## BIODIESEL DARI MINYAK BIJI PEPAYA DENGAN TRANSESTERIFIKASI INSITU

## Elvianto Dwi Daryono
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional Malang Jl. Bendungan Sigura-gura No. 2 Malang, 65145, Telp/Faks : (0341)551431/553015 email : elvianto_itn@yahoo.co.id

## Abstrak
Kegiatan penelitian ini bertujuan untuk mempelajari proses produksi biodiesel secara langsung dari biji  pepaya  melalui  proses  transesterifikasi  in  situ.  Variabel  berubah  kondisi  proses  yang  dipelajari adalah volume metanol (200, 300 dan 400 mL) dan waktu proses transesterifikasi in situ (30, 60, 90, 120 dan 150  menit)  dengan  variabel  tetap berat  dan  kadar air  bahan baku,  katalis,  kecepatan  pengadukan, suhu,  dan  diamati  pengaruhnya  terhadap  yield  minyak  terekstrak  yang  membentuk  FAME.  Volume metanol  dan  waktu  reaksi  berpengaruh  nyata  terhadap  yield  FAME.  Yield  tertinggi  didapatkan  pada volume metanol 400 mL dan waktu 120 menit (77,68%).
Kata kunci : minyak biji pepaya, produksi biodiesel, transesterifikasi in situ

## BIODIESEL FROM PAPAYA SEED OIL WITH INSITU TRANSESTERIFICATION

## Abstract
The  objective  of  this  study  was  to  investigate  in  situ  transesterification  process  which  allows  direct production  of biodiesel  from papaya  seeds.  Changing  conditions  of    the  process  variables  studied  were the  volume  of  the  methanol  (200,300,  400  mL)  and  time  of  process  (30,  60,  90,  120,  and  150  minutes) with  a  specified  variables  weight  and  water  content  of  seed,  catalyst,  stirring  speed,  temperature  and observable  effect  of  the  yield  of  oil  extracted  to  form  FAME.  Volume  of  methanol  and  reaction  time significantly affect the yield FAME. The highest FAME yield obtained on the volume of 400 mL methanol and 120 minutes time reaction (77,68%).
Keywords : Papaya Seed Oil, Biodiesel Production, In Situ Transesterification

## PENDAHULUAN
Sumber  minyak  nabati  dari  biodiesel  yang  paling disosialisasikan  di  Indonesia  saat  ini  adalah  minyak kelapa  sawit  (CPO)  dan  minyak  jarak  pagar.  Akan  tetapi kedua bahan tersebut  memiliki  keterbatasan, seperti pada minyak  kelapa  sawit,  kebutuhan  CPO  sebagai  bahan pangan  (minyak  goreng)  masih  relatif  tinggi  dan  masih memiliki nilai jual yang tinggi sehingga kurang ekonomis untuk dikonversi sebagai biodiesel. Pada jarak  pagar, ku-
rangnya  lahan  penanaman  jarak  pagar  dan  waktu  yang relatif lama untuk pemanenan biji jarak pagar menyebab- kan  pembuatan  minyak  jarak  pagar  kurang  kontinyu. Selain itu minyak jarak pagar bersifat racun.  Oleh karena itu diperlukan  usaha untuk  mencari bahan baku alternatif sehingga  dihasilkan  biodiesel  dengan  harga  yang terjangkau dan mudah diaplikasikan ke masyarakat.
Tanaman  pepaya  termasuk  komoditas  utama  dari kelompok buah-buahan  yang mendapat prioritas peneliti-

