Bahan Bakar Hidrogen

Tahu gk sih kamu, bahwa sel bahan bakar kendaraan yang kita gunakan untuk kebutuhan sehari-hari teryata dapat dihasilkan juga oleh enzim yang mengkonsumsi selulosa dari rumput atau woodchips (potongan kayu kecil) dan hembusan hidrogen. Peneliti di Virginia Tech, Oak Ridge National Laboratory (ORNL), dan University of Georgia telah menghasilkan gas hidrogen murni dengan daya yang cukup baik untuk sebuah sel bahan bakar dengan melakukan proses pencampuran 14 enzymes, yaitu antara lain: satu coenzyme, cellulosic dari bahan bukan makanan, dan air dengan temperature sekitar (32 derajat Celcius).

Dan hasilnya Grup penelitian ini mengumumkan tiga kemajuan dari “satu panci” proses: 1) sebuah novel kombinasi enzim, 2) meningkatkan laju generasi hidrogen – untuk secepat proses fermentasi hidrogen, dan 3) dan dimana kimia energi output lebih besar dari energi kimia disimpan dalam gula – hidrogen tertinggi hasil laporan adalah dari material cellulosic. “Selain konversi energi kimia dari gula, proses juga mengubah suhu rendah menjadi energi panas berkualitas tinggi energi hidrogen – seperti Prometheus mencuri api,” kata Percival Zhang, asisten profesor dari biologi sistem rekayasa di College Pertanian dan Life Sciences di Virginia Tech.

“Hal ini menarik karena menggunakan selulosa pati yang dapat diperbaharui memperluas sumber daya yang ada untuk memproduksi hidrogen disertakan sebagai biomas,” kata Jonathan Mielenz, pemimpin dari Bioconversion Sains dan Teknologi di ORNL Group.

Para peneliti menggunakan cellulosic terisolasi dari bahan kayu chips, potongan rumput bekas dapat juga digunakan. “Jika pecahan kecil tersebut, 2 atau 3% dari biomas tahunan yang digunakan untuk produksi gula ke sel bahan bakar hidrogen digunakan untuk transportasi, maka kita bisa mencapai kebebasan transportasi untuk bahan bakar,” ujar Zhang. (Dia menambahkan bahwa 3 persen adalah angka global untuk kebutuhan transportasi. AS akan benar-benar perlu mengkonversi sekitar 10 persen dari biomassanya – yang akan menjadi 1,3 miliar ton biomassa yang akan bermanfaat).

Penelitian ini didukung oleh Air Force Office of Scientific Research; Zhang dari DuPont Profesor Young Award, dan Departemen Energi AS.

sumber :http://www.ccnmag.com/article/hydrogen_fuel_from_woodchips_and_other_non-food_sources
Cari Artikel

Pembuatan Biodiesel dengan Katalis Biologis

Teknik katalisasi biologis (biocatalysis) untuk memproduksi biodiesel, oleic acid alkyl ester (dalam hal ini butil oleat), dari triolein dengan beberapa macam katalis biologis, yakni Candida Antarctica B, Rizhomucor Miehei, dan Pseudomonas Cepacia. Karena mahalnya harga katalis biologis dibandingkan katalis kimiawi, maka penggunaan katalis biologis tersebut dilakukan dengan cara immobilisasi pada katalis.

Teknik ini sekaligus memungkinkan dilakukannya proses kontinyu dalam produksi biodiesel. Temperatur optimum reaksi ini adalah 40oC. Selain itu juga dapat digunakan katalis padat (solid catalyst) dari gula dengan cara melakukan pirolisis terhadap senyawa gula (D-glucose dan sucrose) pada temperatur di atas 300oC. Proses ini menyebabkan karbonisasi tak sempurna terhadap senyawa gula dan terbentuknya lembar-lembar karbon aromatik polisiklis (polycyclic aromatic carbon sheets). Asam sulfat (sulphuric acid) kemudian digunakan untuk mensulfonasi cincin aromatik tersebut sehingga menghasilkan katalis.

Katalis padat yang dihasilkan dengan cara ini disebutkan memiliki kemampuan mengkonversi minyak tumbuhan menjadi biodiesel lebih tinggi dibandingkan katalis asam sulfat cair ataupun katalis asam padat lain yang telah ada sebelumnya.

ndustri Minyak Jagung

Jagung dapat diolah menjadi berbagai macam hasil, agar dapat memberi manfaat yang lebih banyak, dengan memperhatikan selera dan permintaan konsumen.
Proses Pengolahan Jagung

Proses pengolahan terhadap jagung untuk memperoleh minyaknya terdiri dari :

1. Bagian karbohydrat, diproses menjadi hasil hasil produksi antara lain: beras jagung, tepung jagung, semolina (bahan baku pembuatan bier) dan lain lain.
2. Bagian Germ ( lembaga ), diproses menjadi minyak jagung, dipakai untuk minyak goreng.

