## Pengembangan minyak jarak sebagai bahan baku gemuk lumas
Milda Fibria 1 , Catur Yuliani 1 , Tri Purnami 1 , M. Hanifuddin 1,2 Rona Malam 1 , Setyo Widodo 1 , Cahyo S.Wibowo 1 , Maymuchar 1
1 Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi ”LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya, Kav. 109, Cipulir Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, DKI Jakarta 12230
2 Universitas Indonesia
Pondok Cina, Beji, Depok, Jawa Barat 16424 Email korespondensi: mildafeeb2@gmail.com

## Abstrak
Gemuk adalah sebuah kombinasi minyak pelumas dan agen pengental (thickener). Pengentalan memberikan sifat kaku dari gemuk lumas, sebagai pengukur resistansi terhadap deformasi oleh gaya yang bekerja. Pengental (thickener) di gemuk lumas dibuat dengan mereaksi 12-hydroxystearic acid (HSA) dan lithium hydroxide untuk menghasilkan gemuk lumas, yang memiliki resistansi tinggi terhadap air. Kebutuhan 12-HSA dinilai signifikan sebagai pengental gemuk lumas. Produk ini tidak dibuat di Indonesia, sehingga industri gemuk masih bergantung kepada produk impor. Minyak jarak adalah bahan baku untuk pembuatannya, namun sangat banyak diproduksi di Indonesia. Produksi ini diinisiasi untuk mengurangi upaya impor dari 12-HSA dan menggantikan produk impor tersebut.  Berdasarkan  hasil  yang  didapatkan,  dapat  disimpulkan  bahwa  formula  produk  bio-grease  berbahan minyak jarak menunjukkan kinerja pelumas yang setara dengan kinerja produk dengan 12-HSA impor. Terkadang menghasilkan produk unggul dibandingkan dengan salah satu yang berbahan 12-HSA impor jika perlakuan yang sesuai ditetapkan. Kinerja pelumas akan meningkat dengan penambahan agen kompleks yang juga didapatkan dari minyak jarak. Pemanfaatan minyak jarak di kajian ini menghasilkan peningkatan Domestic Content Level (DCL) di dalam produk bio-grease sebesar lebih dari 95%.
Kata kunci : gemuk, HSA, DCL.

## Abstract
Grease  is  a  combination  of  lubricating  oil  and  thickening  agent  (thickener).  Thickener  provides  stiffness characteristics of the lubricating grease, which is a measure of resistance to deformation by the applied force. Thickeners (thickener) in lubricating grease are made by reacting the 12-hydroxystearic acid (HSA) and lithium hydroxide  to  produce  lubricating  greases,  which  has  high  resistance  to  water.  The  need  for  12-HSA  as  a lubricating grease thickener is significant. Unfortunately, this product has not been manufactured in Indonesia thus grease industries are still relying on imported product. While castor oil, which is the raw materials for its manufacture, are vastly produced in the country. This production was intended to reduce the import of 12-HSA and to be the substitute of imported products. Based on the results, it can be concluded the products bio-grease formulation using castor oil-based thickener show lubricant performances that is equivalent to the performances of products based on imported 12-HSA. It even produced a superior product of lubricating than the one based on imported 12-HAS if a proper treatment was applied. Lubricant performance will increase with the addition of complexing agent which can also be derived from castor oil. Utilization of castor oil in the study resulted in an increase of Domestic Content Level (DCL) in bio-grease product of more than 95%.
Keywords: grease, HSA, DCL.

## 1. Pendahuluan
Fungsi  utama  pelumas  adalah  untuk  mencegah terjadinya  gesekan,  keausan  dan  kerusakan permukaan  dalam  suatu  sistem  yang  terdiri  atas berbagai  elemen  mesin,  seperti  gigi  dan  bantalan. Menurut  Robert  W.M.  [10],  fungsi  lainnya  adalah untuk  mencegah  terjadinya  korosi,  media  pemindah panas, pembersih kotoran dan partikel ausan, isolator, dan  juga  sebagai  sekat.  Pelumas  yang  dikenal  dan digunakan masyarakat merupakan hasil pencampuran base oil dan aditif dengan komposisi tertentu.
