## EFEKTIFITAS PENGGUNAAN CaO SEBAGAI KATALIS HETEROGEN DIBANDINGKAN KATALIS HOMOGEN UNTUK PRODUKSI BIODIESEL
Yuhelson 1 , Prasetya 2 , M. Ridha Fauzi 1 , Puri Triasih 2
1. Program Teknik Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Riau 2. Program Studi Kimia, Fakultas MIPA dan Kesehatan, Universitas Muhammadiyah Riau
Jl. KH. Ahmad Dahlan No. 88. Sukajadi. Pekanbaru e-mail korespondensi: prasetya.go@gmail.com

## ABSTRAK
Biodiesel diharapkan dapat menggantikan solar sebagai sumber energi alternatif terbarukan yang memiliki keunggulan  lain  seperti  bahan  baku  terbarukan,  lebih  ramah  lingkungan  dan  dapat  langsung  digunakan  pada kendaraan. Namun, biaya produksi biodiesel masih cukup tinggi sehingga belum dapat bersaing dengan solar. Pada penelitian ini dilakukan efisiensi pada katalis. Biodiesel yang dihasilkan menggunakan katalis homogen yang umum digunakan  (NaOH)  dibandingkan  dengan  katalis  heterogen  (CaO).  Hasil  yang  diperoleh  menunjukkan  rendemen katalis NaOH lebih tinggi yaitu 83,75 %.
Kata kunci: biodiesel, katalis, energi, karakterisasi,

## 1. PENDAHULUAN
Biodiesel  diharapkan  dapat  menggantikan solar sebagai sumber energi alternatif terbarukan yang  memiliki  keunggulan  lain  seperti  lebih ramah lingkungan dan dapat langsung digunakan pada  kendaraan  serta  mesin  yang  ada  sekarang tanpa perlu modifikasi lebih lanjut.
Untuk  mempercepat  pembentukan  biodiesel mutlak  diperlukan  suatu  katalis.  Jadi,  katalis memegang  peranan  yang  amat  penting  pada produksi  biodiesel  (Awaluddin,  2005).  Reaksi transesterifikasi  dengan  katalis  basa  biasanya menggunakan  logam  alkali  alkoksida,  NaOH, KOH,  dan  NaHCO 3 .  Penggunaan  katalis  ini memiliki  kelemahan,  yaitu  pemisahan  katalis dari  produknya  relatif  sulit  sehingga  akan meningkatkan biaya produksi (Serio dkk, 2005). Sisa  katalis  basa  juga  dapat  mengganggu pengolahan  lanjut  biodiesel  yang  dihasilkan (Herman  dan  Zahrina,  2006).  Untuk  itu  perlu dibuat katalis heterogen yang lebih mudah untuk dipisahkan  dan  memiliki  efektivitas  katalitik yang tinggi.
Cruz  (2007)  mencoba  berbagai  jenis  katalis seperti  BaO,  MgO  dan  K 2 CO 3 untuk  untuk mengamati  produksi  biodiesel  dan  hasilnya menunjukkan bahwa produksi biodiesel maksimum  yang  diperoleh  adalah  sebanyak
85%. Produksi biodiesel yang diperoleh ternyata erat kaitannya dengan kekuatan basa dari katalis.
Untuk  mencari  katalis  heterogen  yang memiliki  efisiensi  yang  baik,  murah  dan  mudah didapat, maka perlu dilakukan upaya inventarisasi terhadap kemampuan katalis heterogen  dalam  memproduksi  biodiesel.  Salah satu  katalis  heterogen  yang  sangat  potensial untuk peningkatan jumlah produksi dan menurunkan  biaya  produksi  biodiesel  adalah CaO. Kajian penggunaan CaO akan dibandingkan  dengan  NaOH  sebagai  katalis homogen pada produksi biodiesel.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN Preparasi Minyak Jelantah
Minyak  goreng  bekas  yang  digunakan berasal  dari  minyak  bekas  penggorengan fried chicken pedagang  kaki  lima  di  kecamatan Sukajadi, Pekanbaru. Minyak goreng bekas yang telah  dikumpulkan  disaring  terlebih  dahulu dengan kertas saring untuk menghilang endapan maupun zat sisa penggorengan lainnya.
Penentuan  asam  lemak  bebas  (Nurhayati dan Huda, 2014)
Sebanyak 20 gram minyak jelantah ditimbang  dan  dimasukkan  kedalam  erlenmeyer 250  ml.  Selanjutnya  ditambahkan  50  ml  Iso
Propil  Alkohol,  2-3  tetes  indikator  PP  dan kemudian  diaduk  sampai  homogen.  Larutan  ini kemudian  dititrasi  dengan  larutan  KOH  0,1  N (standar  sekunder)  sampai  timbul  warna  merah muda (pink).
Larutan  standar  sekunder  (KOH)  dititrasi dengan  standar  primer  Potasium  Hidro  Phtalat (PHP).  Asam  lemak  bebas  ditentukan  dengan persamaan berikut :

