## PRODUKSI BIODIESEL DARI DEDAK PADI SECARA IN SITU DENGAN TEKNOLOGI MICROWAVE
Yulia Tri Rahkadima *1 , Qurrota A’yuni 1,2
1 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Nahdlatul Ulama Sidoarjo
2 Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga
* email: yuliarahkadima@gmail.com
Received 07 November 2019 Accepted 31 Desember 2019

## Abstrak
Proses produksi biodiesel dari dedak padi dengan memanfaatkan microwave secara in situ telah berhasil dilakukan. Pengaruh jumlah metanol dan waktu reaksi terhadap kandungan FAMEs  dalam  produk  dipelajari  dalam  penelitian  ini.  Dedak  padi  ,  metanol  dan  katalis basa  berupa  NaOH  0.6  w%  dimasukkan  ke  dalam  labu  alas  datar  dilengkapi  dengan kondensor dan dimasukkan ke dalam reaktor microwave yang telah dimodifikasi.  Produk reaksi yang berupa campuran FAMEs, gliserol, reaktan yang tidak bereaksi dan komponen lainnya kemudian dicuci menggunakan n- heksana dan dilanjut dilakukan proses distilasi. Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan menggunakan reaktor microwave, kandungan FAMEs lebih tinggi diperoleh dengan waktu reaksi yang lebih singkat. Gelombang mikro berhasil  mempercepat  terjadinya  reaksi  transesterifikasi.  Kandungan  FAMEs  tertinggi yaitu  6.2036  %  diperoleh  pada  waktu  reaksi  10  menit,  metanol  60  ml  dan  suhu  reaksi 60 o C.
Kata kunci : Biodiesel, In situ, Microwave, Dedak padi

## Abstract
The  process  of  biodiesel  production  from  rice  bran  using  in  situ  microwaves  has  been successfully  carried  out.  The  effect  of  the  amount  of  methanol  and  reaction  time  on  the FAMEs content in the product was studied in this study. Rice bran, methanol and alkaline catalyst  in  the  form  of  0.6  w%  NaOH  are  put  into  a  flat  bottom  flask  equipped  with  a condenser and put into a modified microwave reactor. The reaction product in the form of a mixture of FAMEs, glycerol, unreacted reactants and other components is then washed using  n-hexane  and  contuining  with  the  distillation  process.  The  results  showed  that  by using a microwave reactor, a higher FAMEs content was obtained with a shorter reaction time.  Microwaves  successfully  accelerate  the  transesterification  reaction.  The  highest FAMEs content of 6.2036% was  obtained at  a  reaction time of 10 minutes, methanol  60 ml and reaction temperature 60 o C.
Keywords: Biodiesel, In situ, Microwave, Rice bran

