Karakterisasi Katalis CaO dan Uji Aktivitas pada Kinetika Reaksi Transesterifikasi Minyak Kedelai

## Setiarto Pratigto*, Istadi Istadi dan Dyah Hesti Wardhani
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275, Indonesia
Email: setiartopratigto30@gmail.com

## Abstrak
Penelitian  ini akan  mengkaji kinetika reaksi transesterifikasi minyak kedelai  dengan metanol  menggunakan katalis  CaO  dengan  parameter  rasio  mol  reaktan  terhadap  konversi  metil  ester  yang  digunakan  untuk menentukan  persamaan  kecepatan  reaksi.  Katalis  CaO  digunakan  untuk  reaksi  transesterifikasi  karena memiliki kekuatan basa yang tinggi, ramah lingkungan, kelarutan yang rendah dalam metanol. Kinetika reaksi untuk  reaktor  batch  dihitung  saat  reaksi  berlangsung  berdasarkan  rejim  surface  area  limited  yang menentukan.  Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui  bentuk  persamaan  kecepatan  reaksi  transesterifikasi minyak  kedelai  dan  metanol  menggunakan  katalis  CaO  menurut  metode  differential  reactor.  Penelitian dilakukan  dengan  reaksi  transesterifikasi  minyak  kedelai  dan  metanol  dengan  katalis  CaO  dengan  variabel bebas perbandingan mol reaktan. Hasil penelitian mengemukakan metanol teradsorpsi di permukaan katalis dan trigliserida tidak teradsorpsi di permukaan katalis menunjukkan  mekanisme reaksi katalitik Eley-Rideal. Persamaan  kecepatan  reaksi  dapat  digunakan  dalam  perancangan  reaktor,  sehingga  hubungan  antara konversi trigliserida menjadi biodiesel dengan kebutuhan berat katalis dan volume reaktor yang diperlukan dapat diprediksi.
Kata kunci: CaO, batch, karakterisasi, kinetika, transesterifikasi

## Abstract

## Characterization of CaO Catalyst and Activity Test In The Kinetic of Soybean Oil Transesterification Reactions
This study will examine the kinetics of the transesterification reaction of soybean oil with methanol using a CaO catalyst with the parameters of the mole ratio of reactants to the conversion of methyl esters used to determine the  reaction  velocity  equation.  CaO  catalyst  is  used  for  transesterification  reaction  because  it  has  high  base strength,  environmentally  friendly,  low  solubility  in  methanol.  The  reaction  kinetics  for  a  batch  reactor  are calculated when the reaction takes place based on a decisive surface area limited regime. The purpose of this study was to determine the shape of the speed equation for the transesterification of soybean oil and methanol using  a  CaO  catalyst  according  to  the  differential  reactor  method.  The  research  was  carried  out  with  the transesterification  reaction  of  soybean  oil  and  methanol  with  a  CaO  catalyst  with  a  free  variable  ratio  of reactant  moles.  The  results  of  the  study  revealed  that  methanol  adsorbed  on  the  surface  of  the  catalyst  and triglycerides not adsorbed on the surface of the catalyst showed an Eley-Rideal catalytic reaction mechanism. The  reaction  speed  equation  can  be  used  in  reactor  design,  so  the  relationship  between  the  conversion  of triglycerides to biodiesel with the required catalyst weight and the reactor volume required can be predicted.