Butir jagung mempunyai kadar minyak rata rata 3 %, tetapi jika diambil lembaganya saja, maka kadar minyak dalam lembaga itu rata rata antara 22 – 28%. Minyak jagung adalah ester dari glyserol dengan asam lemak, dimana semua radikal ( OH ) dari glyserol sudah di esterifikasi, karenanya disebut : Tri Glyserida Ester.

Minyak jagung merupakan minyak yang kaya akan poly unsaturated fat, yaitu lemak tak jenuh yang justru aktif menurunkan kadar cholesterol dalam darah. Cholesterol adalah sterol yang terdapat dalam fat, dan bersifat dapat membuat kerak dalam pembuluh darah, sehingga akan terjadi penyempitan dalam pembuluh darah tersebut akibatnya orang yang terkena akan menderita penyakit “ tekanan darah tinggi. Rumus molekul Cholesterol : C27 H46 O yang umumnya banyak terdapat dalam Lemak hewan.

Industri Biodiesel

Biodiesel merupakan senyawa kimia sederhana dengan kandungan enam sampai tujuh macam ester asam lemak. Biodiesel didefinisikan sebagai metil ester dengan panjang rantai karbon antara 12 sampai 20 dari asam lemak turunan dari lipid contohnya minyak nabati atau lemak hewani. Minyak nabati atau lemak hewani dapat dibuat biodiesel dengan reaksi transesterifikasi dengan menggunakan alkohol.Komposisi dan sifat kimia dari biodiesel tergantung pada kemurnian, panjang pendek, derajat kejenuhan, dan struktur rantai alkil asam lemak penyusunnya.

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif dari sumber terbarukan (renewable), dengan komposisi ester asam lemak dari minyak nabati antara lain: minyak kelapa sawit, minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak biji kapuk, dan masih ada lebih dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang potensial untuk dijadikan biodiesel.
Proses pembuatan Biodiesel

Biodiesel dibuat melalui suatu proses kimia yang disebut transesterifikasi. Proses ini menghasilkan dua produk yaitu metil esters (biodiesel)/mono-alkyl esters dan gliserin yang merupakan produk samping. Bahan baku utama untuk pembuatan biodiesel antara lain minyak nabati, lemak hewani, lemak bekas/lemak daur ulang. Sedangkan sebagai bahan baku penunjang yaitu alkohol. Pada pembuatan biodiesel dibutuhkan katalis untuk proses esterifikasi. Produk biodiesel tergantung pada minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku serta pengolahan pendahuluan dari bahan baku tersebut.

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 alcohol tersebut. Bila kandungan air tinggi akan mempengaruhi hasil biodiesel kualitasnya rendah, karena kandungan sabun, ALB dan trigiserida 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, umumnya katalis yang digunakan bersifat basa kuat yaitu NaOH atau KOH atau natrium metoksida. 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. Jika banyak air yang diserap oleh katalis maka kerja katalis kurang baik sehingga produk biodiesel kurang baik. Setelah reaksi selesai, katalis harus di netralkan dengan penambahan asam mineral kuat. Setelah biodiesel dicuci proses netralisasi juga dapat dilakukan dengan penambahan air pencuci, HCl juga dapat dipakai untuk 318 proses netralisasi katalis basa, bila digunakan asam phosphate akan menghasil pupuk phosphat (K3PO4)

karbine untuk katalis industri masa depan

Para peneliti di Universitas California Reverside telah sukses menciptakan satu kelas baru dari senyawa karbene yang bersifat sangat reaktif dan dapat digunakan sebagai katalis. Hingga sekarang para kimiawan percaya bahwa senyawa karbene ini yang biasanya disebut sebagai “karbene dengan abnormal N-heterosiklik” atau NHCs sangat tidak mungkin untuk disintesis.

Karbene dibuat dari atom karbon yang tidak umum yang biasanya terikat pada atom logam untuk membentuk kompleks logam-karbene dimana dapat dipakai sebagai katalis yang banyak dibakai di industri farmasi, satu hal lagi yang perlu diketahui adalah bahwa senyawa karbene memiliki sifat yang tidak stabil.

Kompleks logam-karbene dapat dibuat dengan menggunakan dua cara: (a)kompleks dibuat menggunakan satu langkah yaitu tanpa pembuatan karbene terlebih dahulu, dan (b) logam dan senyawa karbene yang telah dibuat terlebih dahulu direaksikan untuk membentuk kompleks logam-karbene.

Pada umumnya jenis logam yang dipakai dalam kompleks logam-karbene adalah rodium, emas, platinum, atau palladium-semua loga ini sangat mahal dan diantaranya bersifat toksik oleh sebab itulah pembuatan senyawa karbene yang dibuat tanpa melibatkan senyawa logam akan tetapi masih bersifat sebagai katalis merupkan salah satu cara untuk menekan biaya pembuatan katalis ini.

