Rekayasa Produksi Biodiesel Dari Minyak Kemiri Sunan ( Reutialis Trisperma Oil ) Sebagai Alternatif

## Bahan Bakar Mesin Diesel
Susanti Dhini Anggraini (1)
(1) Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas PGRI Ronggolawe Tuban Email: susantidhini@gmail.com (1)

## Abstrak
Pada  penelitian  ini,  biodiesel  diproduksi  dari new  feedstock minyak  Kemiri  Sunan. Minyak  Kemiri  Sunan  merupakan  minyak non  edible sehingga  sangat  menarik  untuk diproduksi  sebagai  biodiesel.  Minyak  Kemiri  sunan  diproduksi  dengan  dua  tahapan reaksi  yaitu  reaksi  esterifikasi  dan  transesterifikasi  menggunakan  katalis  H 2 SO 4 dan KOH. Reaksi esterifikasi telah dilakukan perbandingan minyak:metanol (3:1) selama 2 jam.  Reaksi  transesterifikasi  dilakukan  dengan  variasi  konsentrasi  katalis  KOH  (0,5; 1,0;  1,5;  2,0  %berat  minyak),  rasio  minyak:metanol  (1:1;  2:1;  3:1  (berat/berat)),  dan suhu  reaksi  65  selama  1  jam. Yield dan  sifat  biodiesel  dianalisis  dengan Chromatography  Gas (GC)  dan  ASTM  D  6751. Yield optimum  biodiesel  diperoleh sebesar  96,91%,  pada  kondisi  optimum  konsentrasi  katalis  KOH  1  %  berat  minyak, rasio minyak:metanol 1:1 (berat/berat) dan  suhu reaksi 65 o C. Biodiesel berbahan dasar minyak  kemiri  sunan  mempunyai  rentang  angka  asam  0,41-0,56  mgKOH/gram, densitas  0,89-0,91  gram/cm 3 ,  viscositas  8,28-12,70  cSt,  angka  setana  58,2-63,3  dan residu karbon 0,23-0,59 %berat/berat.
Kata Kunci: Minyak kemiri sunan ( Reutealis trisperma Oil) , yield biodiesel, KOH .

## Abstract
In this research, biodiesel was produced from new feedstock Kemiri Sunan oil. Kemiri Sunan  oil  is  non  edible  oil,  an  attractive  raw  material  for  production  of  biodiesel. Biodiesel  was  produced  by  two  steps  of  reactions,  i.e.  esterification  and transesterification,  using  H 2 SO 4 and  KOH  as  catalyst,  respectively.  Esterification reaction  was  carried  out  with  methanol  for  2  h,  ratio  oil:methanol  (3:1). Transesterification  was  done  at  various  catalyst  concentration  (0.5;  1.0;  1.5;  2.0  %wt oil),  ratio  oli:methanol  (1:1,  2:1,  3:1  (wt/wt)),  and  reaction  temperature  (30,  50,  65, 70 o C)  for  1  h.  The  yield  and  properties  of  biodiesel  were  analysed  by  Gas Chromatography  (GC)  and  ASTM  D  6751  methods,  respectively.  High  yield  of biodiesel  was  produced  at  KOH  1  %wt  catalyst,  ratio  methanol:oil  (1:1)  and  65 o C  i.e. 96,91  %.  Kemiri  Sunan  oil-based  biodiesel  had  a  range  of  acid  number  0,41-0,56 (mgKOH/g),  densitas  0,89-0,91  (g/cm 3 ),  viscosity  8,28-12,70  (cSt),  cetane  number 58,2-63,3, and residu carbon 0,23-0,59.\
Keyword : Kemiri sunan Oil (Reutealis trisperma Oil) , yield biodiesel, KOH.