## Pendahuluan
Energi  terbarukan  merupakan  subjek penting penelitian dalam beberapa dekade terakhir. Hal ini disebabkan oleh berkurangnya  cadangan  minyak  bumi sebagai  sumber    utama  energi  dunia. Berbagai  energi  alternatif  terbarukan dikembangkan untuk memenuhi
kebutuhan  energi  di  massa  depan, diantaranya panel surya, hidrogen, biodiesel  dan  bioetanol  (Rahkadima  dan A’yuni,  2017).  Biodiesel  merupakan energi  alternatif  yang  menjanjikan  untuk dikembangkan karena energi ini memiliki keunggulan dibandingkan energi alternatif
lain.    Berbahan    baku  biomasssa  yang tersedia  melimpah  di  alam  menjadikan biodiesel  murah  untuk  dikembangkan. Kandungan oksigen dalam biodiesel lebih tinggi  dibandingkan  bahan  bakar  fosil sehingga dapat mengurangi emisi karbon, monoksida, poliaromatik, sulfur, hidrokarbon  dan  lain  lain  (Lin, et  al. ,
2009).  Selain  itu,  tidak  dibutuhkan modifikasi  mesin  untuk  menggunakan biodiesel  adalah  salah  satu  keunggulan lain.
Biodiesel  dibuat  dengan  mereaksikan trigliserida (TG) sebagai komposisi utama minyak dengan alkohol untuk menghasilkan fatty  acid  metil  ester (FAME)  dan  produk  samping  berupa gliserol (Lin et al. , 2009). Berbagai bahan baku  dan  metode  telah  dikembangkan untuk  mendapatkan  skema  terbaik  untuk produksi
biodiesel. Dedak padi
merupakan  salah  satu  limbah  dari  proses penggilingan  padi  yang  memiliki  jumlah besar  di  Indonesia.  Pada  periode  Januari- September  tahun  2018,  data  Badan  pusat statistik  menyebutkan  bahwa  produksi padi  nasional  sebesar  49,65  juta  ton  dan potensi jumlah dedak padi  adalah sebesar 4,965  juta  ton,  sepuluh  persen  dari  total produksi  padi  (Astawan  dan  Febrinda, 2010).  Melimpahnya  ketersediaan  dedak padi  menjadikan  dedak  padi  menjadi bahan  baku  pembuatan  biodiesel  yang menjanjikan  untuk  dikembangkan  di Indonesia.
Teknologi microwave telah  menjadi alternatif metode yang menjanjikan dalam produksi  biodiesel.  Hal  ini  disebabkan teknologi  ini  dapat  menkonversi  dengan cepat  TG  menjadi  FAME  dengan  kondisi operasi moderate. Microwave memberikan pemanasan yang merata pada molekul  yang  bereaksi  sehingga  dapat mempercepat  laju  reaksi  (Gude et  al. ,
2013).  Efektifitas  gelombang  mikro dalam  proses  ekstraksi  dipengaruhi  oleh beberapa  faktor  yaitu  pemilihan  pelarut, selektifitas  pelarut  dan  sifat  dielektrik pelarut  (Gude et  al. ,  2013).  Pemanasan dengan gelombang mikro dapat
mempercepat reaksi transesterifikasi dengan  menghasilkan  yield  FAMEs  yang tinggi.  Proses  separasi  produk  juga menjadi lebih cepat dan mudah (Shakinaz, et al ., 2010).
Metode in  situ merupakan  metode dimana  proses  ekstraksi  minyak  dan reaksi  minyak  dengan  metanol  terjadi secara  simultan  dalam  satu  proses. Penggunaan metode in situ juga diharapkan dapat menjadikan jalur produksi  semakin  ekonomis.  Hal  ini diharapkan metode yang di gunakan dapat menjadi  visible  untuk  dikembangkan dalam  skala  industri.  Pengaruh  beberapa variabel  operasi  dalam  proses  pembuatan biodiesel  berbahan  baku  dedak  padi secara in  situ dengan  menggunakan microwave dipelajari  dalam  penelitian  ini secara sistematis.

## Metode Penelitian
Dedak  padi  yang  diperoleh  dari penggilingan  padi  di  pisahkan  terlebih dahulu  dari  zat  pengotor  yang  terikut  di dalamnya  dan kemudian di simpan dalam lemari pendingin untuk menjaga kandungan  asam  lemak  bebas  tidak meningkat.  Sebanyak  4  gram  dedak  padi dicampur dengan metanol dan dimasukkan  ke  dalam  labu  alas  datar. NaOH sebesar 0,6 w% digunakan sebagai katalis  basa  dalam  penelitian  ini.  Suhu reaksi  yang digunakan adalah 60 o C. Labu alas  datar  yang  dilengkapi  dengan kondesor kemudian dimasukkan ke dalam reaktor microwave sesuai  waktu  reaksi yang  telah  ditentukan  (Asakuma et  al. , 2011). Hasil reaksi kemudian ditambahkan  dengan n -heksana  untuk mengambil produk yang terbentuk. Proses ini  dilakukan  sebanyak  lima  kali.  Produk yang bercampur dengan n -heksane kemudian  didistilasi  untuk  memisahkan produk  dan  pelarut n -heksana.  Produk kemudian  dimasukkan  ke  dalam  oven untuk  memastikan  pelarut  tidak  ikut dalam  produk.  Kemudian  produk  siap untuk dianalisis.

## Analisa FAMEs
Kandungan  FAMEs  di  setiap  produk ditentukan  dengan  menggunakan  analisis GC dengan tipe HP 5890 Series produksi Hewlett-Packard  Inc.  Sebanyak  0,02  gr sampel  produk  diencerkan  dengan  1  ml heksan  selanjutnya  diinjeksikan  ke  dalam GC.  Kolom  GC  yang  digunakan  adalah
kolom  Ov-17.  Temperatur  injektor  dan detektor  diatur  pada  125 ° C,  meningkat 15 ° C/menit sampai 275 ° C dan
dipertahankan  pada  suhu  275 ° C  selama 10 menit. Kecepatan gas pembawa 28 ml/ menit  pada suhu 200 ° C.
FAME yield ( % ) = B erat Produk ( g ) × Kandungan FAME (%) Berat Minyak Dedak Padi (g) × 100