Gemuk  lumas  merupakan kombinasi  minyak  lumas, thickener (bahan  pengental),  aditif,  dan filler .
Sebagian besar gemuk yang dijumpai di pasaran, yaitu sekitar  98%  adalah  gemuk  mineral.  Gemuk  ini menggunakan  minyak  dasar  dari  pelumas  mineral, yaitu pelumas dari minyak bumi yang sampai saat ini tersedia  cukup  banyak  dan  relatif  lebih  murah harganya.
Menurut  Dressel  [3],  pemakaian  gemuk  lumas mendapat sorotan dari masyarakat peduli lingkungan mengenai  aspek  potensinya  sebagai  polutan  air  dan tanah, padahal sebagian besar gemuk komersial masih dibuat menggunakan minyak mineral yang tak ramah lingkungan.  Di  beberapa  negara,  gemuk  berbasis minyak mineral dibatasi secara ketat penggunaannya,
terutama  untuk  area  yang  sensitif  seperti  peralatan pertanian,  perkebunan,  pantai,  sungai,  rekreasi. Bahkan  pemerintahnya  memberikan  insentif  kepada konsumen  maupun  produsen  pelumas  yang berpartisipasi  mengurangi  penggunaan  gemuk berbasis  mineral  dan  menggantikannya  dengan gemuk ramah lingkungan [4].
Saat ini dikembangkan gemuk lumas dari bahan dasar minyak jarak, karena berdasarkan kajian oleh Lou & Erwin [7], minyak jarak memiliki stabilitas oksidasi yang  tinggi  dibanding  minyak  nabati  yang  lain, memiliki  sifat  daya  lekat  yang  sangat  baik  terhadap logam,  minyak  jarak  juga  memiliki  sifat biodegradabilitas  yang  tinggi  karena  berasal  dari nabati. Berdasarkan fakta ini, dan juga meningkatnya kesadaran  akan  lingkungan  yang  bersih  mendorong untuk  dikembangkannya  gemuk  lumas  yang  tidak hanya mampu memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan, tetapi juga yang aman bagi lingkungan.
Di samping itu, Undang-Undang No. 30 tahun 2007 tentang energi, di mana meliputi diversifikasi sumber daya  alam,  juga  mendorong  pemanfaatan  minyak nabati  dan  mengurangi  pemakaian  minyak  mineral. Serta  Keputusan  Menteri  Energi  dan  Sumber  Daya Mineral  Nomor  2808  K/20/MEM/2006  Tahun  2006 tentang Standar dan Mutu (Spesifikasi) Pelumas Yang Dipasarkan di Dalam Negeri.
Pada kajian oleh Ulfiati [13], telah dilakukan kajian terhadap  minyak jarak sebagai bahan  dasar pelumas dengan mendapatkan hasil salah satunya yaitu nilai uji dropping  point tertinggi  pada  175 o C,  dengan penambahan  aditif  untuk  menyempurnakan  kinerja base oil .
Kajian  ini  ditujukan  untuk  membuat  gemuk  lumas dari  bahan  dasar  serta thickener yang  berasal  dari minyak jarak. Tujuannya adalah untuk mendapatkan gemuk lumas yang memiliki tingkat biodegradablitas yang tinggi, aman, dan memiliki performa yang baik.
Mengutip Wartawan  L.A [14], istilah gemuk lumas pada awalnya berasal dari bahasa latin yaitu “ crassus ” yang  berarti  lemak.  Gemuk  lumas  merupakan kombinasi  minyak  lumas, thickener (bahan pengental), additif, dan filler . Gemuk lumas ( grease ) merupakan  pelumas  dalam  bentuk  setengah  padat ( semi solid ) tetapi lembut, masyarakat mengenal jenis pelumas ini dengan sebutan gemuk atau vaselin atau stempet .
