Laporan Praktikum Transesterifikasi - Praktikum Proses Teknik Kimia 1 - KA13

https://www.semuanyaadasaja.blogspot.com

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Transesterifikasi

Dalam kimia organik, transesterifikasi adalah proses pertukaran kelompok organik R” dari suatu ester dengan gugus organik R’ dari alkohol. Reaksi-reaksi ini sering dikatalisasi oleh penambahan asam atau basa katalis. Reaksi juga dapat dilakukan dengan bantuan enzim (biocatalysts) terutama lipase. Berikut merupakan persamaan umum reaksi transesterifikasi :

RCOOR' + R''OH ===> RCOOR'' + R'OH. 

Transesterifikasi merupakan suatu reaksi organik dimana suatu senyawa ester diubah menjadi senyawa ester lain melalui pertukaran gugus alkohol dari ester dengan gugus alkil dari senyawa alkohol lain. Dalam reaksi transesterifikasi, senyawa ester direaksikan dengan suatu alkohol sehingga reaksi transesterifikasi juga disebut reaksi alkoholisis. 

Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan, oleh karena itu adanya katalis dapat mempercepat tercapainya keadaan kesetimbangan dari reaksi. Sedangkan untuk memperoleh kelimpahan yang besar dari senyawa ester produk, salah satu pereaksi yang digunakan harus dalam jumlah berlebih. 

Katalis yang biasa digunakan dapat berupa asam  kuat ataupun basa kuat. Jika suatu molekul memiliki gugus alkohol dan sekaligus gugus ester di dalam strukturnya, maka dapat terjadi reaksi transesterifikasi intramolekul yang membentuk senyawa lakton sederhana atau ester siklik (Lievenspiel, 1999).

Asam kuat mengkatalisis reaksi dengan menyumbangkan sebuah proton ke karbonil kelompok, sehingga membuatnya menjadi lebih kuat elektrofil, sedangkan basis mengkatalisis reaksi dengan menghapus sebuah proton dari alkohol, sehingga membuatnya lebih nukleofilik.

2.2 Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono alkil ester dari rantai panjang asam lemak yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui sepetri minyak nabati atau lemak hewan.

Biodiesel merupakan bahan bakar dari proses transesterifikasi lipid untuk mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang lemak bebas. Biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel dari minyak bumi dan dapat menggantikan minyak bumi dalam banyak kasus. Namun biodiesel lebih sering digunakan sebagai bahan tambahan untuk diesel petroleum (Deli Saputra 2014).

Secara sederhana biodiesel didefinisikan sebagai  bentuk bahan bakar diesel yang menyebabkan lebih sedikit kerusakan lingkungan dibandingkan bahan bakar diesel standar. Biodiesel biasanya dibuat dari minyak nabati melalui proses kimia yang disebut transesterifikasi.

Pada prinsipnya, proses transesterifikasi adalah mengeluarkan gliserin dari minyak dan mereaksikan asam lemak bebasnya dengan alkohol (misalnya metanol) menjadi alkohol ester (Fatty Acid Methyl Ester/FAME) atau biodiesel. Teknologi yang digunakan dalam praktikum ini adalah metode transesterifikasi sederhana (Gita Desmafianti, 2013).

Tabel Sifat Fisik dan Kimia Biodiesel

Sumber : (SNI 04-7182-2006)

2.3 Keuntungan Biodiesel

Keuntungan lain dari biodiesel antara lain :

1. Termasuk bahan bakar yang dapat diperbaharui.
2. Tidak memerlukan modifikasi mesin diesel yang telah ada.
3. Tidak memperparah efek rumah kaca karena siklus karbon yang terlibat pendek.
4. Kandungan energi yang hampir sama dengan kandungan energi petroleum diesel.
5. Penggunaan biodiesel dapat memperpanjang usia mesin diesel karena memberikan lubrikasi lebih daripada bahan bakar petroleum.
6. Memiliki flash point yang tinggi, yaitu sekitar 200⁰C, sedangkan bahan bakar petroleum diesel flash pointnya hanya 70⁰C.
7. Bilangan setana (cetane number) yang lebih tinggi daripada petroleum diesel Biodiesel tergolong bahan bakar yang dapat diperbaharui karena diproduksi dari hasil pertanian, antara lain : jarak pagar, kelapa, sawit, kedele, jagung, rape seed, kapas, kacang tanah. Selain itu biodiesel juga bisa dihasilkan dari lemak hewan dan minyak ikan. Penggunaan biodiesel cukup sederhana, dapat terurai (biodegradable), tidak beracun dan pada dasarnya bebas kandungan belerang (sulfur).

2.4 Langkah-Langkah Dalam Proses

Langkah-langkah utama yang diperlukan untuk mensintesis biodiesel adalah sebagai berikut.

