Filetype PDF | Diposting 22 Aug 2022 | 4 thn lalu
Authentication
digital resources
304x Tipe PDF Ukuran file 1.72 MB Source: media.neliti.com
Kinetika Reaksi Transesterifikasi Minyak Goreng Bekas
Isalmi Aziz
ProgramStudi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi
UINSyarifHidayatullah Jakarta
emi_uin@yahoo.co.id
Abstrak
Biodiesel (metil ester) yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi minyak jelantah
merupakan bahan yang sangat potensial untuk menggantikan bahan bakar diesel. Biodiesel
ini diproduksi secara sinambung dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Pereaksi
yang digunakan adalah metanol dan katalis KOH. Proses dilakukan dengan kecepatan
pengadukan konstan sebesar 800 rpm, perbandingan ekivalen metanol dan minyak tetap
1,54 kali stokiometri, dan waktu tinggal 60 menit. Sedangkan suhu dan konsentrasi katalis
divariasikan. Nilai konstanta kecepatan reaksi di tinjau pada kondisi unsteady state RATB.
7 -6312,2/T
Korelasi konstanta kecepatan reaksi dengan suhu adalah k=2(10 ) e
ml/mgrek/menit dan konstanta kecepatan reaksi dengan konsentrasi katalis k =
-4 5,8742.Ckat
3(10 ) e ml/mgrek/menit. Kondisi proses yang optimal adalah 333 K dan
konsentrasi katalis 1 %.
Katakunci:Biodiesel,minyak goreng bekas, transesterifikasi, RATB
Abstract
Metyl ester (biodiesel) were produced in continuous stirred tank reactor (CSTR) with
methanol reactan and KOH catalyst. The process is ran with the mixing intensities held
constant at 800 rpm, the equivalen ratio of methanol-oil maintained constant at 54 %
greather than its stochiometric ratio and 60 minute of recidence time. Temperature and
catalyst consentration are varied. Reaction rate constant is viewed in CSTR unsteady state.
7 -6312,2/T
Correlation of reaction rate constant and temperature is k = 2(10 ) e ml/mgrek/menit,
-4 5,8742.Ckat
while correlation of reaction rate constant and catalyst concentration is k = 3(10 ) e
ml/mgrek/menit. Optimal process condition is obtained at 333 K and 1 % catalyst
concentration.
Keywords:Wastecooking oil, biodiesel, transesterification, , CSTR
1. PENDAHULUAN tak jenuh minyak jelantah adalah 30%
sedangkan asam lemak jenuh 70% (Kusuma,
Minyak goreng bekas merupakan 2003).
minyak yang berasal dari sisa minyak Reaksi antara minyak (trigliserida)
penggorengan bahan makanan. Minyak goreng dan alkohol adalah merupakan reaksi
bekas maupun minyak nabati yang baru transesterifikasi (Darnoko dan Cheryan,
tersusun atas gliserida yang mempunyai rantai 2000). Transesterifikasi adalah suatu reaksi
karbon panjang, yaitu ester antara gliserol yang menghasilkan ester dimana salah satu
dengan asam karboksilat. Perbedaan minyak pereaksinya juga merupakan senyawa ester.