Menurut Yousif [15], pelumas gemuk, seperti semua jenis  pelumas  lainnya  baik  pelumas  cair  maupun padat, bekerja dengan cara membentuk lapisan pada permukaan,  mencegah  kontak  langsung  antar  dua permukaan yang bergesekan, agar berkurang keausan ( wear )  dan  kehilangan  energinya  akibat  gesekan ( friction ) tersebut.
Dengan  demikian  keberadaan  lapisan  gemuk  lumas dimaksudkan untuk memudahkan gerakan pada setiap elemen  mesin,  terutama  bantalan  peluru  dan  roda
gerigi,  yang  selanjutnya  berkontribusi  menaikkan efisiensi mesin[2].
Secara  teori,  komposisi  gemuk  lumas  terdiri  dari minyak  lumas  dasar  ( base  oil ),  bahan  pengental ( thickener ),  bahan  tambahan  (aditif).  Salah  satu minyak  nabati  yang  diusulkan  sebagai  bahan  dasar pelumas  menggantikan  minyak  mineral  adalah, minyak  jarak  ( Castor  Oil )  yang  diperoleh  dari  biji tanaman  jarak Ricinus  communis  L. Menurut  Leslie [6], jarak Ricinus communis L. adalah jenis tanaman yang  termasuk  dalam  famili Euphorbiaceae berasal dari  Afrika  Timur  dan  Utara,  sudah  tersebar  dan tumbuh  baik  di  berbagai  daerah  tropis  maupun subtropis.
Minyak jarak ( Ricinus communis L. )  adalah minyak nabati yang berpotensi menggantikan minyak mineral sebagai  bahan  dasar  minyak  lumas  karena  minyak jarak  lebih  ramah  lingkungan  dibandingkan  dengan minyak  mineral,  dapat  terdegradasi  secara  biologis ( biodegradable )  dan  juga  dapat  diperbaharui ( renewable ). Namun minyak jarak memiliki stabilitas oksidasi  yang  kurang  baik  sehingga  lebih  mudah teroksidasi. Minyak jarak berbeda dari minyak nabati lainnya, karena minyak jarak mempunyai bobot jenis, viskositas,  bilangan  asetil  dan  kelarutan  dalam alkohol yang tinggi.
Kajian oleh Kirk R.E and Othmer D. F. [5], terhadap 19  sampel  minyak  jarak  yang  berasal  dari  tanaman yang  tumbuh  di  berbagai  tempat  di  dunia,  maka diperoleh komposisi campuran dari asam-asam lemak minyak  jarak  ( Ricinus  Communis  L. ),  yaitu  asam risinoleat  89-94  %,  linoleat  4-5  %,  sejumlah  kecil oleat dan asam lemak jenuh lainnya.
Pada  kajian  yang  dilakukan  Sukirno  et  al.  [11], diketahui  bahwa  kandungan  bahan  pengental  dalam gemuk  lumas  sebesar  10-20  %  umum  digunakan untuk  menghasilkan  gemuk  lumas  dengan  tingkat kekerasan  di  kelas  NLGI  2. Thickener memberikan karakteristik  kekakuan  atau  konsistensi  terhadap gemuk  lumas  yang  merupakan  ukuran  resistensi terhadap  deformasi  oleh  gaya  yang  diberikan. Menurut  Mortier  et  al.  [8],  prinsip  kerja thickener dalam  memerangkap base  oil pada  gemuk  lumas digambarkan seperti spons yang bisa menyerap air di dalamnya.  Ketika  struktur  spons  memiliki  rongga yang  semakin  kecil,  maka  ia  semakin  banyak menyerap  air  dan  memerangkapnya  dengan  kuat. Deskripsi ini dapat membantu dalam pengembangan thickener yang  lebih  baik  jika  melihat  dari fiber structure  thickener .  Tidak  seperti  tetesan  yang terdispersi  dalam  emulsi,  partikel thickener tidak berbentuk spherical ,  melainkan  berbantuk fiber (serat)  dan  salah  satu  jenis  bahan  pengental  yang digunakan  dalam  pembuatan  gemuk  lumas,  yaitu pengental  sabun  ( soap  thickener )  [9].  Menurut Barriga  [1],  pengental  sabun  dibuat  melalui  proses penyabunan  (saponifikasi)  antara  asam  lemak  atau lemak  dengan  alkali  hidroksida.  Proses  saponifikasi
ini  dilakukan  dengan  mereaksikan  atau  asam  lemak terhidrogenasi seperti asam 12-Hidroksistearat (HSA) dengan logam hidroksida untuk menghasilkan sabun ( soap ).  Partikel  sabun  di  dalam  gemuk  berbentuk struktur seperti jalinan benang sehingga memberikan tekstur berserat. Penggambaran secara sederhana dari struktur serat gemuk lumas seperti ditampilkan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Penggambaran serat pengental sabun dalam gemuk lumas [1].
