## OPTIMATION TRANSESTERIFICATION REACTION CONDITIONS ON BIODIESEL PRODUCTION FROM BEEF TALLOW

## Optimasi Kondisi Reaksi Transesterifikasi Pada Pembuatan Biodiesel Dari Lemak Sapi
Rosmawaty 1, *, A. Bandjar 1 , Suntoro Gunoroso 1
1 Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Pattimura University, Kampus Poka, Jl. Ir. M. Putuhena, Ambon 97134
* Corresponding author, e-mail:  rose@fmipa.unpatti.ac.id
Received:  October 2014 Published: January 2015

## ABSTRACT
Biodiesel  synthesis  has  been  done  from  beef  tallow  through  two  step,  esterification  and  transesterification reactions.  Esterification  process  is  done  by  using    H 2 SO 4 1M  as  a  catalyst,  methanol  1:9,  temperature  of  60- 65°C,  and  for  3  hours.  After  separated  between  methanol  and  trigyceride,  then  proceed  to  the  process  of transesterification.  To  obtain  the  optimum  reaction  conditions  then  used  some  transesterification  process variables,  there are: the weight percentage catalyst of KOH between 0.1, 0.5, 1; 1.5, and 2%, the reaction time of 1-5 hours and the reaction temperature between 50 -70 o C. Optimum conditions of transesterification reaction for the synthesis of biodiesel derived from beef tallow with KOH catalyst is as follows: the weight percentage of 1%  KOH  catalyst,  the  reaction  time  of  3  hours  and  the  reaction  temperature  of  65 o C.  The  results  of  physical testing  of  biodiesel  fuel  by  ASTM  method  includes  specific  density  of  0.8675  g/cm 3 ,  kinematic  viscosity  of 4.971  mm 2 /s,  flash  point  of  134.5  C,  pour  point  of  27  C,  the  Conradson  carbon  residue  of  0.018%,  and  the copper corrosion-pieces of 1B.
Keywords : Biodiesel, beef tallow, KOH, methanol, transesterification.

## PENDAHULUAN
Meningkatnya  populasi  manusia  di  bumi mengakibatkan  kebutuhan  akan  energi  semakin meningkat  pula.  Bahan  bakar  minyak  bumi adalah  salah  satu  sumber  energi  utama  yang banyak digunakan berbagai negara di dunia pada saat  ini.  Kebutuhan  bahan  bakar  ini  selalu meningkat,  seiring  dengan  penggunaannya  di bidang  industri  maupun  transportasi.  Setiap  hari jutaan barel minyak mentah bernilai jutaan dolar dieksplotasi  tanpa  memikirkan  bahwa  minyak tersebut  merupakan  hasil  dari  proses  evolusi alam  yang  berlangsung  selama  ribuan  bahkan jutaan  tahun  yang  lalu  dan  tidak  bisa diperbaharui  ( unrenewable ),  sehingga  untuk memperoleh  bahan  bakar  minyak  bumi  dalam waktu  yang  singkat  menjadi  tidak  mungkin. Besarnya  kebutuhan  akan  minyak  bumi  yang tidak diimbangi ketersediaan kuantitasnya membuat harga minyak sangat mahal. Selain itu, muncul berbagai dampak buruk yang diakibatkan
efek  rumah  kaca  sehingga  mendorong  usaha penemuan  bahan  bakar  alternatif  yang  dapat mengurangi  dampak  tersebut  (Elisabeth  dan Haryati,  2001;  Freedman  dkk.,1999;  Knothe 2010).
Laporan terakhir dari Congressional Research  Services (CRS)  pada  tahun  2003 kepada  Komisi  Energi  di  Konggres  Amerika Serikat,  menyebutkan  bahwa  jika  tingkat penggunaan bahan bakar fosil masih terus seperti sekarang  (tanpa  peningkatan  dalam  efisiensi produksi, penemuan cadangan baru, dan peralihan  ke  sumber-sumber  energi  alternatif terbarukan),  cadangan  sumber  energi  bahan bakar  fosil  dunia  khususnya  minyak  bumi, diperkirakan  hanya  akan  cukup  untuk  30-50 tahun lagi (Nugroho, 2006).
Salah  satu  upaya  yang  dapat  dilakukan untuk  menggantikan  atau  melengkapi  bahan bakar yang berasal dari bahan bakar fosil seperti diesel  adalah    mengembangkan  suatu  energi
1
alternatif yang disebut dengan biodiesel. Biodiesel  merupakan  bahan  bakar  dari  minyak tumbuhan  dan  minyak  hewan  yang  telah dikonversi  menjadi  bentuk  metil  ester  asam lemak  yang  ramah  lingkungan  sehingga  dapat membantu ketersediaan minyak diesel. Biodiesel pada  umumnya  diproduksi  melalui  proses transesterifikasi  minyak  nabati  atau  lemak hewani dengan alkohol rantai pendek (umumnya metanol) dengan bantuan katalis. Biodiesel yang dihasilkan  harus  memiliki  harga  yang  lebih murah  serta  proses  produksi  yang  ramah lingkungan,  agar  dapat  bersaing  dengan  minyak diesel  dari  fosil  (Ma  dan  Hanna , 1999;  Knothe, 2010;  Zhang  dkk ., 2003;  Leung  dkk ., 2010; Bandjar, dkk., 2014).
Biodiesel tergolong bahan bakar yang dapat diperbaharui.  Akan  tetapi,  kendala  baru  yang sedang  dihadapi  dalam  pengembangan  produk biodiesel adalah suplai bahan baku. Keterbatasan bahan  baku  minyak  tumbuhan  yang  dimiliki, karena hampir tidak mungkin untuk meningkatkan  produksi  dengan  memperluas areal  penanaman.  Disisi  lain  perubahan  diet manusia  yang  cenderung  untuk  mengurangi konsumsi  bahan  makanan  berlemak  akan berdampak  menghasikan  lemak  hewani  yang lebih  besar.  Maka  pada  penelitian  ini  akan digunakan bahan baku biodiesel yang bersumber dari lemak sapi.
Penggunaan katalis dalam proses pembuatan  biodiesel  sangat  diperlukan,  karena diharapkan dapat meningkatkan produksi biodiesel  baik  dari  segi  kuantitas  maupun kualitasnya.  Adanya  katalis  asam  diharapkan dapat  membantu  dalam  reaksi  esterifikasi  dan katalis  basa  dapat  membantu  dalam  reaksi transesterifikasi.  Tetapi  dalam  penggunaan katalis  juga  perlu  diperhatikan,  karena  jika penggunaan katalis terlalu banyak dinilai kurang ekonomis  dan  semakin  banyaknya  katalis  yang digunakan  belum  tentu  dapat  meningkatkan produksi biodiesel, untuk itu perlu mengoptimalkan  penggunaan  katalis  dalam proses pembuatan biodiesel (Fransina, 2013).
Enchinar  dkk.  (2002)  telah  mempelajari pengaruh jenis dan konsentrasi katalis, dalam hal ini  katalis  basa  terhadap  konversi  biodiesel melalui  reaksi  transesterifikasi  dalam  media etanol.  Penggunaan  katalis  divariasi  dari  0  % hingga  1,5  %  dengan  selisih  0,25  %  yang
menunjukkan  hasil  pada  konsentrasi  1  % diperoleh konversi biodiesel optimum, karena di atas 1 % terjadi penurunan konversi.
Hikmah dan Zuliyana (2010) telah mempelajari  pengaruh  lama  waktu  dan  suhu reaksi  transesterifikasi  terhadap  hasil  konversi biodiesel  dari  minyak  dedak  dengan  katalis NaOH  dan  pelarut  metanol.  Transesterifikasi dilakukan  dengan  variasi  waktu  operasi  60;  75; 90; 105; dan 120 menit, jumlah katalis 1,5;1,75; 2; 2,25; dan 2,5 % w/w, dan suhu operasi 40; 45; 50;  55;  dan  60 o C.  Hasil  penelitian  menunjukan bahwa  waktu  optimum  transesterifikasi  adalah 120 menit dengan konsentrasi katalis NaOH 1,75 %  w/w dan suhu 60 o C.
Berdasarkan  uraian  di  atas  maka  pada penelitian ini dilakukan kajian produksi biodiesel dengan  bahan  baku  minyak  hewani  dan mengoptimalkan  penggunaan  katalis,  waktu  dan suhu  transesterifikasi  dengan  judul  “Optimasi Kondisi Reaksi Transesterifikasi pada Pembuatan Biodiesel dari Lemak Sapi”.