goreng bekas dengan minyak nabati yang baru Jadi disini terjadi pemecahan senyawa
terletak pada komposisi asam lemak jenuh dan trigliserida dan migrasi gugus alkil antara
tak jenuhnya. Minyak goreng bekas memiliki senyawa ester. Ester yang dihasilkan dari
kandungan asam lemak jenuh lebih besar dari reaksi transesterifikasi ini disebut biodiesel. R’
minyak nabati yang baru. Hal ini disebabkan adalah gugus alkil dan R – R merupakan
pada proses penggorengan terjadi perubahan 1 3
rantai tak jenuh menjadi rantai jenuh pada gugus asam lemak jenuh dan tak jenuh rantai
senyawa penyusunnya. Komposisi asam lemak panjang
19
CH-O-COR katalis RCOOR’ CHOH Neraca massa minyak pada kondisi unsteady
2 1 1 2
3R’OH + CH-O-COR2 R2COOR’ + CHOH (1) state:
CH-O-COR RCOOR’ CHOH Rate of input – rate of output – rate of
Alkohol 2 3 3 2 reaction = rate of accumulation
Trigliserida Ester Gliserol d
(8)
v .C v .C r.V V.C
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi TG TG0 TG TG dt TG
bolak balik yang relatif lambat. Untuk Dengan mensubstitusikan nilai (-r) dari
mempercepat jalannya reaksi dan meningkatkan persamaan (5) didapat persamaan :
hasil, proses dilakukan dengan pengadukan
yang baik, penambahan katalis dan pemberian dC v v 2
TG TG C T C k .C (9)
reaktan berlebih agar reaksi bergeser ke kanan. dt V TG0 V TG TG
Pemilihan katalis dilakukan berdasarkan
kemudahan penanganan dan pemisahannya dari
produk. Untuk itu dapat digunakan katalis asam 2. METODEPENELITIAN
, basa dan penukar ion (Groggins, 1958) Reaksi transesterifikasi minyak goreng
Reaksi transesterifikasi pada persamaan bekas dilakukan pada kecepatan pengadukan
(1) dapat disederhanakan menjadi : tetap 800 rpm, perbandingan metanol dengan
3 M+TG ES +ES +ES +G (2) minyak secara stokiometri 1,54 : 1 dan waktu
1 2 3 tinggal 60 menit. Variabel yang divariasikan
dengan : M= metanol adalah suhu dan konsentrasi katalis.
TG=minyak,ES ES ES =ester
1, 2, 3 Proses dijalankan secara sinambung
G=gliserol dalam reaktor alir tangki berpengaduk.
Minyak dengan volume tertentu dipanaskan
Persamaan reaksi (2) dapat disederhanakan sampai suhu yang diinginkan. Larutan
menjadi : metanol-KOH juga dipanaskan di tempat
3 M + TG 3 ES + G (3) terpisah. Setelah suhu kedua umpan tercapai,
kedua larutan dimasukan kedalam reaktor dan
Jika dinyatakan dalam ekivalen, persamaan (3) pengadukdihidupkan.
menjadi : Selanjutnya umpan minyak dan larutan
M + TG E + G (4) metanol-KOH diumpankan kedalam reaktor
sesuai dengan laju alir yang ditetapkan.
Darnoko dan Cheryan (2000), Produk keluar dari reaktor secara sinambung
mereaksikan minyak sawit dengan metanol dengan peluapan. Sampel diambil setiap 10
menggunakan katalis KOH didapatkan order menit untuk dianalisa kadar gliserolnya
reaksi dua terhadap trigliserida. Widiono (1995) menggunakanGC.
juga mendapatkan order dua terhadap 3. HASILDANPEMBAHASAN
trigliserida dari reaksi minyak jarak dengan
metanol. PengaruhSuhu
Reaksi metanol dengan minyak adalah :
(-r) = k.C 2 (5) Dari gambar 1 dapat dilihat bahwa
TG semakin lama waktu reaksi konversi yang
dihasilkan semakin besar. Hal ini disebabkan
Neraca masa metanol pada kondisi unsteady karena lamanya waktu reaksi memberikan
state : kesempatan yang besar bagi molekul-molekul
Rate of input – rate of output – rate of reaction reaktan untuk saling bertumbukan dan
=rateofaccumulation bereaksi.