Keywords : CaO; batch, characterization, kinetics, transesterification
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):57-64

## PENDAHULUAN
Biodiesel adalah senyawa ester asam lemak yang  dihasilkan  dari  proses  transesterifikasi minyak  (trigliserida)  maupun  esterifikasi  asam lemak  yang  berasal  dari  minyak  nabati  atau hewani dengan alkohol rantai pendek. Kandungan asam lemak bebas atau free fatty acid (FFA) bahan baku  merupakan  salah  satu  faktor  penentu  jenis proses  pembuatan  biodiesel.  Minyak  murni (refined  vegetable  oil)  pada  umumnya,  memiliki kadar FFA rendah (<2%) sehingga dapat langsung diproses  dengan  metode  transesterifikasi.  Jika kadar  FFA  minyak  tersebut  masih  tinggi  (>2%), sebelumnya  perlu  dilakukan  proses  esterifikasi. Berdasarkan  kondisi  tersebut,  proses  produksi biodiesel  perlu  dilakukan  analisis  kadar  FFA terlebih  dahulu.  Bahan  baku  dalam  pembuatan biodiesel  misalnya  minyak  goreng  bekas  (Tran et al .,  2016),  minyak  jarak  (Sanchez et  al .,  2015), minyak  kacang  tanah  (Jazie et  al .,  2013),  minyak sawit  (Wong et  al .,  2015),  minyak  kelapa,  minyak kedelai  (Kouzu et  al .,  2008;  Lu et  al .,  2015; Palacios-Nereo et  al .,  2016),  minyak  biji  kapuk, minyak  biji  karet,  minyak  kemiri  sunan,  minyak rapeseed  (Wang et  al .,  2013)  dan  minyak  bunga matahari (Kostic et al ., 2016).
Penggunaan  katalis  homogen  memiliki kekurangan sebab katalis terlarut sempurna dalam gliserol  dan  larut  sebagian  dalam  biodiesel sehingga  sulit  dipisahkan  dan  sulit  dalam pemurnian  produk,  katalis  tersebut  tidak  dapat digunakan  kembali  dan  perlu  treatment  khusus agar  tidak  mencemari  lingkungan  (Gerpen et  al ., 2004), sehingga digantikan oleh katalis heterogen. Katalis  heterogen  lebih  mudah  dalam  pemurnian produk  biodiesel  yang  dapat  mengurangi  biaya produksi biodiesel, dapat digunakan kembali, eco- friendly  dan  ramah  lingkungan  (Sanchez et  al ., 2015).  Kalsium  oksida  (CaO)  banyak  digunakan untuk  reaksi  transesterifikasi  karena  memiliki kekuatan  basa  yang  relatif  tinggi,  ramah lingkungan, kelarutan yang rendah dalam metanol dan  dapat  disintesis  dari  sumber  yang  murah seperti  batu  kapur,  kalsium  hidroksida,  batu gamping,  dan  yang  lainnya  yang  mengandung kalsium karbonat (CaCO 3 ; mineral kalsit) (Zabeti et al .,  2009).  CaO  dapat  digunakan  pada  reaksi transesterifikasi  karena  sifat  basanya  (Boey et  al ., 2011;  Kouzu et  al .,  2008).  CaO  dapat  dihasilkan
dari  dekomposisi  CaCO 3 pada  temperatur  tinggi (Kouzu & Hidaka., 2012). Penelitian ini akan dikaji kinetika  transesterifikasi  minyak  kedelai  dengan metanol  menggunakan  katalis  kalsium  oksida dengan  parameter  temperatur  reaksi,  rasio  mol reaktan,  waktu  reaksi  dan  konsentrasi  katalis terhadap  konversi  metil  ester.  Data  eksperimen diperoleh lebih valid dan tidak asumsi lagi dalam mengamati surface  reaction katalis,  adsorpsi  dan desorpsi  dalam  reaksi  yang  terjadi.  Hasil  analisis akan menentukan mekanisme reaksi katalisis yang sesuai sehingga dapat menentukan model bentuk persamaan  kecepatan  reaksi  transesterifikasi dengan menggunakan metode differential reactor . Model tersebut divalidasi dengan data eksperimen  dan  dari  penurunan  persamaan kinetika  dapat  diperoleh  model  desain  reaktor yang cocok dalam mengoptimasi metil ester yang diperoleh,  dalam  hal  ini  reaktor  batch. Perancangan ini untuk mengetahui jumlah reaktan dan  produk  yang  besar.    Algoritma  penelitian  ini yaitu  mengembangkan  persamaan  kecepatan reaksi  yang  konsisten  dengan  observasi eksperimen,  menganalisis  kecepatan  reaksi sehingga  parameter-parameter  kecepatan  (k, ) dapat  diekstraksi  dari  eksperimen,  menemukan mekanisme  dan  tahap  reaksi  yang  menentukan, konsisten  dengan  data  eksperimen,  dan merancang reaktor katalitik batch untuk mencapai konversi  tertentu.  sehingga  pada  penelitian  ini akan  dipelajari  dan  dibandingkan  berbagai macam  model  persamaan  kinetika  reaksi  dengan menggunakan  katalis  CaO  dalam  reaksi transesterifikasi  minyak  kedelai  yang  merupakan keunikan  dari  penelitian  ini  daripada  penelitian lainnya,  maka  permasalahan  yang  diteliti  adalah (1)  bagaimana  bentuk  persamaan  kecepatan reaksi  transesterifikasi  minyak  kedelai  dan metanol  menggunakan  katalis  CaO,  dan  (2) bagaimana  persamaan  kecepatan  reaksi  tersebut digunakan  untuk  pemodelan  reaktor  menurut metode differential reactor .

