"Studi proses pembuatan biodisel dari minyak kelapa (Coconut oil) dengan bantuan gelombang ultrasonik

PUTRI, Sri Kembaryanti, Ir. Supranto, M.Sc.,Ph.D

2010 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Biodiesel adalah satu energi alternatif pengganti bahan bakar fosil. Biodiesel merupakan bahan bakar yang potensial karena berasal dari berbagai minyak nabati yang dapat diperbarui (renewable). Selain itu sifatnya nontoksik serta dapat terurai secara alami (biodegradable). Dari segi lingkungan biodiesel dapat meningkatkan kualitas udara lokal dengan mereduksi emisi gas berbahaya. Biodiesel dihasilkan dari proses metanolisis berbagai minyak nabati antara lain minyak kelapa, minyak sawit, minyak biji jarak dan minyak kedelai. Minyak kelapa berpotensi sebagai bahan baku pembuatan biodiesel karena bahan baku yang berlimpah. Pemanfaatan gelombang ultrasonik dapat meningkatkan konversi dan reaksi berlangsung lebih cepat. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan pengaruh pemanfaatan gelombang ultrasonik, perbandingan reaktan, konsentrasi katalis, dan aktivasi metanol terhadap konversi reaksi transesterifikasi minyak kelapa. Selain itu juga bertujuan untuk mengetahui model kinetika reaksi transesterifikasinya. Pada penelitian ini pembuatan biodiesel dilakukan dengan bantuan gelombang ultrasonik menggunakan alat ultrasonic cleaner dengan spesifikasi frekuensi 42 kHz, 35 watt, 220 volt dan kapasitas 600 ml. Pada tahap ini proses dilakukan dengan variasi suhu awal 30, 40, 50, 60 dan 70 oC, perbandingan reaktan 3, 4, 5, 6, 7 mgek metanol/mgek minyak, konsentrasi katalis 0,25%, 0,5%, 0,75% dan 1% dari berat minyak kelapa dan waktu aktivasi metanol 5, 10, 15, 20, 25 dan 30 menit. Hasil yang diperoleh dari proses ultrasonik dibandingkan dengan proses pembuatan biodiesel secara konvensional. Proses konvensional dilakukan dengan menggunakan reaktor batch tersirkulasi dengan kondisi proses adalah suhu awal 60 oC, perbandingan reaktan 5 dan konsentrasi katalis 1%. Berdasarkan hasil penelitian, reaksi transesterifikasi minyak kelapa dapat dilakukan dengan bantuan gelombang ultrasonik. Konversi yang dihasilkan 4 kali lebih besar (85,66%) dibandingkan konversi pada proses pembuatan konvensional (20,15%). Proses pembuatan dilakukan pada kondisi yang sama yaitu perbandingan reaktan 5 mgek metanol/mgek minyak, katalis 1% berat minyak dan suhu awal reaksi 60 0C. Semakin besar perbandingan ekivalen metanol-minyak, konversi reaksi meningkat. Demikian juga dengan konsentrasi katalis, konversi meningkat dengan naiknya konsentrasi katalis. Semakin lama waktu aktivasi metanol akan menghasilkan konversi yang lebih tinggi. Model reaksi yang cocok untuk penelitian ini adalah reaksi irreversible orde satu semu. Hubungan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi yang dihasilkan dapat dinyatakan dengan persamaan k = 0,63057 exp (-11488,5387/RT).

Biodiesel is an alternative energy used to substitute fossil fuels. Biodiesel is a potential fuel because it can be produced from a variety of renewable vegetable oils. Additionally, it is nontoxic and biodegradable. In the environment terms, biodiesel can improve local air quality by reducing harmful gas emissions. Biodiesel is produced by methanolyisis of various vegetable oils such as coconut oil, palm oil, seed oil, soybean oil, and so forth. Coconut oil has the potential as a raw material for making biodiesel due its abundant availability. Use of ultrasonic waves can increase conversion and the reactions go faster. The objective of this study are to study effect of the use of ultrasonic waves on the transesterification of coconut oil, the ratio of reactants, catalyst concentration, and activation of methanol on the conversion reaction. In additon to that, it is also to find the kinetics model of transesterification reaction. This research was conducted with the help of ultrasonic waves using an ultrasonic cleaner with a specification of frequency 42 kHz, 35 watts, 220 volts and a capacity of 600 ml. At this stage the process was done by varying the initial temperature of 30, 40, 50, 60 and 70 oC, the ratio of reactants 3, 4, 5, 6, 7 mgek methanol / mgek oil, catalyst concentration 0.25%, 0.5%, 0 , 75% and 1% by weight of coconut oil and methanol activation time of 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes. Result obtained from ultrasonic process was compared with traditional process (without ultrasonic). The traditional process was done using a circulated batch reactor with the operating conditions of the initial temperature of 60 C, the ratio of reactants 5 and 1% catalyst concentration. Experimental results show that transesterification of coconut oil can be improved with the help of ultrasonic waves. The obtained conversion was 4 times higher (85,66%) than the conversions generated in the conventional process (20.15%) The process was done in the same condition which is the ratio of reactants 5 mgek methanol / mgek oil, catalyst 1% by weight oil and the initial reaction temperature 60 oC. The greater the ratio of methanol-oil equivalent, the higher reaction conversion is. This is also the case for the increase catalyst concentration, the conversion increased with increasing concentration of catalyst. The longer time of activation of methanol will result in higher conversion. Reaction model that is suitable for this study is a pseudo first order irreversible reaction. Relationship betwen the temperature and the rate constant can be represented by the equation k = 0.63057 exp (-11488.5387 / RT).

Kata Kunci : Biodiesel, Minyak kelapa, Transeterifikasi, Gelombang ultrasonik, Ultrasonic cleaner, Konstanta kecepatan reaksi