Rabu, 25 April 2012

Energi Terbarukan" BIODIESEL"


Solusi atas keterbatasan energi fosil, “Biodiesel”

               Indonesia adalah negara yang kaya akan tambang minyak dan mineral. Namun tampaknya kekayaan itu tidak termanfaatkan dengan baik oleh bangsa ini. Bukan hanya karena diperlukan teknologi canggih untuk mengolahnya, namun juga SDM (Sumber Daya Manusia) unggul yang tidak “pelihara” oleh negara, lebih dari itu negara ini ditempati oleh orang- orang yang tak punya rasa nasionalisme dan koruptor. Ekonomi rakyat terpuruk, kaya semakin kaya, miskin semakin miskin. Harga minyak dunia naik, rakyat harus rela menerima kenaikan harga BBM, lhoh koq bisa??? Kitakan punya tambang minyak yang besar???. Yah, itulah kenyataannya, sangat kompleks permasalahannya.
               Kita tahu BBM itu non-renewable energy (energi tak terbarukan), jika habis, ya sudah habis. Lalu???? Bagaimana kita menjalankan sepeda motor atau mobil kita?. “Tenang ada solusi, kita bisa gunakan biodiesel” mungkin itu yang dikatakan oleh profesor- profesor yang ahli bidang energi. Dari pada berkutat dengan ketidakjelasan pengelolaan Minyak bumi indonesia, mari kita berbicara tentang biodiesel ini.
               Biodiesel merupakan energi alternatif sebagai pengganti BBM (khususnya solar), karena sifat- sifat dari biodiesel ini mirip dengan solar. Biodiesel bersifat lebih ramah lingkungan dari pada solar. Nama biodiesel ini pertama kali dikenalkan di USA pada 1992 oleh National Soy Diesel Development Board, yang juga menjadi lembaga pertama yang melakukan komersialisasi biodiesel di USA. Biodiesel berasal dari minyak sayuran atau juga bisa dari lemak hewan. Sayuran (vegetables) di ekstrak untuk menghasilkan “crude oil” (minyak mentah sayuran) yang biasanya mengandung free fatty acids, phospholipids, sterol, air, odorants dan pengotor – pengotor. Biasaya free fatty acids dan air memberikan efek buruk pada transesterifikasi gliserida dengan alkohol dengan katalis alkali atau acids katalis, karena mereka menyebabkan penyabunan, mengurangi keefektivitasan katalis dan menghasilkan konversi yang rendah. Beberapa vegetables oil yang telah diteliti antara lain: palm oil, soybean oil, sunflower oil, coocnut oil, rapeseed oil dsb. Lemak hewan memiliki kandungan satrated fatty acids yang besar sehingga kadang berupa solid pada suhu ruangan, dan ini menyebabkan produksi biodiesel lebih mahal jika dibandingkan dari vegetables oil, sehingga vegetables oil lebih berpotensial untuk dijadikan biodiesel yang ekonomis.

Tabel perbandingan komposisi fatty acid pada beberapa vegetable oil (Sarin dkk,  2007) :













Tabel kandungan minyak dan produksi biodiesel dari non-edible oil seed (tak bisa dimakan) (Singh dan Singh, 2010):


Dengan maraknya penelitian dalam bidang biodiesel ini maka peneliti telah menemukan beberapa cara untuk memproduksi biodiesel ini, yaitu:
1.      Blending of crude oils or dilution
Crude minyak tumbuhan (vegetable oils) dapat langsung dicampur dengan solar. Biasanya campuran minyak tumbuhan ini sebesar 10%, dengan ini maka tidak perlu merubah struktur mesin- mesin motor yang sekarang ada (Caterpillar Brazil,1980). Campuran 20% minyak tumbuhan mungkin juga masih bisa diterima (Singh SP, Singh D, 2010). Bahkan campuran 25 % minyak tumbuhan dari bunga matahari dengan viskositas 4.88 cSt dan 4.92 cSt (pada 40 oC) telah lulus uji 200 jam EMA (Engine Manufacturers’ Association) (Ziejewski dkk, 1986)

2.      Microemulsion,
Cara lain untuk mengurangi viskositas minyak tumbuhan adalah dengan microemulsion. Cara ini bersih, isotrop stabil dengan 3 komponen yaitu fase minyak (campuran kompleks hidrokarbon), fase aqueous (garam dan komposisi lain), dan surfaktan. Campuran ketiga fase ini dapat memperbaiki karakter dengan ledakan karena penguapan pada temperatur rendah. Microemulsion dengan campuran minyak kacang- kacangan (soybean), metanol, 2-oktanol dan cetane improver dengan perbandingan 52.7 : 13.3 : 33.3: 1 telah lulus uji 200 jam EMA (Goering CE, 1984)

