Senin, 25 Oktober 2010

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA SAWIT DENGAN PROSES IMMOBILISASI ENZIM LIPASE Candida Rugosa DENGAN PARTIKEL Zeolite

A. JUDUL
Pembuatan Biodiesel dari minyak kelapa sawit dengan proses immobilisasi enzim lipase candida rugosa dengan partikel zeolite.

B. LATAR BELAKANG MASALAH
Biodiesel secara umum adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari bahan terbarukan atau secara khusus merupakan bahan bakar mesin diesel yang terdiri atas ester alkil dari asam-asam lemak. Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati, minyak hewani atau dari minyak goreng bekas/daur ulang. Bahan baku biodiesel yang berpotensi besar di Indonesia untuk saat ini adalah minyak mentah kelapa sawit (Crude Palm Oil atau CPO), dimana produksi kelapa sawit sangat tinggi di Indonesia. Jumlah produksi dan konsumsi CPO di Indonesia dapat dilihat pada Gambar B.1.

Gambar B.1 Kurva produksi, konsumsi CPO untuk industri dan kebutuhan pangan di Indonesia
Sumber :www.indexmundi.com

Penelitian yang memanfaatkan minyak mentah kelapa sawit (Crude Palm Oil atau CPO) sebagai bahan bakar untuk menghasilkan biodiesel sebagai pengganti solar. Sampai saat ini minyak sawit masih belum dimanfaatkan secara maksimal. Minyak sawit merupakan minyak yang tergolong minyak pangan sehingga pemanfaatannya sebagai bahan bakar dibandingkan dengan minyak nabati lainnya yang sebagian besar merupakan minyak pangan mempunyai resiko yang kecil terhadap gejolak yang terjadi pada masyarakat.
Dengan semakin menipisnya persediaan bahan bakar petroleum, diperlukan bahan bakar pengganti yang bersifat terbaharukan. Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang menjanjikan yang dapat diperoleh dari minyak tumbuhan, lemak binatang atau minyak bekas melalui transesterifikasi dengan alkohol. Biodiesel memberikan sedikit polusi dibandingkan bahan bakar petroleum. Selain itu, biodiesel dapat digunakan tanpa modifikasi ulang mesin diesel (Mardiah dkk, 2006).

C. PERUMUSAN MASALAH
Pemanfaatan bahan bakar nabati merupakan kebutuhan yang sulit dihindari di masa mendatang. Apalagi, pemanfaatan bahan bakar nabati tidak hanya berguna untuk menjadi substitusi dari energi berbasis minyak bumi yang makin terbatas ketersediannya. Lebih dari itu, upaya pengembangan bahan bakar nabati akan mengurangi tingkat polusi dan mempercepat pengurangan pengangguran dan kemiskinan. Salah satu bahan bakar nabati yang mulai banyak dikembangkan saat ini adalah biodiesel.
Reaksi transesterifikasi menggunakan banyak katalis basa dan tidak dapat di gunakan kembali, sehingga diperlukan suatu proses yang dapat mengurangi penggunaan katalis tersebut dengan menggunakan immobilisasi enzim lipase dengan partikel zeolit. Katalis lipase ini mempunyai efesiensi katalitik yang tinggi dan bila dalam kondisi immobilisasi dapat dipergunakan kembali.

D. TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh konsentrasi biokatalis, temperatur operasi, serta pengadukan terhadap perolehan yield biodiesel, yang merupakan bahan bakar terbarukan dari minyak sawit (CPO) sebagai salah satu bahan baku dari sekian banyak bahan baku yang dapat digunakan untuk pembuatan biodiesel yang bersifat ramah lingkungan. Adapun katalis yang digunakan ialah biokatalis berupa enzim Lipase jenis Candida Rugosa yang diproses secara transesterifikasi.
Selain itu diharapkan penelitian ini dapat memberikan kontribusi besar bagi pengembangan energi terbarukan yang masih banyak bisa digali dari bumi NAD khususnya dan Indonesia pada umumnya.
Aplikasi produksi biodiesel dari bahan baku minyak sawit ini dengan proses bio tergolong masih belum dieksplorasi. Hal ini memberikan kesempatan yang besar bagi peneliti bidang ini untuk terus berinovasi menghasilkan paten, HAKI dll. Hasil penelitian ini juga sangat memungkinkan untuk dipublikasikan di jurnal-jurnal nasional terakreditasi dan jurnal internasional.


