## Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Menggunakan Adsorben Karbon Aktif dan Pembuatan Triasetin dengan Katalis Asam Nitrat

## Biodiesel from Waste Cooking Oil using Activate Carbon as Adsorbent and Synthesis of Triaacetin using Nitric Acid as Catalyst
Novi Nuraeni, Yenny Febriani Yun*, dan Dewi Meliati Agustini Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Informatika, Universitas Jenderal Achmad Yani Jalan Terusan Jenderal Sudirman, Cimahi, 40285, Indonesia
*E-mail: yenny.febriani@lecture.unjani.ac.id
DOI: https://doi.org/10.26874/jkk.v2i1.26
Received : 11 May 2019, Revised : 31 May 2019, Accepted : 31 May 2019, O nline : 31 May 2019

## Abstrak
Minyak jelantah sebagai limbah dari minyak bekas penggorengan mengandung kadar asam lemak bebas yang tinggi. Upaya pemanfaatan limbah minyak jelantah adalah dengan mengubahnya menjadi biodiesel dan  triasetin.  Pembuatan  biodiesel  dilakukan  dengan  penambahan  karbon  aktif  sebanyak  4  %  berat minyak dan pengadukan selama 1 jam pada suhu 90-100 o C, dilanjutkan dengan proses transesterifikasi. Proses tersebut mampu  mengubah minyak jelantah menjadi biodiesel sebesar 95,28 % berat minyak, dengan titik nyala 179 o C, kadar air 0,13 %, bilangan asam 0,59, gliserol total 0,03 % dan gliserol hasil samping  sebesar  10,05  %  berat  minyak.  Triasetin  disintesis  dengan  cara  esterifikasi  gliserol  hasil samping pembuatan biodiesel dengan asam asetat dengan rasio mol 1 : 7 pada suhu 120 o C menggunakan katalis asam nitrat 5 % berat gliserol. Esterifikasi triasetin menunjukkan % konversi asam asetat yang rendah, yaitu sebesar 24,05 %. Hal ini berarti asam nitrat tidak baik digunakan sebagai katalis dalam proses esterifikasi triasetin.
Kata kunci : biodiesel, triasetin, minyak jelantah, karbon aktif, gliserol