## Pendahuluan
Dewasa  ini  krisis  energi  dunia  semakin  meningkat  hal  ini  disebabkan  semakin  menipisnya cadangan  bahan  bakar  fosil.  Oleh  karena  itu  sekarang  ini  dikembangkan  bahan  bakar  alternatif  yaitu biodiesel [1],[2],[3]. Salah satu minyak nabati yang banyak terdapat di Indonesia dan bersifat non edible adalah  minyak  kemiri  sunan . Daging  biji  kemiri  sunan  mengandung  minyak  52%  atau  40%  dari biji/gelondong.  Kemiri  sunan  termasuk  salah  satu  tanaman  yang  benilai  ekonomi  baik  dan  bersifat multiguna.  Salah  satu  keunggulan  dari  kemiri  sunan  merupakan  bahan non  edible ,  sehingga  tidak menyebabkan  kesenjangan  dengan  bahan  makanan.  Kemiri  sunan  memiliki  kandungan  minyak  yang tinggi,  karakteristik  minyak  yang  khas  sehingga  dapat  dimanfaatkan  untuk  berbagai  keperluan, pertumbuhannya  relatif  cepat,  wilayah  pengembangannya  luas  dari  dataran  rendah  hingga  1.000  m diatas  permukaan  laut,  dan  sangat  cocok  sebagai  tanaman  konservasi.  Minyak  kemiri  sunan  belum banyak  diperdagangkan  sehingga  kemiri  sunan  merupakan  salah  satu  alternatif  bahan  dasar  biodiesel yang perlu diteliti.
Biodiesel dihasilkan dari minyak tumbuhan atau lemak hewan melalui reaksi esterifikasi dari asam lemak bebas dengan alkohol melalui katalis asam atau transesterifikasi dari trigliserida dengan alkohol melalui  katalis  basa  [4],[5],[6].  Katalis  adalah  suatu  zat  yang  dapat  mempercepat  reaksi  dengan menurunkan energi aktivasi reaksi. Metode paling umum untuk menghasilkan biodiesel adalah melalui proses  transesterifikasi  dengan  menggunakan  katalis  homogen  basa  kuat  seperti  NaOH  dan  KOH. Penggunaan  katalis  homogen  ini  banyak  keuntungan  yaitu  reaksi  pembentukan  biodiesel  lebih  cepat dan yield biodieselnya  besar,  akan  tetapi  penggunaaan  katalis  homogen  ini  dapat  menghasilkan  sabun (saponifikasi)  pada  saat  reaksi  dan  pencucian  biodiesel  [7],[6],[8].  Katalis  basa  homogen  yang umumnya digunakan untuk sintesis biodiesel menggunakan reaksi transesterifikasi minyak nabati yaitu logam  alkali  (Na  dan  K)  hidroksida  [9],  [10].  Transesterifikasi feedstock minyak  nabati  banyak menggunakan  katalis  homogen  KOH,  misalnya  Li  dkk  (2012)  melaporkan  sintesis  minyak  kedelai dengan katalis KOH dapat menghasilkan yield biodiesel 96% dan Encinar dkk (2012) juga melaporkan sintesis minyak rapeseed menggunakan katalis KOH menghasilkan yield biodiesel 95%.
Ada  beberapa  parameter  untuk  mengoptimasi yield biodiesel  salah  satunya  adalah  variasi konsentrasi  katalis,  variasi  rasio  metanol:minyak  dengan  dan  variasi  suhu  reaksi.  Menurut  [11],  [12] melakukan sintesis biodiesel dari limbah minyak goreng dengan variasi konsentrasi katalis KOH, pada konsentrasi  tertentu  diperoleh yield optimum  dan  semakin  tinggi  konsentrasi  katalis  terjadi  penurunan jumlah yield karena  terjadi  reaksi  penyabunan.  Adanya  sabun  ini  sangat  tidak  menguntungkan  untuk proses sintesis biodiesel, oleh karena itu perlu dilakukan reaksi esterifikasi untuk mengurangi nilai FFA ( Free Fatty Acid ) dan variasi konsentrasi katalis untuk mencapai yield yang maksimal. Penurunan nilai FFA  dapat  dilakukan  dengan  reaksi  esterifikasi  yaitu  minyak  dengan  alkohol  (metanol)  menggunakan katalis  asam  H2SO4,  hal  ini  dapat  memperkecil  nilai  angkA  asam  sehingga  mengurangi  efek penyabunan untuk reaksi transesterifikasi [13].
Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan  rekayasa  sintesis  biodiesel  dengan  bahan  dasar  minyak  kemiri sunan  dengan  mengunakan  katalis  basa  homogen  yaitu  KOH  dan  dipelajari  pengaruh  variasi konsentrasi katalis KOH, variasi rasio minyak dengan metanol dan variasi suhu tersebut terhadap yield biodieselnya. Biodiesel hasil sintesis dari minyak kemiri sunan akan diamati pula karakteristiknya dan dibandingkan dengan standar biodiesel ASTM D 6751-02 dan SNI.

## Metode Penelitian
Peralatan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  peralatan-peralatan  gelas,  seperangkat peralatan refluks untuk reaksi esterifikasi dan transesterifikasi, pengaduk magnetik (stirer), oven listrik, neraca  analitik  untuk  penimbangan  sampel,  kondensor  refluks,  piknometer, Kinematika  Viscometer Bath untuk  analisis  viskositas, Octane  meter untuk  analisis  angka  setana, Chromatography  Gas (GC) (techcomp 7900) untuk pengujian hasil biodiesel.
Bahan-bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  Minyak  kemiri  sunan  yang  di  suplay dari  PT.  KEMIRI  SUNAN,  KOH  (Merck,  99%),  KOH  (merck,  99%)  sebagai  katalis  pada  reaksi
transesterifikasi,  metanol  (Merck,  99%),  n-heksana  (Merck,  99%),  H2SO4  (Merck,  98%)  sebagai katalis  dalam  reaksi  esterifikasi,  etanol  (Merck  99%),  phenolphtalein  (Merck,  99%),  asam  oksalat (Merck,  99%),  metil  palmitat  (Merck,  99%),  metil  oleat  (Merck,  99%),  metil  stearat  (Merck,  99%), metil heptadekanoat (Merck, 99%) sebagai standart internal dan akuades .