## METODOLOGI

## Alat
Satu set alat refluks pyrex, Alat-alat gelas pyrex, Pemanas  listrik Mammert, Pengaduk  magnet ( Science Ware ), Neraca analitik, Oven ( Memert ), Vakum  Evaporator Buchii ,  Termometer  1000 o C, Kromatografi  Gas-Spektrometer  Massa  (GC- MS),    Spektrometer  IR  Shimadzu  FTIR-8201 PC,  Alat – alat uji ASTM.

## Bahan
Lemak  sapi,  Metanol  (P.a,)  ,  KOH  ( merck ), H 2 SO 4 ( merck ),  Na 2 SO 4 anhidrous, Indikator phenolftalein,  Kertas  saring  wathman  40, akuades.

## Prosedur Kerja Preparasi Lemak Sapi
Lemak  sapi  dipanaskan  pada  suhu  l20 o C  untuk menguapkan  air.  Setelah  dipanaskan  selanjutnya lemak  cair  didekantasi  untuk  memisahkan pengotor padatan yang terlarut. Kemudian lemak dikarakterisasi menggunakan IR, dan spektrometer 1 H-NMR.
Penentuan Asam Lemak Bebas
Rosmawaty, dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2015, 2, 213 - 222
1
Lemak  sapi  yang  telah  dibersihkan  diambil sebanyak 20 gram dicampurkan dengan metanol kemudian dipanaskan selama 20 menit pada suhu 65 o C. Kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer  dan  ditambahkan  beberapa  tetes indikator  Fenoftalein  kemudian  dititrasi  dengan menggunakan  KOH  0,1N  sampai  tepat  warna merah  jambu  kemudian  dihitung  kandungan asam lemak bebasnya.
Sintesis  Biodiesel  Melalui  Reaksi  Esterifikasi dan Transesterifikasi
Lemak  sapi  yang  telah  dipanaskan  dan bersih  dimasukkan  ke  dalam  alat  refluks, kemudian  diesterifikasi  asam  lemak  bebasnya dengan  metanol  (perbandingan  minyak  dan metanol  1:9)  dan  ditambahkan  dengan  katalis H 2 SO 4 1 M. Campuran direfluks pada temperatur 60-65 o C  selama  3  jam.  Hasilnya  terbentuk  2 lapisan,  yaitu  campuran  metanol  dan  metil  ester pada  lapisan  bagian  atas  dan  trigliserida  pada lapisan  bagian  bawah.  Kemudian  trigliserida ditransesterifikasi dengan metanol (perbandingan minyak  dan  metanol  1:12)  dan  ditambahkan dengan  katalis  basa  alkali  KOH  dengan  variasi berat  0,1;  0,5;  1;  1,5;  dan  2  %  dari  berat campuran.  Campuran  direfluks  kembali  pada temperatur  60-65 o C  selama  2  jam.  Campuran hasil reaksi didinginkan dan terbentuk 2 lapisan, yaitu  berturut-turut  dari  atas  ke  bawah  metil ester,  gliserol.  Lapisan  metil  ester  dan  gliserol dipisahkan  dengan  menggunakan  corong  pisah. Kemudian metil ester dievaporasi untuk menghilangkan sisa metanol.  Metil ester selanjutnya dicuci dengan akuades dalam corong pisah  untuk  melarutkan  sisa  gliserol.  Langkah terakhir  adalah  dengan  penambahan  Na 2 SO 4 anhidrat  untuk  mengikat  sisa-sisa  air,  kemudian disaring  dengan  kertas  saring  Whatman  40. Prosedur kerja yang sama dilakukan pada variasi waktu  transesterifikasi  selama  1,  2,  3,  4,  dan  5 jam, dan juga variasi suhu 50, 55, 60, 65, dan  70 o C.  Kemudian  dilakukan  sintesis  biodiesel  pada kondisi optimum yang telah diperoleh.

