## PRODUKSI BAHAN BAKAR NABATI DARI  MINYAK JARAK DENGAN  BANTUAN  ULTRASONIK
THE PRODUCTION OF BIOFUEL FROM CASTOR OIL WITH THE HELP OF ULTRASONIC.
Umar Rusli Marasabessy 1* , Andi Suryanto 2 , La Ifa 3
1,2,3 Program Studi Teknik Kimia Fak. Teknologi Industri Universitas Muslim Indonesia Makassar, Indonesia *Email: umarrusli80@gmail.com
Diterima: 25 Februari 2023. Disetujui: 30 Maret 2023. Dipublikasikan: 4 April 2023
Abstrak: Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  gelombang  suara  pada  pembuatan  bahan  bakar alternatif biodiesel dari minyak jarak, disamping itu juga untuk mengetahui pengaruh waktu reaksi dan konsentrasi katalis  heterogen  dalam  memperoleh  produk  biodiesel  sebagai  bahan  bakar  nabati.  Penelitian  dilaksanakan  yang diawali  dengan  reaksi  esterifikasi  untuk  menurunkan  kadar  free  fatty  acid  dan  dilanjutkan  dengan  reaksi transesterifikasi  dengan  pemanasan  ultrasonik.  Parameter  kualitas  produk  yang  dihasilkan  antara  lain  ;  bilangan asam. Densitas, viskositas, kadar air dan analisa gas chromatography.
Kata kunci : Minyak  Jarak, transesterifikasi, biodiesel dan sonikasi
Abstract: This study aims to determine the effect of sound waves on the manufacture of alternative fuel biodiesel from  castor  oil,  in  addition  to  knowing  the  effect  of  reaction  time  and  heterogeneous  catalyst  concentrations  in obtaining biodiesel as a biofuel. The research was carried out starting with an esterification reaction to reduce free fatty acid levels and continued with a transesterification reaction with ultrasonic heating. Product quality parameters produced include; acid number. Density, viscosity, moisture content and gas chromatography analysis ,
Keywords: Castor oil, trans-esterification, biodiesel and sonication.

## PENDAHULUAN
Energi  merupakan  kebutuhan  mendasar manusia,  karena  seluruh  aspek  kehidupan  manusia membutuhkan  energy  [1].  Di  seluruh  dunia,  bahan bakar  minyak  merupakan  sumber  energi  dengan konsumsi  terbesar  dibanding  sumber  energi  lainnya. Kebutuhan  bahan  bakar  minyak  meningkat  seiring dengan  meningkatnya  populasi  dan  semakin berkembangnya  teknologi,  akan  tetapi  cadangan minyak bumi yang berasal dari fosil semakin menipis karena sifatnya yang tidak dapat diperbaharui.
Sehubungan  dengan  hal  tersebut  perlu dikembangkan bahan bakar alternatif  yaitu biodiesel yang  dibuat  dari  minyak  nabati.  Untuk  mengatasi kelangkaan  energi  ini,  pemerintah  dengan  gencar mencanangkan pengembangan energi alternatif yang dapat diperbaharui, ini terlihat dengan dikeluarkannya  Inpress  No  25  tahun  2006  tentang penyediaan  dan  pemanfaatan  bahan  bakar  nabati (BBN) sebagai bahan bakar lain.
Selanjutnya diikuti dengan Peraturan
Pemerintah Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional yang mempertegas arah pengembangan Biofuel. Salah satu butir penting dari peraturan  tersebut  adalah  pengurangan  konsumsi pada bahan bakar minyak dari 54% menjadi 20%.
Kajian ekologi modern dan lingkungan hidup (environmental  studies)  yang  dilakukan  oleh  para ilmuwan  menerangkan  bahwa  pembakaran  bahan bakar  minyak  bumi  yang  berasal  dari  fosil    sangat mungkin  merubah  susunan  dan  kandungan  gas-gas yang  berada  di  lapisan  atomsfir  bumi  [2].  Hal  ini sangat berdampak terhadap lingkungan.
Trigliserida  yang  mengandung  asam  lemak bebas  dalam  kadar  rendah  diperlukan  dalam  proses
transesterifikasi  yang  dikatalisa  oleh  alkali.  Jika trigliserida mengandung asam lemak bebas dan kadar air yang tinggi, transesterifikasi yang dikatalisa asam dapat digunakan terlebih dahulu [3], transesterifikasi terdiri atas sejumlah reaksi reversibel yang berurutan. Saat  ini  banyak  negara  termasuk  Indonesia kekurangan  bahan  bakar  minyak  terutama  bahan bahan  diesel  atau  solar  namun  produksi  yang  ada sekarang  tidak  cukup,  oleh  karena  itu  diperlukan sumber  energy  alternative  yang  dapat  diperbaharui untuk  menggantikan bahan bakar  minyak. Indonesia sebenarnya  memiliki  banyak  sekali  sumber  daya alam  yang  dapat  di  manfaatkan  seperti  hasil perkebunan  yang  melimpah  yang  dapat  dijadikan biofuel seperti biodiesel.