## 2.1 Prosedur Penelitian

## Esterifikasi Asam Lemak Bebas Minyak Kemiri Sunan
Minyak kemiri sunan dengan kandungan FFA 2,44% dapat diturunkan angka asamnya dengan reaksi esterifikasi  menggunakan  metanol  dan  katalis  asam  sulfat.  Reaksi  esterifikasi  dilakukan  dengan perbandingan rasio metanol:minyak 1:3 (berat/berat) dengan penambahan katalis asam sulfat 3 %berat minyak. Reaksi esterifikasi terbentuk dua lapisan yaitu lapisan atas yang terdiri dari metanol sisa dan air sedangkan  lapisan  bawah  yaitu  minyak  kemiri  sunan  hasil  reaksi  esterifikasi  (RETRO E ).  (RETRO E ) dipisahkan dengan corong pisah dan dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi Transesterifikasi Minyak Kemiri Sunan Hasil Reaksi Esterifikasi
Minyak  kemiri  sunan  hasil  reaksi  esterifikasi  (RETRO E )  dilakukan  reaksi  transeterifikasi  dengan menggunakan  metanol  dan  katalis  basa  kalium  hidroksida  (KOH).  Reaksi  transesterifikasi  dilakukan dengan  perbandingan  rasio  minyak:metanol  2:1  (berat/berat)  dengan  penambahan  katalis  KOH  1% berat  minyak.  Reaksi  dilakukan  dengan  kondisi  suhu  65 0 C  selama  1  jam.  Hasil  akhir  reaksi transesterifikasi  terbentuk  dua  lapisan  yang  terpisah  yaitu  bagian  bawah  metil  ester  (biodiesel) sedangkan bagian atas adalah sisa metanol dan gliserol. Lapisan yang berupa metil ester di cuci dengan etanol dan air sampai jernih. Pada tahap pencuci terbentuk dua fasa yaitu fasa bagian bawah metil ester sedangkan  fasa  bagian  atas  etanol  dan  air  (Prasetyoko  dan  oetami,  2012).  Reaksi  transesterifikasi dilakukan  dengan  variasi  katalis  (0,5;  1,0;  1,5;  2,0%  berat),  variasi  minyak:  metanol  (1:1;  2:1;  3:1 berat/berat) dan variasi suhu (30, 50, 65, 70 0 C). Hasil reaksi transesterifikasi dihitung  nilai yield metil esternya.
Analisis Gas Chromatography (GC)
Biodiesel  hasil  produksi  dengan  variasi  katalis  KOH,  rasio  metanol:minyak  dan  suhu  reaksi dianalisis dengan alat Kromatografi Gas. Kromatografi gas ini digunakan untuk mengetahui konsentrasi metil ester yang terkandung dalam biodiesel. Yield biodiesel dari minyak kemiri sunan dapat ditentukan dengan  Persamaan  1  (Yang  dkk.,  2011). Gas  Chromatography (GC)  7600  jenis  detektor  yang digunakan adalah Flame Ionization Detector (FID), kolom kapiler yang berjenis nonpolar EC-TM5-(5% phenyl)-methyl  polixinoxane  dengan  panjang  kolom:  30m  diameter  kolom  (id):  0,25  m  dan  film thickness:  0,25  μm.  Kondisi  operasi  yang  digunakan  dengan  suhu  oven  200 o C  (2  menit)  (5 0 C  /menit 220 0 C, 2menit) (4 0 C /menit 250 0 C menit) suhu inlet 250 0 C, suhu detector 250 0 C, running 17 menit. Biodiesel  sebanyak  70  mg  dilarutkan  dalam  1  ml  n-heksana,  lalu  disuntikkan  pada  GC  dengan microlitersyring.
(1)
Keterangan :
Wb = berat biodiesel hasil reaksi (gram), Wa = berat minyak sebelum reaksi (gram) Ci   = Konsentrasi biodiesel yang diinjekan (ppm),
C    = Konsentrasi biodiesel (ppm)

## Angka asam ( Acid Number )
Angka asam dapat diperoleh dari minyak nabati murni dalam pelarut organik tertentu (alkohol 95% netral)  dengan  penitraan  dengan  basa  (NaOH  atau  KOH).  Analisis  angka  asam  dilakukan  dengan metode titrasi sesuai dengan ASTM D 664

## Densitas
Analisis densitas menggunakan alat piknometer dengan metode ASTM D-4052. Viskositas Viskositas biodiesel diukur dengan alat Kinematic Viscometer Bath metode ASTM D-445 .
Angka Setana ( Cetane Number )
Analisis nilai angka setane ditentukan dengan alat octane meter sesuai ASTM D-613 .

## Residu Karbon
Massa residu karbon biodiesel dapat dianalisis dengan metode ASTM D-4530

## Hasil dan Pembahasan
Pada penelitian ini, produksi biodiesel dari  minyak  kemiri sunan ( Reautealis trisperma oil ) dengan menggunakan katalis KOH. Produksi biodiesel dari minyak  kemiri  sunan dilakukan dengan dua tahap reaksi yaitu esterifikasi dan transesterifikasi. Reaksi esterifikasi dilakukan dengan mereaksikan minyak dan metanol menggunakan katalis asam sulfat, dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis basa KOH. Pada reaksi transesterifikasi dilakukan variasi konsentrasi katalis (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 % berat), variasi rasio berat minyak:metanol (1:1; 2:1; 3:1 berat/berat) dan variasi suhu (30; 50; 65;70 0 C) untuk  memperoleh yield optimum.  Biodiesel  hasil  transesterifikasi  dicuci,  ditimbang  dan  dianalisis dengan  gas  kromatografi  untuk  menentukan yield biodiesel.  Selanjutnya,  hasil  biodiesel  tersebut dilakukan  beberapa  karakterisasi,  yaitu  angka  asam,  densitas,  viskositas,  angka  setana  dan  residu karbon. Hasil karakterisasi biodiesel dibandingkan dengan standart ASTM D6751-02 dan SNI 04-7182.

## Reaksi Esterifikasi Asam Lemak Bebas Minyak Kemiri
Reaksi esterifikasi pada produksi biodiesel dilakukan untuk mengurangi nilai Free Fatty Acid (FFA) dari  minyak  dengan  meminimalkan  terbentuknya  sabun  pada  reaksi  transesterifikasi  (Yingying  dkk., 2012).  Reaksi  esterifikasi  merupakan  reaksi  antara  asam  lemak  bebas  dengan  alkohol  menggunakan katalis  asam.  Hasil  reaksi  esterifikasi  terdiri  dari  dua  lapisan,  yaitu  lapisan  bawah  yang  merupakan trigliserida  dan  produk  hasil  reaksi  esterifikasi  sedangkan  lapisan  atas  berupa  metanol  sisa  yang  tidak bereaksi dan H 2 O. Lapisan bawah yang berupa trigliserida dan hasil esterifikasi dipisahkan dari lapisan atas  dengan  corong  pisah.  Hasil  reaksi  esterifikasi  tersebut  ditentukan  kandungan  FFA,  dan  diperoleh kandungannya  sebesar  0,08%.  Pada  penelitian  ini,  didapati  bahwa  reaksi  esterifikasi  dapat mengkonversi FFA minyak kemiri sunan sebesar 96,43%. Marchetti dan Errazu (2008) melaporkan hal yang serupa yaitu reaksi esterifikasi dengan katalis H 2 SO 4 dapat mengkonversi nilai FFAdari trigliserida sebesar 96%. Pada penelitian ini lapisan bawah hasil reaksi esterifikasi dengan kandungan FFA < 1 % dilanjutkan ke tahap reaksi selanjutnya yaitu transesterifikasi.

## Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri Sunan
Pada  penelitian  ini  minyak  hasil  pemisahan  dari  reaksi  esterifikasi  yang  mengandung  nilai  FFA 0,08% dilanjutkan ke tahap reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa kalium hidroksida dan  metanol  selama  1  jam.  Hasil  reaksi  transesterifikasi  menunjukkan  dua  lapisan  yaitu  lapisan  polar dan  non  polar  sebagaimana  ditunjukkan  pada  Gambar  1  Lapisan  polar  dimungkinkan  berupa  metanol sisa,gliserol,  hasil  samping  reaksidan  sisa  katalis  KOH.  Lapisan  non  polar  dimungkinkankandungan utama biodiesel, sisa minyak kemiri sunan yang tidak bereaksi,serta senyawa polar  yang mungkin juga ada  misalnya  metanol,  gliserol  dan  katalis.  Lapisan  bawah  yang  merupakan  biodiesel  dicuci. Pencuciannya  dilakukan  dengan  penambahan  etanol  dan  air  panas  berulang  kali  sampai  biodiesel berwarna kuning. Etanol untuk menghilangkan sisa katalis (KOH) sedangkan air untuk menetralkan pH biodiesel. Biodiesel yang telah dicuci dipanaskan  untuk menghilangkan sisa air. Biodiesel yang  sudah jernih ditimbang untuk menentukan yield yang dihasilkan dari biodiesel [14].
a. Lapisan Polar
b. Lapisan Nonpolar
Gambar 1. Hasil reaksi transesterifikasi minyak kemiri sunan dengan dua lapisan yaitu (a) Lapisan polar, (b) Lapisan non polar dan (c) hasil pencucian
Pada reaksi transesterifikasi, kondisi reaksi sangat penting untuk mendapatkan yield yang optimum. Xu  dan  Hanna  (2009)  melaporkan  bahwa  biodiesel  dapat  dihasilkan  dari  minyak  biji  kedelai  dengan
c. Biodesel hasil pencucian
reaksi  transesterifikasi selama 80 menit,  suhu reaksi 65 0 C, dan konsentrasi  katalis 0,7% berat minyak menghasilkan yield optimum  99%.  Optimasi  dilakukan  pada  reaksi  transesterifikasi  menggunakan variasi  konsentrasi  katalis  basa  homogen  (KOH  dan  NaOH)  (0,1-0,9%  berat),  suhu  (25-85 0 C)  dan metanol. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi konsentrasi katalis, rasio berat minyak dengan metanol dan suhu reaksi pada reaksi transesterifikasi.

## Penentuan Jenis Metil Ester Biodiesel Minyak Kemiri Sunan
Biodiesel  yang  diproduksi  melalui  proses  esterifikasi  dan  transesterifikasi  ditentukan  jenis  metil esternya  dengan  analisis  secara  kualitatif  menggunakan  teknik  Gas  Chromatography  (GC).  Selain  itu, GC  juga  digunakan  untuk  analisis  kuantitafif  untuk  menentukan  konsentrasi  metil  ester  dengan menambahkan internal standart metil heptadekanoat.

## Analisis Kualitatif Jenis Metil Ester
Biodiesel yang diproduksi dari minyak kemiri sunan dianalisis jenis metil esternya dengan instrumen Gas  Kromatografi  (GC).  Jenis  meti  ester  biodiesel  dapat  diketahui  dari  waktu  retensi  biodiesel  yang dibandingkan  dengan  waktu  retensi  larutan  standart.  Larutan  standart  yang  digunakan  pada  penelitian ini  antara  lain  metil  palmitat,  metil  stearat,  dan  metil  oleat.  Pada  Gambar  2  (a),  (b),  (c)  menunjukkan kromatogram larutan standart untuk metil palmitat muncul disekitar menit ke-3,7, metil oleat disekitar menit ke-5,6, dan metil stearat disekitar menit ke-5,8.
Gambar  2  (e)  menunjukkan  contoh  kromatogram  biodiesel  yang  dihasilkan  pada  kondisi  reaksi transesterifikasi  dengan  konsentrasi  katalis  KOH  1%  berat,  rasio  berat  minyak:metanol  1:1  dan  suhu reaksi 65 o C. Waktu retansi kromatogram biodiesel dibandingkan dengan waktu retensi larutan standart menunjukkan  biodiesel  minyak  kemiri  sunan  mengandung  beberapa  metil  ester.  Kromatogram  metil ester biodiesel minyak kemiri sunan untuk metil palmitat muncul pada menit ke- 3,7 menit, metil oleat muncul  pada  menit  ke-  5,6,  dan  metil  stearat  muncul  pada  menit  ke  5,8.  Analisis  gas  kromatografi diatas  menunjukkan  bahwa  biodiesel  dari  minyak  kemiri  sunan  mengandung  3  metil  ester  antara  lain metil  palmitat,  metil  stearat  danmetil  oleat.  Puncak  pada  waktu  retensi  4,6  menit  adalah  metil heptadekanoat ditunjukkan pada Gambar 2 (d). Metil heptadekanoat digunakan sebagai standart internal pada analisis kuantitatif biodiesel.
a) 5,8 b) 5,6 c) 4,6 d) 3,7 e) 3,741
Gambar 2. Kromatogram (a) metil stearat, (b) metil oleat, (c) metil heptadekanoat, (d) metil palmitat, (e) biodiesel yang diproduksi dengan menggunakan katalis KOH 1% berat, rasio berat minyak : metanol 1:1 dan suhu reaksi 65 0 C selama 1 jam.