Kualitas sabun ditentukan oleh jenis asam lemak yang digunakan,  maka  tidak  semua  sabun  yang mengandung  logam  yang  sama  bersifat  identik. Sedangkan pemberian nama sabun berkaitan dengan metal yang dipakai (seperti kalsium, lithium, dll) pada saat  pembuatan  sabun.  Pada kajian  ini  digunakan thickener dari asam 12-Hidroksistearat (HSA) dengan litium hidroksida.
Lithium  hidroksida  merupakan  senyawa  anorganik dengan  rumus  LiOH.  Berbentuk  kristal  putih  dan merupakan  material  yang  higroskopis.  LiOH  dapat larut dalam air dan namun sedikit larut dalam etanol. Lithium  hidroksida  terutama  digunakan  untuk produksi gemuk lithium. Gemuk lithium yang sangat populer adalah lithium stearat yaitu perpaduan litium hidroksida  dengan  asam  lemak  12-Hidroksistearat. Menurut Theo & Wilfried [12], tujuan umum gemuk lumas  litium  popular  karena  resistansi  yang  tinggi terhadap air dan kegunaan pada kedua suhu tinggi dan rendah.
Asam 12-hidroksistearat adalah senyawa turunan dari minyak jarak yang dimanfaatkan untuk bahan gemuk lumas.  Asam  12-hidroksistearat  merupakan  asam lemak jenuh pada minyak jarak dengan karakteristik yaitu  padatan  berwarna  putih,  tidak  beracun,  tidak berbahaya, larut dalam sejumlah pelarut organik dan tidak  larut  dalam  air.  Asam  12-hidroksistearat merupakan  komponen  dasar  untuk  pembuatan pengental/ thickener pelumas bersama litium hidroksida.
Pusat  Penelitian  dan  Pengembangan  Teknologi Minyak dan Gas Bumi (PPPTMGB) “Lemigas” telah berhasil  membuat  suatu  produk  berupa  asam  12 hidroksitearat (HSA) yang digunakan sebagai bahan dasar thickener untuk gemuk lumas yang berasal dari minyak  jarak,  asam  12-hidroksistearat  ini  yang digunakan di kajian ini.
Gambar 2 . Asam 12-hidroksida produk lokal.
Gemuk dengan pengental litium hidroksistearat hasil formulasi  litium  bersama  asam  12-hidroksistearat telah dianggap sebagai salah satu yang berkinerja baik pada suhu rendah, sedangkan sabun litium kompleks telah dianggap sebagai salah satu yang berkinerja baik pada  suhu  tinggi,  biasanya  diformulasikan  dengan sabun  yang  kompleks.  Dalam  hal  ini,  gemuk kompleks  sering  disebut  sebagai  gemuk  suhu  tinggi karena peningkatan dropping point yang berasal dari sistem pengental dua bagian.
Untuk menghasilkan fiber structure yang  lebih baik pada thickener sabun,  cara  yang  lazim  digunakan adalah  dengan  penambahan complexing  agent sehingga  dihasilkan  sabun  yang  kompleks.  Struktur lemak  dapat  saja  divisualisasikan  sebagai  jaringan tiga  dimensi  dari  serat  sabun,  serat  acak,  serat berorientasi, dan sebagian kristalin [8].