## Karakterisasi Metil Ester
Metil  ester  yang  dihasilkan  pada  kondisi optimum  kemudian  dikarakterisasi  dengan  IR, GC-MS, 1 H-NMR dan metode ASTM. Karakteristik  biodiesel  yang  dianalisis  dengan metode  ASTM  adalah  kerapatan  spesifik
60/60 o F  (ASTM  D  1298),  viskositas  kinematik 40 o C (ASTM D 445), titik tuang (ASTM D 97), titik nyala (ASTM D 93), sisa karbon Conradson (ASTM  D  189),  dan  korosi  kepingan  tembaga (ASTM D 130).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Preparasi Lemak Sapi
Sampel  yang  digunakan  dalam  proses  ini adalah  lemak  sapi.  Sebelum  dilakukan  proses esterifikasi  terlebih  dahulu  sampel  dipreparasi. Preparasi  sampel  dalam  hal  ini  lemak  sapi dilakukan dengan cara pemanasan dan dekantasi. Dari  1500  g  gajih  yang  dipreparasi  maka  dapat dihasilkan 763,98 g lemak sapi.

## Reaksi Esterifikasi
Proses esterifikasi dilakukan dengan mereaksikan  metanol  dengan  sampel  (lemak sapi),  perbandingan  1:9  dengan  asumsi  bahwa berat  molekul  lemak  sapi  adalah  863,73  g/mol dan dibantu juga dengan katalis asam sulfat 1 M. Proses  refluks  dilakukan  pada  suhu  60-65 yaitu  pada  suhu  mendekati  titik  didih  metanol dan dilakukan selama 3 jam. Hasilnya terbentuk 2 lapisan yaitu campuran metanol dan metil ester pada  lapisan  bagian  atas  dan  trigliserida  pada lapisan  bagian  bawah.  Kedua  lapisan  tersebut dipisahkan dan diambil bagian bawah
(trigliserida) untuk selanjutnya
ditransesterifikasi.  Sedangkan  bagian  atas  akan digabungkan  dengan  metil  ester  hasil  proses transesterifikasi.
Proses esterifikasi dilakukan terlebih dahulu, agar kandungan asam lemak bebas ( Free Fatty  Acid )  yang  terdapat  dalam  minyak  hewan berkurang.  Dari  hasil  perhitungan  diperoleh kandungan  asam  lemak  bebas  dalam  lemak  sapi sebesar  7,45  %,  sehingga  perlu  dilakukan  dua proses reaksi yaitu proses esterifikasi dan proses transesterifikasi. Hal ini sesuai dengan pernyataan  Mastutik  (2006)  yang  menyatakan bahwa  minyak  atau  lemak  yang  memiliki kandungan  asam  lemak  bebas  tinggi  seperti minyak jelantah (2-7 %) dan lemak hewan      (5- 30  %)  perlu  dilakukan  dua  langkah  reaksi  yaitu dengan  katalis  asam  dan  katalis  basa  untuk mengatasi  asam  lemak  bebas  yang  tinggi  dalam memproduksi biodiesel.
Rosmawaty, dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2015, 2, 213 - 222
1
Dengan  dilakukannya  proses  esterifikasi maka kadar asam lemak bebasnya semakin kecil. Semakin  kecilnya  kadar  asam  lemak,  maka sabun  yang  terbentuk  semakin  sedikit  dan  hasil metil ester yang diperoleh semakin besar. Proses esterifikasi  ini  bertujuan  untuk  mengubah  asam karboksilat  dengan  bantuan  katalis  asam  yang dapat  membentuk  ester  dan  hasil  samping  dari reaksi  ini  terbentuknya  air.  Dari  hasil  samping berupa  air  tersebut  dapat  diatasi  dengan menggunakan  metanol  berlebih,  yang  mana  air yang  terbentuk  akan  larut  dalam  metanol  dan tidak  menghambat  proses  reaksi.  Selain  itu, metanol  juga  dapat  menghambat  laju  hidrolisis dalam  suasana  basa  terhadap  ester,  karena metanol  dalam  bentuk  ion  metoksida  bereaksi cepat  dengan  trigliserida  menghasilkan  metil ester. Katalis asam sulfat yang digunakan dalam reaksi esterifikasi ini berfungsi untuk meningkatkan proses konversi asam lemak bebas menjadi ester, karena dengan katalis asam proses reaksi  esterifikasi  dapat  berlangsung  dengan cepat.  Pada  reaksi  esterifikasi  ini  tidak menghasilkan  sabun,  karena  tidak  melibatkan logam alkali (Sutapa, dkk., 2013).

