Pabrik memiliki  beberapa  parameter  kelayakan  didirikannya  suatu pabrik yaitu Interest Rate of Return (IRR) dan Pay Out Time (POT).  Dari  hasil  pengolahan  data  diperoleh  IRR  sebesar 16,1%  dan  BEP  sebesar  49%  dimana  pengembalian modalnya  selama  9,3  tahun.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa pabrik  ini  layak  untuk  didirikan  karena  POT  yang didapatkan lebih kecil dari perkiraan usia peralatan dan IRR lebih besar dari bunga bank.

## VII. KESIMPULAN
Pabrik  Biodiesel  dari  Palm  Fatty  Acid  Distillate  (PFAD) yang  didirikan  di  Provinsi  Riau  telah  dilakukan  analisis dengan  hasil  IRR  16,1%  dengan  pengembalian  modalnya selama  9,3  tahun  dan  dapat  disimpulkan  bahwa  Pabrik Biodiesel  baik  untuk  dikaji  lebih  lanjut  karena  telah  layak secara teknis dan ekonomi untuk dibangun.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Joelianingsih,  J.,Tambunan,  Armansyah  H  and  Nabetani,  H., Sagara, Y. and Abdullah, “Perkembangan proses pembuatan biodiesel sebagai bahan  bakar  nabati  (Bbn),” J.  Keteknikan  Pertan. ,  vol.  20,  no.  3,
2006, doi: 10.19028/jtep.020.3.%25p.
[2]  Chongkhong,  S.,  Tongurai,  C.  and  Chetpattananondh,  “Continuous esterification  for  biodiesel  production  from  palm  fatty  acid  distillate using economical process,” Renew. energy , vol. 34, no. 4, pp. 1059– 1063, 2009, doi: 10.1016/j.renene.2008.07.008.
[3]  Guo,  Y.  and  Leung,  D.  Y.  C.,  “Transesterification  of  neat  and  used frying  oil:  optimization  for  biodiesel  production,” Fuel  Process. Technol. , vol. 87, no. 10, pp. 883–890, 2006, doi: 10.1016/j.fuproc.2006.06.003.