(2512-H-2009)

KINETIKA TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) MENGGUNAKAN KATALIS BENTONIT TERIMPREGNASI

Al3+ DAN TERPILARISASI ION KEGGIN

Tesis untuk memenuhi salah satu persyaratan

mencapai derajat Master of Science (MSc)

Program Studi S2 Ilmu Kimia Jurusan Kimia

diajukan oleh

Bibiana Dho Tawa 07/260277/PPA/2354

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA

2009

THE KINETICS OF TRANSESTERIFICATION OF JATROPHA OIL (Jatropha curcas L.) USING Al3+ IMPREGNATED AND KEGGIN ION

PILLARED BENTONITE CATALYSTS

Thesis Submitted to fulfill one of the requirements to obtain

the degree of Master of Science

Chemistry Department

By:


GRADUATE PROGRAMME FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES

GADJAH MADA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2009

ii

Tesis ini kupersembahkan untuk

almarhum bapak Daniel Dhima,

mama Yuliana Meme, Suami, Anak,

semua keluargaku dan tanah air

tercinta

iv

PRAKATA

Syukur dan terima kasih yang tak terhingga kepada Allah yang Maha

Kuasa, karena tuntunan-Nya saya bisa menyelesaikan tesis ini sebagai salah satu

syarat yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar Master of Science di Program

Studi S2 Ilmu Kimia, Program Pascasarjana Jurusan Kimia Universitas Gadjah

Mada, Yogyakarta.

Terima kasih juga saya sampaikan kepada semua pihak yang telah berkenan

untuk membantu penyelesaian tesis ini dengan caranya masing-masing, terutama

kepada :

1. Dr. Triyono, S.U., sebagai Pembimbing Utama dan Kepala Laboratorium

Kimia Fisika Jurusan Kimia, Fakultas MIPA UGM Yogyakarta beserta staf

dan Prof. Dra. Wega Trisunaryanti, M.S., Ph.D.Eng. sebagai Pembimbing

Pendamping atas kepercayaan yang diberikan kepada saya untuk

menyelesaikan tesis ini.

2. Ketua tim riset bersama, Pak Abulloh dan anggota tim : Afri, Agnita, Citra,

dan Sari atas kerja sama yang baik selama penelitian di laboratorium Kimia

Fisika Jurusan Kimia, Fakultas MIPA UGM Yogyakarta.

Akhirnya penulis mengutip satu peribahasa “Tak ada gading yang tak

retak”, demikian pula dengan hasil riset dan tesis saya ini tak ada yang tak kurang

sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak akan diterima dengan

senang hati demi kesempurnaannya.

Yogyakarta, September 2009

Penulis

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... iv

PERNYATAAN...................................................................................................... v

PRAKATA............................................................................................................. vi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. x

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii

INTISARI............................................................................................................. xiv

ABSTRACT ......................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

I.1 Latar Belakang .......................................................................................1

I.2 Perumusan Masalah ...............................................................................4

I.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................5

BAB III LANDASAN TEORITIK, HIPOTESIS, DAN RANCANGAN

PENELITIAN ............................................................................................12

III.1 Landasan Teoritik ..............................................................................12

III.1.1 Kinetika reaksi ......................................................................12

III.1.2 Katalis heterogen ..................................................................14

III.2 Hipotesis ............................................................................................14

III.3 Rancangan Penelitian ........................................................................15

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ..............................................................17

IV.1 Alat dan Bahan ..................................................................................17

IV.2 Prosedur Penelitian ...........................................................................17

IV.2.1 Persiapan bahan baku bentonit .............................................17

IV.2.2 Persiapan bahan baku minyak jarak pagar ...........................17

IV.2.3 Modifikasi bentonit dengan H2SO4 2M.................................18

vii

IV.2.4 Impregnasi bentonit dengan ion Al3+.....................................18

IV.2.5 Pilarisasi dengan larutan kation oligomer aluminium

hidroksida..............................................................................19

IV.2.6 Penentuan keasaman total bentonit........................................19

