## Transesterifikasi Minyak Kelapa Sawit menggunakan Katalis Kalsium Oksida (CaO) menjadi Biodiesel

## Presyta Chalida Eka Putri dan Edy Supriyo
Program Studi Teknologi Rekayasa Kimia Industri Sekolah Vokasi Universitas Diponegoro Jl. Prof. H. Soedarto, SH., Tembalang, Semarang, 50275, Indonesia
Emai: presyta.chalida2807@gmail.com

## Abstrak
Bioedisel  merupakan  bahan  bakar  alternatif  yang  menjanjikan  yang  dapat  diperoleh  dari  minyak  nabati maupun  lemak  hewani  melalui  reaksi  transesterifikasi  dengan  alkohol.  Minyak  nabati  mempunyai  potensi yang  cukup  besar  untuk  bahan  bakar  alternatif  mesin  diesel  dengan  dilakukan  reaksi  transesterifikasi. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu (55 0 C dan 65 0 C), konsentrasi katalis (3% dan 5%) dan  %  berat  metanol  (30%  dan  50%)  terhadap  yield  metil  ester  yang  dihasilkan  dan  dilakukan  optimasi proses dengan variasi variabel suhu transesterifikasi untuk menentukan besar yield biodiesel minyak kelapa sawit.  Dari  penelitian  didapatkan  suhu  transesterifikasi  optimum  adalah  60 0 C  dengan yield sebesar  89,98% untuk konsentrasi katalis 3% dan 50% berat  metanol. Biodiesel yang didapatkan memiliki densitas sebesar 838 kg/m 3 (standar Pertamina 815-860 kg/m 3 ), viskositas sebesar 4,01 mm 2 /sec (standar Pertamina 2,0 – 4,5 mm 2 /sec),  bilangan  asam  sebesar  0,45  mgKOH/gr  (standar  Pertamina  maks  0,6),  flash  point  sebesar  63 0 C (standar  Pertamina  min  52 0 C)  dan  angka  setana  sebesar  48,45  (standar  Pertamina  min  48).  Serta pengaplikasian  biodiesel  dengan  uji  kebisingan  biodiesel  (B30)  minyak  kelapa  sawit  pada  mesin  fogging sebesar 79,9 dB dan pada kebisingan solar pada mesin fogging sebesar 81,6 dB.
Kata kunci : biodiesel, minyak kelapa sawit, transesterifikasi

## Abstract

## Transesterification of Palm Oil using Calcium Oxide (CaO) Catalyst to Biodiesel
Bioedicel  is  a  promising  alternative  fuel  that  can  be  obtained  from  vegetable  oils  and  animal  fats  through transesterification reactions with alcohol. Vegetable oil has a large enough potential as an alternative fuel for diesel  engines  with  a  transesterification  reaction.  This  research  was  conducted  to  determine  the  effect  of temperature (55 0 C and 65 0 C), catalyst concentration (3% and 5%) and weight% methanol (30% and 50%) on the yield of methyl ester produced and performed optimization of the process by varying the transesterification temperature  variable  large  yield  of  palm  oil  biodiesel.  From  the  research,  it  was  found  that  the  optimum transesterification temperature was 60 0 C with a yield of 89.98% for a catalyst concentration of 3% and 50% by weight of methanol. The biodiesel obtained has a density of 838 kg/m 3 (Pertamina standard 815-860 kg/m 3 ), a viscosity  of  4.01  mm 2 /sec  (Pertamina  standard  2.0  -  4.5  mm 2 /sec),  an  acid  number  of  0.45.  mgKOH/gr (Pertamina standard max 0.6), flash point of 63 0 C (Pertamina standard min 52 0 C) and cetane figure of 48.45 (Pertamina standard min 48). And the application of biodiesel with the biodiesel noise test (B30) of palm oil on the fogging machine is 79.9 dB and the diesel noise on the fogging machine is 81.6 dB.
Keywords : biodiesel, palm oil, transesterification

## PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  kaya  akan  sumber daya  energi  seperti  minyak,  gas,  batubara,  panas
bumi  dan  sebagainya.  Beberapa  laporan menunjukkan bahwa sejak pertengahan tahun 80- an  terjadi  peningkatan  kebutuhan  energi khususnya  untuk  bahan  bakar  mesin  diesel  yang
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2020 Vol. 16(2):75-80
diperkirakan akibat meningkatnya jumlah industri, transportasi dan pusat  Pembangkit Listrik Tenaga Diesel  (PLTD)  diberbagai  daerah  di  Indonesia. Peningkatan  kebutuhan  energi  ini  diakibatkan karena  jumlah  minyak  yang  merupakan  andalan komoditi  ekspor  semakin  berkurang  karena dipakai untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang mengakibatkan berkurangnya devisa negara. Dilain itu, di Indonesia cadangan minyak semakin terbatas  karena  tidak  dapat  diperbaharui.  Maka dari  itu  dilakukan  alternatif  untuk  bahan  bakar tersebut.  Rudolph  Diesel  (±  tahun  1900) mendemonstrasikan  idenya  dalam  menggunakan minyak  nabati  sebagai  pengganti  bahan  bakar diesel.  Minyak  nabati  mempunyai  potensi  yang cukup  besar  untuk  bahan  bakar  alternatif  mesin diesel.  Indonesia  yang  kaya  akan  sumber  minyak nabati  mempunyai  peluang  yang  besar  dalam mengembangkan  penggunaan  bahan  bakar alternatif  ini.  Viskositas  pada  minyak  nabati  yang tinggi  ini  (11-17  kali  lebih  besar  dari  petroleum diesel)  dan  adanya  asam  lemak  bebas  dan volatilitas  yang  rendah  mengakibatkan  kendala dalam  penggunaan  minyak  nabati  sebagai  bahan bakar mesin diesel ini. Maka dari itu minyak nabati perlu  diubah  menjadi  alkil  ester  (biodiesel)  yang bertujuan agar viskositas turun, volatilitas naik dan asam  lemak  bebas  yang  hilang [5] .  Biodiesel  ini tidak  menghasilkan  cemaran  yang  berbahaya bagi  lingkungan.  Biodiesel  juga  dapat  digunakan dan  dicampur  pada  minyak  diesel  konvensional (Hidayati et al ., 2017)
Pada  penelitian  Aziz,  2008  didapatkan cetane  number sebesar  51.  Penelitian  Yudhistira, (2013)  didapatkan cetane  number sebesar  51,73. Dan  pada  penelitian  Tantra et  al .  (2011) didapatkan cetane number sebesar 57,5 – 59,9.
Bahan  yang  akan  digunakan  pada pembuatan  biodiesel  ini  adalah  minyak  kelapa sawit untuk membandingkan hasil biodiesel pada minyak  kelapa  sawit  dengan  hasil  biodiesel  pada Pertamina.  Pada  penelitian  ini  menggunakan variabel  suhu  55 0 C,  dan  65 0 C,  konsentrasi  katalis 3% dan 5% dan % berat methanol 30% dan 50%. Serta  dilakukan  pehitungan  berupa  konversi reaksi.
Pada  umumnya  minyak  goreng  memiliki kandungan  asam  lemak  bebas  yang  tinggi,  oleh karena  itu  transesterifikasi  minyak  ini  dengan bantuan katalis basa NaOH atau KOH tidak tepat.
Alternatif  katalis  lain  adalah  katalis  basa  padat. Penggunaan  katalis  heterogen  (padat)  memiliki beberapa kelebihan : dapat mempermudah proses pemisahan  katalis  dengan  reaktan  atau  produk dengan  cara  filtrasi  sederhana,  kurang  beracun dan  korosif,  lebih  aman  terhadap  lingkungan (Hidayati et al., 2017).
CaO  merupakan  material  yang  tersedia melimpah  di  Indonesia  dan  dapat  dimanfaatkan sebagai  katalis  untuk  transesterifikasi.  Selain  itu harganya  murah  dan  memiliki  kelarutan  yang rendah  dalam  metanol.  Oleh  karena  itu,  dengan berkurangnya  cadangan  minyak  bumi  maka dilakukan penelitian biodiesel dengan menggunakan minyak goreng.