## Reaksi Transesterifikasi
Setelah proses esterifikasi selesai, kemudian dilanjutkan dengan proses transesterifikasi tanpa adanya  pencucian.  Hal  ini  dikarenakan  lemak hewan  mudah  membentuk  padat  pada  suhu kamar. Pada proses transesterifikasi katalis yang digunakan  adalah  katalis  basa  homogen  KOH dengan  variasi  0,1;  0,5;  1;  1,5;  dan  2%  dari jumlah  minyak  dan  metanol.  Perbandingan metanol  terhadap  minyak  pada  proses  ini  lebih besar  dibandingkan  dengan  proses  esterifikasi yaitu  1:12  karena  jumlah  trigliserida  yang  akan diubah menjadi metil ester lebih besar dari asam lemak bebas yang diubah menjadi metil ester.
Proses  transesterifikasi  dilakukan  dengan cara  direfluks  pada  suhu  mendekati  titik  didih metanol yaitu 60-65 o C selama 2 jam. Hasil yang diperoleh berupa 2 lapisan yaitu metil ester pada lapisan  atas  dan  gliserol  pada  lapisan  bawah. Hasil  dari  reaksi  transesterifikasi  dipisahkan dengan  menggunakan  corong  pisah,  setelah dipisahkan  kemudian  metil  ester  dievaporasi pada  suhu  sesuai  dengan  titik  didih  metanol. Ketika  proses  pencucian  dengan  akuades  lebih mudah  karena  tidak  banyak  terjadi  emulsi  dan
tidak  membutuhkan  waktu  yang  lama  dalam proses  pncucian.  Pada  lapisan  atas  pencucian berupa  metil  ester  dan  lapisan  bawah  yaitu  air dan  gliserol  yang  larut  dalam  air.  Selanjutnya metil ester hasil pemisahan dari air ditambahkan Na 2 SO 4 anhidrat  yang  berfungsi  untuk  mengikat air  yang  masih  terdapat  dalam  metil  ester. Kemudian  dilakukan  penyaringan  dengan  kertas saring Whatman 40 dan didapat metil ester.

## Pengaruh Berat Katalis KOH Terhadap Hasil pada Proses Transesterifikasi
Untuk  mempelajari  pengaruh  berat  katalis KOH  pada  reaksi  transesterifikasi  dilakukan dengan memvariasikan berat katalis KOH  yaitu 0,1;  0,5;  1;  1,5;  dan  2  %,  sedangkan  suhu  dan waktu dibuat tetap yaitu 60-65 o C dan 2 jam. Dari  penelitian  yang  dilakukan,  jika disajikan  dalam  bentuk  grafik,  diperoleh  hasil seperti pada gambar 1 berikut :

## Gambar 1. Grafik hubungan antara berat katalis KOH dan hasil pada proses transesterifikasi
Dari  grafik  pada  Gambar  1  terlihat  bahwa dengan  bertambahnya  konsentrasi  katalis  maka konversi biodiesel cenderung meningkat. Konversi biodiesel katalis tertinggi didapat pada penggunaan  katalis  KOH  1  %  yaitu  78,96  %. Pada penggunaan katalis KOH lebih rendah dari 1%  biodiesel  yang  dihasilkan  belum  maksimal sedangkan  pada  penggunaan  katalis  lebih  dari  1 %  terjadi  penurunan  konversi  biodiesel.  Adanya penurunan  tersebut  mengindikasikan  jumlah katalis yang digunakan telah berlebih. Kelebihan katalis  dapat  mengakibatkan  berkurangnya  hasil biodiesel.  Hal  ini  disebabkan  karena  pemakaian katalis  yang  berlebih  dapat  mengakibatkan terjadinya reaksi saponifikasi (Julia, 2007).
Pengaruh Waktu Terhadap Hasil pada Proses Transesterifikasi
Rosmawaty, dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2015, 2, 213 - 222
1
Untuk  mempelajari  pengaruh  waktu  reaksi tranesterifikasi dilakukan dengan memvariasikan waktu  reaksi  yaitu  1,  2,  3,  4,  dan  5  jam, sedangkan  suhu  dan  berat  katalis  KOH  dibuat tetap yaitu 60-65 o C  dan 1 % b/b.
Dari  penelitian  yang  dilakukan,  jika disajikan  dalam  bentuk  grafik,  diperoleh  hasil seperti pada gambar 2.
Gambar 2. Grafik hubungan antara waktu dan hasil pada proses transesterifikasi
Dari gambar 2 dapat dilihat bahwa konversi biodiesel  optimum  diperoleh  pada  proses transesterifikasi dengan  waktu reaksi 3 jam yaitu 81,98  %.  Semakin  lama  waktu  transesterifikasi maka  konversi  yang  dihasilkan  semakin  besar, hal  ini  karena  akan  memberikan  kesempatan reaktan  untuk  bertumbukan  satu  sama  lain  lebih lama  sehingga  kinerja  katalis  akan  lebih maksimal, tetapi penggunaan waktu yang terlalu lama juga dapat mengurangi efektifitas transesterifikasi  karena  dapat  mengakibatkan terjadinya  reaksi  balik  (Hikmah  dan  Zuliyana, 2010).

## Pengaruh  Suhu  Terhadap  Hasil  pada  Proses Transesterifikasi
Untuk  mempelajari  pengaruh  suhu  reaksi tranesterifikasi dilakukan dengan memvariasikan suhu  reaksi  yaitu  50,  55,  60,  65,  dan  70 o C, sedangkan  waktu  dan  berat  katalis  KOH  dibuat tetap  yaitu  3  jam  dan  1  %  b/b.  Dari  penelitian yang  dilakukan,  jika  disajikan  dalam  bentuk grafik,  diperoleh  hasil  seperti  pada  gambar  3. Dari  grafik  pada  gambar  3  menunjukkan  bahwa semakin  tinggi  suhu  reaksi  yang  dioperasikan sampai  dengan  65 o C,  maka  konversi  biodiesel semakin  besar.  Hal  ini  terjadi  karena  dengan naiknya  suhu,  maka  tumbukan  antar  partikel semakin besar, sehingga reaksi berjalan semakin
cepat dan konstanta reaksi semakin besar. Tetapi pada  suhu  yang  melebihi  titik  didih  metanol (65 o C),  terjadi  penurunan  konversi  biodiesel. Penurunan  konversi  biodiesel  ini  disebabkan oleh hilangnya sebagian metanol karena penguapan (Julia, 2007).