Biodiesel  merupakan  salah  satu  bahan  bakar alternatif  yang  terbuat  dari  bahan  bakar  nabati  dan potensial digunakan sebagai bahan bakar minyak [4], biodiesel  selain  sebagai  energi  alternatif    juga  lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan bahan bakar fosil.  Pembakaran  bahan  bakar  fosil  menghasilkan salah  satu  polutan  yaitu  sulfur  dioksida  (SO 2 )  dan mengakibatkan polusi udara meningkat.
Di  Indonesia  bahan  baku  yang  berpotensi menghasilkan  minyak  biodiesel  meliputi  kelapa sawit,  jarak  pagar,  Minyak  Jarak,  kelapa, kapuk/randu,  nyamplung,  alga,  dan  lain  sebagainya. Dari  beberapa  bahan  jenis  bahan  yang  berpotensi sebagai bahan baku biodiesel tersebut, salah satunya adalah Minyak  Jarak yang yang mudah ditemui dan terjangkau.
Pada  umumnya  proses  pembuatan  biodiesel dari minyak nabati/hewan melalui tahapan esterifikasi  dan  transesterifikasi  hingga  menjadi biodiesel,  esterifikasi  Minyak    Jarak  dicampurkan
metanol dan katalis asam, sedangkan transesterifikasi Minyak    Jarak  dicampurkan  dengan  metanol  dan katalis  basa  sehingga  menghasilkan  biodiesel  dan gliserol.
Reaksi  transesterifikasi  diperoleh  alternatif lain  tanpa  membutuhkan  pengadukan  mekanis  dan waktu  yang lama. Gelombang ultrasonik  merupakan proses  penggunaan  gelombang  ultrasonik  dapat menyebabkan  laju  reaksi  sehingga  mempercepat proses  reaksi  termasuk  dalam    pembuatan  biodisel dengan waktu yang lebih efesien.
Pembuatan  bahan  bakar  nabati  telah  banyak dilakukan  secara  konvensional  dan  superkritis, namun  kedua  metode  tersebut  masih  memiliki beberapa kelemahan. Proses konvensional membutuhkan waktu yang cukup lama karena proses pemurnian  harus  diawali  proses  pencucian  terutama pada katalis homogen. Sedangkan metode superkritis membutahkan  biaya  yang  relative  mahal  dalam proses  produksinya  sehingga  kedua  metode  tersebut tidak efektif dan ekonomis.
Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah Untuk  mengetahui  pengaruh  waktu  pada  produksi biodiesel  Minyak    Jarak  dengan  menggunakan bantuan gelombang ultrasonik, pengaruh konsentrasi katalis  pada  produksi  biodiesel  Minyak    Jarak  dan menghasilkan  bahan  bakar  altrternatif  biodiesel  dari Minyak  Jarak sebagai pengganti bahan bakar fosil.

## METODE PENELITIAN
Proses pembuatan biodiesel dilakukan dengan menggunakan radiasi gelombang ultrasonic . Penggunaan ultrasonic akan  mempercepat  waktu reaksi  dengan  menggunakan  katalis  homogen. Penelitian dilakukan  dengan  memvariasikan  waktu pada  alat ultrasonic  cleaning  bath dan  konsentrasi katalis.  Selanjutnya  digunakan  ratio  methanol  dan jumlah katalis dalam persen massa terhadap minyak.
Penelitian  ini  dilakukan  pada  Laboratorium Riset  Jurusan  Teknik  Kimia  Fakultas  Teknologi Industri  Universitas  Muslim  Indonesia  Makassar. Waktu  penelitian  berlangsung  selama  4  (empat) bulan  yang  diawali  dari  penulusuran  pustaka, penyusunan  proposal  hingga  pelaksanaan  dan penyusunan laporan.
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  Reaktor  Kaca  Labu  Leher  Dua  yang dilengkapi  dengan  kondensor  refluk.  Di  dalam Reaktor dilengkapi dengan pengadukan stirrer untuk perlakukan  homogenisasi  larutan  saat  proses  reaksi berlangsung.
