| Media Pembelajaran AgroIndustri

08.07 |

A. Pengertian Biodisel

Biodiesel merupakan bahan bakar diperoleh dari minyak tumbuhan, lemak binatang atau minyak bekas melalui esterifikasi dengan alkohol (Özgul dan Türkay 1993; Pamuji, dkk. 2004; Gerpen 2004). Biodiesel dapat digunakan tanpa modifikasi ulang mesin diesel.

Karena bahan bakunya berasal dari minyak tumbuhan atau lemak hewan, biodiesel digolongkan sebagai bahan bakar yang dapat diperbarui (Knothe 2005). Komponen karbon dalam minyak atau lemak berasal dari karbon dioksida di udara, sehingga biodiesel dianggap tidak menyumbang pemanasan global sebanyak bahan bakar fosil. Mesin diesel yang beroperasi dengan menggunakan biodiesel menghasilkan emisi karbon monoksida, hidrokarbon yang tidak terbakar, partikulat, dan udara beracun yang lebih rendah dibandingkan dengan mesin diesel yang menggunakan bahan bakar petroleum (Gerpen 2004).

Kandungan asam lemak bebas 4%-8% b/b pada minyak dedak padi tetap diperoleh walaupun dilakukan ekstraksi dedak padi sesegera mungkin. Peningkatan asam lemak bebas secara cepat terjadi karena adanya enzim lipase aktif dalam dedak padi setelah proses penggilingan, sehingga dapat dikonversi menjadi metil ester dengan proses esterifikasi. Pada reaksi ini biasanya dibutuhkan katalis yang kuat (Putrawan 2006). Metil ester inilah yang kemudian disebut biodiesel.

----------------------------

B. Proses Pembuatan Biodiesel

Dalam proses pengolahan biji jarak menjadi biodiesel, dilakukan beberapa tahapan, yaitu:

1. Proses Pembuatan Crude Jatropha Oil (CJO)

Biji jarak yang telah dipisahkan dengan cangkanggnya, kemudian dibersihkan dari kotoran dengan cara dicuci secara manual atau masinal (dengan mesin). Biji direndam sekitar 5 menit di dalam air mendidih, kemudian ditiriskan sampai air tidak menetes lagi. Setelah itu, Biji dikeringkan dengan menggunakan alat pengering atau dijemur di bawah matahari sampai cukup kering, kemudian biji tersebut dimasukkan ke dalam mesin pemisah untuk memisahkan daging biji dari kulit bijinya. Daging biji yang telah terpisah dari kulitnya, digiling dan siap untuk dipres. Lama tenggang waktu dari penggilingan ke pengepresan diupayakan sesingkat mungkin untuk menghindari oksidasi.

Proses pengepresan biasanya meninggalkan ampas yang masih mengandung 7 – 10 % minyak. Oleh sebab itu, ampas dari proses pengepresan dilakukan proses ekstraksi pelarut, sehingga ampasnya hanya mengandung minyak kurang dari 0,1% dari berat keringnya. Pelarut yang biasa digunakan adalah pelarut n – heksan dengan rentang didih 60^o-70^oC. Tahap ini menghasilkan Crude Jatropha Oil (CJO), yang selanjutnya akan diproses menjadi Jatropha Oil (JO).

2. Proses Pembuatan Biodiesel

a. Reaksi Esterifikasi

CJO mempunyai komponen utama berupa trigliserida dan asam lemak bebas. Asam lemak bebas harus dihilangkan terlebih dahulu agar tidak mengganggu reaksi pembuatan biodiesel (reaksi transesterifikasi). Penghilangan asam lemak bebas ini dapat dilakukan melalui reaksi esterifikasi.

Pada reaksi ini asam lemak bebas direaksikan dengan metanol menjadi biodiesel sehingga tidak mengurangi perolehan biodiesel. Tahap ini menghasilkan Jatropa Oil (JO) yang sudah tidak mengandung asam lemak bebas, sehingga dapat dikonversi menjadi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi.