## Preparasi Katalis CaO
CaO  diayak  dengan  menggunakan  ayakan 100  mesh.  Kemudian  CaO  dikalsinasi  dalam furnace  pada  suhu  950ᵒC  selama  3  jam  untuk menghilangkan pengotor. Setelah proses kalsinasi  selesai,  katalis  CaO  yang  dihasilkan disimpan  di  dalam  desikator  untuk  menjaga kondisi katalis tetap kering.

## Sintesis Biodiesel
Sintesis biodiesel dilakukan dengan
menggunakan  proses  metanolisis  antara  minyak jelantah dan metanol. Minyak jelantah ditransesterifikasi dengan metanol menggunakan katalis  CaO  yang  telah  dipreparasi  sebelumnya. Proses transesterifikasi dilakukan dengan menghomogenkan  katalis  CaO  sebanyak  8,  25 gram dan metanol sebanyak 165 ml selama ± 30 menit.  Setelah  homogen,  825  ml  minyak jelantah ditambahkan kedalam campuran tersebut  sambil  diaduk  dan  dipanaskan  pada suhu  65ᵒC  selama  2  jam.  Biodiesel  yang diperoleh kemudian disaring dengan menggunakan  kertas  saring  untuk  memisahkan campuran biodiesel dengan katalis CaO. Setelah terpisah,  biodiesel  dimasukkan  kedalam  corong pisah  dan  didiamkan  selama  1  malam  untuk memisahkan biodiesel dengan gliserol. Biodiesel yang  terbentuk  pada  lapisan  atas  diambil kemudian  dicuci  dengan  air  hangat  (suhu  ± 50ᵒC).  Kemudian  biodiesel  dimurnikan  dengan pemanasan pada suhu 100ᵒC.
Karakterisasi Biodiesel Penentuan berat jenis (Ketaren, 2005) Piknometer yang bersih dan kering ditentukan massanya, lalu diisi dengan biodiesel.
Kemudian  ditutup  hingga  ada  biodiesel  yang keluar dari lubang tutup piknometer. Piknometer beserta isinya ditimbang. Selanjutnya piknometer  dibersihkan  dan  dikeringkan.  Massa jenis biodiesel ditentukan dengan persamaan:

## Penentuan bilangan asam (Nurhayati dan Huda, 2014)
Ditimbang 19-21 ± 0,05 gram biodiesel dan dimasukkan  ke  dalam  erlenmeyer  250  ml. Ditambahkan  100  ml  alkohol  netral  95%. Selanjutnya  dipanaskan  selama  10  menit  dalam penangas  air  sambil  diaduk.  Dalam  keadaan teraduk  kuat,  larutan  dititrasi  dengan  larutan KOH  0,1  N  (distandarisasi  dengan  standar primer  PHP)  dengan  indikator  PP  sampai terbentuk  warna  merah  jambu  (pink).  Catat volume  KOH  yang  terpakai.  Bilangan  asam dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