## Abstract
Waste cooking oil is a waste of frying oil that is containing high free fatty acids (% FFA). The waste could be made to be useful as biodiesel and triacetin. Biodiesel was produced by addition of 4 % (oil weight) activated carbon with stirring for 1hour at 90-100 o C then transesterification of waste cooking oil. The results showed the yield of the biodiesel was 95.28 % with flash point 179 o C, water content 0.13 %, acid value 0.59, total glycerol 0.03 %, and the by-product glycerol 10.05 % (oil weight). Triacetin was synthesized by esterification of the glycerol with acetic acid with mol ratio 1 : 7 at 120 o C used nitric acid catalyst (5 % glycerol weight). The results showed that the conversion of acetic acid was low, 24.05 %. That showed nitric acid could be a good catalyst in the esterification of triacetin.
Keywords: Biodiesel, triacetin, waste cooking oil, activated carbon, glycerol
1 Pendahuluan
Bahan  bakar  minyak  (BBM)  merupakan energi  yang  paling  banyak  dikonsumsi  oleh masyarakat di dunia. Menurut Kementrian Badan Usaha  Milik  Negara  (BUMN),  kapasitas  kilang minyak  di  Indonesia  hanya  mampu  memenuhi 50% dari kebutuhannya, sisanya dipenuhi dengan subsidi  impor.  Oleh  karena  itu,  perlu  adanya upaya  mencari  energi  alternatif  yang  bersifat terbarukan  ( renewable ).  Energi  terbarukan  yang dapat  menggantikan  BBM  ialah biofuel . Biofuel adalah  energi  terbarukan  yang  terbentuk  dari materi hidup. Biofuel terdiri dari bioetanol, biogas, dan  biodiesel.  Dari  ketiga  jenis  biofuel  tersebut, biodiesel merupakan energi terbarukan yang dapat menggantikan  BBM  [1].  Biodiesel  ialah  energi terbarukan berbentuk minyak yang terbentuk dari minyak  nabati  atau  lemak  hewani  melalui transesterifikasi  suatu  alkohol.  Minyak  nabati yang  biasa  digunakan  ialah  minyak  kedelai, minyak  kelapa,  atau  minyak  kelapa  sawit. Sementara  itu,  ada  alternatif  lain  dari  bahan limbah yang dapat berperan sama dengan minyak- minyak tersebut, yaitu minyak jelantah [2].
Minyak  jelantah  merupakan  limbah  dari penggunaan minyak goreng baik dari kelapa atau dari  kelapa  sawit.  Pembuatan  biodiesel  dengan bahan  baku  minyak  jelantah  dipengaruhi  oleh peningkatan  kadar  asam  lemak  bebas  hasil oksidasi  dari  minyak  jelantah  itu  sendiri. Peningkatan  kadar  asam  lemak  bebas  dapat mengganggu  proses  trans-esterifikasi.  Syarat kadar asam lemak bebas pada bahan baku minyak atau  lemak  dalam  pembuatan  biodiesel  ialah maksimal  1  %  [3].  Oleh  karena  itu,  diperlukan perlakuan  awal  yang  dapat  menurunkannya menggunakan adsorben. Beberapa adsorben yang dapat  digunakan  di  antaranya bleaching  earth , zeolit, bentonit, dan karbon aktif. Adsorben yang paling  banyak  digunakan  adalah  karbon  aktif karena  harganya  yang  murah  dan  efektif  untuk perlakuan awal minyak jelantah [4].
Jika  minyak  jelantah  ditransesterifikasi dengan  suatu  alkohol  maka  akan  menghasilkan biodiesel dan gliserol. Gliserol banyak dimanfaatkan  dalam  industri  makanan,  farmasi dan kosmetik, namun harga jualnya relatif rendah. Jika  gliserol  diesterifikasi  dengan  senyawa  asam karboksilat maka dapat diperoleh derivatnya yang memiliki  harga  jual  lebih  tinggi.  Dengan demikian, pemanfaatan hasil samping pembuatan biodiesel ini akan lebih menguntungkan [5].
Salah  satu  derivat  gliserol  ialah  triasetin (1,2,3-triasetoksipropana).  Triasetin  dapat  dibuat dengan  cara  esterifikasi  gliserol  dengan  asam
asetat. Kegunaan triasetin ini ialah sebagai bahan aditif untuk meningkatkan cold flow , menurunkan viskositas  biodiesel, anti-knock, mening-katkan nilai oktan pada bensin sebagai alternatif dari alkil eter  komersial,  serta  bahan  aditif  dalam  industri makanan, farmasi dan kosmetik [6].
Pembuatan  triasetin  dengan  esterifikasi gliserol dan asam asetat memerlukan katalis agar reaksi  berjalan  dengan  baik.  Berdasarkan  hasil penelitian  Wepoh  [7],  katalis  yang  paling  baik digunakan  untuk  memperoleh  konversi  triasetin ialah asam kuat homogenus. Widayat dkk. [5] juga telah melakukan esterifikasi dengan perbandingan gliserol dan asam asetat 1 : 7 menggunakan katalis asam sulfat 5 % selama 50 menit pada suhu 120 o C menghasilkan  perolehan  masing-masing  67,6  %. Penggunaan  katalis  tersebut  memerlukan  biaya yang tinggi sehingga kurang menguntungkan dari segi ekonomis produksi biodiesel.
Katalis asam nitrat (HNO 3 ) sebagai salah satu asam  kuat  dengan  harga  relatif  murah  belum pernah  digunakan,  sehingga  perlu  adanya penelitian  untuk  melihat  pengaruh  asam  nitrat terhadap  konversi  triasetin.  Asam  nitrat  dapat terurai  menjadi  ion  H + dan – O-NO 2 yang  stabil oleh  adanya  resonansi  [8]. Karakter  katalis  asam nitrat  ini  mirip  dengan  asam  sulfat  yang  ion sulfatnya ( – O-SO 3 ) juga stabil oleh resonansi. Jika ion  H + pada  katalis  stabil  maka  reaksi  akan berjalan ke arah produk dengan baik.