3.      Pyrolysis
Adalah proses konversi suatu substansi menjadi substansi lain dengan bantuan panas atau bantuan katalis dengan tanpa adanya udara atau oksigen. Material yang digunakan dapat berupa minyak tumbuhan, lemak hewan, asam lemak alami dan FAME (fatty acid methyl ester) (Jain, 2010) , minyak soybean/ kacang- kacangan bisa dikomposisi dengan bantuan panas malalui metode distilasi standart ASTM. Viskositas produk pirolisis berkisar 10.2 cSt pada 37.8 oC, yang mana nilai ini lebih tinggi dari standart ASTM untuk diesel fuel namun masih dalam batas toleransi yang dapat diterima (Schwab, 1987)

4.      Transesterification
Adalah reaksi kimia yang melibatkan trigliserida dan alkohol dengan bantuan katalis untuk membentuk ester dan gliserol. Ada 3 tahapan reaksi reversible, yaitu konversi trigliserida menjadi digliserida, yang diikuti dengan konversi digliserida menjadi monogliserida. Gliserida kemudian di konversi menjadi gliserol, yang mana akan menghasilkan ester pada setiap tahapannya. Katalis yang digunakan biasanya untuk memperbaiki dan memperbesar rate reaksi (kecepatan reaksi) sehingga reaksi dapat berlangsung sempurna dalam waktu yag lebih singkat. Beberapa katalis telah dicoba oleh banyak peneliti dengan tujuan ini, seperti magnesium, kalsium oksida, karbonat, asam organik resin, alkane alumina, phase transfer catalysts, asam sulfur, p-toluene sulphonic acid, dan dehydrating agents (penghilang air) seperti pembantu katalis (Nye, 1983) Bagaimanapun basis katalis biasanya katalis asam karena reaktivitasnya yang lebih tinggi dan kondisi temperatur yang rendah. Karena reaksi yang bersifat reversible maka digunakan ekses alkohol, meskipun ester adalah produk yang diharapkan namun gliserol juga penting untuk kegunaan dalam aplikasi dunia farmasi.(Ramadhas, 2005).

Berikut reaksi yang terjadi selama produksi bidiesel:

 


 

                                                 
Alkohol yang biasa digunakan adalah methanol, ethanol, propanol, butanol dan amil alkohol. Metanol dan etanol biasanya sering digunakan dari pada alkohol yang lain, namun metanol yang paling sering digunakan karen, murah, polar dan memiliki rantai alkohol yang pendek sehingga dapat bereaksi dengan trigliserida dengan cepat, dan dapat dengan mudah larut dalam katalis alkali, namun kelemahannya adalah resiko ledakan karena rendahnya boiling pointnya sehingga ini perlu diperhatikan dalam produksi biodiesel.(Leung, 2010)

Kondisi operasi hasil optimasi pada produksi biodiesel : 
(Chitra dkk., 2005; Berchmans dan Hirata, 2008; Syam dkk, 2009; Sahoo dan Das, 2009; Vyas dkk., 2008; Patil dan Deng, 2009; Tiwari dkk., 2007)



Kondisi operasi optimum tranesterifikasi dengan menggunakan enzyme: 
(Tamalampudi dkk., 2008; Shah dan Gupta, 2007)


Kondisi transesterifikasi juga dilakukan dalam kondisi superkritis, berikut ini kondisi yang sudah teroptimasi pada kondisi sudah teroptimasi pada kondisi superkritis: (Hawash dkk., 2008; Ilham dan Saka, 2010; Chen dkk., 2010)


Dalam perkembangannya biodiesel sangat diharapkan bisa menggantikan minyak diesel/solar yang semakin habis. Biasanya biodiesel digunakan sebagai campuran solar, sebesar 20%. Berikut ini tabel perbandingan antara penggunaan biodiesel 100% dan 20% campuran dengan solar, dalam kendaraan bermotor, (diambil dari: Biodiesel Emissions. http://www.biodiesel.org/pdf files/fuelfactsheets/emissions.PDF [accessed on 20 April 2010].





Sebagian besar dari tulisan ini saya ambil dari Jurnal Renewable and sustainable Energy reviews 15 (2011) 2240-2251, paper “A review of biodiesel production from Jatropha curcas L. oil” oleh May Ying Koh, Tinia Idaty Mohd. Ghazi

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar