ARTIKEL TENTANG INOVASI PEMANFAATAN BIJI ALPUKAT SEBAGAI BIODIESEL TERBARUKAN

INOVASI PEMANFAATAN BIJI ALPUKAT SEBAGAI BIODIESEL TERBARUKAN

Lanjar

5213414014

Teknik Kimia

lanjartekkim014@gmail.com

Jumlah populasi di dunia ini dari tahun ke tahun akan semakin bertambah dan jenis kebutuhan manusia akan meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah populasi di dunia. Hal ini juga terjadi pada kebutuhan akan energi semakin meningkat sehingga persediaan energi khususnya energi yang tidak dapat diperbaharui semakin berkurang pula kuantitasnya, bahkan lama-kelamaan akan habis. Hal ini dapat dilihat dari jumlah konsumsi BBM Indonesia terus meningkat. Saat ini, hampir 80% kebutuhan energi dunia dipenuhi oleh bahan bakar fosil. Padahal, penggunaan bahan bahar fosil bisa mengakibatkan pemanasan global.

Untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil (minyak/gas, bumi, dan batu bara) sebagai sumber energi yang tidak terbarukan, tentu akan mencari sumber-sumber energi lainnya yang akan digunakan sebagai bahan bakar alternatif atau pengganti asalkan potensi sumber dayanya mudah diperoleh secara lokal supaya harganya lebih murah dan terjangkau.

Biodiesel adalah salah satu bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan dan tidak beracun. Sehingga, lebih aman jika disimpan dan digunakan serta tidak mempunyai efek terhadap kesehatan yang dapat dipakai sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Biodiesel yang berasal dari minyak nabati dikenal sebagai sumber daya yang dapat diperbaharui karena umumnya dapat diekstrak dari berbagai hasil produk pertanian dan perkebunan.  Bahan baku yang berpotensi sebagai bahan baku pembuat biodiesel antara lain kelapa sawit, kedelai, jarak pagar, alpukat, dan beberapa jenis tumbuhan lainnya (Martini 2005).

Salah satu sumber bahan baku biodiesel adalah buah alpukat. Bagian dari buah alpukat yang dapat digunakan sebagai biodiesel adalah bijinya, melalui esterifikasi dan/transesterifikasi dengan alkohol serta bantuan katalis. Untuk mengetahui kelayakan minyak biji alpukat sebagai bahan baku biodiesel, maka perlu dilakukan beberapa pengujian untuk mengetahui angka asam, asam lemak bebas, densitas minyak, viskositas, dan yield.

Salah satu alasan mengapa menggunakan biji alpukat dibandingkan dengan tanaman lainnya dikarenakan buah alpukat banyak terdapat di lingkungan masyarakat yang bijinya belum dimanfaatkan secara maksimal. Selain itu, yang paling penting yaitu kandungan minyak biji alpukat lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman-tanaman seperti kedelai, jarak, biji bunga matahari, dan kacang tanah. Pemilihan biji alpukat sebagai salah satu sumber minyak nabati karena kandungan minyaknya relatif tinggi dibandingkan tanaman lain yaitu sekitar 2638 liter/ha dalam 2217 kg/ha. Sedangkan tanaman seperti jarak adalah 1892 liter/ha dalam 1590 kg/ha dan bunga matahari 925 liter/ha dalam 800 kg/ha. Selain itu, bahan bakar ini lebih ekonomis dan ramah lingkungan karena kadar belerang dalam minyak tersebut kurang dari 15 ppm, sehingga pembakaran berlangsung sempurna dengan dampak emisi CO, CO₂ serta polusi udara yang rendah (Sofia 2006).

