Penggunaan biodiesel lebih baik bagi lingkungan dibandingkan bahan bakar fosil

Di beberapa negara maju, biodiesel telah berkembang menjadi bahan bakar utama. Biodiesel adalah salah satu energi alternatif kendaraan bermotor selain energi listrik untuk menggantikan peran energi fosil yang tidak dapat terbarukan.

Pengertian Biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar alternatif potensial yang diperoleh dari minyak tumbuhan, lemak binatang atau minyak bekas yang diolah melalui esterifikasi dengan alkohol. Penggunaan istilah biodiesel telah memperoleh persetujuan dari Department of Energi (DOE), Environmental Protection Agency (EPA) dan American Society of Testing Material (ASTM).

Menurut American Society of Testing Material (ASTM), biodiesel merupakan mono-alkil ester yang terdiri dari asam lemak rantai panjang yang didapatkan dari lemak terbarukan, seperti minyak nabati dan lemak hewani.

Mono-alkil ester dapat berupa metil ester atau etil ester, hal tersebut ditentukan oleh sumber alkohol yang digunakan. Metil ester atau etil ester adalah senyawa yang relatif stabil, berwujud cairan pada suhu ruang (titik leleh antara 4° – 18°C), berisfat nonkorosif, dan titik didihnya rendah.

fleetio.com

Penggunaan biodiesel untuk mesin diesel dapat dilakukan tanpa memodifikasi. Di pasaran, biodiesel ditulis dengan kode tertentu, seperti B100 yang menunjukkan jika biodiesel tersebut 100% murni atau B20 yang menyatakan persentase komposisi campuran biodiesel 20% dan solar 80%.

Bahan Baku

Sesuai dengan definisinya, biodiesel diperoleh dari minyak nabati dan hewani. Tidak seperti bioetanol yang menghasilkan kandungan seragam meski berbeda bahan baku, sumber bahan baku pembuatan biodiesel akan menentukan sifat kimia yang berbeda satu dengan yang lainnya.

Berikut ini adalah komposisi kimia berbagai bahan baku biodiesel dalam nilai persentase yang bersumber dari Organic Chemistry, W.W. Linstromberg, D.C. Heath and Co., Lexington, MA, 1970.

Oil or Fat	14:0	16:0	18:0	18:1	18:2	18:3	20:0	22:1
Soybean		6-10	2-5	20-30	50-60	5-11
Corn	1-2	8-12	2-5	19-49	34-52	trace
Peanut		8-9	2-3	50-60	20-30
Olive		9-10	2.3	73-84	10-12	trace
Cottonseed	0-2	20-25	1-2	23-84	40-50	trace
Hi Linoleic Safflower		5.9	1.5	8.8	83.8
Hi Oleic Safflower		4.8	1.4	74.1	19.7
Hi Oleic Rapeseed		4.3	1.3	59.9	21.1	13.2
Hi Erusic Rapeseed		3.0	0.8	13.1	14.1	9.7	7.4	50.7
Butter	7-10	24-26	10-13	28-31	1-2.5	0.2-0.5
Lard	1-2	28-30	12-18	40-50	7-13	0.1
Tallow	3-6	24-32	20-25	37-43	2-3
Linseed Oil		4-7	2-4	25-40	35-40	25-60
Yellow Grease	2.43	23.24	12.96	44.32	6.97	0.67

Pixabay

Penggunaan bahan baku dari tumbuhan lebih dominan dan telah digunakan untuk skala industri. Misalnya, biodiesel dari minyak kelapa sawit yang menjadi salah satu bahan baku yang cukup produktif. Akan tetapi, penggunaan minyak kelapa sawit berdampak terhadap peningkatan harga jual produk-produk lain yang berbahan baku sama, seperti minyak goreng.

Perkembangan terkini, bahan baku biodiesel mengutamakan minyak yang tidak dapat dikonsumsi oleh manusia. Contohnya adalah pengembangan biodiesel dari jarak pagar. Jarak pagar memiliki potensi menggantikan bahan baku minyak kelapa sawit, meskipun penanganan pasca panennya relatif lebih sulit.