## Analisis Kuantitatif kandungan Metil Ester
Biodiesel yang diproduksi dari minyak kemiri sunan dilakukan analisis kuantitatif dengan instrumen Gas  Kromatografi  (GC).  Analisis  kuantitatif  biodiesel  digunakan  untuk  menentukan  konsentrasi  metil ester  [15].  Pada  penelitian  ini  penentuan  konsentrasi  metil  ester  menggunakan  standart internal metil heptadekanoat . Standart internal merupakan larutan  yang ditambahkan pada sampel  untuk mengurangi tingkat kesalahan dari analisis dengan instrumen GC.
Penentuan  konsentrasi  metil  ester  dilakukan  dengan  variasi  konsentrasi  larutan  standart,  misalnya larutan  standart  metil  oleat.  Penentuan  konsentrasi  metil  oleat  dilakukan  variasi  konsentrasi  kemudian di analisis dengan instrument GC sehingga diperoleh luas puncak. Kurva kalibrasi metil oleat diperoleh
5,623
4,6 5,855
dari  plot  hubungan  antara  rasio  area  dan  konsentrasi  metil  oleat.  Rasio  area  diperolah  dari  pembagian luas puncak dari metil oleat dengan luas puncak standart internal metil heptadekanoat. Kurva kalibrasi ini  diperoleh  persamaan  linier  untuk  menentukan  konsentrasi  metil  oleat  dari  biodiesel  ditunjukkan pada Gambar 3.
* Rasio area = area metil oleat pada biodiesel/area internal standart
Gambar 3. Kurva kalibrasi Metil Oleat
Gambar  2  (e)  adalah  kromatogram  GC  dari  sampel  biodiesel  yang  menunjukkan  puncak-puncak dengan waktu retensi yang sesuai dengan metil ester eksternal standart. Metil palmitat, metil oleat, metil stearat  pada  sampel  biodiesel  diperoleh  luas  puncak  berturut-turut  29444,  38565,  10697. Luas  puncak metil  ester  dibagi  dengan  standart  internal  dengan  luas  puncak  2653,  diperoleh  rasio  area.  Rasio  area metil  ester  dimasukkan  dalam  persamaan  linier  masing-masing  larutan  standart  untuk  menentukan konsentrasi.  Konsentrasi  biodiesel  diperoleh  dengan  menjumlahkan  ketiga  konsentrasi  metil  ester tersebut.  Konsentrasi  biodiesel  digunakan  untuk  menentukan yield biodiesel.  Berdasarkan  pada Persamaan 2, yield biodiesel diperoleh dengan mengalikan berat hasil biodiesel per berat awal minyak dengan konsentrasi metil ester yang terdapat pada biodiesel kemiri sunan (Yang dkk., 2011).
(1)
Keterangan : Wb = Berat biodiesel hasil reaksi (gram) Wa = Berat minyak sebelum reaksi (gram) Ci   = Konsentrasi biodiesel yang disuntik ke GC (ppm) C    = Konsentrasi biodiesel (ppm)
Berat  minyak  kemiri  sunan  awal  sebesar  30  gram.  Berat  biodiesel  (konsentrasi  katalis  KOH  1% berat, rasio metanol:minyak 1:1 (berat/berat) dan suhu 65 0 C) yang diperoleh sebesar 26,06 gram. Yield biodiesel diperoleh sebesar 96,91 %.
Pengaruh Kondisi Reaksi Transesterifikasi terhadap Yield Biodiesel dari Minyak Kemiri
Kondisi  reaksi  transesterifikasi  memiliki  peran  penting  untuk  mendapatkan yield biodiesel  yang optimum.  Ada  beberapa  parameter  yang  dapat  digunakan  untuk  mengoptimasi yield biodiesel, diantaranya adalah konsentrasi katalis, rasio metanol:minyak dan suhu reaksi  [13].Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi kondisi reaksi tersebut [16],[17].
● Pengaruh Konsentrasi Katalis
Pada  reaksi  transesterifiasi  untuk  mendapatkan yield biodiesel  yang  optimum  dilakukan  variasi konsentrasi  katalis  (Goodrum  dan  Geller,  2005).  Konsentrasi  katalis  KOH  yang  dipelajari  pada penelitian  ini  adalah  0,5;  1,0;  1,5;dan  2,0  %  berat  minyak.  Kondisi  reaksi  transesterifikasi  dilakukan pada suhu reaksi 65 0 C dan rasio minyak:metanol 2:1 (berat/berat) selama 1 jam.  Minyak kemiri sunan
secara  visual  berwarna  coklat  dan  keruh.  Hasil  yang  diperoleh  setelah  reaksi  transesterifikasi  dengan variasi konsentrasi katalis adalah biodiesel dengan warna kuning dan jernih [18].
Variasi  konsentrasi  katalis  menghasilkan yield dan  jumlah  kandungan  metil  ester  yang  berbeda pada  setiap  variasinya. Yield dan  kandungan  metil  ester  pada  biodiesel  dengan  variasi  konsentrasi katalis ditunjukkan pada Tabel 1. Jumlah metil ester pada konsentrasi 0,5 dan 1% didominasi oleh metil oleat,  sedangkan  pada  konsentrasi  katalis  1,5%  dan  2,0% didominasi  metil  palmitat.  Pada  konsentrasi 1% diperoleh yield optimum biodiesel sebesar 86,92% dengan kandungan metil oleat yang besar yaitu 57,23% dibandingkan  dengan  metil  palmitat  dan  stearat  27,55%  dan  15,22%.  Berbeda  halnya  dengan konsentrasi  0,5%  diperoleh  y ield biodiesel  yang  kecil  yaitu  50,57%  dengan kandungan  metil  oleat 45,83%.  Pada  konsentrasi  katalis  1,5%  dan  2%  diperoleh  hasil  yang  serupa  yaitu yield biodiesel  kecil dengan didominasi oleh metil palmitat sebesar 36,51%dan 40,59%. Giakaumis dkk (2012) melaporkan hal  yang  serupa  kandungan  metil  ester  dari Rice  bran  oil (minyak  dedak  padi)  didominasi  metil  oleat 42,35% dan metil palmitat 18,12%.Sementara itu, Li dkk (2012) telah melaporkan juga bahwa biodiesel berbahan  dasar  minyak Xanthoceras  sibifolia mempunyai  kandungan  utama  yaitu  metil  linoleat  dan metil oleat berturut-turut 41,27 % dan 29,04 %.