Hingga sekaranag, NHCs yang dipakai adalah NHCs yang menggunakan kompleks logam-karbene, dan belum pernah ada yang hanya menggunakan senyawa karbene saja. Para kimiawan berasumsi bahwa NHCs tidak dapat berada dalam bentuk bebasnya, dimana hal ini membuat mereka percaya bahwa NHCs tanpa logam sangat tidak mungkin di buat. Akan tetapi sekarang UC Riverside’s Guy Bertrand, seorang professor kimia telah membalik asumsi tersebut disebabkan dia telah mampu menciptakan NHCs yang bebas logamdan senyawa ini dapat dipakai untuk membuat berbagai macam senyawa kompleks yang lain.

“Berbagai macam spesies kimia dipercaya menjadi tidak stabil disebabkan mereka tidak memenuhi hukum-hukum kestabilan yang telah kita pelajari di sekolah dan akhirnya kepercayaan ini menyebabkan tak seorangpun mencoba untuk membuatnya,” kata Bertrand, yang telah memimpin penelitian ini.

“Bagaimanapun juga tugas seorang peneliti adalah untuk membuka rahasia alam yang kita piker tidak mungkin seperti yang telah kami lakukan untuk membuat NHCs ini dan akhirnya kami pun berhasil”

Senyawa NHCs yang kami ciptakan ini stabil pada suhu ruang baik dalam bentuk padatan maupun larutan, hal ini berarti aplikasi senyawa bebas logam ini sangat luas di dunia industri untuk diaplikasikan pada berbagai macam jenis reaksi baru. Penelitian ini telah dipublikasikan pada “Science 23 Oktober 2009”. Publikasi ini melaporkan bahwa sintesis dan karakteristik senyawa NHCs bebas logam secara keseluruhan akan membuka pandangan baru di dunia katalis kata John Schwab. “aplikasi yang sangat potensial untuk penemuan obat dan proses manufaktur yang nyata disebabkan katalis akan menurunkan biaya produksi dan ramah lingkungan,” katanya lagi.

Betrand sangat tertarik dengan sintesis NHCs yang dapat dibuat secara komersil. “Kami berharap akan banyak kimiawan yang dapat menggunakan karbene ini untuk menemukan berbagai macam aplikasi yang baru,”katanya. Kantor UCR telah mendaftarkan hak paten atas teknologi ini dan sekarang masih mencari partner dari industri yang akan mengembangan teknologi ini secara komersial. Betrand melakukan penelitian ini bersama Eugenia Aldeco-Perez, Amos J. Rosenthal, dan Bruno Donnadieu of UCR; dan Gernot Frenking dan Pattiyil Parameswaran of Phillips-Universitat Marburg, Germany, dan penelitian ini didanai oleh Institut Kesehatan Nasional.

sumber :chem-is-try.org

Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan.
Biodiesel adalah senyawa ester metil yang dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Biodiesel dapat dibuat dari bahan baku yang berasal dari sumber daya hayati, yaitu minyak nabati atau lemak hewan. Di dalam skenario pengembangan industri biodiesel di Indonesia, minyak nabati diharapkan dapat diproduksi sendiri oleh petani dalam skala kecil dengan menggunakan teknologi yang relatif sederhana. Minyak nabati hasil produksi rakyat tersebut diperkirakan masih memiliki kandungan asam lemak bebas cukup tinggi (hingga mencapai 20%) tetapi bisa disyaratkan tidak mengandung air (kering). Dengan demikian, tujuan utama dari penelitian ini adalah mendapatkan rute proses produksi biodiesel terbaik yang mampu mengolah rninyak nabati dari rakyat yang masih memiliki kandungan asam lemak bebas tinggi.