IV.2.7 Analisis gugus fungsional bentonit dengan

spektrometer infra merah ......................................................20

IV.2.8 Analisis rasio Si/Al bentonit dengan metode

analisis pengaktifan netron cepat (APNC)............................20

IV.2.9 Penentuan kadar asam lemak bebas (ALB)

minyak jarak pagar ...............................................................21

IV.2.10 Penentuan kadar air dalam minyak jarak pagar...................21

IV.2.11 Penentuan berat molekul dan kandungan

asam lemak trigliserida dalam minyak jarak pagar...............22

IV.2.12 Penentuan laju reaksi transesterifikasi minyak

jarak pagar menggunakan katalis bentonit............................22

IV.2.13 Analisis kandungan metil ester............................................23

IV.2.14 Analisis konsentrasi metil ester ...........................................23

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................24

V.1 Karakter Bentonit Pada Berbagai Proses Aktivasi .............................24

V.1.1 Keasaman total bentonit termodifikasi .................................24

V.1.2 Rasio Si/Al bentonit termodifikasi .........................................26

V.1.3 Spektra IR bentonit termodifikasi ..........................................27

V.2 Karakter Minyak Jarak Pagar .............................................................32

V.3 Laju Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar dengan

Metanol Menggunakan Katalis Bentonit ..........................................33

V.3.1 Kandungan asam lemak dan berat molekul rata-rata

minyak jarak pagar ..............................................................33

V.3.2 Konsentrasi metil ester yang dihasilkan dari

reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dengan

metanol menggunakan katalis bentonit termodifikasi ..........37

V.3.3 Laju reaksi transesterifikasi berdasarkan laju

viii

pengurangan molekul trigliserida .........................................45

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................48

VI.1 Kesimpulan .......................................................................................48

VI.2 Saran ..................................................................................................49

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................50

LAMPIRAN ..........................................................................................................54

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Transesterifikasi trigliserida............................................................. 6

Gambar 2 Struktur kristal mineral lempung dalam arah tegak lurus bidang datar (Konta,1995) ............................................................... 9

Gambar 3 Ruang antar lapisan dalam struktur smektit, komponen utama dalam bentonit: smektit alam mengembang oleh karena kulit hidrasi molekul air di sekeliling kation penyeimbang seperti Ca2+, Na+ dan yang lainnya (Konta, 1995) ......................... 10

Gambar 4 Spektra IR: (a) bentonit alam K, (b) bentonit I100 dan (c) bentonit I500............................................................................... 28

Gambar 5 Spektra IR : (a) bentonit alam, (b) bentonit P100 dan (c) bentonit P500 .............................................................................. 30

Gambar 6 Spektra IR: (a) bentonit alam dan (b) B2M .................................... 31

Gambar 7 Reaksi antara trigliserida dengan natrium hidroksida membentuk gliserol dan campuran garam asam lemak ................ 32

Gambar 8 Reaksi penyabunan asam lemak bebas dengan natrium hidroksida ...................................................................................... 33

Gambar 9 Kromatogram metil ester hasil transesterifikasi minyak jarak pagar dan metanol menggunakan katalis NaOH .................. 34

Gambar 10 Spektra MS metil ester asam lemak dalam minyak jarak pagar ... 35

Gambar 11 Mekanisme transesterifikasi yang terkatalis basa (Schuchardt et al., 1998) ................................................................ 36

Gambar 12 Kromatogram metil ester hasil transesterifikasi minyak jarak pagar dan metanol menggunakan katalis I500 selama 3 jam .................................................................................. 37

Gambar 13 Mekanisme transesterifikasi minyak tumbuhan yang terkatalis asam (Schuchardt et al., 1998) ....................................... 38

Gambar 14 Grafik hubungan antara konsentrasi metil palmitat standar (mg/mL) vs area ................................................................ 39

Gambar 15 Grafik hubungan antara konsentrasi metil linoleat standar (mg/mL) vs area ................................................................ 39

Gambar 26 Grafik hubungan antara konsentrasi metil oleat standar (mg/mL) vs area ................................................................ 40

