Optimasi Suhu dan Konsentrasi Katalis pada Transesterifikasi Minyak Sawit dengan Katalis Potasium Nitrat Terimpregnasi dalam Atapulgit.

Abstract

Peningkatan konsumsi energi dunia yang meningkat tiga kali lipat dalam 30 tahun terakhir mengakibatkan peningkatan kegiatan eksploitasi sumber energi secat'a signifikan, khususnya sumber energi fosil. Ditambah lagi dengan ketergantungan yang tinggi dari sebagian besar masyarakat dunia akan sumber energi fosil sebagai sumber energi utama mengakibatkan semakin tipisnya persediaan sumber energi ini. Melihat fenomena terse but tidak heran bila isu energi alternatif semakin ramai dibicarakan pada forum-forum internasional. Biodiesel adalah salah satu jenis energi alternatif yang menjadi perhatian para peneliti di berbagai belahan dunia untuk dikembangkan sebagai salah satu solusi pennasalahan kelangkaan energi. Biodiesel (alkil ester) disintesa dari sumber alam yang terbaharukan seperti minyak yang berasal dari tumbuhtumbuhan ataupun lemak hewan, tennasuk salah satunya adalah minyak sawit. Semua bahan tersebut bersifat biodegradable dan non-toxic selia rendall emisi sehingga sangat bersahabat dengan lingkungan. Biodiesel merupakan produk dari proses transesterifikasi yang sering disebut juga alkoholisis (contoh metanolisis). Transesterifikasi merupakan reaksi antara minyak atau lemak dengan alkohol untuk menghasilkan ester datl gliserol sebagai produk sampingnya. Katalis yatlg digunakan dapat berupa asam, basa, enzim, dan alkali, baik dalam bentuk homogen ataupWl heterogen. Katalis homogen lebih sering digunakan dalatn pembuatan biodiesel, khususnya yang bersifat asam dan basa. Hal ini dikat'enakan produksi biodiesel dengan katalis homogen menghasilkan rendemen yang tinggi dan waktu reaksi yang cepa!. Namlm permasalahan yang timbul adalah diperlukannya teknologi yang lebih rumit untuk mendukung proses pemisal1an produk dari campuran katalis. Sementara dengan katalis heterogen, proses pemisahan dapat berlangsung lebih cepat dan katalis dapat diregenerasi kembali. Atapulgit merupakan mineral senyawaan AI, Mg, datl Si dengan struktur kristal yang berongga. Atapulgit termasuk dalam katalis yang bersifat heterogen, dimana fase antat'a reaktan dan katalis berbeda. Berdasarkan penelitiatl terdahulu, katalis heterogen yang dapat digunakatl dalam transesterifikasi diantara merupakan senyawa CaO.MgO, ZnO.Si02, dan CaO.MgO.AIz03. Dengan kandungan unsur seperti yang terdapat dari hasil penelitiatl sebelumnya, atapulgit memiliki peluang untuk digunakan sebagai katalis transesterifikasi. Selain itu, dengan struktur kristal yang berongga maka besar kemungkinan dilakukan penamballan bahan pengemban (contoh KN03) dengan cara impregnasi untuk meningkatkan kemampuan katalisis atapulgit. Melalui proses impregnasi, dilakukan penambahan logam aktif yang ada pada KN03 ke dalam atapulgit, sehingga didapatkan katalis KNO)/Atapulgit yang mempunyai kemampuan katalisis lebih tinggi dibandingkan dengan atapulgit biasa. Suhu dan konsentrasi katalis merupakan salah satu faktor kimia yang sangat berpengaruh dalam reaksi transesterifikasi. Peningkatan suhu dalam suatu reaksi akan meningkatkan kondisi kesetimbangan, sehinga rendemen produk yang dihasilkan meningkat, sedangkan pengarnh katalis dalam suatu reaksi adalah mempercepat tercapainya kondisi kesetimbangan, sehingga waktu reaksi menjadi lebih singkat. Pengoptimalan kedua faktor ini akan menghasilkan reaksi yang cepat dan mempunyai nilai konversi yang tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan pengaruh faktor suhu dan konsentrasi katalis KN031 Atapulgit dalam proses transesterifikasi minyak sawit terhadap nilai gliserol bebas, bilangan asam, viskositas kinematik, indeks bias dan densitas. Selain itu juga untuk menentukan kondisi optimum proses transesterifikasi menggunakan metode permukaan respon (Response Swface Methode). Rancangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan faktorial dua tingkat dengan dua variabel yaitu suhu reaksi (XI) dengan nilai rendah dan tinggi masing-masing sebesar 40°C dan 60°C dan konsentrasi katalis (X2) dengan nilai rendah dan tinggi sebesar 1 % bIb dan 4% bIb. Hasil analisa statistik menunjukan bahwa pada rentang 40-60°C variabel suhn berpengaruh signifikan terhadap peningkatan nilai gliserol bebas dengan tingkat signifikansi 93,66%. Variabel suhu reaksi juga berpengaruh signifikan terhadap penurunan nilai parameter total asam dengan tingkat signifikansi 99,13%, indeks bias dengan tingkat signifikansi 95,19%, viskositas kinematik dengan tingkat signifikansi 98,42%, dan densitas dengan tingkat signifikansi 96,89%. Pada falctor konsentrasi katalis, hasil analisa statistik mennnjukan bahwa pada rentang konsentrasi katalis 1%-4%, faktor ini berpengaruh sebesar 89,06% terhadap peningkatan nilai gliserol bebas. Faktor konsentrasi katalis juga berpengaruh signifikan terhadap penurunan nilai parameter indeks bias dengan tingkat signifikansi 96,78%, viskositas kinematik dengan tingkat signifikansi 97,96%, dan densitas dengan tingkat signifikansi 96,89%. Di lain pihak, konsentrasi katalis memberikan pengaruh terhadap penurunan asam dengan tingkat signifikansi 89,06%. Dari hasil analisa permnkaan respon didapatkan bahwa faktor suhu dan konsentrasi katalis berpengaruh terhadap peningkatan nilai gliserol bebas dengan model permukaan respon berbentuk maksimum. Kondisi optimum proses transesterifikasi minyak sawit dengan katalis KN031 Atapulgit dapat ditentukan dengan model persamaan respon, yaitu Y = -0,0436 + 0,0013 XI + 0,0177 Xz - 6,1483E-6 X I Z - 9,0207E-5 XIX2 - 0,0015X/, dimana nilai gliserol bebas maksimum adalah 0,0415%-b dengan kondisi suhu 81, 78°C dan konsentrasi katalis 3,49%.