Analisis Penggunaan Reaktor Berpengaduk Statik Untuk Produksi Biodiesel

Abstract

Proses transesterifikasi dengan metoda katalitik untuk produksi biodiesel membutuhkan katalis dan pengadukan yang kuat untuk meningkatkan kinetika reaksi yang terjadi. Penggunaan katalis membutuhkan proses pemisahan yang panjang di akhir proses, sedangkan pengaduk blade agitator yang umum digunakan membutuhkan asupan energi yang besar dan efektivitas pengadukan yang kurang homogen. Penggantian sistem pengadukan dari blade agitator ke pengaduk statik - Static Mixing Reactor (SMR) diharapkan dapat meningkatkan efektivitas pengadukan dan mengurangi penggunaan katalis. Meskipun demikian, perancangan alat maupun proses yang tidak tepat dapat menyebabkan tidak tercapainya mutu biodiesel yang dihasilkan. Hubungan antar parameter yang berpengaruh perlu dipelajari secara mendalam untuk mengetahui saling keterkaitannya dalam peningkatan konversi methyl ester dan menentukan pengaruh jumlah elemen pengaduk statik terhadap penurunan jumlah katalis. Penerapan kajian energi dalam pemecahan masalah ini diperlukan untuk memperoleh sistem rancangan dan proses yang paling efektif dalam rangka pemanfaatan energi. Tujuan dari penelitian ini ialah melakukan kajian dan elaborasi lanjutan terhadap berbagai keunggulan reaktor berpengaduk statik untuk produksi biodiesel. Dalam penelitian ini alat SMR yang digunakan mempunyai elemen static mixer sebanyak 60 elemen yang terbagi dalam 5 modul reaktor, menggunakan 2 buah pompa dan tangki untuk masing-masing bahan. Dengan rancangan tersebut diharapkan nilai konversi Fatty Acid Methyl Ester (FAME) yang sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI) bisa diperoleh dengan satu kali running eksperimen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengembangan alat produksi biodiesel berpengaduk statik tipe kontinu ini mampu mengatasi kelemahan penggunaan blade agitator. Perbedaan utama reaktor ini dengan sebelumnya ialah sistem kontinu yang diterapkan sehingga reaktor berpengaduk statik ini dapat melakukan proses produksi secara terus menerus. Sistem kontinu ini didukung oleh tangki pemasukan bahan yang terpisah serta jumlah elemen pengaduk statik yang lebih banyak. Diharapkan dengan adanya bagian – bagian tersebut dapat mempersingkat waktu proses, mengurangi biaya produksi dan dapat menghasilkan biodiesel dengan kapasitas yang lebih besar. Berdasarkan hasil kajian yang dilakukan, biodiesel yang diproduksi dengan reaktor berpengaduk statik tipe kontinu menunjukkan bahwa jumlah modul yang digunakan dalam reaktor berpengaduk statik dapat meningkatkan homogenitas pencampuran dan mengurangi kebutuhan katalis untuk memperoleh konversi reaksi yang diperlukan. Hasil penelitian dengan katalis 0.3% (w/w) dan 0.5% (w/w) dapat mencapai konversi reaksi 84.91% (w/w) dan 93.05% (w/w). Peningkatan jumlah modul diharapkan dapat meningkatkan konversi ke tingkat yang diperlukan. Sedangkan reaksi transesterifikasi minyak sawit dengan menggunakan reaktor berpengaduk statik menghasilkan methyl oleate 36.01%, methyl palmitate 34.06%, methyl linoleate 9.49%, methyl stearate 3.58% pada v penggunaan KOH 0.3% dan 41.15% methyl oleate, 36.55% methyl palmitate, 9.45% methyl linoleate, dan 4.05% methyl stearate pada penggunaan KOH 0.5% sebagai produk utama. Viskositas dan densitas metil ester asam lemak campuran dari reaktor berpengaduk statik masing-masing adalah 4.99 mm2/s dan 851.66 kg/m3. Sedangkan jika ditinjau dari rasio energi, nilai RE2 untuk produksi biodiesel menggunakan reaktor berpengaduk statik sistem kontinu dengan katalis 0.3% (w/w) dan 0.5% (w/w), masing-masing adalah 0.94 dan 1.03. Penambahan jumlah modul untuk mencapai tingkat konversi yang diperlukan sesuai SNI-7182 (2018) dapat meningkatkan nilai rasio energi menjadi sebesar 1.10 pada penggunaan katalis 0.3% (w/w) dan 1.09 dengan penggunaan katalis 0.5% (w/w). Nilai rasio energi dengan penambahan modul tersebut lebih tinggi sekitar 10% dibandingkan terhadap nilai rasio untuk metoda curah menggunakan katalis 1% dan metoda SMV tanpa katalis.