## METODOLOGI
Proses sintesis CaO merujuk pada penelitian yang  dilakukan  oleh  Kouzu et  al (2008)  dengan cara kalsinasi padatan CaCO 3 dalam furnace pada suhu  900 0 C  selama  2    jam.  Setelah  dikalsinasi selama  2  jam,  padatan  CaO  dibiarkan  mencapai
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):57-64
suhu  kamar  27 0 C  dan  dimasukkan  ke  dalam desikator  untuk  mencegah  terjadinya  kontak antara permukaan katalis dengan uap air di dalam ruangan,  yang  mengakibatkan  menurunnya kekuatan basa katalis
Transesterifikasi  dilakukan  pada  rangkaian reaktor  batch  dengan  labu  reaksi  leher  tiga dengan kapasitas 500
ml.
Kemudian menempatkan  minyak  kedelai,  metanol  dengan rasio  volume  minyak  :  metanol,  menambahkan CaO  sebanyak  3%(%b/v)  berat  trigliserida  dalam labu  leher  tiga  lalu  direaksikan  pada  suhu  60 0 C selama  1  jam  dengan  kecepatan  pengadukan reaksi  transesterifikasi  sebesar  450  rpm. Perbandingan  rasio  mol  minyak  kedelai  dan metanol  divariasikan,  agar  dapat  diamati ketergantungan  kecepatan  reaksi  terhadap masing-masing reaktan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis  fasa  mineral  pada  katalis  CaO dengan  XRD,  analisis  ini  digunakan  untuk menentukan  fasa  kristalinitas  struktur  kristal katalis CaO. Difraktogram dari katalis CaO dengan temperatur  kalsinasi  900 0 C  dibandingkan  dengan CaO  temperatur  kalsinasi  800 0 C  disajikan  pada Gambar 1.
Gambar  1  menunjukkan  bahwa  senyawa CaO  kalsinasi  900 0 C  memiliki  intensitas  puncak yang  cukup  tajam  yaitu  2θ=  29,42410,  34,07880, dan  47,50810.  Sedangkan  CaO  pembanding dengan kalsinasi 8000C memiliki intensitas puncak yaitu  2θ=  18,03680,  34,11610,  dan  50,80320.  Jika
mengacu  dengan  data  CaO  standar  menurut JCPDS  Nomor  01-077-2376  pada  2θ=  32,2210, 37,2010, dan 53,8900 maka intensitas puncak CaO kalsinasi  900 0 C  hasilnya  cukup  baik  dan  tajam. Tingkat intensitas menunjukkan tingkat kekristalannya, sehingga semakin tinggi intensitas maka  kekristalannya  semakin  baik.  Kenaikan temperatur  kalsinasi  pada  900 0 C  memberikan difraktogram dengan puncak-puncak  yang tajam dengan  intensitas  yang  tinggi.  Hal  ini menandakan  bahwa  sampel  telah  berbentuk kristal  dengan  tingkat  kristalinitas  yang  tinggi. Hasil karakterisasi menggunakan XRD selain untuk mengetahui  fasa  kristal  juga  digunakan  untuk menentukan  ukuran  kristal.  Katalis  CaO  hasil temperatur kalsinasi 800 0 C selama 2 jam memiliki kristalinitas  sebesar  71,8449%  sedangkan  CaO temperatur kalsinasi 900 0 C selama 2 jam memiliki kristalinitas sebesar 81,0367%, sehingga CaO hasil temperatur  kalsinasi  900 0 C  memiliki  kristalinitas yang  lebih  baik  dan  digunakan  untuk  reaksi transesterifikasi  minyak  kedelai  pada  tahap selanjutnya.