Manfaat Sebagai Energi Alternatif

Biodiesel adalah salah satu pilihan energi alternatif pengganti energi fosil. Penggunaannya akan memberikan manfaat berikut ini:

• Mengurangi pencemaran hidrokarbon yang tidak terbakar, karbon monoksida, sulfur dan hujan asam
• Biodiesel yang berasal dari minyak goreng bekas akan mengurangi beban sampah atau limbah bagi lingkungan
• Biodiesel yang berasal dari tumbuhan (nabati) tidak menghasilkan gas karbondioksida setinggi bahan bakar fosil
• Energi dari mesin diesel yang menggunakan biodiesel lebih sempurna dibanding menggunakan solar
• Pembakaran biodiesel cenderung tidak mengjasilkan asam hitam seperti pembarakn solar. Selain itu, aroma khas pembakaran biodiesel mirip dengan aroma minyak bekas menggoreng makanan

Kelebihan dan Kekurangan Biodiesel

Sebagai alternatif sumber energi, biodiesel memiliki kekurangan dan kelebihan sebagai berikut:

1. Kelebihan

Biodiesel dapat digunakan pada mesin diesel tanpa melakukan perubahan, serta menghasilkan tingkat polusi yang lebih rendah daripada solar. Biodiesel dianggap tidak menyumbang pemanasan global sebanyak bahan bakar fosil.

Pembakaran biodiesel menghasilkan hidrokarbon yang tidak terbakar, karbon monoksida, partikulat, dan udara beracun yang lebih rendah dibandingkan dengan pembakaran bensin. Menurut National Biodiesel Board, keuntungan yang didapatkan ketika menggunakan biodiesel adalah:

• Biodiesel dapat langsung dipakai pada motor diesel tanpa melakukan modifikasi signifikan dan memiliki risiko kerusakan yang sangat kecil
• Biodiesel mempunyai efek pelumasan yang lebih baik daripada solar. Berdasarkan perhitungan, penambahan 1% biodiesel dapat meningkatkan pelumasan sekitar 30%
• Biodiesel memberikan konsumsi bahan bakar, horse power, dan torsi yang hampir sama dengan solar
• Biodiesel dapat diperbarui dan memiliki siklus karbon yang tidak menyebabkan pemanasan global. Emisi CO2 secara keseluruhan berkurang sebesar 78% dibandingkan dengan mesin diesel yang menggunakan bahan bakar fosil

baca juga:  Cantrang - Dampak Bagi Lingkungan & Untung Rugi Nelayan

2. Kekurangan

Kelemahan biodiesel disebabkan oleh faktor sumber bahan baku pembuatannya. Pada umumnya, bahan baku biodiesel yang menggunakan tanaman pangan akan menyebabkan peningkatan harga pangan dan kemungkinan menimbulkan kelaparan apabila ketersediaan sumber daya yang terbatas.

Proses Produksi

Pembuatan biodiesel dilakukan dengan cara mereaksikan lemak (triglyceride) dengan alkohol melalui proses transeterifikasi. Proses ini akan menghasilkan biodiesel dan gliserol (glycerol) sebagai produk sampingan.

SINARMAS

Proses ekstraksi dilakukan untuk mengambil minyak dari bahan baku, baik melalui proses pemerasan atau menggunakan pelarut CO2 serta pemurnian triglyceride dari komponen FFA dan air. Adanya kandungan air akan menyebabkan triglyceride mengalami hidrolisis menjadi FFA dan berekasi dalam transesterifikasi menghasilkan sabun.

Proses transesterifikasi adalah reaksi reversibel yang hasilnya ditentukan oleh penggunaan jumlah methanol. Proses ini dibantu katalis NaOH (Sodium Hydroxide) atau KOH (Potassium Hydroxide) agar tercipta suasana basa.

Penggunaan Biodiesel

Biodiesel dapat digunakan dalam kondisi murni atau berupa campuran dengan solar (petrodiesel). Pertamina sebagai penyedia suplai bahan bakar di Indonesia saat ini menyediakan biosolar dengan kandungan 2,5%.

Bahan bakar biodiesel memiliki sifat lubrikasi, sehingga dapat melindungi komponen mesin dari keausan. Akan tetapi, biodiesel memiliki dampak buruk bagi komponen mesin yang terbuat dari karet, tembaga, timah, sengan dan besi. Umumnya, komponen mesin mobil uang diproduksi sebelum tahun 1992 memiliki toleransi rendah terhadap biodiesel.

Selain itu, biodiesel juga memiliki angka cetane lebih tinggi dari solar. Oleh karena itu, cocok digunakan untuk mesin diesel kecepatan tinggi karena dapat menurunkan jeda pengapian.

Efisiensi Mesin dan Emisi

Mesin diesel sendiri tercipta karena upaya meningkatkan efisiensi mesin bensin. Rata-rata mesin memiliki efisien sekitar 40%, sedangkan mesin diesel memiliki efisiensi 100% lebih baik dari mesin bensin yang hanya 15% hingga 20%. Selain itu, densitas enerdi dari bahan bakar diesel juga lebih tinggi dibanding bahan bakar bensin.

Secara umum, mesin diesel memiliki fuel efficiency (jarak tempuh terhadap konsumsi bahan bakar) lebih tinggi dibanding mesin bensin.