Beragam penelitian mendukung penggunaan minyak biji alpukat sebagai biodiesel. The National Biodiesel Foundation (NBF) telah meneliti buah alpukat sebagai bahan bakar sejak 1994. Joe Jobe selaku direktur eksekutif NBF mengungkapkan bahwa biji alpukat mengandung lemak nabati yang tersusun dari senyawa alkil ester. Bahan ester itu memiliki komposisi yang sama dengan bahan bakar diesel, bahkan lebih baik dibandingkan solar sehingga gas buangnya lebih ramah lingkungan. Pemanfaatan biji alpukat sampai sekarang hanya digunakan sebagai obat penghilang stress saja dan belum dimanfaatkan untuk yang lainnya padahal biji alpukat memiliki kandungan fatty acid methyl ester sebagai bahan pembuat biodiesel. (Hidayat 2008)

 Biodiesel dibuat melalui suatu proses kimia yang disebut transesterifikasi dimana gliserin dipisahkan dari minyak nabati. Proses ini menghasilkan dua produk yaitu metil esters (biodiesel)/mono-alkyl esters dan gliserin yang merupakan produk samping. Bahan baku utama untuk pembuatan biodiesel ini adalah  minyak biji alpukat. Sedangkan sebagai bahan baku penunjang yaitu alkohol. Pada pembuatan biodiesel dibutuhkan katalis untuk proses esterifikasi, katalis dibutuhkan karena alkohol larut dalam minyak. Alkohol yang digunakan sebagai pereaksi untuk minyak nabati adalah methanol, namun dapat pula digunakan ethanol, isopropanol atau butyl, tetapi perlu diperhatikan juga kandungan air dalam alkohol tersebut. Bila kandungan air tinggi akan mempengaruhi hasil biodiesel yang kualitasnya rendah, karena kandungan sabun, ALB dan trigliserida tinggi. Disamping itu, hasil biodiesel juga dipengaruhi oleh tingginya suhu operasi proses produksi, lamanya waktu pencampuran atau kecepatan pencampuran alkohol.

Katalisator dibutuhkan pula guna meningkatkan daya larut pada saat reaksi berlangsung. Pada umumnya produksi biodiesel dilakukan menggunakan katalis homogen yaitu KOH atau NaOH yang memiliki beberapa kelemahan yaitu tidak dapat digunakan kembali. Selain itu dapat menghasilkan reaksi samping yang tidak diharapkan (saponifikasi), pemisahan antara katalis dan produk harus melalui berbagai tahapan sehingga meningkatkan biaya produksi. Pada katalis heterogen seperti: CaO, MgO, dan CaCO₃ kelemahan diatas dapat dicegah karena katalis-katalis ini berbentuk padat, sehingga mudah dipisahkan dan dapat diperoleh kembali (recovery) melalui dekantasi dan filtrasi menggunakan alat yang sederhana. Dengan demikian dapat menghemat biaya produksi dan diharapkan yield yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan menggunakan katalis homogen. Katalis yang akan dipilih tergantung minyak nabati yang digunakan, apabila digunakan minyak mentah dengan kandungan ALB kurang dari 2%, disamping terbentuk sabun dan juga gliserin. Katalis tersebut pada umumnya sangat higroskopis dan bereaksi membentuk larutan kimia yang akan dihancurkan oleh reaktan alkohol.

Bahan baku yang digunakan pada pembuatan biodiesel ini yaitu biji alpukat. Biji alpukat dikeringkan pada suhu ±110ºC selama ±60 menit. Kemudian diekstraksi menggunakan pelarut n-heksana pada suhu 65ºC sebanyak 5 siklus. Selanjutnya larutan ekstrak dievaporasi pada suhu 40ºC dalam keadaan vakum. Pemurnian minyak dilakukan dengan cara degumming menggunakan H₃PO₄ 0,8%, sedangkan pemisahan gum menggunakan sentrifuga 2500 rpm.