E. LUARAN YANG DIHARAPKAN
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan suatu solusi energi terbarukan yang masih banyak bisa digali dengan proses bio dari bumi NAD khususnya dan Indonesia pada umumnya.


F. KEGUNAAN
Diharapkan penelitian ini dapat menghasilkan yield biodiesel yang optimum disertai dengan optimalisasi dari kondisi operasi, maka dapat dilakukan proses transesterifikasi antara minyak sawit dengan metanol menggunakan biokatalis enzim lipase. Dengan demikian akan dihasilkan biodiesel yang merupakan bahan bakar alternatif dari sumber nabati yang bersifat ramah lingkungan.

G. TINJAUAN PUSTAKA
G.1 Minyak Nabati

Pengertian ilmiah paling umum dari istilah ‘biodiesel’ mencakup sembarang (dan semua) bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumber daya hayati atau biomassa. Sekalipun demikian, makalah ini akan menganut definisi yang pengertiannya lebih sempit tetapi telah diterima luas di dalam industri, yaitu bahwa “biodiesel adalah bahan bakar mesin/motor diesel yang terdiri atas ester alkil dari asam-asam lemak” (Soerawidjaja, 2006).
Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati maupun lemak hewan, namun yang paling umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah minyak nabati. Minyak nabati dan biodiesel tergolong ke dalam kelas besar senyawa-senyawa organik yang sama, yaitu kelas ester asam-asam lemak. Akan tetapi, minyak nabati adalah triester asam-asam lemak dengan gliserol, atau trigliserida, sedangkan biodiesel adalah monoester asam-asam lemak dengan metanol. Perbedaan wujud molekuler ini memiliki beberapa konsekuensi penting dalam penilaian keduanya sebagai kandidat bahan bakar mesin diesel :
1. Minyak nabati (yaitu trigliserida) berberat molekul besar, jauh lebih besar dari biodiesel (yaitu ester metil). Akibatnya, trigliserida relatif mudah mengalami perengkahan (cracking) menjadi aneka molekul kecil, jika terpanaskan tanpa kontak dengan udara (oksigen).
2. Minyak nabati memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari minyak diesel/solar maupun biodiesel, sehingga pompa penginjeksi bahan bakar di dalam mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan (atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan ke dalam kamar pembakaran.
3. Molekul minyak nabati relatif lebih bercabang dibanding ester metil asam-asam lemak. Akibatnya, angka setana minyak nabati lebih rendah daripada angka setana ester metil. Angka setana adalah tolok ukur kemudahan menyala/terbakar dari suatu bahan bakar di dalam mesin diesel.
Di luar perbedaan yang memiliki tiga konsekuensi penting di atas, minyak nabati dan biodiesel sama-sama berkomponen penyusun utama (≥ 90 %-berat) asam-asam lemak. Pada kenyataannya, proses transesterifikasi minyak nabati menjadi ester metil asam-asam lemak, memang bertujuan memodifikasi minyak nabati menjadi produk (yaitu biodiesel) yang berkekentalan mirip solar, berangka setana lebih tinggi, dan relatif lebih stabil terhadap perengkahan.
Semua minyak nabati dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar namun dengan proses-proses pengolahan tertentu (Y.M Choo, 1994). Tabel G.1 menunjukkan berbagai macam tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitas yang dihasilkannya.







Tabel G.1 Tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitasnya

Sumber: Soerawidjaja, 2006

G.2 Komposisi dalam Minyak Nabati
Komposisi yang terdapat dalam minyak nabati terdiri dari trigliserida-trigliserida asam lemak (mempunyai kandungan terbanyak dalam minyak nabati, mencapai sekitar 95%-b), asam lemak bebas (Free Fatty Acid atau biasa disingkat dengan FFA), mono- dan digliserida, serta beberapa komponen-komponen lain seperti phosphoglycerides, vitamin, mineral, atau sulfur. Bahan-bahan mentah pembuatan biodiesel adalah:
a. Trigliserida-trigliserida, yaitu komponen utama aneka lemak dan minyak-lemak.
b. Asam-asam lemak, yaitu produk samping industri pemulusan (refining) lemak dan minyak-lemak, adapun komposisi asam lemak dari tiap-tiap minyak nabati tersebut diperlihatkan pada Tabel G.2