Sebagai  bahan  baku  dalam  penelitian  ini adalah Minyak Jarak. Dalam proses bahan lain yang digunakan  adalah  senyawa  atau  larutan  yang  terdiri dari : Metanol, KOH dan H 2 SO 4 1. Proses Esterifikasi Katalis  H 2 SO 4 dan  metanol  dilarutkan sampai  homogen  dan  Minyak    Jarak sebanyak  100  ml  dipanaskan  dengan  suhu yang 60 o C dimasukkan ke dalam labu leher tiga. Setelah proses esterifikasi selesai hasil
dari proses ini dimasukkan ke dalam corong pisah  dan  didiamkan  selama  5  jam,  pada lapisan  bawah  (gliserol)  akan  dikeluarkan kemudian  lapisan  atas  tetap  pada  corong pisah  kemudian  ditambahkan  aquades sebanyak 30% dari Minyak  Jarak kemudian didiamkan  selama  30  menit,  lapisan  bawah (gliserol)  di  keluarkan  proses  ini  dilakukan sebanyak 2-3 kali.

## 2. Proses Transesterifikasi
Katalis  KOH  dan  metanol  dilarutkan hingga  homogen  dan  Minyak    Jarak sebanyak  25  ml  dimasukkan  kedalam  labu leher  dua  alas  bulat.  Setelah  proses transesterifikasi  selesai  maka  hasil  dari proses    ini  dimasukkan  ke  dalam  corong pisah  selama  1  jam  pada  lapisan  bawah (gliserol)  akan  dikeluarkan  kemudian lapisan  atas  tetap  pada  corong  pisah kemudian  ditambahkan  aquades  sebanyak 35-40%  dari  Minyak    Jarak  kemudian didiamkan  selama  1  jam,  lapisan  bawah (gliserol)  di  keluarkan  proses  ini  dilakukan sebanyak  4  kali.  Biodiesel  yang  dihasilkan kemudian  dipanaskan  dalam  oven  dengan suhu  110ᴼC  selama  1  jam.  Untuk mengetahui kadar metil ester yang terbentuk dilakukan  analisa  Gas  Chromatography (GC). Rancangan peralatan yang digunakan pada  proses  reaksi  transesterifikasi  seperti pada gambar berikut;
Gambar 1. Rancangan peralatan proses reaksi transesterifikasi

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan  biodiesel  dari  minyak  jarak menggunakan  gelombang ultrasonik telah  dilakukan dengan  empat  variabel  penelitian.  Penelitian dilakukan pada tekanan atmosferik dengan rasio mol minyak  :  mol  metanol  sebesar  1:9.  Empat    variabel yang  digunakan  adalah  jenis  katalis,  persen  katalis, waktu    dan  frekuensi  gelombang ultrasonic .  Jenis katalis  yang  digunakan  adalah  KOH  (0,25%,  0,5%, dan 0,75%) terhadap minyak jarak dan variasi waktu 5  ;  7,5  ;  10  ;  15  ;  30  menit.  Adanya  variasi  pada setiap  variabel  untuk mengetahui pengaruh variabel terhadap yield biodiesel yang dihasilkan.
Pada  penelitian  ini  dilakukan  analisa  awal Minyak    Jarak  untuk  mengetahui  data  fisis  Minyak Jarak.  Didapatkan  densitas  Minyak    Jarak  adalah sebesar 0,913 g/mL, viskositas minyak jarak 42,5 cSt dan % FFA Minyak  Jarak sebesar 1,1498.
Tabel 1. Komposisi Asam Lemak  Minyak  Jarak Asam Lemak Komposisi (%) Asam Hexanoat 0,008 Asam Octanoate 7,948 Asam Laurate 35,23 Asam Myristate 19,026 Asam Palmitate 12,624 Asam Oleat 9,391 Asam Linoleat 5,123 Asam Stearat 0,647
Berdasarkan  hasil  analisa  GC  di  atas, diketahui bahwa komposisi asam lemak minyak jarak didominasi oleh oleat acid dan palmitic acid masing- masing  sebesar  35%  dan  13%.  Hasil  ini  sesuai dengan  literatur  yang  menyebutkan  bahwa  asam lemak  yang  dominan  dalam  minyak  jarak    adalah asam  laurat  sebesar  40%  -  48%  dan  asam  myristate sebesar 17% [10].