Analisis morfologi partikel pada katalis CaO dilakukan  dengan  instrumen Scanning  Electron Microscopy (SEM).  Analisis  ini  digunakan  untuk melihat  struktur  permukaan  sampel  katalis  CaO hasil  temperatur  kalsinasi  900 0 C.  hasil  foto  SEM katalis  CaO  hasil  temperatur  kalsinasi  900 0 C dibandingkan dengan katalis CaO hasil temperatur kalsinasi 800 0 C pada perbesaran 5.000 kali dan 10.000 kali disajikan pada Gambar 2.
Gambar 1 .  Difraktogram  katalis  CaO  temperatur  kalsinasi  900 o C  dengan  pembanding  CaO  temperatur kalsinasi 800 o C
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):57-64
Gambar 2 . Foto  SEM  perbesaran  5.000  kali  dan  10.000  kali  pada  CaO  hasil  temperatur  kalsinasi  900 0 C gambar (c) dan (d) dibandingkan dengan CaO hasil temperatur kalsinasi 800 0 C gambar (a) dan (b)
Gambar    2  menunjukkan  morfologi  partikel  pada katalis  CaO  hasil  temperatur  kalsinasi  900 0 C berbentuk  lebih  teratur  dan  rata  daripada  katalis CaO  hasil  temperatur  kalsinasi  800 0 C.  Semakin tinggi  temperatur  kalsinasi  menyebabkan  ukuran partikel  menjadi  lebih  besar  dan  teratur,  ukuran partikel teratur dibuktikan dengan hasil foto SEM pada  CaO  hasil  temperatur  kalsinasi  900 0 C. pengaruh  kalsinasi  pada  temperatur  tinggi menyebabkan  konversi  CaCO 3 menjadi  CaO membuat  ukuran  partikel  menjadi  besar,  teratur dan distribusi partikel lebih seragam. Madhu et al . (2014)  menjelaskan  bahwa  efek  kalsinasi  dari temperatur  800 0 C  sampai  1000 0 C  tidak  hanya menghilangkan  lemak  dan  protein  sehingga warna katalis  menjadi putih tetapi juga membuat struktur  porositas  katalis  semakin  bertambah. Sehingga  katalis  CaO  hasil  kalsinasi  900 0 C  yang digunakan untuk tahap selanjutnya. Analisis  luas  permukaan  pada  katalis  CaO  hasil sintesis dilakukan dengan instrumen Surface Area Analyzer  type  Quantachrome  NovaWin 1200e. Analisis  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  luas permukaan, volume dan rerata jari-jari pori katalis dapat  ditentukan  pula  dengan  menggunakan metode  BET.  Metode  BET  didasarkan  pada fenomena  adsorpsi  gas  lapis  tunggal  yang berlangsung pada temperatur tetap. Pada analisis ini digunakan gas nitrogen sebagai adsorbat pada
permukaan katalis. Dari hasil karakterisasi dengan XRD  dan  SEM  diperoleh  hasil  katalis  CaO  hasil kalsinasi  900 0 C  selama  2  jam  yang  memiliki  hasil baik,  maka  hanya  katalis  CaO  900 0 C  yang dikarakterisasi  dengan  SAA.  Hasil  pengukuran katalis  CaO  hasil  kalsinasi  900 0 C  dengan  metode teori  BET  diperoleh  luas  permukaan  sebesar 23,604 m 2 /g, energi adsorpsi senilai 5,376 kJ/mol, luas  permukaan  mikropori  sebesar  19,957  m 2 /g, dan volume mikropori senilai 0,007 cc/g.