Gambar 17 Grafik hubungan antara konsentrasi metil stearat standar (mg/mL) vs area ................................................................ 40

Gambar 18 Grafik hubungan antara waktu (menit) vs konsentrasi metil ester (mol/L) yang dihasilkan menggunakan katalis I100 ...... 42

Gambar 19 Grafik hubungan antara waktu (menit) vs konsentrasi metil ester (mol/L) yang dihasilkan menggunakan katalis I500 ...... 42

Gambar 20 Grafik hubungan antara waktu (menit) vs konsentrasi metil ester (mol/L) yang dihasilkan menggunakan katalis P100 ..... 44

Gambar 21 Grafik hubungan antara waktu (menit) vs konsentrasi

x

metil ester (mol/L) yang dihasilkan menggunakan katalis P500 ..... 44 Gambar 22 Grafik hubungan antara waktu (menit) vs konsentrasi

metil ester (mol/L) yang dihasilkan menggunakan katalis B2M ..... 45 Gambar 23 Grafik hubungan antara waktu (menit) versus 1/[TG]

(mol-1L) untuk I100.......................................................................... 46 Gambar 24 Grafik hubungan antara waktu (menit) versus 1/[TG]

(mol-1L) untuk P100......................................................................... 46 Gambar 25 Grafik hubungan antara waktu (menit) versus 1/[TG]

(mol-1L) untuk P500......................................................................... 47

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Keasaman total sampel bentonit berdasarkan jumlah mmol

basa amoniak yang teradsorpsi/g sampel bentonit ............................24

Tabel 2 Rasio Si/Al bentonit alam (K) dan bentonit termodifikasi ..............27

Tabel 3 Kandungan asam lemak minyak jarak pagar ...................................34

Tabel 4 Perhitungan berat molekul rata-rata minyak jarak pagar ................ 35

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Penentuan kandungan asam lemak bebas minyak jarak pagar . 54

Lampiran 2 Penentuan kadar air minyak jarak pagar.................................... 55

Lampiran 3 Penentuan keasaman total bentonit alam dan bentonit

teraktivasi asam ......................................................................... 55

Lampiran 4 Penentuan keasaman total bentonit terpilar dan

bentonit terimpregnasi .............................................................. 58

Lampiran 5 Data rasio unsur Si /Al............................................................... 60

Lampiran 6 Data area metil ester standar ..................................................... 60

Lampiran 7 Hasil analisis metil ester dan trigliserida untuk I500.................. 63

Lampiran 8 Hasil analisis metil ester dan trigliserida untuk I100.................. 64

Lampiran 9 Hasil analisis metil ester dan trigliserida untuk P500................. 65

Lampiran 10 Hasil analisis metil ester dan trigliserida untuk P100................. 66

Lampiran 11

Lampiran 12

Lampiran 13

Lampiran 14

Lampiran 15

Lampiran 16

Lampiran 17

Lampiran 18

Lampiran 19

Lampiran 20

Lampiran 21

Lampiran 22

Hasil analisis metil ester dan trigliserida untuk B2M ................ 67

Sertifikat pengujian Al dan Si ................................................... 68

Spektra IR bentonit alam (K) .................................................... 70

Spektra IR B2M........................................................................... 71

Spektra IR P100........................................................................... 72

Spektra IR P500........................................................................... 73

Spektra IR I100............................................................................ 74

Spektra IR I500............................................................................ 75

Data GCMS metil ester menggunakan katalis NaOH ............... 76

Data GCMS metil ester menggunakan katalis I500

selama 3 jam .............................................................................. 83

Contoh data GC metil ester standar ........................................... 91