Dengan diketahuinya komponen asam lemak, maka  berat  molekul  dari  minyak  jarak  dapat dihitung.  Dari  hasil  perhitungan  didapatkan  berat molekul Minyak Jarak Sawit sebesar 638,32 g/gmol. Berat  molekul  dari  perhitungan  ini  telah  mendekati berat  molekul  minyak  jarak  yang  didapatkan  dari literature, yaitu 642,24 g/gmol [11].
Proses  transesterifikasi  adalah  tahap  utama pembuatan  biodiesel,  karena  bertujuan  untuk mengkonversi trigliserida menjadi Fatty Acid Methyl Ester (FAME)  atau  biodiesel.  Karena  kondisi  suhu operasi yang tidak stabil maka suhu yang beroperasi pada  proses  transesterifikasi  pada  frekuensi  low beroperasi  mulai  suhu  35 o C  –  55 o C  dan  pada frekuensi  high  beroperasi  mulai  suhu  35 o C  –  60 o C, sehingga  dapat  diasumsikan  suhu  operasi  pada frekuensi low  45 o C dan suhu operasi pada frekuensi high  57 o C. Minyak jarak mempunyai viskositas kinematic yang tinggi yaitu sebesar 32,5 cSt. Dengan adanya proses transesterifikasi minyak jarak menjadi biodiesel  akan  terjadi  penurunan  viskositas kinematic.  Hasil  proses  transesterifikasi  diperoleh viskositas  kinematic  berkisar  antara  3  hingga  32,5 cSt.  Viskositas  Standar  Biodiesel  ASTM  adalah  2,3 hingga 6 cSt.
Pengaruh  jumlah  katalis  pada  pembuatan biodiesel  dengan  bantuan  gelombang  ultrasonic dengan  konsentrasi  katalis  KOH  (0,1  ;  0,25  ;  0,75  ; 0,8 dan 1% dari berat minyak. Frekuensi gelombang ultrasonic  yang  digunakan  adalah  20  kHz  dan  40 kHz.
Bila  ditinjau  dari  kenaikan  Yield  Biodiesel yang  dihasilkan  terhadap  kenaikan  jumlah  katalis, didapatkan perubahan paling signifikan pada variable 2%  pada  frekuensi  20  kHz  yakni  sebesar  60,17% (60,17%  menjadi  88,49%)  dengan  yield  88,49%
tergolong  tinggi  hanya  dengan  konsentrasi  katalis 3%,  sama  halnya  dengan  frekuensi  40    kHz  yang memiliki  kemiripan  kenaikan  %  yield  yang sebelumnya  mengalami  penurunan  %yield  sebesar 88,42% menjadi 72,31% sedangkan %yield tertinggi setiap  masing-masing  frekuensi  yakni  frekuensi  20 kHz 88,49% dan frekuensi 40 kHz 92,48%.
Pengaruh  waktu  yang  dilakukan  dengan gelombang  ultrasonic,  pengaruh  waktu  yang dipelajari  adalah  1,2,3,4  dan  5  menit  dengan menggunakan perbandingan frekuensi 20 kHz dan 40 kHz,  dan  1%  KOH.  Waktu  reaksi  dilakukan  untuk mempercepat terbentuknya metil ester.
Pada saat waktu reaksi 1 menit % yield yang didapatkan  relatif  lebih  kecil  di  bandingkan  dengan waktu reaksi lainnya, hal ini dikarenakan  suhu awal reaksi ultrasonic  cleaning  bath belum  mencapai suhu  optimum,  sehingga  %  yield yang  dihasilkan relatif sedikit. Dalam hal ini dapat dikatakan dengan adanya  peningkatan  suhu  pada ultrasonic  cleaning bath memberikan  efek  thermal  yang  besar  ditandai dengan  adanya  kenaikan  suhu  dan  kenaikan  yield produk biodiesel yang dihasilkan.
Pengaruh  waktu  reaksi  terhadap  %  yield produk  biodiesel  kurang  maximal  apabila  kondisi suhu  tidak  stabil,  sehingga  menyebabkan  bisa terjadinya  penurunan  %  yield  yang  dihasilkan, seperti  pada  gambar    4.4,  terlihat  pada  saat  awal reaksi  pada  t=1  menit  s/d  t=  3    menit  selalu mengalami  peningkatan  %  yield  atau  relatif  sama, tetapi  yang  terjadi  pada  frekuensi  40  kHZ  pada  t=3 menit  mengalami  penurunan  %  yield  dari  99,73  % menjadi  76,77  %  sedangkan  pada  frequensi  20  kHz %  yield  relatif  konstan.  Jadi  bisa  disimpulkan  % yield  yang  terbaik  terhadap  waktu  adalah  5  menit dengan  kondisi  suhu  operasi  sudah  mencapai  suhu operasi transesterifikasi.