## Hasil dan Pembahasan
Fatty  acid  metil  ester  (FAMEs)  atau lebih dikenal dengan biodiesel merupakan energi  terbarukan  pengganti  solar  yang terbuat  dari  sumber  nabati  ataupun hewani  melalui  reaksi  transesterifikasi maupun  esterifikasi.  Pengaruh  jumlah metanol dalam proses pembuatan biodiesel  dengan  menggunakan  reaktor microwave dapat  dilihat  pada  Gambar  1. Dengan  menggunakan  waktu  reaksi  30 menit,  kandungan  FAMEs  di  dalam produk  meningkat dengan  kenaikan jumlah  metanol  yang  digunakan.  Pada penggunaan  metanol  60  ml,  kandungan FAMEs  dalam  produk  adalah  2,5477  % dan  sedikit  meningkat  menjadi  3,2431  %
saat  metanol  yang  digunakan  meningkat menjadi  100  ml.  Secara  stiokiometri,  3 mol  metanol  dibutuhkan  untuk  bereaksi dengan 1 mol trigliserida untuk menghasilkan  3  mol  FAMEs.  Metanol berlebih  digunakan  dalam  reaksi  ini dikarenakan  selain  menjadi  reaktan, metanol  juga  digunakan  sebagai  pelarut ektraksi  minyak  dedak  padi.  Kelarutan reaktan meningkat dengan semakin banyaknya  metanol  yang  digunakan (Musa,  2016).  Selain  itu  penggunaan metanol  berlebih  juga  bertujuan  untuk menggeser  kesetimbangan  reaksi  ke  arah pembentukan  produk  yaitu  FAMEs  dan gliserol (Sharma et al. , 2018).
Gambar  1. Pengaruh  jumlah  metanol  terhadap  %  yield  FAMEs  yang  diperoleh  pada waktu reaksi 10 dan 30 menit
Kecenderungan  berbeda  diperoleh  saat reaksi berlangsung pada waktu yang lebih singkat  yaitu  10  menit.  Kandungan
FAMEs  dalam  produk  adalah  6,2036  % diperoleh  saat  metanol  60  ml  digunakan dalam reaksi dan menurun secara
6,2036 3,6069 4,2614 2,5477 2,5420 3,2431 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 60 80 100 YIE LD FA ME S( % ) METANOL (ML) waktu reaksi 10 menit waktu reaksi 30 menit
signifikan menjadi 3,6069 % saat metanol yang  digunakan  meningkat  menjadi  80 ml.  Saat  metanol  terus  dinaikan  menjadi 100  ml,  kandungan  FAMEs  mengalami sedikit  kenaikan  menjadi  4,2614  %.  Hal ini  mungkin  disebabkan  dengan  kenaikan jumlah  metanol,  maka  komponen  yang lebih  polar  daripada  minyak  dedak  padi seperti komponen protein, dan kardohidrat  lebih  cenderung  diektraksi oleh metanol dibandingkan minyak dedak padi  (Shiu et  al. ,  2010).  Hal  ini  yang menyebabkan kandungan FAMEs
mengalami  penurunan  dengan  kenaikan jumlah metanol. Waktu reaksi 10 menit secara keseluruhan memberikan kandungan FAMEs yang lebih tinggi jika dibandingkan  dengan  waktu  reaksi  30 menit. Hal ini menunjukan bahwa reaktor microwave dapat  mengkonversi  minyak dedak  padi  menjadi  FAMEs  dengan waktu  yang  lebih  singkat.  Kenaikan waktu  reaksi  menurunkan  kandungan FAMEs dalam produk.
Gambar  2. Pengaruh  jumlah  metanol  terhadap  %  yield  FAMEs  yang  diperoleh  pada waktu reaksi 30 dan 50 menit
Interaksi microwave dengan komponen reaksi  menghasilkan  pengurangan  energi aktivitas  yang  besar  sebagai  akibat peningkatan  fenomena  polarisasi  dipolar (Gude et al. , 2013).  Dari Gambar 2 dapat dilihat  bahwa  pada  waktu  reaksi  30  dan 50  menit  dan  disertai  kenaikan  jumlah metanol dari 20 ml ke 60 ml menyebabkan penurunan kandungan FAMEs  dalam  produk.  Penurunan  cukup signifikan  terjadi  pada  waktu  reaksi  30 menit dimana kandungan FAMEs menurun dari 5,4915 % menjadi 2,5477 % dengan  kenaikan  jumlah  metanol.  Waktu reaksi  30  menit  memberikan  hasil  yang lebih  baik  jika  dibandingkan  dengan waktu  reaksi  50  menit.  Kandungan
FAMEs  dalam  produk  lebih  besar diperoleh  pada  waktu  lebih  singkat  saat menggunakan reaktor microwave . Gelombang  mikro  sukses  mempercepat terjadinya  reaksi  transesterifikasi  antara minyak dedak padi dan metanol dibandingkan dengan metode
konventional  (Rahkadima  dan  A’yuni, 2017).  Secara  umum,  peningkatan  waktu reaksi  dapat  meningkatkan  konversi reaktan menjadi produk namun dikarenakan reaksi transesterifikasi adalah reaksi  bolak  balik  maka  peningkatan waktu  reakis  melebihi  waktu  optimum akan  menyebabkan  reaksi  berbalik  arah yang  menyebabkan  produk  FAMEs  yang terbentuk terurai kembali.