## 2 Metode Penelitian

## 2.1 Bahan dan Alat
Alat  yang  digunakan  meliputi  satu  set  alat refluks, corong pisah, neraca analitik, termometer, oven,  piknometer, hot  plate dengan stirrer,  Gas Chromatography Spectrophotometry Massa (GCMS)  Agilent  7890A,  spektroskopi Fourier Tranform Infrared (FTIR) Shimadzu 8400. Bahan yang  digunakan  ialah  minyak  jelantah,  minyak kelapa sawit murni, Sunco, karbon aktif, metanol (CH 3 OH)  p.a,  kalium  hidroksida  (KOH)  p.a, akuades,  asam  nitrat  (HNO 3 )  p.a  Merck.  Asam asetat (CH 3 COOH) p.a, etanol (CH 3 CH 2 OH) p.a, toluena  (C 7 H 8 )  p.a,  natrium  hidroksida  (NaOH) p.a, ph e nolftalein (PP),  dan  kertas  saring Whatman 42.

## 2.2 Perlakuan Awal Minyak Jelantah
Penjernihan  minyak  jelantah  mengikuti metoda yang dilakukan oleh Majid [4] dengan cara menyaring minyak menggunakan kain. Kemudian karbon aktif (adsorben) ditimbang masing-masing 3 %; 4 %; 5 %; 6 % dan 7 % ( b / b minyak jelantah).
Karbon aktif diaktivasi dengan pemanasan dalam oven  pada  suhu  100  °C  selama  1  jam.  Minyak jelantah sebanyak 200 gram  yang sudah disaring dipanaskan  pada suhu  70  °C  dalam beaker  glass 500  ml  sambil  diaduk  menggunakan magnetic stirer .  Karbon  aktif  dicampurkan  ke  dalam minyak jelantah dan dipanaskan sampai suhu 90- 100  °C  di  atas hot  plate sambil  diaduk  dengan magnetic  stirer selama  1  jam.  Minyak  disaring menggunakan kertas saring halus.

## 2.3 Pembuatan Biodiesel
Pembuatan metoksida  mengacu pada metode yang  dilakukan  oleh  Srivastava  dan  Prasad  [9] transesterifikasi  metanol  dan  minyak  jelantah dengan perbandingan 1 : 6 mol dan menggunakan katalis  KOH  1  % b / b minyak  jelantah. Transesterifikasi dilakukan selama 60 menit  pada suhu  65 o C.  Pendiaman  dilakukan  terhadap  hasil transesterifikasi  selama  ±  1  jam  agar  gliserol mengendap dengan sempurna dalam corong pisah. Gliserol dengan biodiesel dipisahkan.
Berdasarkan  metode  penelitian  Aziz  (2007), biodiesel  dikeringkan  dengan  pemanasan  pada suhu  105 o C  dalam  oven  sampai  berat  stabil. Analisa dilakukan dengan GCMS serta menentukan  bilangan  asam  (FBI-A01-03),  kadar air (AOAC, 1995) titik nyala (ASTM D 93, 2002), dan kadar gliserol (FBI-A02-03).

## 2.4 Pembuatan Gliserol
Mengacu  pada  metode  penelitian  yang dilakukan oleh Khairiti (2006), gliserol dimurnikan  dengan  menambahkan  akuades dengan  perbandingan      2  :  3.  Karbon  aktif ditambahkan  sebanyak  5  %  berat  gliserol,  lalu diaduk selama 45 menit kemudian disaring dengan kertas  saring. Crude  glycerol dikeringkan  dalam oven  pada  suhu  105 o C  sampai  bobot  stabil. Struktur  molekul  senyawa  gliserol  yang  berhasil diesterifikasi  dan  dimurnikan  dianalisa  dengan cara  interpretasi  data  spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR), analisa densitas (SNI 01-2891-1992)  serta  kadar  air  dengan  Metode Karl Fischer (AOAC, 1995).
2.5 Pembuatan Triasetin
Pembuatan  triasetin  mengikuti  metode  yang dilakukan oleh Satriadi [10] dengan perbandingan gliserol dan asam asetat sebesar 1:7 mol. Gliserol dalam labu leher tiga dipanaskan sampai suhu 80 o C.  Asam  asetat  p.a.  dipanaskan  dalam
Erlenmeyer  sampai  suhu  80 o C.  Asam  asetat dicampurkan dengan gliserol di dalam labu leher tiga. Asam nitrat ditambahkan sebanyak 5 % berat gliserol.  Campuran  tersebut  direfluks  pada  suhu 120 o C  selama  100  menit.  Struktur  molekul senyawa  triasetin  yang  berhasil  diesterifikasi dimurnikan  dan  dianalisa  dengan  analisis spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) dan  analisa  kuantitatif  dengan  titrasi  asidi alkalimetri menggunakan titran NaOH 0,5 N.
3 Hasil dan Diskusi