1.    Pretreatment Feedstock

Jika limbah minyak nabati Waste Vegetable Oil (WVO) yang digunakan, disaring untuk menghilangkan kotoran, makanan hangus, dan non-minyak bahan sering ditemukan. Air dihapus karena kehadirannya menyebabkan trigliserida untuk menghidrolisis, memberikan garam-garam dari asam lemak (sabun), bukan menjalani transesterifikasi untuk memberikan biodiesel.

2. Reaksi

Sambil menambahkan dasar, kelebihan sedikit merupakan faktor dalam memberikan katalis untuk transesterifikasi tersebut. Kuantitas dihitung dasar (biasanya sodium hidroksida) ditambahkan perlahan ke alkohol dan diaduk sampai larut. Alkohol yang cukup ditambahkan untuk membuat tiga setara penuh trigliserida, dan kelebihan biasanya enam bagian alkohol untuk satu trigliserida bagian ditambahkan untuk mendorong reaksi sampai selesai.

3. Produk pemurnian

Produk reaksi ini termasuk tidak hanya biodiesel, tetapi juga produk sampingan, sabun, gliserin, alkohol berlebihan, dan jumlah jejak air. Semua produk samping harus dihilangkan, meskipun urutan removal adalah proses dependen.

Kepadatan gliserin adalah lebih besar dari pada biodiesel, dan perbedaan properti dimanfaatkan untuk memisahkan sebagian dari hasil sampingan gliserin. Sisa metanol biasanya dikeluarkan melalui distilasi dan digunakan kembali, meskipun dapat dicuci keluar (dengan air) sebagai limbah. Sabun dapat dihapus atau diubah menjadi asam. Setiap air sisa harus dikeluarkan dari bahan bakar (Peter, 1999).

2.5 Reaksi dalam Transeterifikasi

Trigliserida (1) direaksikan dengan alkohol seperti etanol (2) untuk memberikan etil ester asam lemak (3) dan gliserol (4):

Hewan dan tumbuhan lemak dan minyak biasanya terbuat dari trigliserida yang ester bebas mengandung tiga asam lemak dan alcohol trihydric, gliserol.

Dalam proses transesterifikasi, alkohol deprotonated dengan dasar untuk membuatnya menjadi kuat nukleofil. Umumnya, etanol atau metanol yang digunakan. Seperti dapat dilihat, reaksi tidak memiliki input selain trigliserida dan alkohol. Biasanya, reaksi ini akan dilanjutkan baik yang sangat lambat atau tidak sama sekali. Panas, serta asam atau basa digunakan untuk membantu reaksi melanjutkan lebih cepat. Penting untuk dicatat bahwa asam atau basa yang tidak dikonsumsi oleh reaksi transesterifikasi, sehingga mereka tidak reaktan tetapi katalis.

Hampir semua biodiesel diproduksi dari minyak nabati menggunakan teknik basis-katalis seperti itu adalah proses yang paling ekonomis untuk mengobati minyak nabati, hanya membutuhkan suhu rendah dan tekanan dan memproduksi lebih dari 98% konversi hasil (disediakan minyak mulai rendah kelembaban dan asam lemak bebas). Namun, biodiesel yang dihasilkan dari sumber lain atau dengan metode lainnya mungkin memerlukan katalisis asam yang jauh lebih lambat. Karena ini adalah metode utama untuk skala produksi komersial, hanya proses transesterifikasi katalis basa-akan dijelaskan di bawah ini.

Sebuah contoh dari persamaan reaksi transesterifikasi, ditampilkan dalam formula rangka :

Karena minyak alami biasanya digunakan dalam  proses ini, kelompok- kelompok alkil dari trigliserida tidak tentu sama. Oleh karena itu, membedakan kelompok-kelompok alkil yang berbeda, kami memiliki gambaran yang lebih akurat dari reaksi:

Selama proses esterifikasi, trigliserida direaksikan dengan alkohol dengan adanya katalis, biasanya yang kuat alkali (NaOH, KOH, atau alkoksida ). Alasan utama untuk melakukan titrasi untuk menghasilkan biodiesel, adalah untuk mengetahui berapa banyak basa yang dibutuhkan untuk sepenuhnya menetralisir asam lemak bebas ini, sehingga memastikan transesterifikasi lengkap. Empiris 6,25 g/L NaOH menghasilkan bahan bakar yang sangat bermanfaat. Satu menggunakan sekitar 6 g NaOH saat Waste Vegetable Oil (WVO) yang ringan dalam warna dan sekitar 7 gram NaOH bila warna gelap.

