Produksi Biodiesel Non-Katalitik dari Palm Fatty Acid Distillate pada Bubble Column Reactor dengan Teknologi Fine Bubble

Abstract

Biodiesel merupakan alternatif bahan bakar diesel yang potensial, namun biaya bahan baku masih mendominasi biaya produksi, mencapai 75–90%. Pemanfaatan Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) sebagai bahan baku berkadar asam lemak tinggi dapat menekan biaya produksi. Akan tetapi, proses konvensional menggunakan katalis asam homogen memerlukan biaya tinggi untuk material tahan korosi dan pengolahan limbah. Oleh karena itu, dikembangkan proses esterifikasi non-katalitik menggunakan superheated methanol vapor (SMV) dalam bubble column reactor pada tekanan atmosfer. Penelitian ini bertujuan mengembangkan teknologi produksi biodiesel dari PFAD dengan konversi di atas 90% melalui optimasi kondisi operasi dan desain reaktor. Penggunaan packing pada reaktor menghasilkan kadar FAME 97,5% dan konversi di atas 90% pada 270 °C selama 180 menit. Untuk meningkatkan luas kontak antarfasa, dikembangkan “Swirl Flow Nozzle Biodiesel” yang mampu menghasilkan fine bubbles dalam medium biodiesel dengan rasio Ql/Qg sebesar 1074–5616, ukuran nanobubbles sebesar 900–1350 nm, dan microbubbles sebesar 35–50 µm. Produksi biodiesel non-katalitik dengan proses SMV menggunakan fine bubbles dapat menghasilkan konversi hingga 97,6%. Model RSM polynomial orde dua (R² = 0,964) menunjukkan temperatur dan waktu reaksi sebagai faktor dominan, dengan kondisi optimum pada 248,5 °C selama 91,2 menit yang menghasilkan produk biodiesel dengan kadar FFA sebesar 0,07%. Analisis tekno-ekonomi menunjukkan biaya produksi proses ini 21% lebih rendah dibandingkan metode katalitik konvensional.