## Kesimpulan
5,4915 2,8561 2,5477 1,9702 1,0544 1,0214 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 20 40 60 YIE LD FA ME S( % ) METANOL(ML) waktu reaksi 30 menit waktu reaksi 50 menit
Biodiesel berhasil diproduksi secara in situ menggunakan  reaktor microwave yang telah dimodifikasi. Pada penggunaan reaktor microwave ,  dengan  waktu  yang lebih  singkat  kandungan  FAMEs  dalam produk  yang lebih tinggi dapat  diperoleh.
Kandungan FAMEs tertinggi yaitu 6,2036%  yang  diperoleh  pada  waktu reaksi  tersingkat  yaitu  10  menit,  volume metanol 60 ml dan suhu reaksi 60 o C.

## Daftar Pustaka
Asakuma,  Y.,  Ogawa,  Y.,  Maeda,  K., Fukui,  K.,  Kuramochi,  H.,  2011,
Effects  of microwave irradiation  on triglyceride transesterification: Experimental and theoretical
studies, Biochemical  Engineering Journal , 58–59, 20–24.
Astawan,  M.  dan  Febrinda,  A.E.,  2010,
Potensi  dedak  dan  bekatul  beras sebagai  ingredient  pangan  dan produk  pangan  fungsional, Jurnal Pangan , 19(1), 14-21.
Gude, V.G., Patil,  P, Martinez-Guerra, E, Deng,  S.,  Nirmalakhandan,  N., 2013,  Review  Microwave  energy potential  for  biodiesel  production. Sustainable  Chemical  Processes , 1, 5.
Lin  Lin,  Dong  Ying,  Sumpun  Chaitep,
Saritporn Vittayapadung, 2009,
Biodiesel  production  from  crude rice  bran  oil  and  properties  as  fuel, Applied Energy, 86, 681–688.
Musa,  I.A.,  2016,  The  effects  of  alcohol to  oil  molar  ratios  and  the  type  of alcohol  on  biodiesel  production using  transesterification  process,
Egyptian  Journal  of  Petroleum ,  25, 21–31.
Rahkadima,  Y.  dan  A’yuni,  Q.,  2017, Transesterifikasi  Minyak  Dedak Padi Secara In-Situ Dengan Bantuan Gelombang Mikro, Journal of  Research  and  Technology ,  3(2),
54–62.
Rahkadima,  Y.  dan  A’yuni,  Q.,  2017, Produksi Biodiesel Dari Dedak Padi
Menggunakan  Metode In  Situ Dengan Bantuan Microwave, Seminar Nasional Sains &
Teknologi  II ,  Malang:  Universitas Brawijaya.
Shakinaz,  E.,  Sherbiny,  A.A.,  Refaat,  T.,
Shakinaz, E., Sheltaway, Production of  biodiesel  using  the  microwave technique, J  Adv.  Res., 1(4),  309– 314.
Shiu,  P.,  Setiyo  Gunawan,  Wen-Hao Hsieh,  Novy  S.  Kasim,  Yi-Hsu  Ju, 2010,  Biodiesel  production  from rice  bran  by  a  two-step  in-situ process, Bioresource  Technology , 101, 984–989.