## METODOLOGI
Pada  penelitian  biodiesel  ini  menggunakan minyak kelapa sawit dengan katalis kalsium oksida (CaO) dengan dilakukan transesterifikasi selama 2 jam.  Penelitian  ini  menggunakan  metode pendekatan  yang  digunakan  adalah  metode experimental  dengan  faktorial  desain  dengan dilakukan  percobaan sebanyak 8 kali. Bahan baku pada  penelitian  biodiesel  ini  menggunakan minyak  kelapa  sawit  dan  metanol.  Katalis  yang digunakan  yaitu  katalis  basa  heterogen.  Katalis heterogen lebih mudah dalam pemurnian produk biodiesel  yang  dapat  mengurangi  biaya  produksi biodiesel,  dapat  digunakan  kembali,  ecofriendly dan  ramah  lingkungan  (Sanchez et  al., 2015) berupa  kalsium  oksida  (CaO)  untuk  reaksi transesterifikasi.  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. Pada  penelitian  ini  digunakan  variabel  bebas  dan variabel  tetap.  Variabel  bebas  yang  digunakan adalah  suhu  transesterifikasi  55 0 C  dan  65 0 C, konsentrasi  katalis  3%  dan  5%  dan  %  berat metanol  30%  dan  50%.  Variabel  tetapnya  yaitu reaksi transesterifikasi selama 2 jam.
Reaksi transesterifikasi yang dilakukan pada pembuatan  biodiesel  ini  menggunakan  minyak kelapa  sawit  dengan  metanol  dan  katalis  kalsium oksida  (CaO)  selama  2  jam.  Setelah  itu  dilakukan pemisahan  lapisan  katalis  dan  gliserol  dari  metil ester  yang  dihasilkan  dengan  menggunakan
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2020 Vol. 16(2):75-80
corong  pemisah  dan  didiamkan  selama  ±4  jam hingga  terbentuk  2  lapisan.  Lapisan  atas  dicuci dengan  ar  hangat  80 0 C  lalu  dipisahkan  sampai terbentuk 2 lapisan dan menghasilkan meti ester. Biodiesel yang dihasilkan diuji densitas, viskositas, flash point, bilangan asam dan cetane number .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  transesterifikasi  minyak  kelapa  sawit yang  direaksikan  dengan  metanol  dan  katalis berupa  CaO  selain  itu,  pada  penelitian  ini menggunakan  metode factorial  design dengan kondisi  transesterifikasi  yang  yang  berbeda, dengan  metode  ini  hanya  membutuhkan  jumlah run yang sedikit untuk mengetahui efek-efek pada variabel  proses  yang  digunakan  dan  kondisi optimum  yang  diperoleh  lebih  tepat  karena mengikut sertakan faktor interaksinya.
Pada  penelitian  ini  menggunakan  tiga variabel  proses,  yaitu  suhu  (t),  konsentrasi  katalis (k)  dan  %  berat  metanol  (m)  dengan  dua  level yang  menghasilkan  berat  biodiesel  dari  minyak kelapa sawit dengan jumlah yang berbeda sebagai responnya dapat dilihat pada Tabel 1.
Pada  Tabel  1  menunjukkan  bahwa  volume minyak  dan yield biodiesel  yang  dihasilkan
memiliki  nilai  sesuai  dengan  tanda  dari  level variabel
proses
waktu transesterifikasi, penggunaan  variabel  suhu  transesterifikasi  pada level bawah -55 0 C menghasilkan volume dan yield minyak  yang  lebih  banyak  dari  level  atas  65 0 C. Untuk  melakukan  optimasi  dalam  penelitian  ini perlu  diketahui  variabel  proses  yang  sangat berpengaruh  dalam  penelitian  ini  dengan  cara quicker method yaitu perhitungan main effect dan interaksi  terhadap yield yang  dihasilkan.  Hasil perhitungan  variabel  yang  berpengaruh  dapat dilihat pada pada Tabel 2 dan 3 dan Gambar 1.
Pada Tabel 2  menunjukan  hasil bahwa dari ketiga  variabel  yang  diteliti  suhu  transesterifikasi merupakan  variabel  yang  paling  mempengaruhi dalam proses transesterifikasi minyak kelapa sawit jika  dilihat  dari  perhitungan quicker  method yang menghasilkan jumlah efek paling besar.
Sedangkan  pada  Gambar  1  menunjukkan bahwa  x 1 ,  titik  hasil  perhitungan  efek transesterifikasi  dengan percent  probability menjauh  dari  kerapatan.  Dari  hasil  analisa tersebut, kita dapat langsung melakukan optimasi proses dengan variasi variabel suhu transesterifikasi ( t ) untuk menentukan besar yield biodiesel minyak kelapa sawit.
Tabel 1. Hasil Biodiesel Minyak Kelapa Sawit Dengan Variasi Kondisi Transesterifikasi
Run Variabel Berubah Interaksi Volume Minyak (ml) Yield (%) T k m Tk Tm km Tkm 1 55 3% 30% + + + - 330 85,33 2 65 3% 30% - - + + 328 84,81 3 55 5% 30% - + - + 338 87,40 4 65 5% 30% + - - - 325 84,03 5 55 3% 50% + - - + 340 87,91 6 65 3% 50% - + - - 315 81,45 7 55 5% 50% - - + - 335 86,62 8 65 5% 50% + + + + 310 80,16
Tabel 2. Hasil Perhitungan Main Effect dan Interaksi Terhadap Yield
Efek Jumlah I 1 , t -4,20
I 2 , k 0,32 I 3 , m -1,36 I 12 , tk -0,71 I 13 , tm -2,26 I 23 , km -0,97 I 123 , tkm 0,71
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2020 Vol. 16(2):75-80

