Teknologi-Teknologi Proses Pengolahan Biodiesel

Transesterifikasi

Metode transesterifikasi merupakan metode yang umum digunakan dalam pengolahan biodiesel. Pada dasarnya, metode ini memiliki 4 tahapan proses, yakni :

1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya NaOH atau KOH) dengan alkohol (metanol atau etanol) pada konsentrasi katalis antara 0.5-1 wt% dan 10-20 wt% metanol terhadap massa minyak.
2. Pencampuran alkohol dan katalis dengan minyak pada temperatur 55⁰C dengan kecepatan pengadukan konstan selama 30-45 menit.
3. Setelah reaksi berhenti, campuran didiamkan hingga terjadi pemisahan antara metil ester dan gliserol. Metil ester yang dihasilkan pada tahap ini sering disebut dengan crude biodiesel karena masih mengandung zat-zat pengotor, seperti sisa metanol, sisa katalis alkalin, gliserol dan sabun.
4. Metil ester yang dihasilkan pada tahap ketiga dicuci menggunakan air hangat untuk memisahkan zat-zat pengotor dan kemudian dilanjutkan dengan drying untuk menguapkan air yang terkandung dalam biodiesel.

Esterifikasi

Jika bahan baku yang digunakan adalah minyak dengan kadar FFA tinggi (>5%), seperti mnyak jelantah, PFAD (palm fatty acid distilate), CPO low grade, dan minyak jarak, maka proses transesterifikasi yang dilakukan untuk mengkonversi minyak menjadi biodiesel menjadi tidak efisien. Oleh karena itu, bahan-bahan diatas perlu melalui tahap proses pra-esterifikasi untuk menurunkan kadar FFA hingga dibawah 5%.

Pada umumnya, proses esterifikasi menggunakan katalis asam, seperti asam sulfat dan asam klorida. Pada tahap ini akan diperoleh minyak dengan campuran metil ester kasar dan metanol sisa yang kemudian dipisahkan. Lalu, proses esterifikasi dilanjutkan dengan proses esterifikasi alkalin (transesterifikasi) terhadap produk tahap pertama diatas dengan menggunakan katalis alkalin. Pada proses ini digunakan katalis sodium hidroksida 1 wt% dan alkohol (umumnya metanol) 10 wt%. Kedua proses ini dilakukan pada temperatur 55⁰C. Pada proses ini dihasilkan metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah. Kemudian dilakukan pemisahan antara metil ester dan gliserol. Setelah dipisahkan, metil ester kemudian dimurnikan dengan menggunakan air hangat dan dikeringkan untuk menguapkan kandungan air yang ada pada metil ester. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya sudah dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.

Produksi Biodiesel Dengan Katalis Biologis (Biocatalyst)

Seperti namanya, katalis biologis, proses pengolahan minyak menjadi biodiesel ini menggunakan katalis dari makhluk hidup (mikroorganisme). Pengembangan katalis biodiesel ditujukan untuk mengurangi konsumsi energi proses serta untuk menghilangkan terikutnya senyawa-senyawa pengotor dalam biodiesel kasar yang sering timbul pada proses transesterifikasi dengan menggunakan katalis kimiawi.

Ada beberapa macam katalis biologis yang sedang dikembangkan oleh beberapa peneliti dari berbagai perguruan tinggi  dan lembaga penelitian, yaitu Candida antartica B, Rizhomucor miehei, dan Pseudomonas cepacia. Namun, penggunaan katalis biologis ini masih memilki kelemahan bila dibandingkan dengan katalis kimiawi karena harga katalis biologis yang masih mahal.

Produksi Biodiesel Tanpa Katalis

Pada proses produksi biodiesel tanpa katalis ini, proses transesterifikasi dilakukan pada suhu dan tekanan yang sangat tinggi, yaitu sekitar 350⁰C dengan tekanan 43 Mpa. Proses ini sering disebut dengan proses transesterifikasi superkritik metanol. Rasio mol antara minyak dengan alkohol yang digunakan mencapai 1 : 42. Proses ini memiliki beberapa kelebihan, yaitu tidak dipengaruhi oleh kondisi bahan karena asam lemak bebas (FFA) yang terkandung dalam bahan akan teresterifikasi menjadi metil ester secara simultan, tingkat konversi minyak menjadi metil ester tinggi, waktu proses lebih singkat, dan tidak dipengaruhi oleh keberadaan air. Di dalam proses ini juga tidak ada sabun yang terbentuk sehingga mengurangi biaya pengolahan limbah. Namun, kelemahan dari proses ini adalah membutuhkan safety treatment karena prosesnya yang melibatkan suhu dan tekanan yang tinggi.

Untuk mengatasi kelemahan tersebut, saat ini peneliti telah mengembangkan metode proses biodiesel tanpa katalis dengan menambahkan co-solvent CO₂ yang berfungsi untuk menurunkan suhu dan tekanan pada saat proses transesterifikasi menjadi sekitar 280⁰C. Tidak hanya itu, proses pengolahan biodiesel tanpa katalis juga sudah dikembangkan dengan penggunaan reaktor kolom gelembung (bubble column reactor) yang dapat bekerja pada tekanan 1 atm dengan suhu sekitar 300⁰C. Hal ini berkorelasi positif dengan energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan metanol superkritik.

Sumber : Hambali, Erliza, et al. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta : AgroMedia Pustaka.