Tabel G.2 Persentase asam lemak dari beberapa minyak nabati
Asam lemak n Sawit Inti sawit Kelapa Kedelai Bunga mataha-ri Kanalo (Rape)
Heksanoat 6 - 0,5 0,5 - - -
Oktanoat 8 - 3 - 10 6 - 9 - - -
Dekanoat 10 - 3 – 14 6 – 10 - - -
Laurat 12 0,1 – 1,0 37 – 52 44 - 51 - - -
Miristat 14 0,9 – 1,5 7 - 17 13 - 18 - - -
Palmitat 16 41,8– 46,8 2 - 9 8 – 10 7 - 10 4 – 8 3,49
Stearat 18 4,2 – 5,1 1 – 3 1 - 3 3 – 6 2 – 5 0,48
Eikosanoat 20 0,2 – 0,7 0,6 - 0 - 2 0 – 1 -
Sumber : CIC Indochemical, (1992); Goering (1982)



G.2.1 Trigiliserida
Trigliserida adalah triester dari gliserol dengan asam-asam lemak, yaitu asam-asam karboksilat beratom karbon 6 s/d 30. Trigliserida banyak dikandung dalam minyak dan lemak, merupakan komponen terbesar penyusun minyak nabati. Selain trigliserida, terdapat juga monogliserida dan digliserida. Struktur molekul dari ketiga macam gliserid tersebut dapat dilihat pada Gambar G.3.


Gambar G.3 Struktur molekul monogliserida, digliserida, dan trigliserida

G.2.2 Asam Lemak Bebas

Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terpisahkan dari trigliserida, digliserida, monogliserida, dan gliserin bebas. Hal ini dapat disebabkan oleh pemanasan dan terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis. Oksidasi juga dapat meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.
Dalam proses konversi trigliserida menjadi alkil esternya melalui reaksi transesterifikasi dengan katalis basa, asam lemak bebas harus dipisahkan atau dikonversi menjadi alkil ester terlebih dahulu karena asam lemak bebas akan mengkonsumsi katalis. Pemisahan atau konversi asam lemak bebas ini dinamakan tahap preesterifikasi. Kandungan asam lemak bebas dalam biodiesel akan mengakibatkan terbentuknya suasana asam yang dapat mengakibatkan korosi pada peralatan injeksi bahan bakar, membuat filter tersumbat dan terjadi sedimentasi pada injector (www.journeytoforever.com).

G.3 Minyak Nabati dari Kelapa Sawit
Potensi kelapa sawit di dunia sangat besar, hal ini ditandai dengan perolehan kelapa sawit yang mencapai 5.000 kg per hektar per tahun (dapat dilihat pada Tabel G.1). Dari kelapa sawit dapat dihasilkan minyak kelapa sawit (biasa disebut dengan palm oil) yang sangat potensial untuk digunakan sebagai pengganti bahan bakar diesel. Keunggulan palm oil sebagai bahan baku biodiesel adalah kandungan asam lemak jenuh yang tinggi sehingga akan menghasilkan angka setana yang tinggi. Selain itu palm oil mempunyai perolehan biodiesel yang tinggi per hektar kebunnya.
Terdapat dua jenis minyak sawit yang dapat dibuat dari kelapa sawit, misalnya Crude Palm Oil (CPO) yang didapat dari daging buah kelapa sawit, atau Crude Palm Kernel Oil yang didapat dari inti biji kelapa sawit. Namun CPO mempunyai komposisi asam lemak bebas yang cukup tinggi sehingga apabila digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel, sebelum tahap transesterifikasi perlu dilakukan tahap konversi FFA terlebih dahulu yang dinamakan dengan tahap esterifikasi. Selain dari dua jenis minyak sawit yang telah disebutkan diatas, terdapat juga fraksi minyak sawit turunan CPO yang sudah dimurnikan yaitu Refined Bleached Deodorized Palm Oil (RBDPO). Perbedaannya adalah pada RBDPO kandungan asam lemak bebas sudah sangat kecil, sehingga tidak diperlukan lagi tahap preesterifikasi. Komposisi asam lemak bebas dari berbagai minyak yang dapat dihasilkan dari kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel G.4

Tabel G.4 Kandungan asam lemak bebas dari berbagai minyak kelapa sawit
Minyak FFA
RBD Palm Oil < 0,1

Crude Palm Oil 1 -10%
Palm Fatty Acid Distillate 70 -90%
Crude Palm Kernel Oil 1 – 10%
Crude Palm Stearin 1 -10%
Palm Sludge Oil 10 – 80%
Sumber: Yuen May Choo, 1987

Setiap minyak nabati mempunyai karakteristik tersendiri. Karakteristik tersebut diukur berdasarkan jumlah angka asam, angka penyabunan, dan kandungan FFA. Parameter kualitas minyak sawit CPO dan RBDPO dapat dilihat pada Tabel G.5.