## Penentuan kandungan air (Nurhayati dan Huda, 2014)
Cawan  porselen  bersih  dikeringkan  dalam oven  dengan  suhu  105ᵒC  selama  60  menit. Selanjutnya  didinginkan  dalam  desikator  dan ditimbang.  Lebih  kurang  10  gram  biodiesel ditimbang  didalam  cawan  porselen  diatas kemudian cawan porselen ini dimasukkan dalam oven dan dipanaskan pada suhu 105ᵒC selama 3 jam.  Setelah  3  jam  cawan  porselen  didinginkan dalam  desikator  dan  ditimbang  kembali. Pekerjaan  ini  dilakukan  berulang  kali  sampai berat yang diperoleh konstan.
Penentuan  angka  iodium  (Nurhayati  dan Huda, 2014)
 Untuk sampel
Sebanyak  0,05  gr  biodiesel  ditambahkan  ke dalam  erlenmeyer  yang  berisi  2  ml  kloroform dan  5  ml  reagen  Hanus  dan  dibiarkan  ditempat gelap selama 30 menit. Selanjutnya ditambahkan 10 ml larutan KI 15 % dan 50 ml aquades yang telah  didinginkan,  dan  segera  dititrasi  dengan larutan  natrium  tiosulfat  0,1  N  sampai  larutan berwarna  kuning  pucat,  kemudian  ditambahkan
3  tetes  larutan  pati.  Titrasi  dilanjutkan  sampai warna hilang.
 Untuk blanko
Sebanyak  5  ml  reagen  Hanus  dalam erlenmeyer  ditambahkan  2  ml  KI  15  %, kemudian  diencerkan  dengan  aquades  20  ml yang  telah  dididihkan  dan  dititrasi  dengan larutan  natrium  tiosulfat  untuk  menghitung bilangan iodin digunakan rumus :

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Tabel 1. Hasil sintesis biodiesel
NO Perbandingan Minyak : Metanol : Katalis Warna Rendemen (% v minyak) 1  5 : 1 : 1% CaO Kuning Jernih 32,73 2  5 : 1 : 1% NaOH  Kuning Jernih 83,75 Table 2. Karakterisasi Biodiesel NO Parameter Satuan CaO NaOH SNI 1  Densitas Biodiesel (kg/m 3 ) 860  857  850-890 2  Jumlah Air % <0.05 <0.05  Maks. 0,05 3  Sedimen % 3,83 - Maks. 0,05 4  Angka Iodium massa (g-12/100 g) 60,34 62,82  Maks. 115 5  Angka asam mg-KOH/g  0,6  0,82  Maks 0,8 Proses  sintesis  biodiesel  dengan  minyak jelantah dan metanol dilakukan dengan menggunakan  perbandingan  antara  minyak: metanol:  katalis  sebesar  5:1:1%  katalis  (dari berat  minyak)  dan  pemanasan  pada  suhu  65°C selama  120  menit.  Dimana,  menurut  Hikmah dan  Zuliyana  (2010),  waktu  optimum  untuk proses  transesterifikasi  biodiesel  adalah  selama 120 menit.
Pada  perbandingan  dan  waktu  tersebut rendemen  biodiesel  yang  dihasilkan  yaitu  32,73 %  dengan  CaO  dan  83,75  %  dengan  NaOH. Rendahnya  rendemen  biodiesel  yang  dihasilkan tersebut  diasumsikan  karena  kecilnya  jumlah
katalis yang digunakan. Sebab menurut Wei dkk (2009),  ketika  digunakan  katalis  yang  <1% (berat  minyak)  produk  yang  dihasilkan  tidak maksimal,  sedangkan  bila  katalis  >10%,  maka campuran  katalis  dan  reaktan  akan  menjadi terlalu kental, sehingga hasil yang terbentuk juga tidak  optimal.  Ia  juga  menjelaskan  bahwa  yield tidak  akan  meningkat  bila  katalis  yang digunakan  lebih  dari  3  %.  Selain  itu,  dari berbagai literatur menjelaskan bahwa perbandingan  terbesar  adalah  pada  metanol. Dimana semakin banyak metanol yang digunakan  maka  semakin  banyak  pula  metil ester  (biodiesel)  yang  dihasilkan  (Faizal  dkk, 2013).