b.Reaksi Transesterifikasi

Dalam proses trans-estrifikasi dibutuhkan sejumlah metil alkohol dan KOH yang dicampur pada tangki reaktor kurang lebih 10 menit hingga KOH terlarut dengan sempurna. Larutan kemudian menjadi Potasium metoksida. Minyak nabati kemudian dialirkan atau ditransfer ke reaktor utama untuk menghasilkan minyak nabati atau biodiesel yang diinginkan tangki reaktor harus disesuaikan untuk mempercepat determinasi volume. Metoksida kemudian dialirkan kedalam reaktor dan proses pencampuran pun dimulai. Dalam proses eterifikasi ini dibutuhkan waktu kira-kira 60 menit. Ester kemudian ditransfer dengan pompa atau secara grafitasi kedalam tangki penampungan. Setiap bak memproduksi kurang lebih 500 liter per hari oleh sebab itu harus disiapkan dua bak dalam sehari. Pada reaksi ini, trigliserida (minyak) bereaksi dengan metanol dalam katalis basa untuk menghasilkan biodiesel dan gliserol (gliserin). Berikut persamaan berikut:

c. Tahap Pemisahan

Pencampuran membutuhkan waktu 6-8 jam, tangki penampungan harus tembus pandang bisa dari selang bening. Pada tahap bagian bawah gliserin mentah dikeluarkan dan disalurkan pada kontainer gliserin untuk dimurnikan dan dibebaskan dari kelebihan metil alkohol. Pada tahap bagian atas, biodiesel di transfer ke dalam wadah pencucian.

d. Tahap Pemurnian.

Metil alkohol yang berlebihan dalam biodiesel dilepaskan dengan pemanasan. Biodiesel dapat dimurnikan dengan menggunakan air yang mengandung zat asam. Larutan ini dapat diperoleh dengan mencampur asam asetat (CO₃COOH) dengan air (H₂O). Perbandingan campuran adalah 40% dari biodiesel. Air dengan kandungan asam berfungsi untuk mengeluarkan angin dekat dasar tangki kemudian gelembung-gelembung dan udara terangkat dari biodiesel. Setelah melalui tahapan pada proses tersebut maka akan dihasilkan biodiesel murni dan gliserin yang digunakan untuk menggerakkan motor bakar. Wujud BBM dari biji jarak ini seperti minyak goreng, kental, licin dan baunya tidak mencolok. Biodiesel jarak pagar memiliki titik didih : > 760 mm Hg pada suhu 200^oC, spesifikasi gravitasi 0,87 pada suhu 250^oC, tekanan uap : < 2 mm Hg. Sampai tahap ini, pembuatan biodiesel telah selesai dan dapat digunakan sebagai bahan bakar yang mengurangi pemakaian solar. Minyak jarak pagar yang dihasilkan memiliki cetane number 51. ini lebih tinggi dibanding yang dimiliki solar yang 45. Selain itu titik pengabutan minyak jarak berada pada suhu 8^oC, sedangkan solar 10^oC. Mekipun nilai kalori minyak jarak lebih rendah dari solar, namun karena proses pembakarannya lebih sempurna, maka kekuatannya sama besar. Gliserin merupakan salah satu yang dihasilkan pada proses pengolahan minyak jarak disamping biodiesel. Gliserin merupakan hasil pemisahan asam lemak pada fat-split.

C. Contoh mesin yang digerakan Biodiesel

1) Mesin Pemecah kulit dan penyosoh padi

Mesin pemecah kulit/sekam gabah kering giling berfungsi untuk memecahkan dan melepaskan kulit gabah. Input bahan dari mesin ini adalah gabah kering giling (GKG), yaitu gabah dengan kadar air sekitar 14% basis basah dan outputnya berupa beras pecah kulit (BPK) yang berwarna putih kecoklatan (kusam) atau disebut juga brown rice.

Selanjutnya beras pecah kulit mengalami proses penyosohan yang dilakukan menggunakan mesin penyosoh atau disebut juga mesin pemutih. Hasil dari proses penyosohan adalah beras putih yang siap dipasarkan atau dimasak.