## Elvianto Dwi Daryono: BIODIESEL DARI MINYAK BIJI PEPAYA DENGAN TRANSESTERIFIKASI INSITU
an dan pengembangan di lingkungan Puslitbang Holtikul- tura.  Tanaman  ini  layak  disebut  multiguna,  antara  lain digunakan  sebagai  bahan  makanan  dan  minuman,  obat tradisional,  pakan  ternak,  industri  penyamakan  kulit, pelunak  daging  dan  sebagai  bahan  kosmetik.  Diantara susunan buah pepaya yang diduga memiliki potensi yang cukup  besar  dan  belum  banyak  dikembangkan  adalah bijinya  karena  terdapat  kandungan  minyak  dan  protein yang  cukup  tinggi.  Dalam  berat  kering  biji  pepaya mengandung  minyak  hingga  30%  (Puangsri  dkk,  2005). Jika  dibandingkan  dengan  kedelai  19,63%,  biji  bunga matahari  22,23%  dan  kelapa  54,74%  maka  kandungan minyak  dalam  biji  pepaya  relatif  besar  (Gusmarwani, 2009),  sehingga  sangat  prospek  untuk  dikembangkan menjadi  bahan  bakar  alternatif.Buah  pepaya  tidak diproduksi  musiman,  sehingga  waktu  panennya  dapat dilakukan  setiap  waktunya.  Buah  pepaya  di  Indonesia sangat  berlimpah.  Dari  data  BPS  tahun  2010,  Indonesia memproduksi buah pepaya sebanyak 675.801 ton. Dengan kandungan  biji  sekitar  15%  (Charvet  et  al,  2011)  dapat dikatakan bahwa Indonesia juga menghasilkan 101.370,15  ton  biji  pepaya,  dengan  kandungan  minyak sekitar  30%  (Puangsri  dkk,  2005)  berarti  Indonesia  juga dapat  memproduksi  30.411,05  ton  minyak  biji  pepaya. Cukup  banyak  untuk  diolah  menjadi  biodiesel.Selain  itu, limbah biji pepaya akan terbuang jika tidak dimanfaatkan. Tidak seperti dedak yang dapat digunakan  sebagai pakan ternak  dan  biji  labu  yang  dapat  dimanfaatkan  untuk pembuatan  makanan  ringan.Minyak  pada  biji  pepaya tidak  dapat  digunakan  sebagai  minyak  goreng  karena adanya  senyawa benzyl  isothiocyanate (Sammarphet, 2008).  Asam  lemak  pada  minyak  biji  pepaya  meliputi asam  oleat  (72-78%),  asam  palmitat  (12-14%),  asam stearat  (4-5%)  dan  asam  linoleat  (2,5-3,5%)  (Puangsri dkk,  2005). Biodiesel dari minyak biji pepaya  memenuhi standard Philippine National Standard (PNS 2020:2003), American  Society  for  Testing  and  Materials (ASTM D6751-08) dan European Standards (EN14214) (Charvet et al, 2011).
Proses produksi biodiesel umumnya dilakukan melalui dua  tahap  yaitu  tahap  ekstraksi  minyak  dari  bahan  baku dan  tahap  transesterifikasi  minyak  menjadi  biodiesel. Ekstraksi  minyak  nabati  umumnya  dilakukan  secara mekanik menggunakan expeller atau hydraulic press yang kemudian  diikuti  oleh  ekstraksi  dengan  n-heksana. Adapun transesterifikasi minyak nabati menjadi biodiesel umumnya  dilakukan  melalui  proses  transformasi  kimia dengan  menggunakan  pereaksi  metanol  atau  etanol  dan katalisator  asam  atau  basa.  Kedua  tahapan  tersebut dilakukan  secara  terpisah  dan  diskontinyu,  sehingga proses  produksi  biodiesel  menjadi  kurang  efisien  dan mengkonsumsi banyak energi. Selain itu, proses produksi minyak  dari  biji  membebani  70%  dari  total  biaya  proses produksi biodiesel (Kartika dkk, 2009).
Proses  transesterifikasi  insitu  adalah  metode  dimana proses  ekstraksi  ditiadakan.  Pada  reaksi  transesterifikasi in situ proses ekstraksi minyak dan reaksi transesterifikasi minyak  menjadi  biodiesel  terjadi  secara  simultan  dalam
satu  kali  proses.  Proses  transesterifikasi  insitu  biji  bunga matahari  pada  perbandingan  molar  metanol/trigliserida yang  terkandung  dalam  bahan/H 2 SO 4 sebesar  560:1:12 menghasilkan  yield  ester  lebih  tinggi  20%  dibandingkan dengan  yield  ester  yang  dihasilkan  dari  transesterifikasi minyak  bunga  matahari.  Kadar  air  dan  ukuran  partikel bahan  merupakan  faktor  yang  sangat  mempengaruhi efektifitas  proses  transesterifikasi  insitu  biji  bunga matahari,  selain  perbandingan  molar  bahan  dengan metanol  dan  katalis  (Harrington  dan  D’Arcy-Evans, 1985).  Georgogianni  dkk  (2008)  juga  telah  melakukan percobaan transesterifikasi insitu pada biji bunga matahari menggunakan  katalis  NaOH  2%,  pada  suhu  60  ºC,  dan kecepatan  pengadukan  600  rpm.  Yield  biodiesel  yang diperoleh  sebesar  95%  pada  waktu  reaksi  20  menit dengan perbandingan massa antara bahan dengan pereaksi (metanol)  sebesar  1:10.  Qian  dkk  (2008)  melakukan transesterifikasi  insitu  biji  kapas  dan  mendapatkan konversi  minyak  menjadi  biodiesel  sebesar  98%  dengan konsentrasi  NaOH  0,1  mol/L,  perbandingan  molar pereaksi  (metanol/minyak)  135:1,  kadar  air  biji  <  2%, ukuran  partikel  0,3-0,335  mm,  suhu  dan  waktu  reaksi masing-masing  40  ºC  dan  3  jam.  Kartika  dkk  (2009) melakukan  transesterifikasi  in  situ  biji  jarak  pagar  pada suhu reaksi 60 o C, waktu reaksi 240 menit dan kecepatan pengadukan  800  rpm.  Rendemen  biodiesel  tertinggi (71%)  didapatkan  pada  kadar  air  0,5%  dan  ukuran partikel  bahan  35  mesh.  Biodiesel  yang  dihasilkan mempunyai bilangan asam 0,27 mg KOH/g dan viskositas <  3,5  cSt,  serta  memenuhi  Standar  Biodiesel  Indonesia. Pada  transesterifikasi  insitu  biji  kedelai  dengan  katalis basa  (NaOH),  Haas  dkk  (2004)menghasilkan  yield  ester tertinggi  pada  suhu  reaksi  60  °C  dengan  perbandingan molar  methanol/trigliserida/NaOH  sebesar  226:1:1,6  dan waktu reaksi 8 jam. Didapatkan konversi 84% metil ester dari minyak yang terekstrak.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen dengan  mengumpulkan  data-data.  Pengolahan  data menggunakan  tabel dan grafik. Analisis kadar  metil ester yang dihasilkan menggunakan GC.