Contoh data GC metil ester menggunakan katalis I500

selama 1 jam .............................................................................. 92

xiii

KINETIKA TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) MENGGUNAKAN KATALIS BENTONIT TERIMPREGNASI

Al3+ DAN TERPILARISASI ION KEGGIN


INTISARI

Telah dipelajari kinetika transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) menggunakan katalis bentonit terimpregnasi Al3+ dan terpilarisasi ion Keggin. Bentonit alam (K) dimodifikasi melalui 3 cara, meliputi: perlakuan dengan H2SO4 2M (sampel B2M), impregnasi dengan Al3+ (sampel I100 untuk pengeringan 100oC dan I500 untuk kalsinasi 500oC), dan pilarisasi dengan ion Keggin (sampel P100 untuk pengeringan 100oC dan P500 untuk kalsinasi 500oC). Karakterisasi bentonit meliputi keasaman total dengan metode adsorpsi uap NH3, rasio Si/Al dengan metode analisis pengaktifan netron cepat (APNC) dan gugus fungsional dengan metode spektrometri InfraRed (IR). Karakterisasi minyak jarak pagar meliputi kadar air dengan metode gravimetri, bilangan asam dengan metode titrimetri, kandungan asam lemak yang terikat pada trigliserida dengan metode Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) dan berat molekul dengan metode Gas Chromatography (GC). Kinetika reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dipelajari dengan mereaksikan minyak jarak pagar dan metanol dalam rasio 1:30 menggunakan katalis bentonit termodifikasi sebanyak 7 % pada temperatur 60oC selama variasi waktu 1/4, 1/2, 1, 2, 3, dan 5 jam dalam reaktor sistem batch. Produk cair dianalisis dengan Gas Chromatography (GC) menggunakan senyawa metil ester standar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keasaman total sampel bentonit K, B2M, I100, I500, P100 dan P500 berturut-turut sebesar 4,50; 6,72; 5,53; 2,33; 4,75; dan 3,56 mmol/g. Rasio Si/Al sampel bentonit K, B2M, I100, I500, P100 dan P500 berturut-turut sebesar 0,68; 1,67; 1,02; 0,46; 2,06; dan 1,34. Gugus-gugus fungsional pada bentonit sebelum digunakan sebagai katalis yang diamati dengan spektra IR adalah Al-OH, Si-OH, Si-O-Si, Al-O-Si dan H2O. Minyak jarak pagar hasil pemurnian mempunyai bilangan asam sebesar 9,7 mg KOH/g dan kadar air sebesar 0,14 %. Komponen asam lemak utama yang terikat pada trigliserida jarak pagar adalah asam palmitat, linoleat, oleat dan stearat dan berat molekul minyak rata-rata jarak pagar adalah 865,89 g/mol. Konstanta laju reaksi transesterifikasi yang ditentukan pada penelitian hanya untuk I100, P100 dan P500, dan hasilnya berturut-turut adalah 4,12x10-5

, 1,64x10-4 dan 7,50x10-5 mol-1Lmenit-1 dengan asumsi bahwa reaksi transestrifikasi merupakan reaksi orde dua.

xiv

THE KINETICS OF TRANSESTERIFICATION OF JATROPHA OIL (Jatropha curcas L.) USING Al3+ IMPREGNATED AND KEGGIN ION

PILLARED BENTONITE CATALYSTS


ABSTRACT

The kinetics of transesterification of jatropha oil (Jatropha curcas L.) using modified bentonite catalysts have been studied. The natural bentonite (K) was modified through three ways, i.e.: treatment with H2SO4 2M (B2M sample), impregnation with Al3+ (I100 for drying at 100 oC and I500 for calcination at 500 oC), and pillarization with Keggin ion (P100 for drying at 100 oC and P500 for calcination at 500 oC). The characterization of bentonite consisted of total acidity by vapor NH3 adsorption method, Si/Al ratio by accelerated neutron activation analysis method and functional groups by InfraRed (IR) spectrometry method. The characterization of jatropha oil consisted of water content by gravimetry method, acid number by titrimetry, composition of fatty acid bound in triglyceride by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and molecular weight by gas chromatograph (GC). The transesterification kinetic of jatropha oil was studied by reacting jatropha oil and methanol with ratio 1:30 using 7 % modified bentonite catalysts at 60 oC in time variation of ¼, ½, 1, 2, 3, and 5 hours in batch reactor system. Liquid product was analyzed by gas chromatograph (GC) using standard methyl ester compounds. The research results showed that the total acidity of natural bentonite (K), B2M, I100, I500, P100 dan P500 were 4.50; 6.72; 5.53; 2.33; 4.75; and 3.56 mmol/g, respectively. The Si/Al ratio of natural bentonite (K), BB2M, I100, I500, P100 and P500 were 0.68; 1.67; 1.02; 0.46; 2.06; and 1.34, respectively. The functional groups on bentonite observed by IR spectroscopy cosistted of Al-OH, Si-OH, Si-O-Si, Al-O-Si and H2O before being used as catalysts. The characters of jatropha oil had acid number about 9.7 mg KOH/g and water content of about 0.14 %. The common components of fatty acid bound in triglyceride of jatropha oil were palmitat, linoleat, oleat and stearat acid. The average of molecular weight of jatropha oil was 865.89 g/mol. The rate constants of transeterification determined in this research were for I100, P100 and P500 only, and the results were 4.12x10 , 1.64x10 and 7.50x10 mol L minute , respectively with the assumption that transestrification reaction followed the second orde reaction.