Penelitian ini mengkaji kinetika reaksi transesterifikasi  pada  reaktor  batch.  Konsentrasi produk  dipantau  untuk  kondisi  umpan  yang berbeda  pada  saat  operasi steady-state .  Reaktan minyak kedelai (Trigliserida) dan metanol bereaksi melewati  katalis  padat  CaO  menghasilkan biodiesel  (metil  ester)  dan  gliserol  menurut persamaan reaksi berikut:
Trigliserida + 3Metanol         3Metil Ester +Gliserol
A + B C  +  D
Kondisi  pengujian  reaktor  batch  dengan  katalis 3%  CaO  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah suhu reaksi 60 0 C dan waktu reaksi 1 jam. Model  kinetika  reaksi  diperkirakan  dengan menggunakan data percobaan dengan mengikuti metode  yang  dituliskan  di  Fogler  (2006).  Data
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):57-64
percobaan  digunakan  untuk  menentukan  reaktan yang  teradsorpsi  pada  permukaan  katalis. Percobaan  dilakukan  dengan  memvariasikan perbandingan mol minyak dengan metanol. Untuk menentukan  apakah  metanol  teradsorpsi  pada permukaan  katalis,  perbandingan  mol  minyak dengan  metanol  divariasikan  pada  konsentrasi metanol  sampai  dengan  eksesnya.  Variasi perbandingan  mol  minyak  dan  metanol  dipilih untuk  mengetahui  kecenderungan  hasil  yang diperoleh. Hasilnya yaitu berupa kecepatan reaksi dievaluasi  apakah  mempunyai  kecenderungan yang sama dengan variasi yang ditentukan.
Perlakuan  yang  sama  dilakukan  terhadap minyak kedelai (trigliserida). Variasi perbandingan mol  trigliserida    dan  metanol  dilakukan  pada konsentrasi  trigliserida  sampai  berlebih.  Evaluasi yang  sama  dilakukan  untuk  mengetahui kecenderungan  hasil  yang  diperoleh.  Tabel  2  run nomor  5,  6,  dan  7,  konsentrasi  trigliserida meningkat  tetapi  kecepatan  reaksi  menurun.
Kecenderungan
yang
berkebalikan ini menunjukkan  bahwa  trigliserida  tidak  teradsorpsi pada permukaan katalis  sebagaimana pernyataan oleh Fogler (2004).
Pada  Tabel  2  percobaan  5,  6,  dan  7, konsentrasi trigliserida meningkat tetapi kecepatan  reaksi  menurun.  Hal  ini  menunjukkan ketidaksesuaian  antara  konsentrasi  trigliserida dengan  kecepatan  reaksi  produk  yang  diperoleh sehingga  dapat  dinyatakan  bahwa  trigliserida tidak teradsorpsi pada permukaan katalis.
Hasil  evaluasi  di  atas  (metanol  teradsorpsi  di permukaan  katalis  dan  trigliserida tidak teradsorpsi  di  permukaan  katalis)  menunjukkan bahwa  mekanisme  reaksi  katalitik  yang  terjadi adalah  mekanisme  Eley-Rideal  dimana  salah  satu reaktan  teradsorpsi  pada  permukaan  katalis. Reaksi yang terjadi adalah metanol (B) teradsorpsi pada  permukaan  katalis  bereaksi  dengan trigliserida  (A)  pada  fase  cairnya  menghasilkan metil ester (C) dan gliserol (D).