## Variabel dan Kondisi Operasi
 Bahan Baku : Biji Pepaya  FFA : 1,75%  Ukuran : +20/-30 mesh  Kadar air : 0,4 %  Berat Biji Pepaya : 20 gram  Jenis Alkohol : Metanol 99,9%  Jenis Katalis : NaOH
 Jumlah Katalis :  2%  dari
jumlah minyak pada bahan baku
 Temperatur Reaksi
: 60 ˚C
Jurnal Teknik Kimia , Vol.8, No.1, September 2013
 Kecepatan Pengadukan : 600 rpm
 Volume Metanol :  200,  300  dan  400 mL
 Waktu Reaksi
:  30,  60,  90,  120  dan 150 menit.
Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan:
 Batang pengaduk
 Beaker glass 50 mL dan 100 mL
 Buret
 Cawan penguap
 Erlenmeyer
 Gelas ukur 25 mL, 50 mL dan 100 mL
 Labu destilasi
 Labu leher tiga
 Magnetic stirrer dengan pengatur suhu
 Oven
 Desikator
 Pendingin balik
 Pipet tetes
 Pipet volume
 Statif dan klem
 Termometer
 Water bath
Bahan yang digunakan:
 Alkohol 96%
 Aquadest
 Biji pepaya
 Metanol 99,9%
 NaOH
 Indikator PP

## Prosedur Percobaan
Persiapan Bahan Baku
 Biji  pepaya  diicuci  dengan  3  kali  pembilasan untuk  memastikan  biji  pepaya  telah  bersih  dari lapisan gelatinnya.
 Biji  pepaya  dikeringkan  dengan  sinar  matahari selama ± 3 hari.
 Biji  pepaya  dimasukkan  ke  dalam  oven  untuk mengurangi sisa air yang tersisa pada suhu 60 ˚C selama ±4 jam.
 Biji  pepaya  yang  telah  kering  disimpan  dalam desikator  untuk  menjaga  bahan  baku  tetap kering.
Proses Transesterifikasi In Situ
 Timbang 20 gr biji pepaya kering lalu dihaluskan dengan  blender  hingga  ukuran  partikel  bahan sesuai dengan variabel.
 Larutkan  metanol  dan  NaOH  sesuai  dengan variabel yang ditetapkan kedalam labu leher tiga dan lakukan pengadukan perlahan.
 Atur  pemanas  dan magnetic  stirrer ,  pertahankan temperatur pada 60 ˚C.
 Masukkan  bahan  baku  yang  telah  dihaluskan kedalam  labu  leher  tiga  yang  berisi  larutan metanol dan NaOH, atur kecepatan pengadukan.
 Reaksi  dihentikan  sesuai  waktu  yang  telah ditetapkan.
Proses pemisahan
 Saring  hasil  reaksi  dengan  kertas  saring  hingga didapatkan larutan yang bening.
 Lakukan  distilasi  larutan  pada  suhu  ±  80  ˚C, hingga  tidak  ada  lagi  metanol  yang  terkandung yang  ditandai  dengan  gelembung  udara    yang tidak tampak lagi.
 Pindahkan  residu  kedalam  gelas  ukur  dan dinginkan hingga terbentuk dua lapisan.
 Ambil  lapisan  atas  sampel  untuk  dianalisa kandungan metil ester-nya dengan GC.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Gambar 1. Reaktor Transesterifikasi InSitu
Keterangan:
1. Labu leher tiga
2. Tombol pengatur temperatur
3. Tombol pengatur stirer
4. Termometer
5. Pendingin balik
6. Penyangga
7. Statif
8. Hot plate
9. Stirer