Tabel 2. Karakteristik Kualitas  Methyl Ester
(Biodiesel) Jenis Katalis SNI 04-7182-2006 Eksperimen Massa jenis pada 40°C (g/cm 3 ) 0,85 – 0,89 0,81 Viskositas Kinematik pada 40°C, (cSt) 2,3 – 6,0 2,2 Titik Nyala (°C) Min. 100 125°C
Analisa Gas Chromatography (GC) bertujuan untuk  mengetahui  komponen  asam  lemak  yang terbentuk menjadi fatty acid methyl ester.
Gambar 2. Hasil Analisa GC pada katalis KOH 0,8 % frequensi 20 kHz, t= 2 menit
Gambar 3. Hasil Analisa GC pada katalis KOH 1%
frequensi 40 kHz,  t = 2 menit
Berdasarkan  hasil  analisa  GC  di  atas, diketahui  bahwa  komposisi  asam  lemak  Minyak Jarak merk Barco  yang  terbentuk  menjadi  methyl ester    didominasi  oleh Laurate  methy  ester dan myristate  methy  ester masing-masing  sebesar  53,26 %  dan  19,17%.  Hasil  ini  sesuai  dengan  hasil  GC bahan  baku  dengan  komposisi  Minyak    Jarak    yang menyebutkan  bahwa  asam  lemak  yang  dominan dalam  Minyak    Jarak    adalah Laurate  Acid adalah 40,91 % dan myristate acid 22,05 %. Dengan  diketahuinya  komponen  methyl  ester pada  sample  biodiesel  yang  telah  diujikan  dengan GC  maka  proses  pembuatan  biodiesel  dari  Minyak Jarak  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan ultrasonic .

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Pemanfaatan  gelombang  ultrasonik  dengan frekuensi  42  kHz  dapat  diaplikasikan  dalam pembuatan  biodiesel  dari  minyak  jarak  tanpa membutuhkan energi input tinggi dan waktu yang lama.
2. Biodiesel  yang  dihasilkan  memiliki  karakteristik massa jenis 0,81 g/cm3 sesuai range 0,83 – 0,89 (SNI  04-7182-2006)  dan  viskositas  kinematik sebesar  2,2  cSt  sesuai  range  2.3 – 6,0  (  SNI  04- 7182-2006)  dan  kondisi  ini  didapatkan  pada waktu terbaik 5 menit dengan konsentrasi 0,25%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] https://universitaspertamina.ac.id/
[2] https://www.kompas.com/skola/read/2022/05/0 4/161806969/dampak-pembakaran-bahan- bakar-fosil?page=all.
[3] https://lontar.ui.ac.id/file?file=pdf/metadata- 20342751.pdf.
[4] https://universitaspertamina.ac.id/
[5] Kembaryanti, Sri Putri dkk. 2012. Study Proses Pembuatan  Biodiesel  dari  Minyak  Jarak (Coconut  Oil)  dengan  Bantuan  Gelombang Ultrasonik. Jogjakarta.  Jurusan  Teknik  Kimia. Universitas Gadjah Mada.
[6] Maharani dan Zuliana. 2010.“ Pembuatan Metil Ester  (Biodiesel)  dari  Minyak  Dedak  dan Metanol  Dengan  Proses  Esterifikasi  dan
Transesterifikasi ”.  Semarang  :Jurusan  Teknik Kimia, Universitas Diponegoro.
[7] Susilo,B  a.  2006. Biodisel.  Pemanfaatan  Jarak
Pagar Sebagai Alternatif Bahan Bakar. Inovasi dan  Teknologi. Trubus  Agrisarana.  Surabaya.
ISBN 979-3842-25-3. [8] Rafida,  Iffah,  2018, Produksi  Bahan  Bakar Nabati  dari  Minyak  Jelantah    dengan  bantuan Ultrasonik, Makassar,  Jurusan  Teknik  Kimia, Fakultas  Teknologi  Industri,  Universitas Muslim Indonesia.
[9] Fitriani,  2016, Produksi  Biodiesel  dari  Minyak Jelantah  Melalui  TransEsterifikasi    dengan bantuan  gelombang  ultrasonic,  Lampung,
Jurusan Budidaya Tanaman, Fakultas
Pertanian, Universitas Lampung.
[10] https://repository.usu.ac.id/handle/123456789/1 859 .
[11] http://distilat.polinema.ac.id/index.php/distilat/a rticle/view/228 .