Reaksi-Reaksi Pembuatan Biodiesel
Produksi biodiesel dari tumbuhan yang umum dilaksanakan yaitu melalui proses yang disebut dengan transesterifikasi. Transesterifikasi yaitu proses kimiawi yang mempertukarkan grup alkoksi pada senyawa ester dengan alkohol. Untuk mempercepat reaksi ini diperlukan bantuan katalisator berupa asam atau basa. Asam mengkatalisis reaksi dengan mendonorkan proton yang dimilikinya kepada grup alkoksi sehingga lebih reaktif.
Pada tanaman penghasil minyak, cukup banyak terkandung asam lemak. Secara kimiawi, asam lemak ini merupakan senyawa gliserida. Pada proses transesterifikasi senyawa gliserida ini dipecah menjadi monomer senyawa ester dan gliserol, dengan penambahan alkohol dalam jumlah yang banyak dan bantuan katalisator. Senyawa ester, pada tingkat (grade) tertentu inilah yang menjadi biodiesel. Dalam proses transesterifikasi untuk produksi biodiesel dari tumbuhan, biasanya digunakan asam sulfat (H SO ) sebagai katalisator reaksi kimianya.
Sebuah proses dari transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses ini, tidak seperti minyak sayur langsung, biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, dia lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.
Penggunaan dan produksi biodiesel meningkat dengan cepat, terutama di Eropa, Amerika Serikat, dan Asia, meskipun dalam pasar masih sebagian kecil saja dari penjualan bahan bakar. Pertumbuhan SPBU membuat semakin banyaknya penyediaan biodiesel kepada konsumen dan juga pertumbuhan kendaraan yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar.
Refined fatty oil yang memiliki kadar asam lemak bebas (free fatty oil) rendah, sekitar 2% bisa langsung diproses dengan metode transesterifikasi menggunakan katalis alkalin untuk menghasilkan metil ester dan gliserol. Namun bila kadar asam minyak tersebut masih tinggi, maka sebelumnya perlu dilakukan proses praesterifikasi terhadap minyak tersebut. Kandungan air dalam minyak tumbuhan juga harus diperiksa sebelum dilakukan proses transesterifikasi.
Esterifikasi dua tahap
Transesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel dari refined fatty oil. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (FAME) hingga 98% dari bahan baku minyak tumbuhan. Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas (free fatty acid – FFA) tinggi (yakni lebih dari 2%), maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. melakukan dua tahap esterifikasi untuk memproses minyak biji karet mentah (unrefined rubber seed oil) menjadi biodiesel.

Kedua proses tersebut adalah :
1. Esterifikasi asam
Ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat (sulphuric acid) 0.5 wt% dan alkohol (umumnya methanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik.
2. Esterifikasi alkalin
Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap produk tahap pertama di atas menggunakan katalis alkalin. Sodium hidroksida 0.5 wt% dan alkohol (umumnya methanol) dengan rasio molar antara alkohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini.

Kedua proses esterifikasi di atas dilakukan pada temperatur 40 – 50 C. Esterifikasi dilakukan di dalam wadah berpengaduk magnetik dengan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk ini penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi alkalin akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan air distilat panas (10 vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.

Selain untuk menurunkan kadar asam, pada proses praesterifikasi juga perlu dilakukan pengurangan kadar air. Pada prinsipnya, pengurangan kadar air bisa dilakukan dengan dua cara, separasi gravitasi atau separasi distilasi. Separasi gravitasi mengandalkan perbedaan densitas antara minyak dengan air: air yang lebih berat akan berposisi di bagian bawah untuk selanjutnya dapat dipisahkan. Sedangkan separasi distilasi mengandalkan titik didih air sekitar 100 C dan pada beberapa kasus digunakan pula tekanan rendah untuk memaksa air keluar dan terpisah dari minyak.

Penggunakan proses katalis-asam dua tahap untuk menghasilkan biodiesel dari minyak dedak/bekatul beras (rice bran oil) yang memiliki kadar asam tinggi. Proses tahap pertama dilakukan pada temperatur 60 C dan tekanan atmosfer. Rasio molar antara methanol dan asam lemak bebas (FFA) diset pada 5:1. Temperatur di dalam wadah/reaktor dijaga dengan cara mencelupkannya ke dalam fluida (oil) dengan temperatur tertentu (oil bath with temperature controller). Pengaduk magnetik digunakan untuk memastikan terjadinya reaksi kimia di seluruh bagian wadah. Asam sulfat (sulphuric acid) 2 wt% dicampurkan terlebih dahulu dengan methanol untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah/reaktor. Setelah 2 jam, proses dihentikan dan campuran di dalam reaktor didinginkan hingga mencapai temperatur ruang. Produk dipisahkan dan dibersihkan menggunakan air. Fasa organik kemudian dipisahkan dari air dan dikeringkan dengan teknik tekanan rendah (vakum).
Produk akhir tahap pertama ini kemudian diproses lagi menggunakan katalis asam yang sama, asam sulfat, dengan konsentrasi asam sulfat 2 wt% dan rasio molar antara methanol dan minyak sebesar 9:1. Reaksi dilakukan dalam wadah tertutup pada temperatur 100oC dan kecepatan pengaduk sebesar 300 rpm (putaran per menit). Sekitar 96% metil ester bisa dihasilkan menggunakan proses katalis-asam dua tahap ini setelah 8 jam menggunakan minyak dedak/bekatul beras yang semula memiliki kadar asam lemak bebas (FFA) sebesar 76%.

Transesterifikasi
Bila bahan baku minyak yang digunakan merupakan minyak yang telah diproses (refined fatty oil) dengan kadar air dan asam lemak bebas yang rendah, maka proses esterifikasi dengan katalis alkalin bisa langsung dilakukan terhadap minyak tersebut.

Transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan, yakni:

1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya sodium hidroksida atau potassium hidroksida) dengan alkohol (umumnya methanol). Konsentrasi alkalin yang digunakan bervariasi antara 0.5 – 1 wt% terhadap massa minyak. Sedangkan alkohol diset pada rasio molar antara alkohol terhadap minyak sebesar 9:1.