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  analisis  dan  perhitungan  dibuat  tabel  dan grafik  hubungan  antara  volume  methanol  dan  waktu reaksi terhadap konsentrasi metil ester dan yield.

## Elvianto Dwi Daryono: BIODIESEL DARI MINYAK BIJI PEPAYA DENGAN TRANSESTERIFIKASI INSITU
Tabel 1. Data Konsentrasi Metil Oleat pada Berbagai Volume Metanol dan Waktu Reaksi Volume Metanol (mL) Waktu Reaksi (menit) Konsentrasi Metil Oleat(%) 200 30 0,64 60 1,05 90 1,71 120 8,86 150 27,91 300 30 29,51 60 30,20 90 58,80 120 30,21 150 27,44 400 30 43,02 60 54,42 90 64,68 120 77,68 150 56,71
Gambar 2. Hubungan antara Volume Metanol dan Yield untuk Berbagai Waktu Reaksi
Dari  gambar  2  terlihat  bahwa  pada  volume  metanol 200  mL  dengan  waktu  reaksi  30,  60,  dan  90  menit, dihasilkan yield yang sangat kecil. Hal ini karena volume metanol  dan  waktu  reaksi  yang  kurang  memenuhi sehingga  minyak  yang  terekstraksi  sedikit.  Pada  proses transesterifikasi  insitu,  minyak  yang  terkandung  dalam
bahan  baku  akan  terekstrak  terlebih  dahulu  sebelum kemudian    membentuk  FAME  dengan  bantuan  katalis NaOH.  Pada  volume  methanol  200  mL  yield  tertinggi pada  waktu  reaksi  150  menit  yaitu  27,92%.  Yield  yang dihasilkan  masih  kecil  karenakurangnya  pelarut  dalam mengekstraksi minyak biji pepaya sehingga pembentukan FAME juga kecil. Disini diketahui bahwa jumlah metanol juga  mempengaruhi  waktu  optimal  transesterifikasi  in situ.Pada  volume  metanol  300  mL  dengan  waktu  reaksi 30  dan  60  menit  yield  yang  dihasilkan  tidak  terlalu memiliki perbedaan. Yield tertinggi pada waktu reaksi 90 menit  yaitu  30,21%  dan  selanjutnya  mengalami penurunan.  Hal  ini  dikarenakan  pada  waktu  reaksi  90 menit reaksi telah mencapai kesetimbangan dan sifat dari reaksi  yang  reversibel.  Pada  volume  metanol  400  mL, yield tertinggi pada waktu reaksi 120 menit yaitu 77,68% dan  selanjutnya  mengalami  penurunan.  Hal  tersebut karena reaksi telah mencapai kesetimbangan dan sifat dari reaksi yang reversible. Hasil ini lebih baik jika dibanding- kan  dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Kartika  dkk (2009),  yang  menunjukkan  bahwa  dari  reaksi  transeste- rifikasi  insitu  pada  biji  jarak  pagar  dengan  waktu  reaksi 240  menit  dan  kecepatan  pengadukan  800  rpm,  didapat- kan  rendemen  biodiesel  tertinggi  71%  dari  total  minyak yang  terekstrak  pada  bahan  baku.  Yield  pada  penelitian ini  lebih  rendah  jika  dibandingkan  dengan    transeste- rifikasi  insitu  biji  kedelai  dengan  katalis  basa  (NaOH) yang dilakukan Haas dkk (2004), dimana dihasilkan yield ester  tertinggi  pada  suhu  reaksi  60  °C  dengan  perbandi- ngan molar methanol/trigliserida/NaOH sebesar 226:1:1,6 dan  waktu  reaksi  8  jam.  Didapatkan  konversi  84%  metil ester  dari  minyak  yang  terekstrak.  Tetapi  pada  penelitian tersebut  perbandingan  molar  ratio  bahan  dan  waktu reaksinya  lebih  besar.  Hasil  penelitian  ini  juga  berbeda dengan penelitian Qian et al (2008), dimana mendapatkan konversi  minyak  menjadi  biodiesel  sebesar  98%  dengan perbandingan  molar  pereaksi  (metanol/minyak)  135:1 pada waktu reaksi 3 jam.