Secara teori, biodiesel tidak mengandung sulfur dan dikategorikan sebagai Ultra-low sulfur diesel (ULFD) dengan kandungan maksium sulfur 50 ppm (standar emisi EURO IV). Dari angka tersebut, pembakaran biodiesel menghasilkan emisi sulfur dalam jumlah yang sangat kecil, meski menghasilkan emisi NOx yang lebih besar dari petrodiesel.

Menurut data EPA (Environmental Protection Agency) pembakaran 1 liter biodiesel menghasilkan sekitar 2.7 kg gas karbondioksida.

Analisis Energi dan Karbondioksida

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh US DoE (Departemen Energi Amerika Serikat), dan USDA (Departemen Agrikultur Amerika Serikat) proses produksi biodiesel berbahan baku kedelai menghasilkan net energy balance 3.2. Artinya, untuk menghasilkan 3.2 unit energi biodiesel membutuhkan 1 unit energi.

baca juga:  Bioenergi - Pengertian, Jenis, Manfaat & Studi Kasus

Sedangkan, menurut National Energy Board mengklaim bahwa proses produksi biodiesel menghasilkan net energy balance sekitar 4.5. Net energy balance produksi biodiesel relatif jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan produksi bioetanol dengan indeks 1.34.

Karena proses produksi biodiesel menghasilkan net energy balance yang tinggi, maka jumlah emisi CO2 yang dihasilkan dari proses produksi dapat dikurangi. Contohnya, untuk proses produksi biodiesel B100 dapat mengurangi 78,45% emisi dibandingkan dengan petrodiesel.

Membuat Biodiesel Sendiri

Biodiesel adalah bahan bakar yang terbuat dari bahan nabati dan hewani. Umumnya dibuat dari minyak kelapa sawit karena memiliki kualitas lebih baik dibandingkan minyak jarak dan kedelai. Bagi yang ingin mencoba membuat biodiesel sendiri, bisa mengikuti langkah-langkah ini.

Umumnya, biodiesel berasal dari sintesis ester asam lemak dengan rantai karbon antara C6-C22. Minyak sawit adalah salah satu jenis minyak nabati yang mengandung asam lemak dengan rantai karhon C14-C20, sehingga memenuhi persyaratan untuk menjadi bahan baku biodiesel.

Pembuatan biodiesel melalui proses transesterifikasi dua tahap, kemudian dilanjutkan dengan pencucian, pengeringan dan terakhir filtrasi. Namun jika bahan baku dari CPO, maka perlu dilakukan tahap esterifikasi.

Transesterifikasi I adalah proses pencampuran kalium hidroksida (KOH) dan metanol (CH30H) dengan minyak sawit. Reaksi ini berlangsung sekitar 2 jam pada suhu 58°-65°C.

Reaktor transesterifikasi dilengkapi dengan pemanas dan pengaduk yang berjalan bersamaan. Ketika suhu rekator mencapai 63°C, selanjutnya campuran metanol dan KOH dimasukkan dan waktu reaksi mulai dihitung pada saat itu. Hasil dari reaksi tersebut adalah metil ester dengan konversi sekitar 94% yang diendapkan selama waktu tertentu untuk memisahkan gliserol dan metil ester.

Setelah terpisah, gliserol akan berada di lapisan bawah akibat berat jenisnya lebih besar daripada metil ester. Gliserol kemudian dikeluarkan dari reaktor agar tidak mengganggu proses transesterifikasi II.

Pada proses transesterifikasi II, pengendapan memerlukan waktu lebih singkat dibandingkan pengendapan pertama karena gliserol yang terbentuk relatif sedikit dan larut melalui proses pencucian.

Pencucian hasil pengendapan pada transesterifikasi II bertujuan untuk menghilangkan senyawa yang tidak diperlukan, seperti sisa gliserol dan metanol. Pencucian dilakukan pada suhu sekitar 55°C sebanyak tiga kali hingga pH campuran menjadi normal atau sekitar pH 6.8-7.2

Selanjutnya dilakukan pengeringan untuk menghilangkan air yang tercampur dalam metil ester. Pengeringan dilakukan selama 10 menit pada suhu 130°C dengan cara memberikan panas secara sirkulasi melalui pipa sirkulasi yang ujungnya ditempatkan di tengah permukaan cairan.

Kemudian diteruskan dengan proses filtrasi yang bertujuan untuk menghilangkan partiket-partikel pengotor biodiesel yang terbentuk pada proses sebelumnya, seperti karat (kerak besi) yang berasal dari dinding reaktor atau dinding pipa atau kotoran dari bahan baku.

Berbeda dengan bahan bakar bensin yang menggunakan nilai oktan, pada bahan bakar diesel dikenal dengan cetane number (CN). Makin tinggi nilai CN, maka makin cepat pembakaran sehingga mesin bekerja optimal.