Ekstraksi ini dilakukan menggunakan sokhlet dengan suhu operasi 65ºC. Untuk memisahkan minyak dari pelarutnya dilakukan evaporasi secara vakum pada suhu 40ºC. Perolehan minyak biji alpukat (% bobot) hasil evaporasi dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Perolehan Minyak Biji Alpukat (% bobot) Hasil Evaporasi

Parameter

Satuan

Nilai

Keterangan

Bobot biji alpukat

g

2750

-

Bobot minyak alpukat

g

106,40

Sebelum pemurnian

Bobot ampas

g

2618

Kering

Perolehan minyak alpukat kasar

-

-

3,86%

Berdasarkan Tabel 1 perolehan minyak sebesar 3,86%, dalam peneiltian ini ekstraksi hanya melalui 1 tahap tanpa menggunakan pelarut heksana yang baru. Pelarut mengalami kejenuhan, sehingga minyak dalam biji alpukat tidak dapat terekstrak seluruhnya.

Pemurnian dilakukan dengan menggunakan metode degumming. Metode ini bertujuan untuk menghilangkan pengotor seperti getah atau lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, karbohidrat, dan air tetapi tidak menghilangkan asam lemak bebas (FFA) yang terdapat pada minyak biji alpukat (Mittlebach 2004). Sentrifugasi dilakukan untuk memisahkan antara getah (gum) dengan minyak. Perolehan minyak biji alpukat hasil pemurnian dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Perolehan Minyak Alpukat (% bobot) Hasil Pemurnian

Parameter

Satuan

Nilai

Keterangan

Bobot biji alpukat

G

2750

-

Bobot minyak biji alpukat

G

106,48

3,86%

Bobot minyak biji alpukat hasil pemurnian

G

103,20

3,75%

Gum + pengotor

G

3,01

-

Dari Tabel 1 dan 2 dapat dilihat bahwa perolehan minyak biji alpukat hasil pemurnian 103,20 g dengan persen penurunannya sebesar 2,84 %. Penurunan tersebut menunjukkan bahwa sebelum proses pemurnian, minyak masih mengandung pengotor. Minyak hasil pemurnian secara visual menjadi lebih bening yang merupakan salah satu syarat minyak dapat diolah menjadi biodiesel.

Tahap berikutnya adalah penelitian utama, yaitu pembuatan metil ester (biodiesel) dari minyak biji alpukat melalui transesterifikasi pada suhu 60ºC selama 1 jam. Dalam percobaan ini kalsium metoksida direaksikan dengan minyak biji alpukat murni. Kalsium metoksida dibuat dengan cara mereaksikan antara metanol dengan kalsium oksida (CaO). Jumlah CaO yang digunakan adalah 2% dan 6%/b-minyak, sedangkan perbandingan mol antara minyak dengan metanol yang digunakan adalah 1:6. Perolehan biodiesel dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3 Hasil Transesterifikasi Pada Perbandingan Mol 1:6

Parameter

CaO 2%-b

CaO 6%-b

Minyak yang digunakan (g)

39,08

39,08

Methanol yang digunakan (g)

27,09

27,09

CaO yang digunakan (g)

0,64

2,34

Biodiesel yang dihasilkan (g)

9,6

11,81

Yield biodiesel (g biodiesel/g minyak)

0,2401

0,2953

Gliserol yang dihasilkan (g)

5,06

2,01

Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa minyak yang direaksikan dengan metanol pada jumlah yang sama, diperoleh yield biodiesel tertinggi 0,2953 gram biodiesel/gram minyak menggunakan katalis CaO 6%/b-minyak. Yield yang dihasilkan cukup rendah, hal ini dapat disebabkan adanya kandungan air yang cukup tinggi pada minyak biji alpukat. Dalam penelitian ini sebelum transesterifikasi, tidak dilakukan pengukuran kandungan air pada minyak. Pada transesterifikasi terjadi reaksi antara gugus karbonil pada molekul trigliserida (minyak) dengan gugus metoksida. Dengan adanya kandungan air pada proses tersebut, maka pembentukan metoksida tidak akan sempurna. Ketidaksempurnaan pembentukan metoksida dapat ditunjukkan saat recovery metanol yang cukup tinggi, hal ini menunjukkan metanol yang tidak bereaksi dengan CaO cukup besar. Dalam literatur disebutkan bahwa kandungan air yang kurang dari 2,8%/b-minyak akan meningkatkan aktivitas katalitik dari CaO. Sebaliknya bila lebih akan mendeaktivasi CaO (Refaat 2011).