## SIMPULAN
Pada bahan baku yang berbeda maka akan didapatkan yield  biodiesel  yang  berbeda  pula.  Yield  biodiesel  yang terbentuk  dipengaruhi  oleh  volume  pereaksi  yaitu methanol  yang  digunakan  dan  waktu  reaksi.  Yield biodiesel  tertinggi  pada  proses  transesterifikasi  insitu  biji pepaya  pada  penelitian  ini  didapatkan  pada  waktu  reaksi 120 menit dengan volume methanol 400 mLyaitu 77,68%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada LPPM ITN Malang yang telah memberikan dana penelitian, sehingga penelitian  ini  bisa  berjalan  dengan  baik  dan  bisa  segera dipublikasikan.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 200 300 400 Yi e ld (% ) Volume metanol (mL) 30 menit 60 menit
90 menit 120 menit 150 menit

## DAFTAR PUSTAKA
Badan Pusat Statistik Republik Indonesia, 2010. Charvet,  C.T.S.P.,  Duya,  M.R.J.V.,  Miller,  A.V.G.  and Razon, L.F., 2011. “Evaluation of The Biodiesel Fuel Properties  of  Fatty  Acid  Methyl  Esters  from  Carica Papaya L”. The  Philippine  Agricultural  Scientist,  94, pp. 88-92.
Georgogianni,    K.G.,  Kontominas,  M.G.,  Pomonis,  P.J., Avlonitis,  D.  and  Gergis,  V.,  2008. “Conventional and In Situ Transesterification Of Sunflower Seed Oil For  The  Production  of  Biodiesel”. Fuel  Processing Technology, 89, pp. 503-509.
Gusmarwarni,  S.R.,  2009.  Pengaruh  Perbandingan  Berat Bahan  dan  Waktu  Ekstraksi  terhadap  Minyak  Biji Pepaya  Terambil,  Prosiding  Seminar  Nasional Rekayasa  Teknologi  Industri  dan  Informasi , IV,  pp. 147-151.
Haas, M.J., Scott, K.M., Marmer, W.N. and Foglia, T.A., 2004. “In  Situ  Alkaline  Transesterification:  an Effective  Method  for  The  Production  of  Fatty  Acid Esters from Vegetable Oils”. Journal of American Oil Chemists’ Society, 81, pp. 83-89.
Harrington,  K.J.  and  D’Arcy-Evans,  C.,  1985. “Trans- esterification In Situ of Sunflower Seed Oil” . Ind. Eng. Chem. Prod. Res . Dev , 24, pp. 314-318.
Kartika, I.A., Yuliani, S., Ariono, D. dan  Sugiarto, 2009.
Rekayasa  Proses  Produksi  Biodiesel  Berbasis  Jarak (Jatropha  Curcas)  Melalui  Transesterifikasi  In  Situ, Prosiding  Seminar  Hasil-Hasil  Penelitian  IPB ,  pp . 129-139.
Puangsri, T., Abdulkarim, S.M. and Ghazali, H.M., 2005. Properties  of  Carica  Papaya  L.  (Papaya)  Seed  Oil Following  Extractions  Using  Solvent  and  Aqueous Enzymatic  Methods, Journal  of  Food  Lipids ,  12,  pp. 62-76.
Qian,  J.,  Wang,  F.,  Liu,  S.  and  Yun,  Z.,  2008. “In  Situ Alkaline  Transesterification  Of  Cotton  Seed  Oil  for Production  of  Biodiesel  and  Non  Toxic  Cotton  Seed Meal”. Bioresource Technology, 99, pp. 9009 – 9012. Sammarphet, P., 2006. “ Investigation of The Papaya Seed Oil  Properties  for  Development  in  to  Edible  Oil”, Master Tesis, Mahidol University.
Siler-Marinkovic,  S,    Tomasevic,  A.,  1998. “Transeste- rification  of  Sunflower  Oil  In  Situ”, Fuel , 77,  pp.  1389- 1391.