-5 -4 -5 -1 -1

xv

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pada tahun 1970-an terjadi krisis minyak yang mendorong usaha untuk

melepaskan ketergantungan terhadap minyak bumi dengan mencari sumber-

sumber energi alternatif. Pengembangan energi alternatif saat ini berbeda dengan

yang terjadi pada tahun 1970-an. Hal ini lebih didasari oleh keinginan untuk

mengembangkan sistem energi yang mendukung upaya-upaya pelestarian

lingkungan hidup dan mengantisipasi ketidakpastian harga energi. Selain itu,

kebutuhan bahan bakar diesel dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring

dengan peningkatan populasi penduduk dan pesatnya perkembangan industri

terutama industri otomotif tetapi persediaan bahan bakar diesel yang tak dapat

diperbaharui yaitu bahan bakar yang diolah dari minyak bumi semakin lama

semakin menipis sehingga pengkajian terhadap bahan bakar alternatif dalam hal

ini energi terbarukan perlu dilakukan untuk mengatasi masalah krisis energi

tersebut.

Berdasarkan konsep dasarnya, teknologi energi baru dan terbarukan pada

umumnya bukan merupakan hal yang sama sekali baru, tetapi berupa

pengembangan dari konsep-konsep teknologi energi yang telah cukup lama

dikenal. Sumber daya energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang

output-nya akan konstan dalam rentang waktu jutaan tahun, contohnya sinar

matahari (langsung), aliran air sungai, angin, gelombang laut, arus pasang surut,

panas bumi, dan biomassa. Karakteristik energi terbarukan hampir tidak memiliki

kesamaan satu sama lain. Meskipun demikian, teknologi energi terbarukan

mempunyai beberapa sifat umum yaitu sumber-sumber energi terbarukan tidak

akan habis, secara geografis bersifat tersebar dan mempunyai densitas daya dan

energi yang rendah sehingga perangkat teknologi pemanfaatannya menempati

lahan yang relatif luas dan juga pada umumnya ramah lingkungan.

Energi terbarukan mempunyai keunggulan-keunggulan antara lain

sumbernya tersedia dalam jumlah banyak dan pemakaian energi terbarukan akan

1

menghemat pengeluaran impor bahan bakar fosil (untuk Indonesia hal ini berarti

menambah kesempatan ekspor) dan akan menciptakan lapangan kerja jika

teknologi-teknologi konversinya dikembangkan dengan memanfaatkan sumber

daya yang ada di dalam negeri. Beberapa energi terbarukan telah mencapai tahap

yang kompetitif, baik secara finansial maupun ekonomi untuk aplikasi tertentu,

seperti di lokasi-lokasi terpencil yang biaya transmisi listrik ataupun transportasi

bahan bakar ke lokasi tersebut mahal.