## 3.1. Hasil Perlakuan Awal Minyak Jelantah dengan Karbon Aktif
Hasil  pemurnian  dengan  karbon  aktif menunjukkan  bahwa  dengan  konsentrasi  4%  ( b / b minyak jelantah), karbon aktif mampu menurunkan  %  FFA  dari  2,14%  menjadi  0,96% dalam waktu pengadukan selama 1 jam pada suhu 90-100 0 C. Hasil penurunan % FFA tersebut sudah memenuhi standar, yaitu kurang dari 1% sehingga minyak jelantah dapat ditransesterifikasi [3].

## Gambar 1.  Kurva Penurunan Asam Lemak Bebas

## 3.2. Hasil Transesterifikasi Biodiesel
Hasil  penelitian  menunjukkan  rendemen yang  cukup  tinggi,  yaitu  95,28  %.  Metode penelitian  ini  menghasilkan  biodiesel  lebih banyak  daripada  menggunakan  bahan  baku  CPO Off  Grade yang  dilakukan  oleh  Arita  dkk.  [11] dengan  suhu  yang  lebih  rendah,  yaitu  50-58 0 C, yaitu sebesar 81,94 %.
Hasil  analisis  sampel  biodiesel  dari  minyak jelantah (MJ) dibandingkan dengan biodiesel dari minyak kelapa sawit (MKS). Keduanya menghasilkan  biodiesel  dengan  titik  nyala, bilangan  asam  dan  gliserol  total  yang  memenuhi standar  ASTM  D6751-02.  Namun  parameter kadar  air  tidak  memenuhi  standar  tersebut sehingga  diperlukan  perbaikan  pada  tahap
pemurnian biodiesel. Perbandingan sifat fisik dan kimia biodiesel MJ dan MKS disajikan pada Tabel 1.
Tabel  1. Sifat  Fisik  dan  Kimia  Biodiesel  Hasil Transesterifikasi [12]
Parameter & Metode Satuan Hasil Analisa Biodiesel ASTM D6751-02 MJ MKS Titik Nyala ASTM D93 °C 179 176 Min. 130 Kadar Air ASTM D95 %v 0,130 0,130 Maks. 0,050 Bilangan Asam FBI-A01-03 mg KOH/g 0,59 0,65 Maks. 0,80 Gliserol Total FBI-A02-03 %b 0,03 0,07 Maks. 0,240
Kromatogram  yang  diperoleh  menunjukkan adanya puncak-puncak dengan waktu retensi dan luas  puncak  seperti  pada  tabel  Tabel  2. Berdasarkan  data  tersebut  diduga  biodiesel  hasil sintesis  ini  mengandung  senyawa  dengan kelimpahan  yang  paling  tinggi  dimiliki  metil oleat.  Tiap puncak hasil GC,  dianalisis Spektroskopi  Massa  atau Mass  Spectroscopy (MS) dan dibandingkan dengan data base yang ada pada instrumen uji.
Tabel  2. Senyawa-senyawa  yang  Terdapat  dalam Biodiesel dari Hasil Analisis GCMS [13]
Biodiesel-MJ Biodiesel-MKS Nama Senyawa t R A t R A 11,196 0,32 11,198 0,33 Metil Laurat 13,740 1,62 13,740 1,51 Metil Miristat 16,125 0,84 16,123 0,20 Metil Palmitoleat 16,580 31,35 16,555 32,81 Metil Palmitat 20,058 16,32 20,047 15,06 Metil Linoleat 20,314 42,21 20,277 43,79 Metil Oleat 20,654 6,55 20,633 5,93 Metil Stearat 23,264 0,28 - - cis -11-Metil Eikosenat 23,583 0,51 23,583 0,37 Metil Arakhidat Ket: t R = waktu retensi (menit) A= Persentase luas puncak (%)