2. Pencampuran alkohol + alkalin dengan minyak di dalam wadah yang dijaga pada temperatur tertentu (sekitar 40 – 60 C) dan dilengkapi dengan pengaduk (baik magnetik ataupun motor elektrik) dengan kecepatan konstan (umumnya pada 600 rpm – putaran per-menit). Keberadaan pengaduk sangat penting untuk memastikan terjadinya reaksi methanolisis secara menyeluruh di dalam campuran. Reaksi methanolisis ini dilakukan sekitar 1 – 2 jam.

3. Setelah reaksi methanolisis berhenti, campuran didiamkan dan perbedaan densitas senyawa di dalam campuran akan mengakibatkan separasi antara metil ester dan gliserol. Metil ester dipisahkan dari gliserol dengan teknik separasi gravitasi.

4. Metil ester yang notabene biodiesel tersebut kemudian dibersihkan menggunakan air distilat untuk memisahkan zat-zat pengotor seperti methanol, sisa katalis alkalin, gliserol, dan sabun-sabun (soaps). Lebih tingginya densitas air dibandingkan dengan metil ester menyebabkan prinsip separasi gravitasi berlaku: air berposisi di bagian bawah sedangkan metil ester di bagian atas.

Katalis biologis (biocatalyst)

Beberapa kritik yang ditujukan terhadap proses transesterifikasi kimiawi adalah tingginya konsumsi energi proses serta masih terikutnya senyawa-senyawa pengotor dalam metil ester, seperti (mono, di] gliserida, gliserol, air, dan katalis alkalin yang dipergunakan. Pemurnian metil ester terhadap senyawa-senyawa pengotor tersebut memerlukan tambahan energi dan material dalam proses transesterifikasi minyak menjadi biodiesel.
mengajukan teknik katalisasi biologis (biocatalysis) untuk memproduksi biodiesel, oleic acid alkyl ester (dalam hal ini butil oleat), dari triolein menggunakan beberapa macam katalis biologis, yakni Candida Antarctica B, Rizhomucor Miehei, dan Pseudomonas Cepacia. Karena mahalnya harga katalis biologis dibandingkan katalis kimiawi, maka penggunaan katalis biologis tersebut dilakukan dengan cara immobilisasi pada katalis. Teknik ini sekaligus memungkinkan dilakukannya proses kontinyu dalam produksi biodiesel. Dari hasil pengujian yang dilakukan, ditemukan bahwa Pseudomonas Cepacia merupakan katalis biologis yang paling baik dalam menghasilkan 100% butil oleat (oleic acid ethyl ester) dalam waktu 6 jam. Temperatur optimum reaksi ini adalah 40 C.

Juga menggunakan jalur katalis biologis untuk memproduksi biodiesel dari minyak tumbuhan. Mereka membuat katalis padat (solid catalyst) dari gula dengan cara melakukan pirolisis terhadap senyawa gula (D-glucose dan sucrose) pada temperatur di atas 300 C. Proses ini menyebabkan karbonisasi tak sempurna terhadap senyawa gula dan terbentuknya lembar-lembar karbon aromatik polisiklis (polycyclic aromatic carbon sheets). Asam sulfat (sulphuric acid) kemudian digunakan untuk mensulfonasi cincin aromatik tersebut sehingga menghasilkan katalis. Katalis padat yang dihasilkan dengan cara ini disebutkan memiliki kemampuan mengkonversi minyak tumbuhan menjadi biodiesel lebih tinggi dibandingkan katalis asam sulfat cair ataupun katalis asam padat lain yang telah ada sebelumnya.

Transesterifikasi tanpa katalis
Proses transesterifikasi pada minyak kedelai (soybean oil) menggunakan methanol superkritik dan co-solvent CO . Tidak adanya katalis pada proses ini memberikan keuntungan tidak diperlukannya proses purifikasi metil ester terhadap katalis yang biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional menggunakan katalis asam/basa. melakukan perbaikan pada proses transesterifikasi menggunakan methanol superkritik dengan menambahkan co-solvent CO yang berfungsi untuk menurunkan tekanan dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini berkorelasi langsung pada lebih rendahnya energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan methanol superkritik. Namun demikian, temperatur yang terlibat dalam proses yang dilakukan masih cukup tinggi, yakni sekitar 280 C.

Selain proses transesterifikasi, dalam produksi biodiesel juga melalui tahapan : pengempaan jaringan tanaman (misalnya biji) menghasilkan minyak mentah ; pemisahan (separator) fase ester dan gliserin ; serta pemurnian / pencucian senyawa ester untuk menghasilkan grade bahan bakar (biodiesel).