Sumber-sumber energi terbarukan terdiri dari energi surya, tenaga air,

energi angin, panas bumi, tenaga lautan dan energi biomassa. Bahan-bahan yang

termasuk kategori biomassa adalah produk-produk tumbuhan, baik teresterial

maupun akuatik dan material yang dihasilkan dari pengolahan tumbuhan tersebut

oleh manusia atau hewan. Salah satu produk tumbuhan yang berpotensi sebagai

sumber energi terbarukan adalah minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) yang

dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.

Biodiesel digunakan untuk mensubtitusi bahan bakar diesel melalui proses

transestirifikasi minyak tumbuhan, lemak hewan dan minyak atau lemak bekas

seperti minyak goreng bekas menggunakan katalis baik dengan katalis homogen

maupun dengan katalis heterogen. Penggunaan katalis homogen seperti NaOH,

KOH (Karmee et al., 2006), H2SO4 dan KOH (Tiwari et al., 2007) pada proses

transesterifikasi menyebabkan produk biodiesel yang dihasilkan sulit dipisahkan

dari katalis tersebut sehingga proses tersebut menjadi tidak efisien. Sedangkan

penggunaan katalis heterogen misalnya katalis zirconia termodifikasi untuk

esterifikasi dan transesterifikasi campuran asam oleat dan tricaprylin yang

merupakan komponen utama dalam minyak kacang kedelai (López et al., 2008)

dan katalis basa lempung untuk transesterifikasi minyak kelapa sawit yang

mengandung komponen utama asam palmitat dan asam oleat (Jaimasith dan

Phiyanalinmat, 2007), telah dilakukan untuk menghasilkan biodiesel dengan hasil

akhir yang mudah dipisahkan dari katalisnya. Jadi proses sintesis biodiesel

menggunakan berbagai macam katalis dan sumber asam lemak bebas dan

trigliserida dari berbagai bahan tumbuhan merupakan proses yang sedang

dikembangkan. Salah satu sumber asam lemak bebas dan trigliserida yang

2

menjadi perhatian dalam penelitian ini adalah minyak jarak pagar (Jatropha

curcas L.). Penggunaan minyak jarak pagar yang tidak dapat dimakan, bisa

menggantikan penggunaan minyak tanaman lain misalnya minyak kedelai atau

minyak kelapa sawit yang mempunyai manfaat yang lebih tinggi sebagai bahan

yang dapat dimakan daripada untuk biodiesel. Bahan yang potensial

dikembangkan sebagai katalis heterogen untuk produksi biodiesel adalah bentonit

yang mempunyai gugus silanol, aluminol dan H2O sebagai situs asam Brønsted

yang berperan dalam proses transesterifikasi.

Bentonit alam tidak dapat langsung digunakan sebagai katalis karena

masih banyak mengandung pengotor. Oleh karena itu, bentonit alam perlu

dimodifikasi terlebih dahulu, sebelum dimanfaatkan sebagai katalis. Proses

modifikasi bentonit meliputi perlakuan dengan asam menggunakan asam hidro

klorida, impregnasi menggunakan ion aluminium dan pemilaran menggunakan

ion polioksokation seperti yang dikerjakan oleh Reddy et al. (2008). Demikian

juga proses perlakuan asam menggunakan asam sulfat pada bentonit telah

dikerjakan oleh Noyan et al. (2007). Bila proses perlakuan tersebut dipakai untuk

memodifikasi bentonit pada penelitian ini, diharapkan bentonit termodifikasi ini

dapat berfungsi sebagai katalis reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dengan

metanol untuk membentuk biodiesel.

Laju pembentukan biodiesel dari reaksi transesterifikasi trigliserida yang

berasal dari minyak tumbuhan seperti minyak kelapa sawit (Darnoko dan

Cheryan, 2000) dan minyak jarak (Gupta dan Sastry, 2006) dengan metanol

menggunakan katalis KOH telah ditelititi. Sedangkan penelitian tentang proses

optimasi pembentukan biodiesel dari reaksi minyak jarak pagar (Jatropha curcas

L.) dengan metanol menggunakan katalis KOH telah dilakukan oleh Tiwari et al.