## Massa jenis
Kedua  biodiesel  yang  dihasilkan  memenuhi SNI  biodiesel  untuk  parameter  massa  jenis (densitas)  yaitu  850-890  kg/m 3 .  Massa  jenis biodiesel yang dihasilkan adalah 860 (CaO) dan 857  kg/m 3 (NaOH).  Biodiesel  yang  mempunyai massa  jenis  melebihi  ketentuan,  akan  terjadi reaksi  tidak  sempurna  pada  konversi  minyak jelantah. Biodiesel dengan mutu seperti ini tidak bisa  digunakan  untuk  mesin  diesel  karena  akan meningkatkan  keausan  mesin,  emisi,  dan menyebabkan kerusakan pada mesin (Syamsidar, 2013).

## Angka asam
Angka  asam  biodiesel  dengan  katalis  CaO memenuhi  SNI  04-7182-2012  (maks  0,8  mg- KOH/g)  yaitu  0,6  mg-KOH/g.  Sedangkan biodiesel dengan katalis NaOH lebih tinggi yaitu 0,82  mg-KOH/g.  Angka  asam  yang  tinggi merupakan  indikator  biodiesel  yang  masih mengandung  asam  lemak  bebas  (Syamsidar, 2013).

## Kandungan air dan sedimen
Berdasarkan  hasil  pengujian  kandungan  air dan  sedimen,  pada  sampel  biodiesel  dari  katalis NaOH, CaO tidak menunjukkan adanya kandungan air dan sedimen. Hal ini menunjukkan bahwa pada saat proses pemisahan katalis  heterogen  yang  digunakan  terpisah sepenuhnya, dan pada saat proses pemurnian air yang  tersisa  dari  proses  pencucian  sebelumnya juga  telah  menguap  sepenuhnya.  Namun  pada katalis  CaO,  biodiesel  yang  dihasilkan  masih terdapat  kandungan  sedimen  masing-masingnya 3,83 %. Terdapatnya kandungan sedimen dalam
sampel biodiesel tersebut dikarenakan pada saat proses  pemisahan,  katalis  CaO  tidak  terpisah sepenuhnya, sehingga pada saat proses pemurnian  katalis  tersebut  masih  tersisa  di dalam  biodiesel.  Nilai  kandungan  sedimen tersebut  masih  terlalu  tinggi  dan  belum memenuhi  syarat  mutu  SNI  04-7182-2012. Sehingga  biodiesel  yang  dihasilkan  belum  bisa diaplikasikan  pada  mesin  diesel  sebab  menurut Nurhayati  (2014),  sedimen  yang  terdapat  dalam biodiesel dapat menyumbat dan merusak mesin. Sehingga perlu dilakukan proses pemisahan dan pengujian  lebih  lanjut  untuk  mendapatkan biodiesel yang sesuai standar.

## Angka Iodium
Angka  iodium  merupakan  parameter  yang digunakan  untuk  menunjukkan  banyaknya ikatan rangkap dua dalam asam lemak penyusun biodiesel.  Biodiesel  dengan  kandungan  angka iodium yang tinggi (>115 ) akan mengakibatkan kecenderungan untuk terpolimerisasi dan membentuk  deposit  pada  mesin  saat  proses pembakaran (Setiawati dan Edwar, 2012).
Pada  uji  angka  iodium,  biodiesel  yang disintesis dengan menggunakan katalis CaO dan NaOH masing-masing adalah 60,34 dan 62,82 g- 12/100  g.  Angka  iodium  tersebut  memenuhi syarat  mutu  SNI  04-7182-2012.  Sehingga, biodiesel  tersebut  diharapkan  dapat  digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar.