Kelebihan penggunaan katalis heterogen dibandingkan dengan katalis homogennya ialah bahwa pemisahan katalis heterogen lebih mudah dan dapat digunakan kembali. Dalam penelitian ini hal tersebut di atas sudah tercapai dengan terbentuknya tiga fasa yaitu lapisan atas adalah biodiesel, tengah gliserol dan bawah CaO. Dengan demikian CaO dapat digunakan kembali (recovery CaO).

Hasil analisis sifat fisika dan kimia biodiesel menggunakan variasi konsentrasi katalis CaO (%-b) dapat diperoleh nilai angka asam dan %FFA, CaO 6% b-minyak memiliki nilai yang lebih rendah dibandingkan dengan CaO 2% b-minyak. Sehingga pada penggunaan CaO 6% b-minyak menghasilkan biodiesel yang memiliki karakteristik mendekati SNI.

Penentuan sifat fisika dan kimia biodiesel tidak seluruhnya dilakukan sesuai dengan penentuan yang tertera pada Syarat Mutu Biodiesel. Yang diuji hanya sifat fisika dan kimia biodiesel yang mewakili (representatif) penggunaannya di mesin yaitu viskositas, massa jenis, pH, kadar air, %FFA, dan angka asam.

Biodiesel mengandung metil ester sebesar 48,02%. Hal ini menunjukkan bahwa tidak semua minyak biji alpukat dapat dikonversi menjadi metil ester. Penyebab rendahnya jumlah metil ester masih adanya kandungan air dalam minyak saat transesterifikasi, sehingga pembentukan senyawa metoksida belum sempurna. Bila ditinjau dari komposisi asam lemak jenuh dan tak jenuhnya, biodiesel hasil penelitian mengandung 38,87% asam lemak tak jenuh dan 9,15% asam lemak jenuh. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa minyak nabati yang dapat diolah menjadi biodiesel harus memiliki kandungan asam lemak tak jenuh yang tinggi karena dapat mencegah terbentuknya padatan yang akan menghambat kinerja mesin. Berdasarkan hasil analisis fisika dan kimia menunjukkan bahwa minyak biji alpukat layak digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel, namun belum mencapai perolehan yang optimum.

Biodiesel dari minyak biji alpukat diperoleh dengan proses transesterifikasi. Penggunaan katalis heterogen kalsium oksida (CaO) dalam transesterifikasi tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap karakteristik biodiesel yang dihasilkan, sedangkan kelebihannya dapat digunakan kembali karena pemisahannya lebih mudah. Berdasarkan sifat kimia dan fisikanya minyak biji alpukat (Persea gratissima) dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan     biodiesel.

DAFTAR PUSTAKA

Hidayat, Wahyu. 2008. Manfaat Biji Alpukat. http://www.google.com (diunduh

            tanggal    20 mei 2015).

Martini, Rahayu. 2005. Teknologi Proses Produksi Biodiesel

            www.geocities.com/markal_bppt/public (diunduh tanggal 27 mei 2015).

Mittelbach, M.,Remschmidt, Claudia. 2004. Biodiesel the comprehensive

            Handbook. Vienna: Boersedruck Ges.m.bH.

Refaat, A. A. 2011. “Biodiesel production using solid metal oxide

            catalyst.international Journal of Chemical Engineering”.

Sofia.2006. Sumber Biodiesel di Pekarangan.

            http//www.indobiofuel.com/gratis15.php (diunduh tanggal 26 mei 2015)