d Kenaikan konversi pada sepuluh
v .C v .C (r).V V.C (6)
M M0 T M dt M menit pertama cukup tajam. Ini terlihat jelas
Dengan mensubstitusikan nilai (-r) dari pada suhu 323 K, dimana konversi yang
persamaan (5) didapat persamaan : dihasilkan mencapai 69,67 %. Ini disebabkan
karena pada awal reaksi konsentrasi pereaksi
dC v v 2 masih tinggi sehingga reaksi dapat
M M C T C k.C (7)
dt V M0 V M TG berlangsung dengan cepat. Setelah melewati
20
kondisi ini kenaikan konversi yang dihasilkan 0.12
hanya sedikit, rata-rata naik 2,5 % tiap 10 0.1
t
i
menit. n
e0.08
m
/
k
e
r0.06
g
m
/
0.9 l0.04
m
,
0.8 r
k0.02
0.7
0.6 SUHU303K 0
i 300 310 320 330 340 350
s SUHU313K
r 0.5
e Suhu, K
v SUHU323K
n 0.4
o SUHU333K
K
0.3 SUHU343K
0.2 Gambar2.Hubungansuhudengan
0.1 konstanta kecepatan reaksi
0
0 10 20 30 40 50 60 70
Waktu, menit Dari gambar 2 dapat disimpulkan bahwa
nilai konstanta kecepatan reaksi maksimum
Gambar1.Grafikhubungankonversireaksi dengan dicapai pada suhu 333 K dengan k sebesar
waktu pada variasi suhu 0,0996 ml/mgrek/menit. Ini menunjukkan
bahwa pada suhu 333 K adalah suhu optimum
Kenaikan suhu reaksi juga menaikkan proses. Korelasi konstanta kecepatan reaksi
konversi transesterifikasi minyak jelantah. dengan suhu dapat dilihat pada gambar 3.
Kenaikan konversi sangat jelas terlihat pada
suhu 303 sampai 333 K. Ini disebabkan karena 0.12
semakin tinggi suhu menyebabkan gerakan data
Gambar3.Hubungankonstantakecepatan reaksi
molekul semakin cepat atau energi kinetik yang 0.1 Expon. (data)
t dengan 1/T
i
n
dimiliki molekul-molekul pereaksi semakin e 0.08
m
/
k
e
besar sehingga tumbukan antara molekul r 0.06
g
Dari gambar 3 didapatkan persamaan sebagai
m
/
l
pereaksi juga meningkat. Semua ini m
berikut:, 0.04
r
menyebabkan kecepatan reaksi semakin besar. k
0.02 6312 ,2
Hal ini sesuai dengan persamaan Arrhenius k 2.10 7 exp
T
yang menyatakan bahwa dengan naiknya suhu 0
makakecepatanreaksi juga akan meningkat. (10) 0.003 0.003 0.0031 0.0031 0.0032 0.0032 0.0033 0.0033 0.0034
1/T
Dari gambar 2 dapat dilihat bahwa
setiap kenaikan suhu 10 oC konstanta kecepatan
reaksi rata-rata naik dua kali lipat kecuali pada Gambar3.Hubungankonstantakecepatanreaksi
suhu 343 K, sehingga dapat disimpulkan bahwa dengan 1/T
reaksi kimialah yang mengendalikan reaksi. Hal Dari persamaan (10) didapatkan energi
ini sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh aktivasi sebesar 12542,3 kal/gmol dan frekuensi
7
Westernt dkk (1984), bahwa pada reaksi kimia tumbukan 2(10 ) ml/mgrek/menit. Energi aktivasi
setiap kenaikan suhu 10 oC kecepatan reaksi yang dihasilkan besar dari 10.000 kal/gmol, hal ini
naik 2 sampai 50 kali. memperkuat bahwa reaksi kimia yang
Pada suhu 343 K terjadi penurunan mengendalikan reaksi.
konversi transesterifikasi minyak jelantah. Hal
ini disebabkan karena pada suhu 343 K PengaruhKonsentrasiKatalis
sebagian metanol mengalami perubahan fasa Dari gambar 4 dapat dilihat bahwa
dari cair menjadi gas, sehingga jumlah metanol semakin tinggi konsentrasi katalis, konversi
dalam fasa cair berkurang. Kurangnya jumlah reaksi semakin besar. Hal ini disebabkan
metanol dalam fasa cair menyebabkan jumlah karena dengan naiknya kosentrasi katalis akan
tumbukan antara molekul pereaksi berkurang semakin menurunkan energi aktivasi, sehingga
sehingga kecepatan reaksi juga menurun. meningkatkan jumlah molekul yang
Penurunan konstanta kecepatan reaksi dapat teraktifkan yang mengakibatkan kecepatan
dilihat pada gambar 2. reaksi menjadi naik.