Potensi Biodiesel Indonesia

Pemenuhan sumber energi dalam bentuk cair terutama solar pada sector paling kritis dan perlu mendapat perhatian khusus. Dengan meningkatnya konsumsi solar dalam negri, berarti impor dari luar negri adalah hal yang tidak bisa ditunda lagi, jika tidak maka kekurangan pasokan tidak dapat dihindari, pada saat ini, kurang lebih 25% kebutuhan solar dalam negri telah menjadi bagian yang diimpor yang artinya adalah pengurangan devisa negara. Oleh karena itu, sudah saatnya dipikirkan untuk dapat disubstitusi dengan bahan baker alternative lainnya terutama bahan bakar yang berkesinambungan terus pengadaannya (renewable) dalam upaya meningkatkan security of supply dan mengurangi kuantitas impor bahan baku tersebut.
Biodiesel merupakan bahan bakar alternative dari bahan mentah terbaharukan (renewable) selain bahan bakar diesel dari minyak bumi. Biodiesel tersusun dari berbagai macam ester asam lemak yang dapat diproduksi dari minyak – minyak tumbuhan seperti minyak sawit (palm oil), minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak biji kapok randu, dan masih adal lebih dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang berpotensial untuk dijadikan sebagai sumber energi bentuk cair ini.
Biodiesel bisa digunakan dengan mudah karena dapat bercampur deengan segala komposisi dengan minyak solar, mempunyai sifat – sifat fisik yang mirip dengan solar biasa sehingga dapat diaplikasikan langsung untuk mesin – mesin diesel yang ada hampir tanpa modifikasi, dapat terdegrasi dengan mudah (biodegradable), 10 kali tidak beracun dibanding minyak solar biasa, memiliki angka setana yang lebih baik dari minyak solar biasa, asap buangan biodiesel tidak hitam, tidak mengandung sulfur serta senyawa aromatic sehingga emisi pembakaran yang dihasilkan ramah lingkungan serta tidak menambah akumulasi gas karbondioksida di atmosfer sehingga lebih jauh lagi mengurangi efek pemanasan global ataubanyak disebut dengan zero CO emission.
Sebagai contoh, di dunia telah ada lebih dari 85 pabrik biodiesel dengan kapasitas 500 – 120.000 ton/tahun dan pada 7 tahun terakhir ini 28 negara telah menguji coba, 21 diantaranya kemudian memproduksi. Amerika dan beberapa negara Eropa telah menetapkan standar biodiesel.

aNaLiSa kUaLiTaS bAtubArA

Dalam pemanfaatannya, batubara harus diketahui terlebih dahulu kualitasnya. Hal ini dimaksudkan agar spesifikasi mesin atau peralatan yang memanfaatkan batubara sebagai bahan bakarnya sesuai dengan mutu batubara yang akan digunakan, sehingga mesin-mesin tersebut dapat berfungsi optimal dan tahan lama. Analisa yang dilakukan antara lain analisa proximate, analisa ultimate, mineral matters, physical & electrical properties, thermal properties, mechanical properties, spectroscopic properties, dan solvent properties.

Secara umum, parameter kualitas batubara yang sering digunakan adalah:
a. Kalori (Calorivic Value atau CV, satuan cal/gr atau kcal/gr)
CV merupakan indikasi kandungan nilai energi yang terdapat pada batubara, dan merepresentasikan kombinasi pembakaran dari karbon, hidrogen, nitrogen, dan sulfur.

b. Kadar kelembaban (Moisture, satuan persen)
Hasil analisis untuk kelembaban terbagi menjadi free moisture (FM) dan inherent moisture (IM). Jumlah dari keduanya disebut dengan Total Moisture (TM). Kadar kelembaban ini mempengaruhui jumlah pemakaian udara primer untuk mengeringkan batubara tersebut.

c. Zat terbang (Volatile Matter atau VM, satuan persen)
Kandungan VM mempengaruhi kesempurnaan pembakaran dan intensitas api. Hal ini didasarkan pada rasio atau perbandingan antara kandungan karbon (fixed carbon) dengan zat terbang, yang disebut dengan rasio bahan bakar (fuel ratio). Semakin tinggi nilai fuel ratio, maka jumlah karbon di dalam batubara yang tidak terbakar juga semakin banyak. Jika perbandingan tersebut nilainya lebih dari 1,2 maka pengapian akan kurang bagus sehingga mengakibatkan kecepatan pembakaran menurun.

d. Kadar abu (Ash content, satuan persen)
Semakin tinggi kadar abu, secara umum akan mempengaruhi tingkat pengotoran, keausan, dan korosi peralatan yang dilalui.

e. Kadar sulfur (Sulfur content, satuan persen)
Kandungan sulfur dalam batubara biasanya dinyatakan dalam Total Sulfur (TS). Kandungan sulfur ini berpengaruh terhadap tingkat korosi sisi dingin yang terdapat pada pemanas udara, terutama apabila suhu kerja lebih rendah daripada titik embun sulfur. Selain itu, berpengaruh juga terhadap efektivitas penangkapan abu pada electrostatic presipitator.