Tabel G.5 Parameter kualitas minyak sawit CPO dan RBDPO
Parameter CPO RBDPO
Angka asam 6,9 mgKOH/g oil 0,49-0,59 mgKOH/g oil
Angka penyabunan
200-205 mgKOH/g oil
199-217 mgKOH/g oil
KandunganFFA 2,5 – 4,2% -w <0,1%-w
Sumber: Mittelbach,2004 dan Prakoso,Tirto 2005,www.ptpn13.com

G.4 Biodiesel
Biodiesel adalah satu bahan bakar alternatif yang dapat dihasilkan dari setiap lemak atau minyak nabati. Bahan bakar biodiesel adalah suatu metil atau etil ester yang diperoleh dari sumber yang dapat diperbaharui seperti minyak nabati, lemak hewan dan minyak goreng.
Bahan bakar biodiesel di produksi melalui salah satu proses yang disebut dengan transesterifikasi, dengan menggunakan berbagai jenis minyak nabati (trigliserida) yang kemudian di ubah menjadi metil ester melalui suatu raksi kimia dengan alkohol dan katalis. Produk samping dari reaksi kimia ini adalah gliserol dan air. Bahan bakar biodiesel mengandung oksigen dan selama tidak dapat dipisahkan dari bahan baku, juga akan menghasilkan sulfur akibat kontaminasi selama proses pentransesteran dan selama berada di dalam ruang simpan (Schmidt Lawrence, 2004)
Biodiesel bisa digunakan dengan mudah karena dapat bercampur dengan segala komposisi dengan minyak solar, mempunyai sifat-sifat fisik yang mirip dengan solar biasa, sehingga dapat diaplikasikan langsung untuk mesin-mesin diesel yang ada hampir tanpa modifikasi, dapat terdegradasi dengan mudah (biodegradable), 10 kali tidak beracun dibanding minyak solar biasa dan memiliki angka setana yang lebih baik dari minyak solar biasa. Asap buangan biodiesel tidak hitam, tidak mengandung sulfur serta senyawa aromatic, sehingga emisi pembakaran yang dihasilkan ramah lingkungan serta tidak menambah akumulasi gas karbondioksida di atmosfer sehingga. Lebih jauh lagi mengurangi efek pemanasan global atau banyak disebut dengan zero CO¬¬2 emission. Oleh karena itu, pengembangan biodiesel di Indonesia dan dunia menjadi sangat penting seiring dengan semakin menurunnya cadangan bahan bakar diesel berbasis minyak bumi, isu pemanasan global, serta isu tentang polusi lingkungan. Pengembangan biodiesel di dunia sudah dilakukan sejak tahun 1980-an, sehingga pada saat ini beberapa bagian dunia telah dilakukan komersialisasi bahan bakar ramah lingkungan ini (Prakoso Tirto, 2003, Tanggal akses 20-11-2010)
Biodiesel mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan bahan bakar diesel, antara lain:
- Emisi yang dihasilkan dari pembakaran biodiesel ini rendah bila dibandingkan dengan emisi hasil pembakaran bahan bakar diesel konvensional
- Biodiesel mudah terurai di alam oleh mikroorganisme
- Terbuat dari minyak tumbuh – tumbuhan baru maupun minyak tumbuhan bekas pakai
- Mengurangi ketergantungan pada minyak bumi
- Harga hanya 50 - 70 % per gallon, tanpa adanya modifikasi pada mesin
- Biodiesel aman dalam proses penyimpanan, karena mempunyai flash point yang tinggi (Anonimous, 2006).

G.5 Lipase dan immobilisasi enzim
G.5.1 Lipase
Lipase merupakan enzim yang sangat potensial, karena lipase memiliki spesifitas yang tinggi terhadap substrat sehingga dapat digunakan sebagai katalis dalam beberapa proses reaksi untuk industri. Lipase dapat digunakan dalam industri farmasi, kulit, deterjen, makanan, parfum, percobaan pembentukan diagnosa medis dan sintesis bahan organik lainnya. Menurut Neena N. Gandhi (1997) ada dua katagori dimana lipase dapat digunakan sebagai katalis yaitu:
1. Hidrolisis
RCOOR’ + H2O RCOOH + R’OH
2. Sintesis
Reaksi sintesis dapat dipisahkan menjadi :
a. Esterifikasi
RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O
b. Interesterifikasi
RCOOR’ + R”COOR” RCOOR’” + R”COOR”
c. Alkoholisis
RCOOR” + R”OH RCOOR’ + R’OH
d. Asidolisis
RCOOR’ + R”COOH R” COOR’ + RCOOH