## Gambar 3. Grafik hubungan antara suhu dan hasil pada proses transesterifikasi

## Karakterisasi Biodiesel Analisis Biodiesel Dengan Spektrometer FTIR
Uji  FTIR  dilakukan  pada  lemak  sapi  dan biodiesel.  Tujuan  dilakukan  pengujian  dengan FTIR  adalah  untuk  membuktikan  adanya  ester pada  produk  transesterikasi,  hal  ini  dapat  dilihat dari  serapan  khas  pada  gugus  C=O  dan  C-O. Hasil  uji  FTIR  untuk  lemak  sapi  dan  biodiesel disajikan pada tabel 2.
Pada    tabel  1  memperlihatkan  adanya  ester untuk  lemak  sapi  memiliki  dua  karakteristik ikatan  penyerapan  yang  kuat  yang  timbul  dari karbonil  (C=O)  sekitar  1743,65  cm -1 dan  C-O pada  1056,99-1172,72  cm -1 .  Getaran-getaran peregangan  C-H  dari  rantai  asam  lemak  muncul pada  2854,65-2924,09  cm -1 ,  sedangkan  serapan tajam  pada  daerah  725,23cm -1 merupakan serapan  untuk  gugus  alkena  (-CH=CH-)  dari rantai  asam  lemak  tak  jenuh.  Sedangkan  daerah serapan   –OH muncul pada 3464,15 cm -1 .
Pada  tabel  1  terdapat  perubahan  serapan dari gugus karbonil C=O, gugus ester C-O untuk biodisel. Pada lemak sapi gugus karbonil (C=O) memilki serapan kuat pada 1743,65cm -1 berubah menjadi  1734,04  cm -1 pada  metil  ester, sedangkan  untuk  gugus  C-O  terjadi  perubahan dari  pergeseran  1056,99-1172,72cm -1 menjadi 1017,47    -1197,82  cm -1 ,  perubahan  juga  terjadi pada daerah serapan tajam   725,23 cm -1 menjadi 721,39 cm -1 daerah ini merupakan serapan untuk
Rosmawaty, dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2015, 2, 213 - 222
1
gugus  alkena  (CH=CH)  dari  rantai  asam  lemak tak jenuh.
Tabel 1. Perbandingan FT-IR lemak sapi dan biodiesel
Serapan pada daerah 2849,87 - 2954,03 cm -1 merupakan  serapan  untuk  gugus  C-H  alifatik ( streching )  diperkuat  dengan  serapan  pada 1436,03  cm -1 –  1466,89  cm -1 yang  merupakan serapan  untuk  CH 2 dan  1362,73  cm -1 –1378,16 cm -1 merupakan  serapan  untuk  CH 3 .Pergeseran antara  1056,99  cm -1 menjadi  1017,47cm -1 merupakan daerah rentang C-O yang berdekatan dengan  CH 3 yang  menunjukkan  adanya  gugus metil  ester.  Dan  serapan  pada  3468,07  cm -1 merupakan  daerah  serapan  khas  untuk  OH    dari gliserol.
Analisis  Biodiesel  dengan  Spektrometer 1 H- NMR
Biodiesel  yang  telah  diperoleh  kemudian dianalisis  dengan 1 H-NMR  untuk  mengetahui presentasi  konversi  biodiesel  dari  lemak  sapi tersebut.

## Gambar 4. Spektra 1 H-NMR lemak sapi
Proton  metil  ester  berada  pada  daerah  3,7 ppm,  dan  proton  α- berada  pada  daerah  2,3 ppm. Sedangkan proton gugus gliserida
ditunjukkan oleh spektra pada daerah 4-4,3 ppm dan  di  daerah  5-6  ppm  (Knothe,  2000;Gelbard dkk.,  1995).  Spektra 1 H-NMR  lemak  sapi sebelum  diberikan  perlakuan  dapat  dilihat  pada gambar 4.
Dari  Gambar  4  dapat  dilihat  spektra  lemak sapi  adanya    proton  dari  gugus  gliserida  yang ditunjukkan  pada  daerah  4-5  ppm  dan  5-6  ppm. Di mana gliserida ini akan diubah menjadi metil ester  pada  proses  transesterifikasi.  Pada  daerah 1-2  ppm  muncul  puncak  yang  lebar  dan  tinggi, puncak  ini  terjadi  karena  proton-proton  pada  α- CH 2 asam  lemak  berada  terlalu  dekat  sehingga geseran  kimia  juga  menjadi  terlalu  dekat akibatnya puncak-puncak akan bergabung menjadi  satu  singlet  di  mana  puncak-puncak tengah  suatu  multiplet  makin  tinggi  sementara puncak-puncak  pinggir  akan  mengecil.  Hal  ini disebut juga gejala pemiringan.
Gambar 5. Spektra 1 H-NMR biodiesel pada kondisi berat katalis optimum
Spektra 1 H-NMR  biodiesel  pada  kondisi berat katalis optimum diperlihatkan pada gambar 5.  Dari  hasil  spektra  biodiesel  pada  gambar  5 menunjukkan  adanya  spektra  gliserol  pada daerah  5-6  ppm,  sedangkan  pada  daerah    4-4,3 ppm  tidak  terlihat.  Dari  hasil  perhitungan  untuk penentuan konversi biodiesel ini, maka diperoleh konversi metil ester sebesar 97,11 % . Sedangkan dari  perhitungan  secara  eksperimen  diperoleh konversi metil ester sebesar 78,96 %.
Spektra 1 H-NMR  biodiesel  pada  kondisi waktu  optimum  transesterifikasi  diperlihatkan pada gambar 6. Dari hasil spektra biodiesel pada gambar  6  menunjukkan  adanya  spektra  gliserol pada  daerah  5-6  ppm,  sedangkan  pada  daerah 4-4,3 ppm tidak terlihat.
1
Gambar 6. Spektra 1 H-NMR biodiesel pada kondisi waktu transesterifikasi optimum
Proton  metil  ester  berada  pada  daerah  3,63 ppm, dan proton α-CH 2 berada pada daerah 2,27 ppm.  Dari  hasil  perhitungan  untuk  penentuan konversi  biodiesel  ini,  maka  diperoleh  konversi metil  ester  sebesar  98,02  %.  Sedangkan  dari perhitungan secara eksperimen diperoleh konversi metil ester sebesar 81,98 %.
Gambar 7. Spektra 1 H-NMR biodiesel pada kondisi suhu transesterifikasi optimum
Spektra 1 H-NMR  biodiesel  pada  kondisi suhu  optimum  transesterifikasi    diperlihatkan pada Gambar 7. Dari hasil spektra biodiesel pada Gambar  7  menunjukkan  adanya  spektra  gliserol pada  daerah  5-6  ppm,  sedangkan  pada  daerah 4-4,3  ppm  tidak  terlihat,  sehingga  untuk menentukan % konversi digunakan persamaan 2. Proton metil ester berada pada daerah 3,64 ppm, dan proton α-CH 2 berada pada daerah 2,28 ppm. Dari hasil perhitungan untuk penentuan konversi biodiesel ini, maka diperoleh konversi metil ester sebesar  97,61  %.  Sedangkan  dari  perhitungan secara eksperimen diperoleh konversi metil ester sebesar 76,94 %.
Spektra 1 H-NMR biodiesel kondisi optimum  transesterifikasi  diperlihatkan  pada
gambar  8.  Dari  hasil  spektra  biodiesel  pada gambar  8  menunjukkan  adanya  spektra  gliserol pada daerah 5-6 ppm, sedangkan pada daerah  4- 4,3  ppm  tidak  terlihat.  Proton  metil  ester  berada pada daerah 3,63 ppm, dan proton α-CH 2 berada pada daerah 2,27 ppm.
Gambar 8. Spektra 1 H-NMR biodiesel pada kondisi optimum transersterifikasi
Dari  hasil  perhitungan  untuk  penentuan konversi  biodiesel  ini,  maka  diperoleh  konversi metil  ester  sebesar  98,13  %.  Sedangkan  dari perhitungan secara eksperimen diperoleh konversi metil ester sebesar 78,96 %.

