1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar belakang Minyak bumi
advertisement
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar belakang Minyak bumi merupakan salah satu sumber energi tak terbarukan yang berasal dari fosil yang terbentuk selama berjuta-juta tahun. Di Indonesia, kebutuhan minyak bumi diperkirakan akan meningkat lebih dari 3 kali lipat dengan pertumbuhan rata-rata 3,3% per tahun dari 297 juta barel (2013) menjadi 980 juta barel (2050) [1]. Apabila tidak ditemukan cadangan minyak bumi baru dan kebutuhan minyak bumi dunia terus meningkat maka cadangan minyak bumi dunia akan semakin berkurang dan habis dalam waktu puluhan tahun tertentu. Hasil dari pengolahan minyak bumi berjenis bahan bakar minyak tercatat mendominasi kebutuhkan energi dari tahun 2000 sampai dengan 2013 [1]. Salah satu bahan bakar minyak yang menyumbang besar dalam peningkatan kebutuhan energi di bidang transportasi adalah minyak solar. Pada tahun 2013, total konsumsi minyak solar mencapai urutan pertama sebesar 45,4% dari total jenis bahan bakar minyak yang dikonsumsi. Minyak solar digunakan sebagai salah satu bahan bakar mesin diesel seperti truk, bus, dan mesin diesel lainnya. Minyak solar termasuk turunan olahan hasil minyak bumi yang akan terus berkurang jumlahnya seiring dengan bertambahnya kendaraan transportasi. Selain itu, penggunaan minyak solar dalam jangka waktu panjang akan menyumbang dalam peningkatan laju emisi gas rumah kaca. Oleh karena itu pemerintah telah mengeluarkan kebijakan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar minyak dengan menggunakan bahan bakar yang berasal dari sumber energi baru dan terbarukan. Pemerintah telah mengeluarkan Kebijakan Energi Nasional (KEN) dalam Peraturan Pemerintah No.73 tahun 2014 untuk memanfaatkan energi baru terbarukan minimal sebesar 23% [1]. Berkaitan dengan solar, pemerintah telah mengeluarkan kebijakan untuk menggunakan bahan bakar nabati yang dapat menggantikan dan atau dicampur dengan minyak solar (diversifikasi energi). Alternatif bahan bakar pengganti atau pencampur solar yang telah dikembangkan di Indonesia yaitu biodiesel. Berkaitan dengan biodiesel dan untuk mendorong 1 2 peningkatan pemanfaatan biofuel, kementerian ESDM telah menetapkan Permen ESDM No.12/2015 yang menetapkan bahwa penggunaan campuran biodiesel mencapai 15% (usaha mikro, transportasi, dan industri) dan 25% untuk pembangkit listrik pada April 2015 meningkat menjadi 30% mulai Januari 2015 [1]. Biodiesel sebagai pengganti atau pencampur solar umumnya diproduksi dengan reaksi transesterifikasi antara trigliserida, alkohol, dan dengan bantuan katalis. Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif untuk mesin diesel yang dihasilkan oleh reaksi kimia lemak minyak nabati atau hewani dengan alkohol seperti metanol [2]. Reaksi kimia biodiesel membutuhkan katalis, umumnya basa kuat seperti natrium atau kalium hidroksida serta menghasilkan senyawa kimia baru yang disebut metil ester [2]. Keunggulan biodiesel jika digunakan sebagai bahan bakar antara lain dapat diperbaharui, biodegradable, tidak beracun, efisiensi pembakaran yang tinggi, menghasilkan emisi gas (sulfur, sulfat, dan karbon monoksida) yang rendah. Sifat lubrikasi yang lebih baik dibanding dengan petrodiesel, dan memiliki flash point yang tinggi [3]. Dari ratusan jenis tanaman berkayu yang tumbuh di Indonesia, kemiri sunan (Reutealis trisperma) merupakan salah satu tanaman penghasil minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Minyak nabati dihasilkan dari biji kemiri sunan yang didalamnya terkandung racun sehingga apabila digunakan untuk bahan baku biodiesel tidak akan bersaing dengan sumber bahan pangan. Tanaman kemiri minyak (Reutealis trisperma (Blanco) Airy Shaw) menghasilkan biji yang kandungan minyaknya dapat mencapai 50% sehingga potensial untuk dijadikan sebagai sumber bahan bakar nabati [4]. Minyak biji kemiri sunan merupakan trigliserida yang tersusun dari asam palmiat, asam oleat, asam linoleat, dan asam α-eleostearat [4]. Pada umumnya pembuatan biodiesel dilakukan dengan metode transesterifikasi. Biji kemiri sunan mengandung asam lemak bebas atau bilangan asam yang tinggi yaitu lebih dari 2 mg KOH/g minyak sehingga perlu dilakukan proses esterifikasi terlebih dahulu. Berdasarkan hasil pengamatan, rata-rata 3 bilangan asam varietas populasi Cinunuk dan Banyuresmi serta populasi Jumat berturut-turut adalah 4,6 mg KOH/g sampai dengan 7,79 mg KOH/g dan 2,40 mg KOH/g sampai dengan 6,30 mg KOH/g [5]. Esterifikasi merupakan metode yang digunakan untuk menurunkan bilangan asam dan menghasilkan senyawa ester. Esterifikasi adalah reaksi pengubahan dari suatu asam karboksilat dan alkohol menjadi suatu ester dengan menggunakan katalis asam [6]. Ester adalah suatu senyawa yang mengandung gugus COOR dengan R dapat berbentuk alkil