G.5.2 Enzim Lipase Sebagai Biokatalisator
Seperti halnya katalisator, enzim dapat mempercepat reaksi kimia dengan menurunkan energi aktivasinya. Enzim tersebut akan bergabung sementara dengan reaktan sehingga mencapai keadaan transisi dengan energi aktivasi yang lebih rendah daripada energi aktivasi yang diperlukan untuk mencapai keadaan transisi tanpa bantuan katalisator atau enzim
Sebagai biokatalis, enzim mempunyai karakteristik yang sangat menarik untuk industri: sangat spesifik, aktif dalam kondisi normal, mudah didapat, dan ramah lingkungan. Daya pikatnya berasal dari selektivitasnya yang tinggi, aktif dan bekerja dalam kondisi normal, serta limbah yang dihasilkan mudah dituntaskan. Secara umum, enzim digunakan sebagai katalis dalam beragam reaksi, seperti hidrolisis, transesterifikasi, resolusi kinetik dari campuran rasemat, dan lain-lain (Cut Fatimah Zuhra, 2002)

G.5.3 Immobilisasi Enzim
Penggunaan enzim yang telah diisolasi memiliki beberapa kesulitan yaitu enzim tersebut tidak cukup stabil pada kondisi operasi. Dan sebagai molekul bebas yang larut dalam air, enzim tersebut sulit dipisahkan dari substrat dan produk, selain itu enzim ini sulit untuk digunakan secara berulang-ulang. Dewasa ini telah dilakukan berbagai usaha untuk mengatasi hambatan ini yaitu dengan proses immobilisasi enzim secara difusi enzim kedalam campuran reaksi dan mempermudah memperoleh kembali enzim tersebut dengan teknik pemisahan sederhana (Cut Fatimah Zuhra, 2002)
Kegunaaan enzim immobilisasi diantaranya adalah :
1. Stabilitas enzim dapat diperbaiki.
2. Dapat dibuat untuk tujuan khusus.
3. Enzim dapat digunakan kembali.
4. Operasi berlangsung sinambung, sehingga lebih praktis.
5. Reaksi membutuhkan ruang yang lebih kecil.
6. Kemurnian enzim lebih tinggi dan jumlah produk yang lebih baik dapat dicapai.
7. Kontrol reksi yang lebih baik dapat dicapai.
8. Penyelamatan sumber daya alam dengan populasi lebih rendah dapat diperoleh.

G.6 Proses Pembuatan Biodiesel Secara Transesterifikasi
Cara yang paling umum untuk menghasilkan biodiesel adalah melalui reaksi transesterifikasi, yang mengacu pada suatu pengkatalisasian reaksi kimia yang disertai minyak nabati dan suatu alkohol untuk menghasilkan alkil ester asam lemak (yaitu biodiesel) dan gliserol. Trigliserol (trigliserida), sebagai suatu komponen utama dari minyak nabati, terdiri atas tiga rantai panjang asam lemak diesterifikasi menjadi ikatan gliserol. Ketika trigliserida bereaksi dengan suatu alkohol, ke tiga rantai asam lemak bebas dari kerangka gliserol akan berikatan dengan alkohol untuk menghasilkan asam lemak alkil ester (misalnya sam lemak metil ester atau FAME). Gliserol dihasilkan sebagai suatu produk samping
Asam lemak metil ester dapat di proses dengan pengadukan (pencampuran) antara minyak dengan alkohol (etanol) menggunakan katalis. Kondisi reaksi yang sesuai adalah pada suhu 70 0C dan selama kontak waktu satu hari dapat mengubah 99% minyak menjadi ester. Gliserol kemudian dipisahkan dari metil ester dengan suatu pemiahan, misalnya melalui sentrifugasi, dan kemudian dilakukan pemurnian untuk memperoleh produk akhir. Gliserol di proses dengan tujuan untuk memperoleh kembali metanol setelah di recycle, dan akan kemudian akan diperoleh produk gliserol murni untuk keperluan lainnya (Zhang. Y, 2003, Tanggal akses 05-01-2010).
Reaksi pembentukan biodiesel dapat dilihat pada Gambar G.5