## Tabel  1. Penentuan Variabel Berpengaruh
P (%) Efek 7,14 -4,20 21,71 -2,26 35,71 -1,36 50,0 -0,97 64,29 -0,71 78,57 -0,32
92,86
0,71
Gambar 1. Normal Probability Plot (P vs Z) untuk 2 3

## Optimasi Transesterifikasi Biodiesel
Dari  analisa  varian  yang  telah  dilakukan dapat  diketahui  bahwa  variabel  proses  yang berpangaruh
pada proses penelitian transesterifikasi  pada  biodiesel  minyak  kelapa sawit adalah suhu transesterifikasi, sehingga untuk proses optimasi ini variabel k (konsentrasi katalis) dan  m  (%  berat  metanol)  menjadi  variabel  tetap dan  variabel  t  (suhu  transesterifikasi)  menjadi variabel  berubah.  Adapun  hasil  optimasi  yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4.
Pada Tabel 4 menunjukan bahwa lama suhu transesterifikasi dari 55 0 C hingga 65 0 C menghasilkan yield biodiesel  yang  semakin  besar dan  mengalami  penuruna yield pada  suhu transesterifikasi 63 0 C. Hasil optimasi
transesterifikasi  minyak  kelapa sawit  dapat dilihat pada Gambar 2.
Berdasarkan yield biodiesel yang dihasilkan seperti  yang  tersaji  pada  Tabel  4  dan  Gambar  2, dapat  diketahui  bahwa  suhu  transesterifikasi  (  t  ) 60 0 C  merupakan  hasil  yang  terbaik  dengan yield 89,98 %  dengan  kondisi  operasi  lainnya  yang
optimum adalah 3% untuk konsentrasi katalis dan 50%  untuk  %  berat  metanol.  Kenaikan  suhu transesterifikasi  akan  mempermudah  untuk terjadinya  reaksi  karena  secara  kinetika,  kenaikan suhu  reaksi  akan  meningkatkan  konversi.  Tetapi pada  reaksi  transesterifikasi  ini  suhu  maksimum dibatasi oleh titik didih metanol. Suhu reaksi yang melebihi  suhu  didih  metanol  akan  menyebabkan metanol  menguap  dan  mengurangi  jumlah metanol  dalam  campuran  reaksi.  Serta  jika  suhu ditingkatkan  melebihi  suhu  optimal  reaksi  akan menyebabkan  penurunan yield biodiesel  yang disebabkan  oleh  tingginya  suhu  reaksi  yang mempercepat  proses  saponifikasi  trigliserida. Seperti  halnya  dengan  suhu  reaksi  pada percobaan ke-4 yaitu 63 0 C yang tersaji pada tabel 4  dan  gambar2  mengalami  penurunan.  Jika dibandingkan  dengan  penelitian  yang  dilakukan Hidayati  (2017) yield biodiesel  yang  dihasilkan 53% pada suhu reaksi 60 0 C, jumlah katalis 3% dan waktu  reaksi  2  jam  hal  ini  menunjukan  bahwa suhu  transesterifikasi  berpengaruh  terhadap yield biodiesel yang dihasilkan.
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 -20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 P (%) Efek
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2020 Vol. 16(2):75-80

## Tabel 4. Yield Biodiesel Minyak Kelapa Sawit Pada Proses Optimasi
Suhu ( 0 C) Konsentrasi Katalis (%) %berat metanol (%) Yield (%) 55 3 50% 87,40 58 89,20 60 89,98 63 82,22 65 79,90
Gambar 2. Optimasi Biodiesel
Tabel 5. Hasil Analisa Biodiesel Pengaplikasian Biodiesel Minyak Kelapa Sawit
Pengujian Biodiesel Minyak Kelapa Sawit Biosolar Pertamina Densitas (kg/m 3 ) 838 815-860 Viskositas (mm 2 /sec) 4,01 2,0 – 4,5 Bilangan Asam mgKOH/gr 0,45 Maks 0,6 Flash Point ( 0 C) 63 Min 52 Angka Setana 48,45 Min 48

## Analisa Biodiesel
Analisa  yang  diuji  meliputi  densitas, viskositas,  bilangan  asam,  flash  point  dan  angka setana pada variabel optimasi dengan suhu 60 0 C, konsentrasi  katalis  3%  dan  50%  berat  metanol yang  dibandingkan  dengan  spesifikasi  biosolar Pertamina.  Pada  penelitian  ini  dilakukan pengaplikasian biodiesel minyak kelapa sawit B-30 menggunakan  alat  fogging  Garda  Pest  Control Semarang dengan meninjau suara yang dihasilkan dari  mesin  fogging.  Didapatkan  untuk  kebisingan alat  fogging  yaitu  79,9  dB.  Dari  penelitian
biodiesel  minyak  kelapa  sawit  didapatkan %kesalahannya sebesar 25% dan %keakuratannya yaitu 75%.

