OPTIMASI PROSES DAN STUDI KINETIKA PADA SINTESA BIODIESEL DARI USED COOKING OIL BERBASIS CRUDE PALM OIL (CPO) DENGAN REAKSI ETANOLISIS

PUTRI RESTU DEWATI, Prof. Ir. Arief Budiman, M.S., D.Eng.

2013 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Saat ini, biodiesel dipandang sangat menarik oleh peneliti, pemerintah dan industri sebagai bahan bakar yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan. Beberapa sumber bahan baku dinyatakan tidak efektif digunakan karena tingginya harga serta merupakan sumber bahan makanan. Selain itu, metanol yang umum digunakan sebagai reaktan dalam sintesa biodiesel merupakan turunan minyak bumi. Used cooking oil merupakan salah satu solusi dari problematika bahan baku. Sedangkan etanol yang merupakan produk pertanian dapat digunakan sebagai reaktan dalam proses sintesa biodiesel, menggantikan metanol. Penelitian ini bertujuan untuk memperlajari sintesa biodiesel dari used cooking oil yang merupakan bahan baku yang murah serta dengan pereaksi etanol yang merupakan produk pertanian. Sintesa biodiesel dilakukan dalam labu leher tiga 500 mL, dengan thermometer, pengaduk, pengambil sampel dan kondensor. Used cooking oil sebanyak 150 gram dicampur dengan etanol dan katalis yang sebelumnya telah dipanaskan terlebih dahulu. Sampel diambil setiap 15 menit, dianalisa jumlah gliserol bebas dan gliserol totalnya. Variabel yang diteliti adalah perbandingan molar etanol/minyak (4:1-12:1), konsentrasi katalis (1,1-1,5% b/b), temperatur (40-70 0C) dan kecepatan putaran pengaduk (200-500 rpm). Used cooking oil (150 g), waktu reaksi (150 menit) dan jenis alkohol (etanol) merupakan variable tetap dalam proses. Konversi tertinggi yang dihasilkan sebesar ±96.5 % pada temperatur 70 0C, konsentrasi katalis 1,5% b/b, perbandingan molar etanol/minyak 9:1, serta kecepatan pengadukan 500 rpm. Studi kinetika dilakukan dengan pendekatan reaksi heterogen antara minyak dan etanol. Model kinetika yang diusulkan menunjukkan kesesuaian dengan hasil eksperimen. Energi aktivasi pada reaksi forward didapatkan sebesar 4.236 J/mol pada range temperatur 40-70 0C. Bilangan Hatta didapatkan 0,02>MH>2 yang menunjukkan bahwa transfer massa dan reaksi kimia merupakan dua regim yang sama-sama mempengaruhi proses tersebut pada range suhu 40-70 0C dan kecepatan pengadukan 200-500 rpm.

In recent year, biodiesel has attracted significant attention from researchers, goverment and industries as a renewable energy, biodegradable, and non-toxic fuel. However, several feedstock have been profen impractical or infeasible because of their extremely high cost due to their usage primarily as food resource. Used cooking oil is considered the most promising low-cost feedstock for biodiesel production. While ethanol produced from agricultural renewable resources can be used as reactant of the process, instead of methanol which is from non renewable resource. This research is aimed to study production of biodiesel from used cooking oil as low-cost feed stock and ethanol as renewable resource. Synthesis of biodiesel was carried out in a 500 mL spherical reactor, provided with a thermometer, mechanical stirring, sampling outlet, and condensation systems. The 150 g of used cooking oil was mixed with ethanol and catalyst that have been mixed and preheated first until the temperature same with the used cooking oil. The sample was take every 15 minutes and being analysis to determine the presence of total glycerol and free glycerol. The operation variables employee were ethanol/oil molar ratio (4:1-12:1), catalyst concentration (1.1-1.5 wt.%), temperature (40-70 0C) and stirrer velocity (200-500 rpm) . Oil mass (150 g), reaction time (150 minutes) and alcohol type (ethanol) were fixed as common parameters in all experiments. The highest conversion ±96.5 % was achieved in the reaction with temperatur 70 0C, catalyst concentration 1,5 wt.%, ethanol/oil ratio 9:1 and stirrer velocity 500 rpm. Kinetic study was evaluated with approachment heterogeneous reaction between oil and ethanol. Study was concerned in the effect of mass transfer and chemical reaction. The proposed kinetic model and the experimental data show a good agreement. Activation energy of 4.236 J/mol in forward reaction was obtained in the range temperature of 40-70 0C. Hatta number was determined 0,02>MH>2 that means both mass transfer and reaction velocity influence the process in the range temperature of 40-70 0C and stirrer velocity 200-500 rpm.

Kata Kunci : Biodiesel, Used cooking oil, Etanol, Kinetika