## 4. KESIMPULAN
Secara  kuantitatif,  rendemen  biodiesel  yang menggunakan  katalis  homogen  (NaOH)  lebih tinggi  yaitu  83,75  %  dibandingkan  katalis heterogen  (CaO)  yaitu  32,73  %.  Namun,  secara kualitatif,  biodiesel  yag  dihasilkan  dari  kedua katalis  memenuhi  persyaratan  SNI  04-7182- 2012,  dan  CaO  memiliki  keunggulan  pada kandungan  asam  yang  lebih  baik.  Berdasarkan hasil  tersebut,  maka  dapat  diketahui  bahwa katalis  heterogen  (CaO)  memiliki  potensi menghasilkan  biodiesel  yang  ekonomis  dan ramah  lingkungan.  Meskipun  demikian,  masih perlu  dilakukan  optimalisasi  seperti  faktor kinetika  reaksi  jika  ingin  dikembangkan  pada skala komersil.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Awaluddin,  A.,  Saryono,  Wikara,  T.,  Amri,  T.
A.  2005.  The  Use  of  NaOH  as Homogeneous  Catalyst  for  Biodiesel Production,  Proceeding  Seminar  UNRI- UKM ke-4..
Cruz,  A.,  Mangesh  K.  G,  2007.  Synthesis  of Biodiesel  from  Canola  Oil  Using Heterogeneous  Base  Catalys, J  Am  Oil Chem Soc . 84 : 937-943
Faizal, M.,  Maftuchah,  U.,  dan  Auriyani,  W.A.,
2013.  Pengaruh  Kadar  Metanol,  Jumlah Katalis,  Dan  Waktu  Reaksi  Pada Pembuatan  Biodiesel  Dari  Lemak  Sapi Melalui  Proses  Transesterifikasi. Jurnal Teknik Kimia . No. 4, Vol. 19. Herman, S., dan Zahrina. 2006. Kinetika Reaksi Metanolisis Minyak Sawit Menggunakan Katalis Heterogen. Jurnal Sains  dan  Teknologi. Volume  5.  No.2 ISSN:  1412-6257.  Fakultas  Teknik Universitas Riau, Pekanbaru Hikmah, M.N., dan Zuliyana., 2010. Pembuatan
Metil  Ester  (Biodiesel)  Dari  Minyak Dedak  Dan  Metanol  Dengan  Proses Esterifikasi Dan Transesterifikasi. Skripsi . Jurusan Teknik Kimia.
Universitas Diponegoro.
Ketaren, S., 2005, Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan . UI Press, Jakarta.
Nurhayati  dan  Huda,  N.,  2014. Proses Pengolahan  Bahan  Baku  Biomassa Menjadi
Biodiesel . Kementerian
Pendidikan dan Kebudayaan: Bandung.
Setiawati,  E.,  dan  Edwar,  F.,  2012.  Teknologi
Pengolahan  Biodiesel  Dari  Minyak Goreng Bekas Dengan Teknik Mikrofiltrasi Dan Transesterifikasi Sebagai  Alternatif  Bahan  Bakar  Mesin
Diesel. Jurnal  Riset  Industri .  Vol.  VI. No. 2. Hal. 117-127.
Syamsidar,  HS.  2013.  Pembuatan  dan  Uji
Kualitas Biodiesel dari Minyak Jelantah. Jurnal  Teknosains, Volume  7.  Nomor  2. hlm: 209-218.
Wei,  Z.,  Chunli,  X.,  dan  Li,  B.,  2009.
Application  of  waste  eggshell  as  low- cost solid catalyst for biodiesel production. Bioresource  Technology . 100 (2009) 2883–2885.