CH2OOCR1 CH2OH R1COOR’
katalis
CHOOCR2 + 3 R’OH CHOH + R2COOR’

CH2OOCR3 CH2OH R3COOR’
Trigliserida Alkohol Gliserol Biodiesel

Gambar G.5. Reaksi pembentukan biodiesel

Tahap-tahap reaksi pembentukan biodiesel adalah sebagai berikut:
Trigliserida (TG) + R’OH Digliserida (DG) + R’COOR1
Digliserida (DG) + R’OH Monogliserida (MG) + R’COOR2
Monogliserida (MG) + R’OH Gliserin (GL) + R’COOR3

Marchetti et al, (2005) dalam penelitiannya memaparkan penggunaan beberapa jenis katalis dalam proses tranesterifikasi untuk menghasilkan biodiesel, diantaranya adalah :
a. Proses dengan menggunakan katalis asam
Biodiesel dapat dihasilkan dari proses transesterifikasi dengan menggunakan katalis asam. Asam yang sering digunakan yaitu asam sulfat. Katalis ini memberikan yield biodiesel yang tinggi, tetapi reaksinya berlangsung lama yaitu sekitar 1 hari untuk mencapai konversi yang sempurna dan temperatur bervariasi antara 55 - 88 C.
Pada proses ini perbandingan molar alkohol dan minyak nabati merupakan faktor utama yang dapat mempengaruhi kelangsungan proses transesterifikasi. Dengan adanya alkohol yang berlebih diperoleh hasil yang maksimum, tetapi juga menimbulkan masalah lain yaitu proses recovery gliserol yang terbentuk akan sulit (Marchetti et al, 2005, Tanggal akses 05-01-2010).

b. Proses transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa.
Proses transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa lebih cepat bila dibandingkan dengan menggunakan katalis asam yaitu membutuhkan waktu reaksi 30 menit. Kendala dari proses ini yaitu mengandung air, dimana produk esternya akan terhidrolisis yang menghasilkan pembentukan sabun melalui reaksi safonifikasi yang bersifat irreversibel, dan juga akan mempersulit recovery gliserol dengan terbentuknya emulsi ( Marchetti et al, 2005, Tanggal akses 05-01-2010 ).
Proses dengan katalis basa lebih sering digunakan dengan pertimbangan proses dapat berlangsung pada suhu yang lebih rendah dan waktu reaksi yang lebih cepat dan sedikit korosi jika dibandingkan dengan proses dengan katalis asam. Temperatur standar yang digunakan adalah 60oC, tetapi hal ini sangat tergantung dari jenis katalis. Temperatur yang berbeda akan memberikan tingkat konversi yang berbeda pula, dengan alasan tersebut range temperatur yang digunakan seharusnya 25-120oC.
( Marchetti et al, 2005, Tanggal akses 05-01-2010).

c. Proses transesterifikasi dengan menggunakan katalis lipase
Lipase suatu enzim yang digunakan sebagai katalis untuk reaksi hidrolisis gliserol dan alkoholisis, juga dapat digunakan sebagai katalis untuk reaksi tranesterifikasi dan esterifikasi (Marchetti et al, 2005, Tanggal akses 05-01-2010 ).
• Keuntungan katalis lipase
1. Adanya kemungkinan regenerasi dan penggunaan kembali dari residu immobile (untuk enzim dalam bentuk serbuk), karena bisa ditempatkan didalam reaktor jika aliran reaksinya dijaga.
2. Penggunaan enzim di dalam reaktor memungkinkan untuk menggunakan enzim dengan konsentrasi tinggi dan hal ini membuat aktivasi lipase bertahan lebih lama.
3. Immobilisasi dari lipase dapat melindunginya dari pelarut yang digunakan di dalam reaksi dan hal ini mencegah semua partikel enzim menumpuk pada suatu tempat.
4. Produk mudah dipisahkan
• Kekurangan katalis lipase
1. Kehilangan aktivitas awal karena volume dari molekul minyak
2. Biokatalis lebih mahal dibandingkan enzim biasa

Tabel G.6 Perbandingan proses transesterifikasi berdasarkan pemakaian katalis
Variabel Katalis basa Katalis asam Katalis lipase
Temperatur reaksi (oC)
Kandungan asam lemak
Kandungan air

Yield metil ester
Recovery gliserol
Pemurnian metil ester
Katalis 60-70
Saponifikasi
Bercampur dengan reaksi
Normal
Sulit
Pencucian
Murah 55-80
Ester
Bercampur dengan air
Baik
Sulit
Tidak ada
Murah 30-40
Metil ester
Tidak berpengaruh
Tinggi
Mudah
Pencucian
Mahal
Sumber : Marchetti et al, 2005 (Tanggal akses 05-01-2010).