## KESIMPULAN
Penggunaan  metode  factorial  design  dua level  pada  tiga  variabel  proses  dan  quicker method  untuk  perhitungan  efek  dan  interaksi variabel  proses  dengan  8  kali  run  (percobaan) menghasilkan bahwa variabel proses yang sangat berpengaruh
untuk proses optimasi
transesterifikasi  minyak  kelapa  sawit  adalah
78 80 82 84 86 88 90 92 54 56 58 60 62 64 66 %yie ld Suhu Transesterifikasi
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2020 Vol. 16(2):75-80
variabel  suhu  transesterifikasi  (t)  dengan  jumlah atau  nilai  efek  sebesar  4,20.  Dari  proses  optimasi dengan  memvariasikan  suhu  transesterifikasi minyak  kelapa  sawit  menunjukan  bahwa  suhu transesterifikasi  memberikan  pengaruh  nyata terhadap yield biodiesel yang dihasilkan, semakin tinggi  suhu  transesterifikasi  maka  semakin  besar yield
biodiesel yang
dihasilkan.
Suhu transesterifikasi  optimum  pada  penelitian  ini adalah  60 0 C  dengan  yield  sebesar  89,98%  untuk konsentrasi katalis 3% dan 50% berat metanol. Uji kualitas  terhadap  transesterifikasi  biodiesel menggunakan  minyak  kelapa  sawit  memenuhi spesifikasi  biosolar  pertamina,  yaitu  densitas sebesar  838  kg/m3  (standar  Pertamina  815-860 kg/m3),viskositas  sebesar  4,01  mm2/sec  (standar Pertamina  2,0 – 4,5  mm2/sec),  bilangan  asam sebesar 0,45  mgKOH/gr (standar  Pertamina  maks 0,6),  flash  point  sebesar  63 0 C  (standar  Pertamina min  52 0 C)  dan  angka  setana  sebesar  48,45 (standar  Pertamina  min  48).  Serta  uji  kebisingan biodiesel  (B30)  minyak  kelapa  sawit  pada  mesin fogging sebesar 79,9 dB terdapat perbedaan pada kebisingan solar pada mesin fogging sebesar 81,6 dB.  Penelitian  biodiesel  minyak  kelapa  sawit didapatkan  %kesalahannya  sebesar  25%  dan %keakuratannya yaitu 75%.

## DAFTAR PUSTAKA
Aziz,  I.  2008.  Pembuatan  Biodiesel  Dari  Minyak Goreng  Bekas  Dalam  Reaktor  Tangki  Alir Berpengaduk, Jurnal  Kimia  Valensi ,  1(2):100- 104. doi: 10.15408/jkv.v1i2.257.
Hidayati,  N.,  Ariyanto,  T.  S.&  Septiawan,  H.  2017. Transesterifikasi  Minyak  Goreng  Bekas Menjadi  Biodiesel  Dengan  Katalis  Kalsium Oksida, Jurnal Teknologi Bahan Alam , 1(1):1 – 5. PT. PERTAMINA (persero) 2017. Spesifikasi Solar / Biosolar, (1):17. Available at: https://www.pertamina.com/industrialfuel/me dia/6796/biosolar.pdf.
Tantra, H.D., Tandean, E., Indraswati, N. & Ismadji, S.  2011.  Prosiding  Seminar  Nasional Fundamental dan Aplikasi Katalis Dari Limbah Kerang  Batik  ( Phapia  undulata )  Untuk Pembuatan  Biodiesel  dari  Minyak  Kelapa Sawit. Prosiding Seminar Nasional
Fundamental dan Aplikasi Teknik Kimia.
Yudhistira,  A.  D.  and  Istadi,  I.  (2013)  ‘Unjuk  Kerja Reaktor  Plasma  Dielectric  Barrier  Discharge Untuk Produksi Biodiesel Dari Minyak Kelapa Sawit’, Teknik , 34(2):116. doi: 10.14710/teknik. v34i2.5636.