Tabel 1 .  Data  ketergantungan  kecepatan  reaksi  (
)  terhadap  konsentrasi  reaktan  metanol  ( )  (A: trigliserida; B: metanol; : konsentrasi trigliserida; : konsentrasi metanol) Run Rasio molar C A C B -r A exp, ( ) A B 1 1 20 1,70 34,06 2,99 x 10 -5 2 1 15 1,91 28,68 2,95 x 10 -5 3 1 10 2,20 21,95 2,90 x 10 -5 4 1 8 2,32 18,59 2,88 x 10 -5 5 1 6 2,48 14,87 2,85 x 10 -5 6 1 3 2,74 8,23 2,79 x 10 -5 7 1 2 2,85 5,69 2,73 x 10 -5 Tabel 2 .  Data  ketergantungan  kecepatan  reaksi    ( )  terhadap  konsentrasi  reaktan  trigliserida  ( )  (A: trigliserida; B: metanol; : konsentrasi trigliserida; : konsentrasi metanol) Run Rasio molar C A C B -r A exp, ( ) A B 1 0,3 6 1,70 34,06 2,99 x 10 -5 2 0,4 6 1,91 28,68 2,95 x 10 -5 3 0,6 6 2,20 21,95 2,90 x 10 -5 4 0,75 6 2,32 18,59 2,88 x 10 -5 5 1 6 2,48 14,87 2,85 x 10 -5 6 2 6 2,74 8,23 2,79 x 10 -5 7 3 6 2,85 5,69 2,73 x 10 -5
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):57-64
Mekanisme  reaksi  permukaan  yang  mungkin terjadi adalah:
-A fase cair + B teradsorpsi         C teradsorpsi + D fase cair (tipe 1)
-A fase cair + B teradsorpsi       C  fase  cair  +  D teradsorpsi (tipe 2) Model  kinetika  reaksi  katalitiknya  dapat  disusun sebagai berikut:
1. Reaksi tipe 1: A + B•S        C•S + D
a. Adsorpsi B
( )
b. Reaksi permukaan ( )
c. Desorpsi C ( )
2. Reaksi tipe 2: A + B•S        C + D•S
a. Adsorpsi B
(
)
b. Reaksi permukaan ( )

## c. Desorpsi C
( )
Analisis  kesesuaian  antara  fitting  model kecepatan  reaksi  ke  data  eksperimen  untuk menentukan parameter-parameter model kecepatan reaksi adalah: (1) dependent variable : – r A ; (2) independent variable : C A , C B , C C , C D , dan (3) parameter  model :  k B ,  k S ,  k C ,  k D ,  K B ,  K S ,  K C ,  K D; dilanjutkan  oleh  proses fitting menggunakan
Polymath.  Hasilnya  adalah  persamaan  kecepatan reaksi  yang  ditunjukkan  pada  Persamaan  (11).
Analisis ketergantungan terhadap reaktan sehingga  prediksi  persamaan  kecepatan  reaksi yang  paling  mungkin  terjadi  pada  reaksi transesterifikasi ini adalah:
( )
untuk  katalis  CaO,  pada  tahap  reaksi  desorpsi biodiesel, menggunakan reaktor batch.
Berdasarkan  analisis  kesesuaian  antara  data penelitian  dengan  model  kecepatan  reaksi  yang diprediksi,    maka  dapat  disimpulkan  bahwa persamaan kecepatan reaksi – r A adalah:
(
)
dengan  nilai  koefisien  determinasi  R 2 sebesar 0,9871 untuk katalis CaO 3% pada reaksi transesterifikasi  trigliserida  dan    metanol menghasilkan  biodiesel  pada  reaktor  batch. Persamaan  kecepatan  reaksi  yang  dihasilkan tersebut  Persamaan  (12)  dapat  digunakan  untuk perhitungan  berat  katalis  yang  dibutuhkan  pada reaktor  batch  untuk  mencapai  konversi  tertentu, mengikuti  persamaan  desain  yang  dinyatakan oleh Fogler (2005).
Reaktor  batch  ini  hampir  mirip  seperti reaktor fluidized CSTR  menggunakan  fluida  yang dialirkan  melalui  katalis  padatan  (biasanya berbentuk  butiran  kecil)  dengan  kecepatan  yang cukup  sehingga  katalis  akan  terolak  sedemikian rupa dianalogikan sebagai fluida juga. Perhitungan  berat  katalis fluidized CSTR  yang diperlukan  untuk  mencapai  konversi  tertentu, mengikuti persamaan desain: (Fogler, 2016) Tabel 3 . Data Konversi Trigliserida Menjadi Biodiesel (X) Sebagai Fungsi Berat Katalis (W) Run Rasio molar -r A exp X W (gcat) A B ( ) 1 0,3 6 2,73 x 10 -5 0,94 13,64 2 0,4 6 2,79 x 10 -5 0,93 12,73 3 0,6 6 2,85 x 10 -5 0,91 11,03 4 0,75 6 2,88 x 10 -5 0,91 10,19 5 1 6 2,90 x 10 -5 0,90 9,47 6 2 6 2,95 x 10 -5 0,88 7,92 7 3 6 2,99 x 10 -5 0,86 6,83
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):57-64
Gambar 3 . Data Konversi Trigliserida Menjadi Biodiesel (X) Sebagai Fungsi Berat Katalis (W)
Tabel 4 . Data Volume Reaktor Fluidized CSTR Rasio molar X W (gcat) V reaktor (mL) A B 0,3 6 0,94 13,64 27,28 0,4 6 0,93 12,73 25,46 0,6 6 0,91 11,03 22,06 0,75 6 0,91 10,19 20,38 1 6 0,90 9,47 18,94 2 6 0,88 7,92 15,84 3 6 0,86 6,83 13,66 In – Out + Generation = Accumulation(13) (Steady)
Dari persamaan tersebut didapat hubungan berat katalis (W) sebagai fungsi dari konversi trigliserida yang  berubah  menjadi  biodiesel  (X).  Data  tersaji pada Tabel 3 dan Gambar 3.