## 2. Metode
Pada  kajian  ini,  proses  pembuatan  gemuk  lumas menggunakan sistem cold set yakni pemanasan asam 12-hidroksistearat  pada  temperatur  lelehnya  yaitu 85 o C selama 1 jam.
Gambar 3. Struktur serat sabun lithium hidroksistearat [8].
Gambar 4. Skema pembuatan gemuk lumas sabun litium hidroksistearat.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Formulasi gemuk lumas (uji coba formula) dilakukan dengan cara uji coba di laboratorium dengan merujuk pada  nilai  pengujian dropping  point gemuk  lumas service  category “GB”  dengan  batas  nilai  minimal 175 o C. Dropping  point atau  titik  jatuh  adalah  suhu dimana gemuk lumas mulai mencair. Dropping point digunakan untuk mengontrol kualitas dan pengentalan jenis gemuk lumas.
Pembuatan gemuk lumas dilakukan terhadap dua jenis asam  12-hidroksistearat  produk  lokal  dan  produk impor dengan formula/komposisi yang sama sebagai perbandingan antara asam 12-hidroksistearat produk lokal  dengan  produk  impor.  Produk  gemuk  lumas HSA lokal yang diperoleh dari formulasi optimalisasi memiliki  tekstur  yang  lembut  berwarna  putih  susu, sementara produk gemuk lumas HSA impor memiliki tekstur yang lembut, berwarna putih tulang serta lebih mengkilap, dapat dilihat pada Gambar 5.
(a)
(b) Gambar 5 . Tekstur gemuk lumas (a) HSA lokal dan (b) HSA impor.
Sedangkan hasil uji karakteristik gemuk lumas yang dihasilkan dari formula optimalisasi, didapatkan hasil seperti  pada  Tabel  1.  Berdasarkan  tabel  uji karakteristik  gemuk  lumas  formula  optimalisasi  di atas, terlihat bahwa secara umum gemuk lumas yang dibuat dengan menggunakan asam 12-hidroksistearat lokal memiliki kesetaraan sifat dengan gemuk lumas yang  dibuat  dengan  menggunakan  asam  12- hidroksistearat yang dibeli impor.
Tabel  1. Uji  Karakteristik  gemuk  lumas  formula optimalisasi.
Formulasi  gemuk  lumas  dengan  memvariasikan komposisi  jenis complexing  agent .  Dengan optimalisasi  dari  jenis-jenis complexing formula gemuk  lumas  dapat  dilihat  pada  Tabel  2-Tabel  4  di bawah ini. Serta hasil uji karakteristik gemuk lumas yang  dihasilkan  dari  formula  optimum  didapatkan hasil yang ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 2. Formula gemuk lumas adipat.
Gemuk Lithium Adipat Bahan Komposisi Castor Oil 79% LiOH 4% 12-HAS 14% Asam Adipat 3%
Tabel 3. Formula gemuk lithium azelat.
Gemuk Lithium Azelat Bahan Komposisi Castor Oil 83% LiOH 2% 12-HAS 11% Asam Azelat 4% Tabel 4. Formula gemuk lithium sebasat. Gemuk Lithium Sebasat Bahan Komposisi Castor Oil 83% LiOH 3% 12-HAS 12% Asam Sebasat 3%
Tabel 5. Karakteristik gemuk litihum kompleks berbahan dasar minyak jarak.