f. Kadar karbon (Fixed carbon atau FC, satuan persen)
Nilai kadar karbon ini semakin bertambah seiring dengan meningkatnya kualitas batubara. Kadar karbon dan jumlah zat terbang digunakan sebagai perhitungan untuk menilai kualitas bahan bakar, yaitu berupa nilai fuel ratio.

g. Ukuran (Coal size)
Ukuran batubara dibatasi pada rentang butir halus dan butir kasar. Butir paling halus untuk ukuran maksimum 3 mm, sedangkan butir paling kasar sampai dengan ukuran 50 mm.

h. Tingkat ketergerusan (Hardgrove Grindability Index atau HGI)
Kinerja pulverizer atau mill dirancang pada nilai HGI tertentu. Untuk HGI lebih rendah, mesin harus beroperasi lebih rendah dari nilai standarnya untuk menghasilkan tingkat kehalusan yang sama.

KLaSiFiKaSi BaTuBaRa

Pengklasifikasian batubara di dasarkan pada derajat dan kualitas dari batubara tersebut, yaitu :
1. Gambut / Peat
Golongan ini sebenarnya termasuk jenis batubara, tapi merupakan bahan bakar. Hal ini disebabkan karena masih merupakan fase awal dari proses pembentukan batubara. Endapan ini masih memperlihatkan sifat awal dari bahan dasarnya (tumbuh-tumbuhan).

2. Lignite / Brown Coal
Golongan ini sudah memperlihatkan proses selanjutnya berupa struktur kekar dan gejala pelapisan. Apabila dikeringkan, maka gas dan airnya akan keluar. Endapan ini bisa dimanfaatkan secara terbatas untuk kepentingan yang bersifat sederhana, karena panas yang dikeluarkan sangat rendah.

3. Sub-Bituminous / Bitumen Menengah
Golongan ini memperlihatkan ciri-ciri tertentu yaitu warna yang kehitam-hitaman dan sudah mengandung lilin. Endapan ini dapat digunakan untuk pemanfaatan pembakaran yang cukup dengan temperatur yang tidak terlalu tinggi.

4. Bituminous
Golongan ini dicirikan dengan sifat-sifat yang padat, hitam, rapuh (brittle) dengan membentuk bongkah-bongkah prismatik. Berlapis dan tidak mengeluarkan gas dan air bila dikeringkan. Endapan ini dapat digunakan antara lain untuk kepentingan transportasi dan industri.

5. Anthracite
Golongan ini berwarna hitam, keras, kilap tinggi, dan pecahannya memperlihatkan pecahan chocoidal. Pada proses pembakaran memperlihatkan warna biru dengan derajat pemanasan yang tinggi. Digunakan untuk berbagai macam industri besar yang memerlukan temperatur tinggi.

Semakin tinggi kualitas batubara, maka kadar karbon akan meningkat, sedangkan hidrogen dan oksigen akan berkurang. Batubara bermutu rendah, seperti lignite dan sub-bituminous, memiliki tingkat kelembaban (moisture) yang tinggi dan kadar karbon yang rendah, sehingga energinya juga rendah. Semakin tinggi mutu batubara, umumnya akan semakin keras dan kompak, serta warnanya akan semakin hitam mengkilat. Selain itu, kelembabannya pun akan berkurang sedangkan kadar karbonnya akan meningkat, sehingga kandungan energinya juga semakin besar.

Ada 3 macam Klasifikasi yang dikenal untuk dapat memperoleh beda variasi kelas / mutu dari batubara yaitu :

1. Klasifikasi menurut ASTM
Klasifikasi ini dikembangkan di Amerika oleh Bureau of Mines yang akhirnya dikenal dengan Klasifikasi menurut ASTM (America Society for Testing and Material). Klasifikasi ini berdasarkan rank dari batubara itu atau berdasarkan derajat metamorphism nya atau perubahan selama proses coalifikasi (mulai dari lignit hingga antrasit). Untuk menentukan rank batubara diperlukan data fixed carbon (dmmf), volatile matter (dmmf) dan nilai kalor dalam Btu/lb dengan basis mmmf (moist, mmf). Cara pengklasifikasian :

– Untuk batubara dengan kandungan VM lebih kecil dari 31% maka klasifikasi didasarkan atas FC nya, untuk ini dibagi menjadi 5 group, yaitu :

• FC lebih besar dari 98% disebut meta antrasit
• FC antara 92-98% disebut antrasit
• FC antara 86-92% disebut semiantrasit
• FC antara 78-86% disebut low volatile
• FC antara 69-78% disebut medium volatile

– Untuk batubara dengan kandungan VM lebih besar dari 31%, maka klasifikasi didasarkan atas nilai kalornya dengan basis mmmf.