Tabel G.7 Perbandingan sifat minyak diesel, minyak canola dan biodieel canola.
Minyak diesel Minyak canola Biodiesel canola
Density (Kg/L) 0,835 0,922 0,88
Nilai kalor kotor (MJ/L) 38,3 36, 9 33,3
Viskositas (mm2s/ pada 37,80C) 3,86 37 4,7
C : H : O (rasio) 3,59 3,26 3,28
Sumber : http://www.biodiesel.org.au/Standards.html Marchetti J.M, Miguel V.U, Errazu F.A, 2005, Possible Methods for Biodisel Production, http//www.elsevier.com/locate/rs, (Tanggal akses 05-01-2010)

H. METODELOGI PELAKSANAAN

H.1 Tempat dan waktu penelitian
Penelitian ini InsyaAllah akan dilakukan pada bulan Oktober hingga Maret 2011 di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium Bioproses di Jurusan Teknik Kimia Universitas Syiah Kuala.

H.2 Bahan dan Alat
• Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
 Minyak sawit (CPO).
 Etanol 96%
 Biokatalis enzim lipase
 Zeolit.
 Phenolpthalein
 KOH
 Kertas saring.
 Aquades.t
 Aluminium foil.

• Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :
- Erlenmeyer 50 ml
- Gelas Ukur 100 ml
- Gelas Kimia 50 ml dan 100 ml
- Termometer
- Pipet Volume 1 ml
- Corong pemisah
- Buret 100 ml
- Magnetik stirrer
- Pengaduk dan motor pengaduk
- Timbangan digital
- Oven
- Hot plate/penagas air
- Cawan porselen
- Statip dan klem


H.3 Variabel Penelitian
a. Variabel Tetap
1. Konsentrasi biokatalis 4% dari minyak
2. Waktu operasi 10 menit .
3. pH larutan = 7
b. Variabel berubah
1. Kecepatan putaran pengaduk: 150 rpm, 300 rpm, 450 rpm, 600 rpm.
2. Perbandingan mol metanol terhadap minyak kelapa: 3:1, 4:1, 5:1 .
3. Temperatur operasi: 30, 40, 50o C.
H.4 Prosedur Kerja
1. Prosedur kerja pengaktifan enzim lipase
10 ml 0,91 gram
Nacl 0,1 N enzim Lipase


Pengadukan selama 5 menit.
Aktivator

Aktifator

2. Prosedur Immobilisasi enzim lipase.






3. Prosedur kerja pembuatan Biodiesel
Perbandingan mol Metanol terhadap minyak sawit: 4:1,dan 5:1










Tranesterifikasi













H.5 Analisa Produk Biodiesel
Etil ester yang diperoleh setelah proses pencucian dilakukan analisa karakteristik dan komposisinya. Adapun analisa terhadap komposisi biodiesel dilakukan menggunakan Gas Chromatografi (GC), yang dilakukan di Jurusan Teknik Kimia ITB. Dari sekian banyak sampel yang diperoleh untuk berbagai variabel percobaan, maka untuk analisa dengan menggunakan GC sampel yang dipilih ialah sampel dengan persentase yield tertinggi. Sedangkan analisa terhadap karakteristik dari etil ester yang di analisa dalam penelitian ini ialah densitas, viskositas, nilai asam, dan yield biodiesel yang diperoleh.
Tahapan analisanya sebagai berikut :
a. Penentuan densitas
Ditimbang terlebih dahulu berat piknometer kosong, kemudian etil esternya dimasukkan kedalam piknometer dan ditimbang. Untuk perhitungannya digunakan rumus sebagai berikut :