21
-4
k=3(10 )exp(5,8742.Ckat ) (10)
0.9
0.8 t=10 menit
t=20 menit
0.7 t=30 menit
0.6 t=40 menit 4. KESIMPULAN
i t=50 menit
s
r0.5
e t=60 menit
v Dari penelitian yang telah dilakukan,
n
o0.4
K dapat diambil kesimpulan :
0.3 1. Kenaikan suhu dan konsentrasi katalis
0.2
0.1 dapat meningkatkan konversi dan
0 kecepatan reaksi transesterifikasi minyak
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Konsentrasi katalis, % berat minyak jelantah.
2. Hubungan antara suhu dengan konstanta
Gambar4.Grafikhubungankonversidengan kecepatan reaksi :
6312,2
konsentrasi katalis k 2.107 exp
r T
Kenaikan konversi dan konstanta 3. Hubungan antara suhu dengan konstanta
kecepatan reaksi yang terjadi cukup signifikan, kece-patan reaksi
tetapi pada konsentrasi 1% menuju 1,25 %, k=0,0003exp(5,8742.Ckat)
kenaikan ini tidak cukup berarti. Secara
keseluruhan konversi pada konsentrasi 1 % UCAPANTERIMAKASIH
lebih tinggi dari konsentrasi 1,25 %, kecuali Pada kesempatan ini penulis
pada menit ke 60 konversi lebih besar. Hal ini mengucapkan terima kasih kepada Bapak DR.
disebabkan karena terjadinya reaksi samping Ir. Bardi Murachman, SU, DEA, dan Bapak Ir.
antara katalis KOH dengan minyak yang Supranto, MSc, PhD atas segala masukan dan
dikenal dengan saponifikasi atau reaksi sarannya, pimpinan dan staff Laboratorium
penyabunan yang menyebabkan hasil Teknologi Minyak Bumi dan Laboratorium
penyabunan berupa surfaktan menghalangi Konversi Energi FT UGM atas semua sarana
kontak antara minyak dengan metanol. dan prasarana, dan teman-teman HIMMPAS
Akibatnya kecepatan reaksi dan konversi yang UGM, S1 dan S2 Teknik Kimia UGM atas
dihasilkan menurun. segala do’a dan dukungannya.
Dari gambar 5 didapatkan bahwa nilai
konstanta kecepatan reaksi maksimum didapat NOMENKLATUR
pada konsentrasi katalis 1% yaitu 0,0920
mgrek/ml/menit untuk reaksi heterogen dan C = Konsentrasi metanol mula-mula,
0,0996 mgrek/ml/menit untuk model homogen. M0
Hubungan antara kosentrasi katalis mgrek/ml
C = Konsentrasi metanol, mgrek/ml
dengan konstanta kecepatan reaksi dapat dilihat M
C = Konsentrasi minyak mula-mula,
pada gambar berikut. TG0
mgrek/ml
C =Konsentrasi minyak, mgrek/ml
kTG =Konstantakecepatanreaksi
0.12 ml/mgrek/menit
t
i0.1
n r = Lajureaksi, ml/menit
e
m0.08
/
k R’ = Gugusalkil
e
r0.06
g R = Gugus asam lemak jenuh dan tak
m 1
/
l0.04
m jenuh
,
r0.02
k rantai panjang
0 T = Suhu,K
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Konsentrasi katalis, % berat minyak V = Volumereaktor, ml
Gambar5. Hubungankonstantakecepatanreaksi DAFTARPUSTAKA
dengan konsentrasi katalis
1. Darnoko, D and Cheryan, M., 2000, “
Dari gambar 5 didapatkan persamaan Continuous Production of Palm Metyl
sebagai berikut: Ester ”, J. Am.Oil Chem.Soc., 77, 1269-
22
no reviews yet
Please Login to review.