Pengaruh konsentrasi katalis terhadap yield biodiesel ditunjukkan pada Gambar 4. Pada konsentrasi 0,5-1,0  %berat  menunjukkan  semakin  tinggi  konsentrasi  katalis  KOH  yang  digunakan  untuk  reaksi transesterifikasi  akan  menghasilkan yield biodiesel  yang  semakin  besar.  Peningkatan  nilai yield biodiesel  tersebut  dapat  dilihat  pada  konsentrasi  0,5  %berat  minyak  diperoleh yield 50,57%  dan  pada konsentrasi 1% berat minyak sebesar 86,92%. Nilai yield biodiesel pada konsentrasi katalis 0,5% berat minyak  nilainya  lebih  rendah  dari  pada  konsentrasi  1%  berat  minyak.  Hal  ini  dimungkinkan  karena katalis  yang  digunakan  untuk  reaksi  transesterifikasi  terlalu  sedikit,  sehingga  hanya  sebagian  reaktan yang  bereaksi  membentuk  produk  biodiesel  (Yang  dkk.,  2009). Yield biodiesel  berkurang  setelah konsentrasi  lebih  dari  1%  berat  minyak,  yang  mungkin  disebabkan  reaksi  penyabunan.  Fenomena  ini diamati,  sulitnya pemisahan  antara  gliserol dengan metil  ester dikarenakan meningkatnya  emulsifikasi pada  metil  ester  dan  gliserol.  Hasil  ini  sesuai  dengan  biodiesel  yang  diperoleh  dari  minyak  sisa penggorengan  menggunakan  katalis  basa  homogen  KOH.  Nilai yield biodiesel  meningkat  dengan meningkatnya  konsentrasi  katalis,  dan  menurun  setelah  konsentrasi  katalis  1%,  yang  dikarenakan biodiesel membentuk partikel sabun dan akan membentuk emulsi dengan sabun saat pencucian.
Tabel 1. Yield dan kandunganmetil ester biodieselminyak kemiri sunan yang diproduksi dengan variasi konsentrasi katalis.
No Konsentrasi katalis KOH (%) Jenis metil ester (%) Yield (%) Palmitat Stearat Oleat 1. 0.50 32,33 21,84 45,83 50.57 2. 1.00 27,55 15,22 57,23 86.92 3. 1.50 36,51 35,13 28,36 56.61 4. 2.00 40,59 20,69 38,72 37.81
(Sumber : Olah Data)
Efektifitas  penggunaan  katalis  KOH  pada  reaksi  transesterifikasi  dapat  diketahui  dengan menghitung  nilai  TOF (Turn  over  frequency) .  Penentuan  nilai  TOF  biodiesel  dapat  ditentukan  dari perbandingan nilai mol metil ester (produk) dengan jumlah mol sisi aktif katalis per waktu reaksi. Nilai TOF yang besar menunjukkan bahwa katalis efektif untuk reaksi. Pada penelitian ini nilai TOF katalis 0,5;  0,1;  1,5;  2,0  %  berat  minyak  berturut-turut  58,30;  52,43;  15,95;  14,05%.  Pada  konsentrasi  0,5  % diperoleh  nilai  TOF  yang  besar  menunjukkan  efektifitas  yang  baik.  Namun  pada  konsentrasi  ini diperoleh yield yang  sedikit  disebabkan  jumlah  katalis  yang  digunakan  pada  konsentrasi  ini  lebih sedikit. Pada konsentrasi 1,0% nilai TOF nya lebih kecil dibandingkan 0,5 %, akan tetapi diperoleh nilai yield yang  besar.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  konsentrasi  1%  memiliki  efektifitas  yang  baik  untuk waktu reaksi ini. Pada konsentrasi 1,5 % dan 2,0 % memiliki nilai TOF dan yield yang rendah. Hal ini menunjukkan  bahwa  pada  konsentrasi  tersebut  kurang  efektif  terhadap  reaksi  karena  katalis  yang digunakan terlalu banyak dan terjadi reaksi penyabunan yang menyebabkan yield biodieselnya kecil.
● Pengaruh Rasio Minyak:Metanol
Yield biodiesel yang optimal selain dipengaruhi konsentrasi katalis KOH juga dipengaruhi oleh rasio berat  minyak:metanol.  Reaksi  transesterifikasi  merupakan  reaksi  kesetimbangan,  untuk  mendapatkan produk yang banyak maka digunakan alkohol dalam jumlah berlebih agar reaksi bergeser ke produk (Fu dkk,  2012).  Pada  penelitian  ini  reaksi  transterifikasi  dilakukan  variasi  rasio  minyak:metanol  (1:1,  2:1, 3:1) dengan konsentrasi katalis 1% berat minyak dan suhu 65 0 C. Hasil biodiesel yang diperoleh dengan variasi rasio berat minyak:metanol yaitu berwarna kuning dan jernih.
Tabel  2 . Yield dan  kandungan  metil  ester  biodiesel  minyak  kemiri  sunan  yang  diproduksi  dengan variasi rasio berat minyak:metanol.
Variasi  rasio  minyak  dengan  metanol  menghasilkan yield dan  jumlah  kandungan  metil  ester  yang berbeda. Yield dan kandungan metil ester pada biodiesel dengan variasi rasio minyak dengan metanol
No Rasio berat minyak:metanol Jenis metil ester (%) Yield (%) Palmitat Stearat Oleat 1. 1:1 28,15 16,30 55,55 96,91 2. 2:1 27,55 15,22 57,23 86,92 3. 3:1 19,55 33,96 46,49 42,33
(Sumber : Olah Data)
Ditunjukkan  pada  Tabel  2.  Jumlah  metil  ester  pada  variasi  rasio  minyak:metanol  seluruhnya didominasi  oleh  metil  oleat.  Pada  rasio  minyak:metanol  1:1  memiliki yield biodesel  paling  optimum 96,91% dengan kandungan metil oleat besar yaitu 55,55% dibandingkan dengan metil palmitat 15,30% dan stearat 28,15%. Berbeda halnya dengan rasio minyak:metanol (2:1) diperoleh y ield biodiesel yang kecil  yaitu  86,92%  dengan  kandungan  metil  oleat  yang  besar  57,23%. Pada  rasio  minyak:metanol  3:1 diperoleh yield biodiesel  terkecil  yaitu  47,33%  dengan  kandungan  metil  oleat  cukup  kecil  46,49% dibandingkan dengan vaiasi rasio yang lain.
Nilai yield biodiesel  dengan  variasi  rasio  berat  minyak:metanol  1:1;  2:1;  dan  3:1  (berat/berat) berturut-turut 96,91; 86,92 dan 47,33%. Yield biodiesel optimum diperoleh dari variasi metanol:minyak (1:1) yaitu sebesar 96,91%, hal ini dikarenakan jumlah metanol yang digunakan dalam reaksi berlebih sehingga  akan  menggeser  reaksi  ke  produk  (Dermibas,  2007).  Agarwal  dkk  (2012)  melaporkan produksi  biodiesel  menggunakan  katalis  KOHdari  minyak  limbah  penggorengan  menunjukkan  bahwa rasio  minyak:metanol  sangat  berpengaruh  pada  hasil yield biodiesel.  Semakin  tinggi  rasio minyak:metanol  maka yield biodiesel  yang  dihasilkan  juga  semakin  besar,  akan  tetapi  jika  jumlah metanol yang digunakan untuk produksi biodiesel terlalu besar, maka pemisahan gliserol menjadi sulit dan mengakibatkan turunnya  nilai yield biodiesel. Penurunan yield biodiesel ditunjukkan dengan  rasio berat  minyak  :alkohol  1,5:1  diperoleh yield biodiesel  98,5%  dan  dengan  rasio  berat  minyak  :alkohol 1:3,3  diperoleh yield 94,1%  (Wang  dkk.,  2012).  Pada  penelitian  ini  diperoleh  rasio  berat  minyak metanol optimal yaitu pada rasio berat minyak:metanol (1:1), dilihat dari yield yang dihasilkan sebesar 96,91%.
Rasio metanol:minyak (berat/berat)
Gambar  4. Pengaruh  variasi  rasio  berat:minyak:metanol  1:1;  2:1;  3:1  (berat/berat)  dengan yield biodiesel pada reaksi transesterifikasi dengan kondisi konsentrasi katalis 1% berat minyak dan suhu 65 0 C selama 1 jam.