Sebagai  contoh  perhitungan  desain  reaktor. Jika  diambil  asumsi bulk  density dalam  reaktor fluidized CSTR adalah 0,5 g/mL, maka perhitungan volume reaktor yang dibutuhkan jika berat katalis (W)  13,64  g  untuk  memperoleh  konversi  93% adalah 27,28 mL. Lebih lengkap perhitungan berat katalis  dan  volume  reaktor  yang  diperlukan ditunjukkan pada Tabel 4.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  ini  dapat  disimpulkan bahwa  katalis  CaO  temperatur  kalsinasi  900 0 C memiliki  kristalinitas  sebesar  81,0367%,  sehingga CaO  hasil  temperatur  kalsinasi  900 0 C  memiliki kristalinitas  yang  lebih  baik.  Hasil  foto  SEM menunjukkan  ukuran  partikel  menjadi  besar, teratur dan distribusi partikel lebih seragam. Hasil pengukuran  BET  diperoleh  luas  permukaan sebesar
23,604 m 2 /g.
Hasil penelitian menunjukkan  metanol  teradsorpsi  di  permukaan katalis  dan  trigliserida  tidak  teradsorpsi  di permukaan  katalis  sehingga  mekanisme  reaksi katalitik  yang  terjadi  adalah  mekanisme  Eley- Rideal dimana salah satu reaktan teradsorpsi pada permukaan  katalis.  Bentuk  persamaan  kecepatan reaksi  transesterifikasi  minyak  kedelai  dan
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2019 Vol. 15(2):57-64
metanol  menggunakan  katalis  CaO  ditunjukkan pada  Persamaan  12.  Persamaan  tersebut  dapat digunakan  dalam  perancangan  reaktor,  sehingga hubungan  antara  konversi  trigliserida  menjadi biodiesel  dengan  kebutuhan  berat  katalis  dan volume reaktor yang diperlukan dapat diprediksi.

## DAFTAR PUSTAKA
Boey,  P.L.,  Maniam,  G.P.,  &  Hamid,  S.A.  2011. Performance  of  calcium  oxide  as  a heterogeneous catalyst in biodiesel production:  A  review. Chemical  Engineering Journal , 168:15-22. Fogler,  H.S.  2004. Elements  of  Chemical  Reaction Engineering (3rd  ed.).  New  Delhi:  Prentice- Hall of India Private Limited.
Fogler,  H.S.  2005. Elements  of  Chemical  Reaction Engineering  Fourth  Edition. (N.  R.  Amundso,
Ed.)  Houston:  Prentice  Hall  Professional Technical  Reference  In  The  Physical  And Chemical Engineering Sciences.
Fogler,  H.S.  2016.  Elements  of  Chemical  Reaction Engineering.  5th  Ed.  Houston:  Prentice  Hall Ptr
Gerpen, J. V., Shanks, B., Pruszko, R., Clements, D.,
&  Knothe,  G.  2004. Biodiesel  Production Technology. (Golden,  Ed.)  Colorado:  National Renewable  Energy  Laboratory  1617  Cole Boulevard.
Jazie,  A.  A.,  Pramanik,  H.,  &  Sinha,  A.  S.  2013.
