KINETIKA REAKSI ESTERIFIKASI PADA PRODUKSI BIODIESEL DARI PALM FATTY ACID DISTILLATE (PFAD) DENGAN KATALISATOR ZIRKONIA TERSULFATASI

Dyah Retno Sawitri, Prof. Ir. Arief Budiman, M.S., D.Eng

2013 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Biodiesel adalah bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan dan dihasilkan dari sumber daya alam terbarukan. Namun saat ini harga biodiesel masih relatif tinggi karena tingginya harga bahan baku. Salah satu usaha untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan menggunakan bahan baku berbiaya rendah (low cost feedstocks) yang memiliki kadar FFA yang tinggi. Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) adalah produk samping pengolahan minyak sawit dengan komposisi 80-90% FFA dan 10-20% trigliserida. Dengan melihat komposisinya, PFAD dapat digunakan sebagai bahan baku pada produksi biodiesel. Pada penelitian ini, dipelajari produksi biodiesel melalui reaksi esterifikasi menggunakan katalisator zirkonia tersulfatasi. Reaksi esterifikasi dilakukan pada reaktor batch berpengaduk dengan variasi suhu reaksi untuk mendapatkan data kinetika. Pada penelitian ini juga dipelajari pengaruh dari beberapa variabel seperti rasio mol metanol/PFAD (5-15), kecepatan pengadukan (700-950 rpm), dan konsentrasi katalisator (1%-3%) terhadap konversi FFA. Kinetika reaksi esterifikasi pada produksi biodesel dari PFAD didekati dengan reaksi heterogen order dua yang melibatkan laju transfer massa dan laju reaksi kimia. Model kinetika yang diusulkan menunjukkan kesesuaian dengan hasil eksperimen. Dari hasil perhitungan diperoleh energi aktivasi sebesar 144,9194 kJ/mol dan faktor pre eksponensial sebesar 5,1362x1018 dm6.gkat-1.mol- 1.s-1. Kondisi optimum pada penelitian ini diperoleh pada waktu reaksi 180 menit, suhu reaksi 333 K, konsentrasi katalisator 3%, rasio metanol/PFAD sebesar 10, dan kecepatan pengadukan 800 rpm, dengan konversi FFA mencapai 83,3%.

Biodiesel is an environmentally friendly and renewable alternative biofuel derived from renewable sources. However, biodiesel cost is more expensive than that of fossil diesel due to high price of virgin vegetable oil. The possible way of reducing biodiesel cost is by using low cost feedstocks containing high level of Free Fatty Acid (FFA). Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) is byproduct of palm oil refining process which contains 80-90% FFA and 10-20% triglycerides. Therefore, it can be used as low-cost feedstock for biodiesel production. Biodiesel production from PFAD via esterification using sulfated zirconia prepared by solvent-free method as heterogeneous solid acid catalys has been studied. The esterification reaction was carried out in a stirred-batch reactor at the different temperature to obtain the kinetic data. The effect of reaction condition such as methanol to PFAD molar ratio (5-15), stirring speed (700-950 rpm) and catalyst concentration (1%-3%) on FFA conversion were also investigated. The experimental data was interpreted with a second order heterogeneous kinetic model involving the rate of mass transfer and the rate of reaction. The proposed kinetic model and the experimental data show a good agreement. Activation energy of 144,9194 kJ/mol and pre-exponential factor of 5,1362x1018 dm6.gkat-1.mol-1.s-1 were obtained in the range of temperature of 328-338 K. The optimum condition for the esterification of PFAD was as follows: 83,3% FFA conversion within 180 minute reaction time, temperature of 333 K, catalyst concentration of 3%, methanol to PFAD molar ratio of 10, and stirring speed of 800 rpm.

Kata Kunci : Biodiesel, Palm Fatty Acid Distillate, Zirkonia tersulfatasi, Esterifikasi, Kinetika.