• 3 group bituminous coal yang mempunyai moist nilai kalor antara 14.000 – 13.000 Btu/lb yaitu :
o High Volatile A Bituminuos coal (>14.000)
o High Volatile B Bituminuos coal (13.000-14.000)
o High Volatile C Bituminuos coal (<13.000)

• 3 group Sub-Bituminous coal yang mempunyai moist nilai kalor antara 13.000 – 8.300 Btu/lb yaitu :
o Sub-Bituminuos A coal (11.000-13.000)
o Sub-Bituminuos B coal (9.000-11.000)
o Sub-Bituminuos C coal (8.300-9.500)

– Untuk batubara jenis Lignit
• 2 group Lignit coal dengan moist nilai kalor di bawah 8.300 Btu/lb yaitu :
o Lignit (8.300-6300)
o Brown Coal (<6.300)

2. Klasifikasi menurut National Coal Board (NCB)
Klasifikasi ini dikembangkan di Eropa pada tahun 1946 oleh suatu organisasi Fuel Research dari departemen of Scientific and Industrial Research di Inggris.
Klasifikasi ini berdasarkan rank dari batubara, dengan menggunakan parameter volatile matter (dry, mineral matter free) dan cooking power yang ditentukan oleh pengujian Gray King. Dengan menggunakan parameter VM saja NCB membagi batubara atas 4 macam :

Pembagian NCB menurut parameter VM
1. Volatile dibawah 9,1%, dmmmf dengan coal rank 100 yaitu Antrasit
2. Volatile diantara 9,1-19,5%,dmmmf dengan coal rank 200 yaitu Low Volatile/Steam Coal
3. Volatile diantara 19,5-32%,dmmf dengan coal rank 300 yaitu Medium Volatile Coal
4. Volatile lebih dari 32 %, dmmmf dengan coal rank 400-900 yaitu Haigh Volatile Coal

Masing – masing pembagian di atas dibagi lagi menjadi beberapa sub berdasarkan tipe coke Gray King atau pembagian kecil lagi dari kandungan VM.

Untuk High Volatile Coal dibagi berdasarkan sifat caking nya :

1. Very strongly caking dengan rank code 400
2. Strongly caking dengan rank code 500
3. Medium caking dengan rank code 600
4. Weakly caking dengan rank code 700
5. Very weakly caking dengan rank code 800
6. Non caking dengan ring code 900

3. Klasifikasi menurut International
Klasifikasi ini dikembangkan oleh Economic Commision for Europe pada tahun 1956.
Klasifikasi ini dibagi atas dua bagian yaitu :

– Hard Coal

Di definisikan untuk batubara dengan gross calorific value lebih besar dari 10.260 Btu/lb atau 5.700 kcal/kg (moist, ash free).
International System dari hard coal dibagi atas 10 kelas menurut kandungan VM (daf). Kelas 0 sampai 5 mempunyai kandungan VM lebih kecil dari 33% dan kelas 6 sampai 9 dibedakan atyas nilai kalornya (mmaf) dengan kandungan VM lebih dari 33%.
Masing-masing kelas dibagi atas4 group (0-3) menurut sifat cracking nya dintentukan dari “Free Swelling Index” dan “Roga Index”. Masing group ini dibagi lagi atas sub group berdasarkan tipe dari coke yang diperoleh pengujian Gray King dan Audibert-Arnu dilatometer test. Jadi pada International klasifikasi ini akan terdapat 3 angka, angka pertama menunjukkan kelas, angka kedua menunjukkan group dan angka ketiga menunjukkan sub-group.
Sifat caking dan coking dari batubara dibedakan atas kelakuan serbuk batubara bila dipanaskan. Bila laju kenaikan temperature relative lebih cepat menunjukkan sifat caking. Sedangkan sifat coking ditunjukkan apabila laju kenaikan temperature lambat.

– Brown Coal

International klasifikasi dari Brown coal dan lignit dibagi atas parameternya yaitu total moisture dan low temperature Tar Yield (daf).

Pada klasifikasi ini batubara dibagi atas 6 kleas berdasarkan total moisture (ash free) yaitu :

1. Nomor kelas 10 dengan total moisture lebih dari 20%, ash free
2. Nomor kelas 11 dengan total moisture 20-30%, ash free
3. Nomor kelas 12 dengan total moisture 30-40%, ash free
4. Nomor kelas 13 dengan total moisture 40-50%, ash free
5. Nomor kelas 14 dengan total moisture 50-60%, ash free
6. Nomor kelas 15 dengan total moisture 60-70%, ash free

Kelas ini dibagi lagi atas group dalam 4 group yaitu :
1. No group 00 tar yield lebih rendah dari 10% daf
2. No group 10 tar yield antara 10-15 % daf
3. No group 20 tar yield antara 15-20 % daf
4. No group 30 tar yield antara 20-25 % daf
5. No group 40 tar yield lebih dari 25% daf