(2007). Namun penelitian tentang reaksi transesterifikasi dari minyak jarak pagar

dengan metanol menggunakan katalis bentonit belum pernah dilakukan. Oleh

karena itu, dalam penelitian ini akan dikaji sintesis biodiesel dari minyak jarak

pagar dengan metanol menggunakan berbagai katalis bentonit termodifikasi

khususnya produksi metil ester (biodiesel) berdasarkan waktu reaksi dan sifat

katalisnya.

3

I. 2 Perumusan Masalah

Berdasarkan hal-hal yang dikemukan pada latar belakang di atas, maka

dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Bagaimana karakteristik bentonit termodifikasi berdasarkan keasaman total,

gugus fungsional dan rasio Si/Al?

2. Bagaimana karakteristik minyak jarak pagar hasil permunian sebagai bahan

baku pembuatan biodiesel?

3. Bagaimana pembentukan biodiesel dalam hal ini metil ester dari reaksi antara

minyak jarak pagar dan metanol menggunakan katalis bentonit termodifikasi

berdasarkan waktu reaksi dan sifat katalisnya?

I.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mempelajari karakter bentonit termodifikasi meliputi keasaman total, gugus

fungsional dan rasio Si/Al.

2. Mengetahui karakter minyak jarak pagar hasil pemurnian sebagai bahan baku

pembuatan biodiesel.

3. Mempelajari kinetika reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar dalam media

metanol menggunakan katalis bentonit termodifikasi berdasarkan waktu

reaksi dan sifat katalisnya.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Biodiesel atau yang dikenal dengan metil ester asam lemak (fatty acid

methyl esters, FAME) pertama kali diprakarsai oleh Rudolf Christian Karl Diesel,

seorang insinyur dari Jerman yang mengembangkan mesin diesel yang

menggunakan bahan bakar minyak nabati. Pada tahun 1910, pada pekan raya

dunia di Paris, mesin atau motor diesel yang merupakan hasil penemuan dan

ciptaan Rudolf Diesel dipamerkan dan diperagakan pertama kali. Mesin tersebut

dijalankan dengan bahan bakar minyak kacang dan minyak perasan biji

hemps/ganja (Syah, 2006).

Biodiesel adalah monoalkil ester sebagai bahan bakar diesel yang berasal

dari sumber yang dapat diperbarui seperti minyak dan lemak alami yang diperoleh

melalui proses transesterifikasi, mikroemulsifikasi dan pirolisis (Snåre dan

Murzin, 2006). Penggunaan minyak kelapa sawit, minyak kedelai dan minyak biji

matahari sebagai bahan dasar biodiesel bersaing dengan penggunaannya sebagai

minyak yang dapat dimakan sehingga secara ekonomi kurang menguntungkan.

Minyak jarak pagar tidak dapat dimakan sehingga prospek sebagai bahan dasar

biodiesel lebih menguntungkan (Tiwari et al., 2007). Jarak pagar merupakan suatu

tanaman yang tahan terhadap musim kemarau, memiliki famili Euphorbiaceae

genus Jathopha dan spesies Jatropha Curcas Linn, yang menghasilkan biji yang

mengandung minyak (Hambali et al., 2007). Jarak pagar mengandung sekitar 14

% asam lemak bebas dan trigliserida. Kandungan asam lemak jarak pagar terdiri

dari asam palmitat, stearat, arakidat, linoleat dan oleat (Tiwari et al., 2007).

Biodiesel dapat dihasilkan dari minyak dan lemak melalui empat cara

yaitu transesterifikasi, pencampuran (blending), mikroemulsi dan pirolisis.

Transesterifikasi merupakan metode yang paling umum digunakan di antara

ketiga proses yang lain tersebut Myint dan El-Halwagi (2008).

Transesterifikasi merupakan pertukaran bagian alkohol dari suatu ester

dalam suatu larutan asam atau basa dalam suatu reaksi reversibel antara ester dan

alkohol (Fessenden, 1995). Dalam suatu transesterifikasi minyak tumbuhan,

5

(2512-H-2009)

Documents

Transcript of (2512-H-2009)