## Karakterisasi
Karakteristik  biodiesel  pada  kondisi  optimum,  yaitu  biodiesel  yang  diproduksi  dengan  menggunakan katalis KOH 1% berat, rasio berat minyak:metanol 1:1 dan  suhu reaksi 65 o C selama 1  jam [19], [20], [21], [22]. Pada kondisi optimum ini diperoleh angka asam 0,55 mgKOH/gram, densitas 0,89 gram/cm 3 , viskositas 9,33 cSt, angka setana 63,3 dan residu karbon 0,25 % berat/berat. Nilai karakteristik biodiesel kemiri sunan dengan beberapa variasi kondisi secara umum berada pada rentang angka asam 0,41-0,56 mgKOH/gram,  densitas  0,89-0,91  gram/cm 3 ,  viskositas  8,28-12,70  cSt,  angka  setana  58,2-63,3  dan residu karbon 0,23-0,59 %berat/berat.
96,91% 86,92 % Y ie ld ( % ) 42,33 %

## Kesimpulan
Rekayasa  produksi  biodiesel  dari  minyak  kemiri  sunan (Reutealis  trisperma  oil) dengan  katalis KOH  diperoleh  kondisi  optimum  reaksi  transesterifikasi  pada  suhu  65 0 C,  konsentrasi  katalis  1,0  %, rasio  berat  minyak:metanol  1:1  (berat/berat),  selama  1  jam  dengan yield 96,91  %.  Karakteristik biodiesel  tersebut  diperoleh  angka  asam  0,55  mgKOH/gram,  densitas  0,89  gram/cm 3 ,  viskositas  9,33 cSt, angka setana 63,3 dan residu karbon 0,25 % berat/berat. Nilai karakteristik biodiesel kemiri sunan dengan  beberapa  variasi  kondisi  secara  umum  berada  pada  rentang  angka  asam  0,41-0,56 mgKOH/gram,  densitas  0,89-0,91  gram/cm 3 ,  viskositas  8,28-12,70  cSt,  angka  setana  58,2-63,3  dan residu karbon 0,23-0,59 %berat/berat.
Pada  penelitian  selanjutnya,  perlu  dilakukan  proses  pemurnian  minyak  kemiri  sunan  sehingga diharapkan  dapat  diperoleh yield biodiesel  yang  lebih  tinggi  dan  lebih  murni.  Selain  itu  juga  perlu dilakukan beberapa upaya untuk menangani karakteristik dari biodiesel kemiri sunan seperti viskositas dan residu karbon agar memasuki rentang standart biodiesel SNI 04-7182 dan ASTM D-6751.
Daftar Pustaka
[1] D.  Huang,  H.  Zhou,  and  L.  Lin,  “Biodiesel:  An  alternative  to  conventional  fuel,” Energy Procedia , vol. 16, no. PART C, pp. 1874–1885, 2012.
[2] S. D. Anggraini, “Rekayasa Produksi Biodiesel Dari Minyak Kemiri Sunan (Reutialis Trisperma Oil) Sebagai Alternatif Bahan Bakar Mesin Diesel,” JATI UNIK   J. Ilm. Tek. dan Manaj. Ind. , vol. 2, no. 1, p. 1, 2019.
[3] X.  Zhang,  D.  J.  Zhao,  and  J.  M.  Shen,  “A  synthesis  of  methodologies  and  practices  for developing driving cycles,” Energy Procedia , vol. 16, no. PART C, pp. 1868–1873, 2011.
[4] X.  C.  Guan,  B.  Lei,  Z.  Y.  Li,  and  R.  Zhao,  “Research  on  performance  high-speed  multi-stage cylinder linear induction motor,” Energy Procedia , vol. 16, no. PART C, pp. 1904–1912, 2011.
[5] A.  Nalgundwar,  B.  Paul,  and  S.  K.  Sharma,  “Comparison  of  performance  and  emissions characteristics  of  DI  CI  engine  fueled  with  dual  biodiesel  blends  of  palm  and  jatropha,” Fuel , vol. 173, pp. 172–179, 2016.
[6] M. M. Roy, W. Wang, and J. Bujold, “Biodiesel production and comparison of emissions of a DI  diesel  engine  fueled  by  biodiesel–diesel  and  canola  oil–diesel  blends  at  high  idling operations,” Appl. Energy , vol. 106, pp. 198–208, 2013.
[7] S.  Goyal,  H.  A.  Ingley,  and  P.  Barooah,  “Occupancy-based  zone-climate  control  for  energy- efficient buildings: Complexity vs. performance,” Appl. Energy , vol. 106, pp. 209–221, 2013.