No. Karakteristik Prosedur Li-Seb Li-Aze Li-Adi 1  % Thickener Kalkulasi 16,6 16,5 18,4 2  % Complexing Agent Kalkulasi 20 18 20 3 Color Visual White White White 4 Appearance Visual Very soft Soft Very soft 5 Consistency ASTM D 217 a. Unworked Penetration 351 282 256 b. Worked Penetration 354 286 310 c. NLGI 1 2 1 6 Dropping point (°C) ASTM D 2265 273 251 198 7 Evaporation , 24 jam 100  C (%) Inhouse Method 7,7 0.0 10.5 8 Oil Separation (%) ASTM D 6184 0.0 0.0 28,4 9 Copper strip corrosion ASTM D 130 1a 1a 1a 10 Wear Characteristics ASTM D 2266 0,71 0,37 0,68

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  yang  didapatkan  mengenai pembuatan gemuk lumas bio menggunakan thickener (lokal)  berbasis  minyak  jarak,  dapat  disimpulkan bahwa  formulasi  gemuk  lumas  bio  menggunakan thickener berbasis  minyak  jarak  produk  lokal memiliki performa yang setara dengan produk impor. Bahkan  apabila  dilakukan  penambahan complexing agent maka  akan  dapat  menghasilkan  gemuk  lumas yang  lebih  unggul  dibanding  penggunaan thickener dengan  banhan  baku  impor.  Kajian  ini  merupakan inovasi di bidang pelumas yang berkomitmen untuk menghasilkan  jenis-jenis  gemuk  lumas  yang  aman, ramah  lingkungan  dan  terbarukan.  Pemanfaatan minyak  jarak  dalam  kajian  ini  menghasilkan peningkatan TKDN produk hingga mencapai >95%.

## Daftar Pustaka
[1] Barriga J.A. (2006), “Sunflower based grease for heavy  duty  applications”,  Mecânica,  Exp.,  13, pp: 129-133.
[2] Booser  E.R.  (1992)  “Handbook  of Lubrication”  Volume  II,  (8th  ed).  Boca Raton: CRC Press, Inc.
[3] Dresel  W.  (1994),“Biologically  Degradable Lubricating Greases Based on Industrial Crops”.
Industrial Crops and Products. 2, pp: 281-288.
[4] Jeffrey  .S.M.  (2014),  “Renewable  Lubricants Manual Biobased Oils, Fluids Greases”, United
Bio Lube. www.biolubricants.us/Renewable_Lubricants_ Manual.html, Accessed: May 11, 2014.
[5] Kirk  R.E  and  Othmer  D.  F.  (1993).. Encyclopedia  of  Chemical  Technology. Volume:  5.  The  Interscience  Encyclopedia Inc., New York.
[6] Leslie  R.R.  (2006),    “Synthetics,  Mineral  Oils, and Bio-Based Lubricants” 459, ISBN 1-57444- 723-8, Pennsylvania, USA, pp: 3-5.
[7] Lou  H.  &  Erwin  R.,  “Biobased  Lubricants  and Greases”  page  21,  ISBN:  978-0-470-74158-0  , 2011, pp: 72-74.
[8] Mortier  R.M.,  Fox  M.F.,  Orzulik  S.T.,  (2010), (ed), “Chemistry and Technology of Lubricants 3rd”  . Spinger, London, pp: 413-414.
[9] Paul  A.B.  and  David  S.S.  (1999),“Synthetic Lubricants  and  High  Performance  Functional Fluids”,  New York, ISBN: 0-8247-0194-1, pp: 519-537.
[10] Robert  W.M.  (1993),  “Lubricants  and  their Applications”  ,67,  Arizona,USA,    ISBN  0-07-
041992-2pp : 9-25;  67-68.
[11] Sukirno, Fajar, Bismo R. and Nasikin M. (2009) ,“Biogrease  Based  on  Palm  Oil  and  Lithium Soap  Thickener:  Evaluation  of  Antiwear Property”.  World  Applied  Sciences  Journal.  6 (33) pp: 401-407.
[12] Theo M. & Wilfried D. (2007),  “Lubricants and Lubrication”, 2nd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, pp: 648-658. [13] Ulfiati  R.  (2009),,  “Formulasi  Gemuk  Lumas sabun  Litium  dengan  Bahan  Dasar  Minyak Jarak”  Lembar  Publikasi  Lemigas,  98.  Vol.43, No.2. 2009 ISSN 0125-9644pp: 98-106.
[14] Wartawan L.A. (1998), “Pelumas Otomotif dan Industri”, Balai Pustaka, Jakarta,  pp:117-136.
[15] Yousif A.E. (1982)., “Rheological Properties of
Lubricating Greases Wear”, 82 (13) pp: 13-25.