atau aril [6]. Penggunaan metode esterifikasi dilakukan dengan menggunakan feed stock minyak dari hasil ekstraksi sedangkan pada penelitian ini digunakan metode in-situ esterifikasi dengan feed stock dari biji kemiri sunan. Oleh karena itu dengan metode in-situ esterifikasi yang digunakan diharapkan dapat menurunkan bilangan asam minyak kemiri sunan dan memperoleh biodiesel secara langsung dari biji kemiri sunan sehingga dapat mempersingkat tahap pembuatan biodiesel. Metode in-situ esterifikasi dengan biji kemiri sunan dilakukan dengan cara mereaksikan serbuk dari biji kemiri sunan dengan alkohol dan katalis asam. Alkohol yang digunakan pada penelitian ini adalah campuran metanol dan isopropanol sedangkan katalis asam yang digunakan adalah asam sulfat. Metanol merupakan pelarut yang lebih polar dibanding dengan isopropanol, sehingga selain bereaksi membentuk metil ester, metanol membantu mempermudah proses pemisahan minyak biodiesel. Isopropanol merupakan pelarut yang lebih non polar untuk mengekstrak minyak dari serbuk biji kemiri sunan. Oleh karena itu, pada penelitian ini diharapkan dengan memvariasikan variabel-variabel yang berpengaruh pada proses pembuatan biodiesel dapat dihasilkan yield tinggi dan bilangan asam rendah atau dapat memenuhi standar biodiesel seperti standar SNI 04-7182, ASTM D6715, dan EN 14214. Response Surface Methodology dengan Central Composite Design digunakan untuk membuat desain eksperimen dan menentukan kondisi optimum proses. Variabel pada proses in-situ esterifikasi antara lain perbandingan volume campuran metanol dan isopropanol terhadap massa biji kemiri sunan, perbandingan volume metanol terhadap volume 4 campuran metanol dan isopropanol, persen massa katalis asam sulfat, dan waktu reaksi. I.2 Perumusan masalah Rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Berapa nilai perbandingan volume campuran metanol dan isopropanol terhadap massa biji kemiri sunan, perbandingan volume metanol terhadap volume campuran metanol dan isopropanol, persen massa katalis asam sulfat, dan waktu reaksi yang diperlukan agar proses insitu esterifikasi menghasilkan yield tinggi dan bilangan asam rendah? 2. Bagaimana pengaruh dari variabel proses dan interaksi antar variabel proses yang meliputi perbandingan volume campuran metanol dan isopropanol terhadap massa biji kemiri sunan, perbandingan volume metanol terhadap volume campuran metanol dan isopropanol, persen massa katalis asam sulfat, dan waktu reaksi terhadap respon yield dan bilangan asam? I.3 Batasan masalah Batasan masalah pada penelitiaan ini adalah sebagai berikut: 1. Kajian terhadap aspek ekonomi dan keselamatan tidak dilakukan. 2. Proses pembuatan biodiesel dilakukan dalam skala laboratorium dengan sistem batch. 3. Sampel biji kemiri sunan yang digunakan diperoleh dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan (PUSLITBANGBUN) Bogor. 4. Bahan kimia yang digunakan adalah metanol (pro teknis), isopropanol (pro teknis), n-Heksana (pro teknis), asam sulfat (pro analis), kalium hidroksida (pro analis), phenolptalein (pro analis), toluene (pro analis), dan akuades. 5. Respon penelitian yang dikaji adalah yield dan bilangan asam. 5 6. Temperatur, kecepatan pengadukan, serta volume campuran metanol dan isopropanol pada reaksi in-situ esterifikasi dijaga konstan yaitu 65°C, 1250 rpm, serta 150 mL. 7. Eksperimen in-situ esterifikasi yang dilakukan berdasarkan desain eksperimen 24 full factorial central composite yang diolah menggunakan perangkat lunak Statgraphics Centurion 16. 8. Analisis variansi yang dikaji yaitu analisis variansi untuk satu variabel bebas dan interaksi dua variabel bebas. I.4 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:. 1. Melakukan pembuatan biodiesel dari biji kemiri sunan dengan metode in-situ esterifikasi menggunakan campuran metanol dan isopropanol dengan katalis asam sulfat. 2. Menentukan kondisi optimum pada proses in-situ esterifikasi dengan cara memvariasikan beberapa variabel yang berpengaruh terhadap proses in-situ esterifikasi, yaitu perbandingan volume campuran metanol dan isopropanol terhadap massa biji kemiri sunan, perbandingan volume metanol terhadap volume campuran metanol dan isopropanol, persen massa katalis asam sulfat, dan waktu reaksi. Kondisi optimum yang dimaksud adalah kondisi proses in-situ esterifikasi yang menghasilkan biodiesel dengan yield tinggi dan bilangan asam yang rendah. I.5 Manfaat Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah: 1. Sebagai referensi untuk peneliti yang akan melanjutkan penelitian ini. 2. Sebagai referensi bagi para peneliti dan para usahawan di bidang industri biodiesel. 6 3. Menambah pengetahuan baru mengenai pembuatan biodiesel dan kondisi optimum pada proses in-situ esterifikasi biji kemiri sunan menggunakan campuran metanol dan isopropanol dengan katalis asam sulfat.