Alkohol bereaksi dengan asam lemak untuk membentuk ester mono-alkil (atau biodiesel) dan gliserol mentah. Reaksi antara biolipid (lemak atau minyak) dan alkohol adalah reaksi reversibel sehingga alkohol harus ditambahkan secara berlebihan untuk mendorong reaksi ke arah kanan dan memastikan konversi lengkap.

2.6 Bahan yang digunakan pada pembuatan Biodiesel

1. Minyak Nabati

Minyak nabati berasal dari tumbuhan seperti kelapa, kedelai, kacang dan sawit. Minyak nabati   adalah minyak yang diekstrak dari berbagai bagian tumbuhan. Minyak ini digunakan sebagai makanan, menggoreng, pelumas, bahan bakar, bahan pewangi (parfum), pengobatan, dan berbagai penggunaan industri lainnya. Bukan hanya minyak zaitun yang berinovasi, minyak yang terbuat dari biji-bijian pun kini mudah ditemui di pasaran. Sama seperti minyak zaitun, minyak dari biji-bijian ini ternyata juga teman yang baik bagi kesehatan tubuh. Pada minyak biji-bijian terkandung banyak asam lemak tidak jenuh, seperti omega 3 dan omega 6. Minyak dengan asam lemak tidak jenuh ini mudah dicerna oleh tubuh dan tidak mudah menggumpal dalam darah. Pada pembuatan biodiesel minyak nabati merupakan bahan baku utama yang akan direaksikan menjadi methyl ester. Minyak nabati yang digunakan pada proses pembuatan biodiesel ini berasal dari kelapa sawit (Zaky Kurniawan, 2013).

Tabel Sifat Fisika dan Kimia Minyak Nabati

(Sumber: MSDS Metanol, No.106008/2012)

3. NaOH

NaOH, juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. Digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia (Hasugian Verani×on, 2012).

Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran atau pun larutan jenuh 50%. Ia bersifat lembap cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya (Hasugian Verani×on, 2012).

NaOH pada proses pembuatan biodiesel berfungsi sebagai untuk mempercepat proses esterifikasi atau yang biasa disebut dengan katalis. Katalis adalah suatu zat yang difungsikan untuk menurunkan energiaktivasi dimana energiaktivasi itu adalah energi minimum yang dibutuhkan untuk terjadinya sebuah reaksi.

Tabel Sifat Fisika dan Kimia NaOH.

(Sumber MSDS NaOH, No.106498/2012)

BAB III

METODOLOGIPRAKTIKUM

3.1 Alat dan Bahan 

3.1.1 Alat 

1. Hot plate
2. Kondensor
3. Statif
4. Kaca arloji
5. Spatula
6. Bak air
7. Buret
8. Oven
9. Erlenmeyer
10. Thermometer
11. Pipet volume
12. Pipet tetes
13. Gelas ukur
14. Viscometer
15. Corong pemisah
16. Picnometer
17. Neraca digital
18. Labu leher tiga 

3.1.2 Bahan 

1. Indikator pp
2. Minyak Sunco
3. Etanol
4. Methanol
5. NaOH 0,1 N
6. Aquades
7. NaOH Katalis

3.2 Cara Kerja

1. Minyak sunco ditimbang sebanyak 500 gram, kemudian dimasukkan kedalam labu leher 3 dan dipanaskan dengan hot plate sampai temperature reaksi tercapai.
2. Sementara minyak sunco dipanaskan, NaOH 3,5 gram dilarutkan kedalam methanol yang jumlahnya sudah tertentu, kemudian larutan ini dimasukkan kedalam labu leher 3 yang telah berisi minyak. Campuran dihomogenkan dengan pengaduk magnetik.
3. Setelah tercapai waktu reaksi tertentu, peralatan   pemanas dimatikan dengan campuran reaksi dikeluarkan dari labu.
4. Reaksi dibiarkan berlangsung selama waktu yang ditetapkan.
5. Semua hasil reaksi dituangkan ke dalam corong pemisah, setelah reaksi selesai.
6. Didiamkan hingga terbentuknya dua lapisan yang dapat diamati secara jelas.
7. Lapisan atas dipisahkan dari lapisan bawah secara gravitasi.
8. Lapisan atas (produk) dicuci dengan menggunakan air hangat. Proses pencucian dilakukan beberapa kali sehingga air cucian berwarna kuning.
9. Produk dikeringkan dalam oven selama waktu yang ditetapkan untuk membuang air yang terikut selama proses pencucian.

https://www.semuanyaadasaja.blogspot.com

BACA LAINNYA :

• Laporan Praktikum Aliran Fluida (Laporan 1)
• Laporan Praktikum Aliran Fluida (Laporan 2)
• Laporan Praktikum Crushing and Screening
• Laporan Praktikum Mixing and Agitation
• Laporan Praktikum Resin Urea Formaldehide (RUF)
• Laporan Praktikum Plate and Frame Filter Press