## 3.3. Hasil Karakterisai Gliserol
Proses  pencampuran  karbon  aktif  dengan gliserol dibantu dengan penambahan air. Penambahan air ini berfungsi untuk menurunkan
densitas  gliserol  sehingga  diharapkan  proses penyerapan pengotor dengan karbon aktif menjadi lebih  baik.  Karbon  aktif  ini  dapat  menyerap pigmen  hitam  yang  terlarut  dalam  gliserol. Perbandingan  hasil  pemurnian  gliserol  dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel  3.  Perbandingan  Sifat  Fisik Crude Gliserol dengan Gliserol setelah Pemurnian Sifat Fisik Crude Gliserol Gliserol Setelah Pemurnian Gliserol Teknis Densitas (g/mL) 1,244 1,230 1,262 Kadar Air (%v) 0,50 0,78 0,05 Warna Coklat Kehitaman Kuning Kecoklatan Bening Karakterisasi ini bertujuan untuk membuktikan  bahwa  benar  hasil  samping pembuatan  biodiesel  pada  penelitian  ini  ialah gliserol.  Terbukti  dengan  hasil  spektrum-IR terdapat ikatan C-O, C-H, dan O-H alkohol yang menyusun  struktur  molekul  gliserol  seperti ditampilkan pada Gambar 2 dan hasil interpretasi dijelaskan pada Tabel 4.

## 3.4. Hasil Esterifikasi Triasetin
Senyawa triasetin mempunyai rumus bangun seperti  pada  Gambar  4.  Hasil  analisis  spektrum serapan  radiasi  inframerah  disajikan  dalam Gambar  3.  Senyawa  ini  terdiri  atas  gugus  ester, gugus metil serta ikatan atom karbon dengan atom karbon.  Bilangan  gelombang  hasil  karakterisasi puncak-puncak  sampel  produk  reaksi  disajikan dalam Tabel 5.
Gambar 4. Rumus Bangun Triasetin
Menurut Widayat dkk [5], triasetin merupakan  senyawa  ester  yang  menghasilkan puncak-puncak serapan dalam analisis FTIR pada bilangan  gelombang  1700-1750  cm -1 .  Pada  tabel
di  atas  menunjukkan  puncak  pada  bilangan gelombang  1720,4  cm -1 yang  tergolong  dalam grup  ester  sesuai  dengan  produk  triasetin  hasil penelitian Widayat [5]
Tabel 4. Panjang Gelombang Spektrum IR Gliserol [14]
Gambar 2. Spektrum-IR Gliserol
Gambar 3.  (A) Spektrum-IR Triasetin Hasil Penelitian dan (B) Spektrum-IR Triasetin Hasil Penelitian Widayat dkk. [5]
Tabel 5. Panjang Gelombang Spektrum-IR Triasetin Senyawa Triasetin* Hasil Esterifikasi Triasetin Bilangan Gelombang (cm -1 ) Ikatan Bilangan Gelombang (cm -1 ) Ikatan 1233,77 C-O 1247,9 C-O 1372,34 -CH 3 1380,9 -CH 3 1743,65 C=O 1720,4 C=O 3538,84 O-H 3411,8 O-H
Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  konversi sebesar 24,05 % yang lebih rendah dibandingkan hasil penelitan Widayat [5] dan Satriadi [10] yang menggunakan asam sulfat sebagai katalis dengan kondisi  reaksi  yang  sama  dengan  penelitian  ini, yaitu  67,6%  dan  67,63  %.  Penelitian  ini menggunakan  katalis  asam  nitrat.  Asam  nitrat tidak  mampu  mempercepat  reaksi  sebaik  asam sulfat  walaupun  merupakan  asam  kuat.  Hal  ini berhubungan  dengan  konstanta  laju  reaksi. Konstanta laju reaksi katalis asam nitrat ini diduga lebih  rendah  dari  katalis  asam  sulfat  [10].
Diperlukan  penelitian  lebih  lanjut  mengenai perbandingan laju reaksi katalis baik homogenus maupun heterogenus.

## 4 Kesimpulan
Metode  pemurnian  minyak  jelantah  dengan karbon  aktif  menghasilkan  %  FFA  yang memenuhi  standar.  Semakin  tinggi  konsentrasi karbon  aktif,  maka  penurunan  %  FFA-nya  juga semakin  tinggi.  Biodiesel  yang  diperoleh  dari transesterifikasi  minyak  jelantah  dan  metanol memiliki  rendemen  95,28  %  dengan  kandungan metil  ester  yang  sesuai  dengan  minyak  kelapa sawit.  Triasetin  yang  diperoleh  dari  hasil esterifikasi  gliserol  dengan  asam  asetat  memiliki rendemen  yang  rendah,  yaitu  24,05  %.  Hal  ini berarti  asam  nitrat  tidak  baik  digunakan  sebagai katalis dalam proses esterifikasi triasetin.

## Bilangan
Gelombang
(cm -1 ) Rentang Bilangan Gelombang (cm -1 ) Ikatan 1043,4 1300-1000 C-O (Alkohol) 1639,4 Not Interpretatively useful C-C 2923,9 3000-2850 C-H (Alkana) 3423,4 3400-3200 O-H (Alkohol)

## Daftar Pustaka
[1]   Chandra.  Kebutuhan  BBM,  Ini  Langkah Pemerintah  [Internet].  Detik.com.  2016. http://finance.detik.com/energi/d-3152250 /ri-impor-50-kebutuhan-bbm-ini-langkah- pemerintah.
[2]   Setiawati E, Edwar F. Teknologi Pengolahan Biodiesel dari Minyak Goreng Bekas dengan Teknik  Mikrofiltrasi  dan  Transesterifikasi sebagai  Alternatif  Bahan  Bakar  Mesin Diesel. J Ris Ind . 2012. 6(2):117–27.
[3]   Ketaren S. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta: UI Press; 2008.
[4]   Majid  AA,  Prasetyo  D,  Danarto  YC. Pembuatan  Biodiesel  dari  Minyak  Jelantah dengan  Menggunakan  Iradiasi  Gelombang Mikro. In: Jurnal Simposium Nasional RAPI XI FT UMS-2012. 2012.
[5]   Widayat,  Satriadi  H,  Abdullah,  Handono IWK. Proses Produksi Triasetin dari Gliserol dengan  Katalis  Asam  Sulfat. J  Tek  Kim Indones . 2013. 11(4):192–8.
[6]   Kale S, Armbruster U, Umbarkar S, Dongare M, Martin A. Estserification of Glycerol with Acetic  Acid  for  Improved  Production  of Triacetin Using Toluene as an Entrainer. In: Symposium of10th Green Chemistry Conference. 2013. hal. 1–2.
[7]   Wepoh  H.  Synthesis  of  Triacetin  from Glycerol.  Universiti  Tunku  Abdul  Rahman; 2015.
[8]   Hart H, Craine LE, Hart DJ. Kimia Organik. Diterjemah.  Jakarta:  Erlangga;  2003.  320– 322 hal.
[9]   Srivastava  A,  Prasad  R. Triglycerides-based diesel  fuels. Renew  Sustain  Energy  Rev . 2000. 4(2):111–33.
[10]  Satriadi  H.  Kinetika  Reaksi  Esterifikasi Gliserol dan Asam Asetat menjadi Triasetin menggunakan  Katalis  Asam  Sulfat. Teknik . 2015. 36(2).
[11]  Arita S, Dara, Mata B, Irawan J. Pembuatan Metil  Ester  Asam  Lemak  dari  CPO  Off Gradei dengan Metode Esterifikasi-
Transesterifikasi. J Tek Kim . 2008. 2(15):34– 43.
[12]  Soerawidjaja TH. Pengembanngan Biodiesel di Indonesia. Bandung; 2000.
[13]  Suirta  IW.  Preparasi  Biodiesel  dari  Minyak Jelantah Kelapa Sawit. J Kim . 2009. 3(1):1– 6.
[14]  Guthrie  RD.  Introduction  to  Spectroscopy (Pavia,  Donald;  Lampman,  Gary  M.;  Kriz, George  S.,  Jr.). J  Chem  Educ .  1979. 56(10):A323.