## Analisis Hasil Biodiesel Dengan  GC – MS
Biodiesel  hasil  reaksi  esterifikasi  dengan menggunakan  katalis  asam, dan  reaksi transesterifikasi  dengan  menggunakan  katalis basa, KOH kemudian dilakukan analisis GC-MS. Tujuannya  adalah  agar  dapat  mengetahui  jenis metil ester yang terkandung dalam biodiesel dari lemak  sapi  yang  dihasilkan  melalui  dua  proses reaksi, yaitu esterifikasi dan transesterifikasi.
Berdasarkan  data  GC-MS,  maka  berbagai jenis  metil  ester  yang  ada  pada  biodiesel  dapat ditentukan.Puncak  yang  terlebih  dahulu  keluar adalah  ester  dengan  rantai  karbon  yang  pendek. Setelah  itu  diikuti  dengan  rantai  karbon  yang lebih  panjang.  Kolom  (fasa  diam)  yang digunakan bersifat non polar, sedangkan secara umum  ester bersifat  polar.  Ester rantai pendek bersifat  lebih  polar  dari  pada  ester  rantai panjang.  Sesuai  hukum like  dissolve  like ester dengan  rantai  yang  lebih  panjang  akan  tertahan dalam kolom sedangkan ester rantai pendek akan lolos  bersama  fasa  gerak  keluar  dari  kolom.
Rosmawaty, dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2015, 2, 213 - 222
1
Kandungan  metil  ester  hasil  analisis  GC-MS pada  biodiesel  lemak  sapi  dapat  ditunjukkan pada gambar 9 dan tabel 2 berikut ini:
Gambar 9. Kromatogram metil ester dari lemak sapi
Tabel 2. Kandungan metil ester dari lemak sapi hasil analisis GC-MS
Pada gambar 9, kromatogram hasil pengujian  GC-MS  menunjukkan  adanya  26 puncak  tetapi  hanya  22  puncak  yang  terdeteksi sebagai  metil  ester  asam  lemak  (Tabel  3).  Tiga puncak  dengan  persen  area  terbesar  dihasilkan oleh  puncak  ke  10  yaitu  metil  palmitat (C 17 H 34 O 2 )  sebesar  21,71  %  dengan  waktu retensi      18,05  menit dan m/z  =  270;  puncak  ke 17  yaitu  metil  oleat  (C 19 H 36 O 2 )  sebesar 12,52 % dengan waktu retensi 22,377 menit dan m/z = 296; dan  puncak ke 21 yaitu metil stearat (C 19 H 38 O 2 )  sebesar  30,04  %  dengan  waktu retensi  23,115  menit  dan      m/z  =  298.  Dalam ketentuan  biodiesel  terdapat  syarat  adanya bilangan  setana  di  mana  memiliki  atom  C sebanyak  16  atau  lebih.  Jadi  ketiga  jenis  metil ester  ini  yaitu,  metil  stearat,  metil  palmitat  dan metil oleat memenuhi ketentuan untuk dikatakan
sebagai  biodiesel  karena  memiliki  atom  C  lebih dari 16. Metil palmitat mempunyai rantai karbon yang paling pendek sehingga puncaknya muncul lebih  awal  dibandingkan  metil  oleat  dan  metil stearat.  Sedangkan  puncak  oleat  muncul  lebih dulu dari metil stearat karena berat molekul metil stearat lebih besar dari pada berat molekul  metil oleat.