b. Penentuan viskositas
Untuk menghitung viskositas metil ester digunakan alat viscometer Cannon-Fenske. Sampel dimasukkan melalui lubang masukan sampai mencapai batas paling bawah dari viskometer Cannon-Fenske. Kemudian dicatat waktu yang dibutuhkan sampel untuk mencapai batasan diatasnya. Percobaan ini dapat diulang beberapa kali untuk mendapatkan data yang akurat. Kemudian dapat di lakukan perbandingan masing – masing perlakuan berdasarkan perbedaan temperatur yang diberikan. Sedangkan untuk perhitungan viskositasnya digunakan rumus sebgai berikut :
K ( t – v)
Dimana : = Viskositas kinematik (mm /s)
K = konstanta viscometer (diketahui pada alat)
t = waktu yang dibutuhkan sampel mencapai batasannya (s)
v = koreksi energi kinetik ( tabel manual operasi).
c. Penentuan nilai asam
Bilangan asam adalah ukuran dari jumlah asam lemak bebas, serta dihitung berdasarkan berat molekul asam lemak atau campuran asam lemak. Bilangan asam dinyatakan sebagai jumlah milligram KOH 0,1 N yang digunakan untuk menetralkan asam lemak bebas yang terdapat dalam 1 gram minyak atau lemak. Tahapannya adalah sebagai berikut :
Metil ester yang akan diuji ditimbang 10-20 gram di dalam Erlenmeyer 200 ml dan dicatat beratnya. Ditambahkan 50 ml alkohol netral 95%, kemudian dipanaskan selama 10 menit dalam penangas air sambil diaduk. Larutan ini kemudian dititrasi dengan KOH 0,1 N dengan indikator larutan phenolphthalein 1% dalam alkohol, sampai tepat terlihat warna merah jambu. Setelah itu dihitung jumlah milliliter KOH yang digunakan untuk menetralkan asam lemak bebas dalam 1 gram etil ester.
Nilai asam (acid value) =
Dimana : A = ml KOH yang dibutuhkan untuk titrasi sampel
N = Normalitas larutan KOH
W = gram sampel yang digunakan
56,1 = Bobot molekul KOH

H.6 Rencana dan Jadwal Pelaksanaan
Kegiatan penelitian direncanakan berlangsung selama 5 bulan dengan perincian seperti yang tercantum dalam Tabel H.6
No Kegiatan Bulan Ke-
I II III VI
1 Persiapan Penelitian
2 Pengadaan Alat dan Bahan
3 Rangkaian Alat
4 Pelaksanaan penelitian & Pengumpulan Data
5 Pengolahan Data
6 Pembuatan Laporan


J. DAFTAR PUSTAKA

Annonymous, 2006. Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jarak Sebagai Bahan Bakar Diesel. Jurusan Teknik Kimia, Unsyiah, Banda Aceh.

Cut Fatimah Zuhra, S.si, M.si, 2002, Penyediaan Asam Eikosapentanoat (EPA) Dan Asam Dokosaheksanoat (DHA) Melalui Transesterifikasi Minyak Ikan Dengan metanol Yang Dikatalisis oleh Lipase. Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Jurusan Kimia Universitas Sumatera Utara.ITB, Bandung.

Darmanto S dan Sigit A.I, 2006, Analisa Biodiesel Minyak Kelapa Sebagai Bahan Bakar Alternatif Minyak Diesel, TEKNIK Mesin UNDIP.

Haryanto Bode, 2002, Bahan Bakar Alternatif Biodiesel, Jurusan Teknik Kimia, USU

Http://www.rovicky.files.wordpress.com, 2008, Kebijakan Energi Nasional (PP05/2006), tanggal akses 4 Maret 2010

Mardiah dkk, 2006, Pengaruh Asam Lemak dan Konsentrasi Katalis Asam Terhadap Karakteristik Dan Konversi Biodiesel Pada Transesterifikasi Minyak Mentah Dedak Padi, http://www.kemahasiswaan.its.ac.id, (Tanggal akses 05-01-2010

Marchetti J.M, Miguel V.U, Errazu F.A, 2005, Possible Methods for Biodisel Production, http//www.elsevier.com/locate/rser, (Tanggal akses 05-01-2010)

Prakoso Tirto, 2003, Potensi Biodiesel Indonesia, http://www.migas-indonesia.com, (Tanggal akses 20-11-2008)

Theresia U.H dan Bambang S, 2008, Biokatalis, Enzim dan Biotransformasi, http://www.ebiotrends.wordpress.com, (tanggal akses 02-02-2009).

Turkan Ali and Kalay Saban, 2008, Study Of The Mechanism Of Lipase-Catalyzed Methanolysis Of Sunflower Oil In Tert-butanol and Heptane, Turkish journal of biochemistry-Turk J Biochem, 2008 ; 33(2) ; 45-46

Zhang Y, Dube M.A, McLean D.D, dan Kates M, 2003, Biodiesel Production From Waste Cooking Oil: 1. Proses Design And Technological Assessment, Bioresource Technology, http// www.elsevier.com/locate/rser, (Tanggal akses 05-01-2010)