Transesterification  of  Peanut  and  Rapessed Oils  Using  Waste  of  Animal  Bone  as  Cost Effective  Catalyst. Journal  Mater  Renew
Sustain Energy , 2(2):11 Knothe.  G.,  Gerpen.  J.  H.  I  &  Krahl,  J.  2005.  The Biodiesel HandBook (3 rd -ed.) Illnois:
Champaign AOCS Press.
Kostic,  M.D.,  Bazargan,  A.,  Stamenkovic,  O.S.,
Veljkovic,  V.  B.,  &  McKay,  G.  2016. Optimization  and  Kinetics  Of  Sunflower  Oil Methanolysis  Catalyzed  By  Calcium  Oxide- Based  Catalyst  Derived  From  Palm  Kernel Shell Biochar. Fuel, 163:304-313.
Kouzu,  M.,  Kasuno,  T.,  Tajika,  M.,  Sugimoto,  Y., Yamanaka,  S.,  &  Hidaka,  J.  2008.  Calcium Oxide  As  A  Solid  Base  Catalyst  For Transesterification  Of  Soybean  Oil  And  Its Application To Biodiesel Production. Fuel, 87: 2798–2806.
Kouzu, M., Kasuno, T., Tajika, M., Yamanaka, S., &
Hidaka,  J.  2008.  Active  Phase  Of  Calcium Oxide  Used  As  Solid  Base  Catalyst  For Transesterification  Of  Soybean  Oil  With Refluxing  Methanol. Applied  Catalysis  A: General , 334(1-2):357-365.
Kouzu, M., & Hidaka, J. S. 2012. Transesterification of  vegetable  oil  into  biodiesel  catalyzed  by CaO: A review. Fuel , 93:1-12.
Lu,  Y.,  Zhang,  Z.,  Xu,  Y.,  Liu,  Q.,  &  Qian,  G.  2015. CaFeAl  mixed  oxide  derived  heterogeneous catalysts for transesterification of soybean oil to  biodiesel. Bioresource  Technology ,  190: 438-441.
Palacios-Nereo,  F.  J.,  Olivares-Carrillo,  P.,  Ríos,  A. P.,  &  Quesada-Medina,  J.  2016.  High-Yield Non-Catalytic Supercritical Transesterification Of  Soybean  Oil  To  Biodiesel  Induced  By Gradual  Heating  In  A  Batch  Reactor. Journal of Supercritical Fluids, 111:135-142.
Sánchez,  M.,  Marchetti,  J.  M.,  Boulifi,  N.  E.,  Aracil, J., & Martínez, M. 2015. Kinetics of Jojoba Oil Methanolysis  Using  A  Waste  From  Fish Industry  As  Catalyst. Chemical  Engineering Journal, 262:640-647.
Sánchez, N., Sánchez, R., Encinar, J. M., González, J. F., & Martínez, G. 2015. Complete Analysis Of Castor  Oil  Methanolysis  To  Obtain  Biodiesel. Fuel, 147:95-99.
Tran,  T.  T.,  Kaiprommarat,  S.,  Kongparakul,  S.,
Reubroycharoen, P., Guan, G., Nguyen, M. H.,. 2016.  Green  Biodiesel  Production  From Waste Cooking Oil Using An Environmentally Benign Acid Catalyst. Waste Management, 52: 367-374.
Wang, B., Li, S., Tian, S., Feng, R., & Meng, Y. 2013. A  New  Solid  Base  Catalyst  For  The Transesterification  Of  Rapeseed  Oil  To Biodiesel With Methanol. Fuel, 104:698-703. Wong, Y.C., Tan, T.P., Taufiq-Yap, Y.H., Ramli, I., &
Tee,  H.  2015.  Biodiesel  Production  Via Transesterification Of Palm Oil By Using CaO– CeO 2 Mixed  Oxide  Catalysts. Fuel, 162:288- 293.
Zabeti,  M.,  Daud,  W.M.,  &  Aroua,  M.K.  2009. Activity  of  solid  catalysts  for  biodiesel production:  A  review. Fuel  Processing Technology, 90:770-777.