## Analisis  Sifat  Fisik  Biodiesel  Dengan  Metode ASTM
Pengujian  sifat  fisik  biodiesel  dari  lemak sapi  diperoleh  dengan  metode  pemeriksaan ASTM  ( The  American  Society  for  Testing  and Materials )  yang  kemudian  akan  dibandingkan dengan standar  SNI biodiesel. Hasil engujiannya dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Perbandingan karakter fisik biodiesel lemak sapi dengan SNI biodiesel
a. Kerapatan spesifik
Kerapatan spesifik biodiesel dari lemak sapi yaitu  0,8675  g/cm 3 telah  memenuhi  spesifikasi SNI  biodiesel.  Panas  pembakaran  dari  biodiesel yang  dihasilkan  telah  memenuhi  standar  ASTM (ASTM  D1298)  yaitu    0,850-0,890  g/cm 3 .  Jika biodiesel mempunyai kerapatan spesifik melebihi  ketentuan,  akan  terjadi  reaksi  tidak sempurna  pada  konversi  minyak  hewani. Biodiesel seperti ini akan meningkatkan keausan mesin,  emisi,  dan  menyebabkan  kerusakan  pada mesin.
b . Viskositas kinematik
Viskositas kinematik diukur dengan metode pemeriksaan  IKU/5.4/TK-02  dan  memberikan hasil  4,971  mm 2 /s,  hal  ini  juga  telah  memenuhi spesifikasi  SNI  biodiesel.  Viskositas  berkaitan dengan  komposisi  asam  lemak  dan  tingkat kemurnian  biodiesel,  viskositas  naik  dengan
Rosmawaty, dkk / Ind. J. Chem. Res. , 2015, 2, 213 - 222
1
kenaikan  panjang  rantai  karbon  asam  lemak jenuh,  kenaikan  panjang  rantai  karbon  alkohol, penurunan  panjang  rantai  karbon  asam  lemak tidak jenuh dan adanya kenaikan sisa -mono, -di, dan trigliserida dalam biodiesel .
Viskositas  bahan  bakar  untuk  mesin  diesel perlu  dibatasi.  Viskositas  yang  terlalu  rendah dapat  mengakibatkan  kebocoran  pada  pompa injeksi  bahan  bakar,  sedangkan  viskositas  yang terlalu  tinggi  dapat  mempengaruhi  kerja  cepat alat  injeksi  bahan  bakar  dan  mempersulit pengkabutan  bahan  bakar  minyak  sehingga pembakaran menjadi kurang sempurna.
Viskositas kinematik biodiesel yang dihasilkan  dari  lemak  sapi  cukup  rendah sehingga  jika  digunakan  sebagai  bahan  bakar mesin  diesel,  hasil  injeksi  dalam  ruang pembakaran  mudah  membentuk  kabut  dan memudahkan pembakaran.
c  Titik nyala Titik  nyala  atau flash  point diukur  dengan metode  IKU/5.4/TK-03  dan  memberikan  hasil 134,5 o C.  Hasil  ini  telah  memenuhi  standar  SNI biodiesel yaitu standar minimum 100 o C. Penentuan  titik  nyala  ini  berkaitan  dengan keamanan  dalam  penyimpanan  dan  penanganan bahan bakar (Prihandana dkk., 2006). Titik nyala yang  tinggi  akan  memudahkan  dalam  proses penanganan,  penyimpanan,  dan  pengangkutan karena  dapat  mengurangi  resiko  penyalaan. Apabila titik nyala rendah mengakibatkan bahan bakar tersebut mudah terbakar dalam penyimpanannya.
d. Titik tuang Titik  tuang  atau pour  point diukur  dengan metode  analisa  IKU/5.4/TK-04.  Titik  tuang adalah  suatu  angka  yang  menunjukkan  suhu terendah  di  mana  bahan  bakar  masih  dapat mengalir  atau  dituang  apabila  didinginkan  pada kondisi  tertentu  (Prihandana,  dkk.,  2006).  Hasil uji  titik  tuang  ( pour  point )  yaitu  sebesar 27 o C belum memenuhi standar kualitas biodiesel, karena  lebih  besar  daripada  batasan  SNI biodiesel  yaitu  maksimal  18 o C.  Pada  uji  titik tuang  berhubungan  dengan  viskositas,  yaitu dengan  semakin  rendah  viskositas  biodiesel, maka  semakin  mudah  biodiesel  untuk  mengalir pada  kondisi  tertentu.  Titik  tuang  menunjukkan suhu  di  mana  minyak  mulai  membeku  atau
berhenti  mengalir.  Titik  tuang  yang  tinggi  akan membuat mesin sulit dinyalakan pada suhu yang rendah. Nilai titik tuang biodiesel dari lemak sapi ini  membuat  penggunaan  biodiesel  pada  mesin diesel akan sukar menyala pada suhu rendah.
e. Sisa karbon Conradson
Hasil  uji  sisa  karbon  Conradson  biodiesel dari  lemak  sapi  dengan  menggunakan  metode ASTM  D189  yaitu  sebesar  0,018  %  wt  telah memenuhi standar kualitas biodiesel. Sisa karbon Conradson  adalah  nilai  karbon  yang  tertinggal setelah  penguapan  dan  pembakaran  habis. Tingkatan residu karbon tergantung pada jumlah asam  lemak  bebas  dan  jumlah  trigliserida (Prihandana dkk, 2006).
Widyastuti  (2007)  mengatakan  bahwa kandungan  sisa  karbon  yang  tinggi  akan merugikan  jika  diaplikasikan  pada  mesin  karena akan  menghambat  pengoperasian  mesin  dan merusak semua bagian pipa injeksi bahan bakar. Sisa  karbon  yang  lebih  kecil  dapat  mengurangi deposit  karbon  yang  terbentuk  dan  juga mengurangi polusi udara.
f. Korosi kepingan tembaga
Korosi    kepingan    tembaga    ( Cooper    Strip Corrosion = CCR )  biodiesel    dari  lemak  sapi pada    100°C  adalah  1b  sehingga    memenuhi standar  ASTM  (ASTM  D  130)  yaitu    maksimal no  3  (Lampiran  9).  Tes    ini  dilakukan    untuk mengukur    pengaruh    bahan    bakar    terhadap tingkat  korosi  tembaga  yang berkaitan dengan kadar  asam    lemak  bebas  biodiesel.    Tingkatan korosi    kepingan    tembaga    tergantung  dari kadar  asam    lemak    bebas,    gliserida,    logam alkali  sebagai  katalis  yang    sudah  dalam  bentuk sabun.  Dari  ketiga  penyebab  tersebut  pengotor dari  sisa  katalis  lebih  banyak  berpengaruh terhadap  nilai  CCR.  Di  samping  komponen tersebut  menurut    Mittelbach  dan  Remschmidt (2004)    nilai    CCR  ditentukan    pula    oleh  metil ester    dari    asam    lemak    tidak    jenuh    dengan ikatan rangkap  lebih dari  satu dan polimer yang terbentuk selama proses.