[8] M.  M.  K.  Bhuiya,  M.  G.  Rasul,  M.  M.  K.  Khan,  N.  Ashwath,  A.  K.  Azad,  and  M.  A.  Hazrat, “Prospects  of  2nd  generation  biodiesel  as  a  sustainable  fuel  –  Part  2:  Properties,  performance and emission characteristics,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 55, pp. 1129–1146, 2016.
[9] H.  M.  Mahmudul,  F.  Y.  Hagos,  R.  Mamat,  A.  A.  Adam,  W.  F.  W.  Ishak,  and  R.  Alenezi, “Production,  characterization  and  performance  of  biodiesel  as  an  alternative  fuel  in  diesel engines – A review,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 72, pp. 497–509, 2017.
[10] L.  Wang,  R.  Zhang,  Z.  Xiao,  and  Y.  Xia,  “Study  on  the  time  decreasing  trend  model  of condenser cleanness coefficient,” Energy Procedia , vol. 16, no. PART C, pp. 1860–1867, 2012.
[11] A. K. Agarwal, “Biofuels (alcohols and biodiesel) applications as fuels for internal combustion engines,” Prog. Energy Combust. Sci. , vol. 33, no. 3, pp. 233–271, 2007.
[12] A. K. Agarwal and L. M. Das, “Biodiesel development and characterization for use as a fuel in
compression ignition engines,” J. Eng. Gas Turbines Power , vol. 123, no. 2, pp. 440–447, 2001.
[13] E. Acar et al. , “Development of Stitched, Braided and Woven Composite Structures in the ACT Program and at Langley Research Center (1985 to 1997),” J. Aircr. , 2011.
[14] L. Li, J. Wang, Z. Wang, and J. Xiao, “Combustion and emission characteristics of diesel engine fueled with diesel/biodiesel/pentanol fuel blends,” Fuel , vol. 156, pp. 211–218, 2015.
[15] R.  Oktavian,  B.  Poerwadi,  C.  W.  K,  T.  Septiadi,  and  I.  Yuniardi,  “Studi  Performa  Membran Hidrofobik Berbasis Silika dalam Proses Pemurnian Biodiesel,” J.  Rekayasa  Bahan  ALam  dan Energi Berkelanjutan , vol. 3, no. 1, pp. 20–24, 2019.
[16] Q. Hanifa and N. Hidayati, “Transesterifikasi Minyak Jelantah Menjadi Biodiesel Menggunakan Gelombang Ultrasonik dan Katalis Na 2 O / Fly Ash,” vol. 4, no. April, pp. 1–5, 2019.
[17] Y.  Gemy,  S.  Helianty,  and  Yusnimar,  “PEMBUATAN  BIODIESEL  DARI  SAWIT  OFF GRADE  DENGAN  MENGGUNAKAN  KATALIS  ZnO  KOMERSIAL  PADA  PROSES TRANSESTERIFIKAS,” JOM FTERKNIK , vol. 79, no. 11, pp. 470–471, 2015.
[18] S. Savitri, A. S. Nugraha, and I. Aziz, “Pembuatan Katalis Asam (Ni/γ-Al2O3) dan Katalis Basa (Mg/γ-Al2O3) untuk Aplikasi Pembuatan Biodiesel dari Bahan Baku Minyak Jelantah,” J. Kim. Val. , vol. 2, no. 1, pp. 1–10, 2016.
[19] E. Mulyadi, “Proses Produksi Biodiesel Berbasis Biji Karet,” Proses Produksi Biodiesel Berbas. Biji Karet , vol. 5, no. 2, pp. 40–44, 2011.
[20] S. K. Putri et al. , “Studi Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa (Coconut Oil) dengan Bantuan  Gelombang  Ultrasonik,” Stud.  Proses  Pembuatan  Biodiesel  dari  Miny.  Kelapa (Coconut Oil) dengan Bantu. Gelombang Ultrason. , vol. 6, no. 1, pp. 20–25, 2013.
[21] B. D. Argo and Gunarko, “Analisis Energy Produksi Biodiesel,” J. Rekayasa Mesin , vol. 2, no. 1, pp. 39–45, 2011.
[22] F.  D.  Putri,  Z.  Helwani,  and  D.  Drastinawati,  “Pembuatan  Biodiesel  dari  Minyak  Sawit  Off- Grade Menggunakan Katalis CaO Melalui Proses Dua Tahap,” J. Rekayasa Kim. Lingkung. , vol. 10, no. 3, 2015.