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan,  maka  dapat  disimpulkan  sebagai berikut :
1
1. Kondisi  optimum  pembuatan  biodiesel pada reaksi transesterifikasi
menggunakan  katalis  KOH  dan  pelarut metanol  adalah,  berat  katalis  KOH  1%, waktu reaksi 3 jam, dan suhu 65 o C. 2. Biodiesel  dari  lemak  sapi  dengan menggunakan pelarut metanol dan katalis KOH memiliki kerapatan spesifik,  viskositas  kinematik,  titik nyala, sisa karbon Conradson, dan korosi kepingan tembaga  yang telah memenuhi standar  SNI  biodiesel  namun  masih memiliki  titik  tuang  yang  melebihi standar SNI biodiesel.

## DAFTAR PUSTAKA
Bandjar,  A.,  Sutapa,  I.,  Rosmawaty,  R.,  & Mahulau,  N.  (2014).  The  Utilitasion  of  Beef Tallow  Into  Biodiesel  With  Heterogenous Catalyst. Indonesian  Journal  Of  Chemical Research, 2 (1), 166-170.
Elisabeth,  J.  dan  Haryati,  T.,  2001,  Biodiesel Sawit  Bahan  Bakar  Alternatif  yang  Ramah Lingkungan, Berita BPPT , Oktober, 1-4.
Enchinar, J. M., Gonzales, J. F., Rodrigues, J. J. dan  Tejedor,  A.,  2002,  Biodiesel  Fuels  from Vegetables Oils, Transesterification of Cynara  cardulus L.,  Oils  with  Ethanol, Energy and Fuels , 16.
Fransina,  E.,  Sutapa,  I.,  Hehanussa,  S.,  2013, Cow’s Fat Processing To Biodiesel By NaOH As Catalyst In Methanol. Indonesian Journal Of Chemical Research, 1 (1), 23-27
Freedman,  B.,  Pryde,  E.  H.,  dan  Mounts,  T.  L., 1984,  Variables  Affecting  of  Fatty  Esters from  Transesterified    Vegetables  Oil, Jurnal of American Oil Chemist., 61,1638-1643. Gelbard, G., O. Bres, R. M. Vargas, F. Vielfaure, dan  U.  F.  Schucgardt,1995, 1 H  Nuclear Magnetic  Resonance  Determination  The Transesterification  of  Rapeseed  Oil  with Methanol, J.  AM  Oil  Chem.  Soc., 72,  1239- 1241.
Hikmah,  M.  N.  dan  Zuliyana,  2010, Pembuatan Metil  ester  dari  Minyak  Dedak  dan  Metanol dengan Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi, Skripsi, Universitas Diponegoro.
Julia,  D.,  2007, Kajian  Pengaruh  Temperatur dan  Persen  Berat  KOH  Terhadap  Konversi
Produk  Transesterifikasi  Minyak  Kelapa ,
Skripsi, Universitas Mulawarman.
Knothe,  G.,  2000,  Monitoring  a  Progressing Transesterification  Reaction  by  Fiber-Optic Near  Infrared  Spectroscopy  with  Correlation to H Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy, Jpn.  AM.  Oil.  Chem.  Soc .,  77,
9483, 489-493.
Knothe,  G.,  2010,  Biodiesel  and  Renewable Diesel:  A  Comparison, Progress  in  Energy and Combustion Science , 36, 364–373.
Leung, Y. C. D., Xuan W., dan Leung, M. K. H.,
2010, A  Review  On  Biodiesel  Production Using  Catalyzed  Transesterification,  Applied Energy .
Ma,  F.  dan  Hanna  M.  A.,  1999,  Biodiesel Production:  A  Review, Bioresour.  Technol. , 70, 1-15.
Mastutik,  D.,  2006, Transesterifikasi  Minyak
Jelantah  Kelapa  Sawit  menjadi  Biodiesel menggunakan Zeolit-Y Melalui Proses
Esterifikasi ,  Tesis,  Universitas  Gadjah  Mada, Yogyakarta.
Nugroho,  A.,  2006, Biodiesel  Jarak  Pagar, Bahan      Bakar    Alternatif        yang        Ramah Lingkungan, PT Agro Media, Tangerang.
Pinto, A. C., Guarieiro, L. L. N., Rezende, M.J.
C., Ribeiro, N. M., Torres, E. A., Lopes,    W. A.,  Pereira,  P.  A.  P.,  dan  Andrade,  J.  B., 2005,  Biodiesel:  An  Overview, J.  Braz. Chem. Soc ., 16,1313–1330.
Prihandana, R., Hendroko, R., dan Nuramin, M.,
2006, Menghasilkan Biodiesel Murah, Penerbit Agromedia, Bogor.
Sutapa,  I.,  Rosmawaty,  R.,  Samual,  I.,  2013,
Biodiesel  Production  From  Bintanggur  Oil (Callophyllum inophyllum L.) Using Calsium Oxide (CaO) Catalyst. Indonesian Journal Of Chemical Research, 1 (1), 53-60 Widyastuti, L., 2007, Reaksi Metanolisis Minyak Biji Jarak Pagar Menjadi Metil Ester Sebagai Bahan  Bakar  Pengganti  Minyak  Diesel dengan  Menggunakan  Katalis  KOH ,  Skripsi Fakultas  MIPA  KIMIA,  Universitas  Negeri Semarang, Semarang.
Zhang,  Y.,  M.  A.  Dubè,  McLean,  D.  D.,  dan Kates,  M.,  2003,  Biodiesel  Production  from Waste  Cooking  Oil:  1.  Process  Design  and Technological  Assessment,  Review  Paper, Bioresource Technology , 89, 1-16