Gabah yang ditumpankan ke dalam mesin pemecah kulit biasanya tidak seluruhnya terkupas. Besar kecilnya persentase gabah tidak terkupas ini tergantung pada penyetelan mesin. Bagian yang tidak terkupas tersebut harus dipisahkan dari beras pecah kulit untuk diumpankan kembali kedalam mesin pemecah kulit. Pemisahan ini dilakukan dengan menggunakan mesin pemisah gabah dari beras pecah kulit, yang dapat menyatu atau terpisah dengan mesin pemecah kulit

Gambar 1. Mesin pemecah kulit gabah tipe rubber roll (Sumber : PT Agrindo)

2) Pompa sentrifugal

Pompa irigasi ini dipakai untuk memompa air dari sungai maupun sumur-sumur dangkal. Mayoritas pompa irigasi sentrifugal yang digunakan oleh petani adalah berukuran kecil (diameter 50 mm) dan medium (diameter 100 mm). Sekitar 56.8% petani menggunakan pompa berukuran kecil dan 32.4 % petani menggunakan pompa berukuran sedang. Para petani menggunakan sumber air dari aquifer dangkal untuk irigasi pompa disamping penggunaan sumber air dari sungai-sungai yang ada untuk mensuplai irigasi saat musim kering.

3) Mesin Pengering

Mesin pengering merupakan salah satu mesin penanganan pasca panen hasil pertanian. Timbulnya kerusakan pada bahan hasil pertanian karena masih tingginya kadar air bahan, sehingga belum memadai untuk disimpan.Untuk mengkondisikan bahan agar aman untuk disimpan adalah dengan perlakuan pengeringan.

4) Traktor

Traktor tangan merupakan salah satu mesin pengolah tanah yang kini mulai banyak digunakan petani dalam mengolah tanah. Sebagai mesin pengolah tanah traktor haruslah dilengkapi dengan peralatan pengolah tanahnya, seperti bajak, garu, ataupun bajak rotari. Untuk mengenal traktor sebagai mesin pengolah tanah, maka perlu dipahami prinsip kerja serta persyaratan kondisi kerja, perlengkapan, serta kegunaannya.

D. PRINSIP KERJA MESIN

1) Mesin pemecah kulit, dan penyosoh padi

Mesin pemecah kulit gabah yang banyak digunakan dewasa ini adalah mesin tipe rubber roll yang prinsip kerjanya memecah kulit gabah dengan cara memberikan tenaga tarik akibat kecepatan putar yang berbeda dari dua silinder karet yang dipasang berhadapan. Persentase gabah terkupas, beras patah dan beras menir tergantung pada kerapatan dan kelenturan silinder karet ini. Silinder yang telah mengeras atau yang terlalu rapat satu sama lain akan meningkatkan jumlah beras patah dan beras menir, sedangkan jarak kedua silinder yang renggang akan menyebabkan persentase gabah tidak terkupas meningkat. Biasanya gabah yang tidak terkupas akan dipisahkan dari beras pecah kulit dan dimasukkan lagi ke dalam pengumpan hingga semuanya terkupas.Pekerjaan ini dilakukan menggunakan mesin lain yang disebut mesin pemisah BPK dan gabah, atau secara umum disebut pengayak.

Mesin penyosoh yang umum digunakan di Indonesia adalah mesin tipe friksi jetpeller. Beras pecah kulit yang diumpankan ke dalam mesin ini didorong memasuki silinder dengan permukaan dalam tidak rata dan pada bagian dalamnya terdapat silinder lain yang lebih kecil dan mempunyai permukaan luar yang tidak rata serta berlubang-lubang. Beras pecah kulit akan berdesakan dan bergesekan dengan permukaan silinder yang tidak rata sehingga lapisan kulit arinya (aleuron) yang berwarna kecoklatan terkikis. Kulit ari yang terkikis ini menjadi serbuk dedak yang dapat menempel pada permukaan beras dan juga permukaan dinding silinder, sehingga dapat menurunkan kapasitas penyosohan. Oleh karena itu mesin penyosoh tipe jetpeller dilengkapi dengan hembusan udara yang kuat dari dalam silinder kecil yang berlubang-lubang, sehingga mendorong dan melepaskan serbuk dedak dari permukaan beras dan dinding silinder untuk mendapatkan beras putih yang bersih dan menjaga kapasitas giling tidak menurun. Selain itu hembusan udara ini juga berfungsi untuk menjaga suhu beras tetap rendah selama proses penyosohan sehingga penurunan mutu akibat perubahan kimia (menyebabkan cracking pada beras) yang disebabkan oleh panas dapat dicegah

2) Pompa sentrifugal

Pada hakekatnya, pompa dibutuhkan karena tidak adanya energi yang dapat mengalirkan cairan dengan sendirinya. Kalau mencoba menbandingkannya dengan sumur, pada sumur-sumur gas dan minyak, energi pengaliran adalah tekanan reservoir yang lebih besar dari tekanan di permukaan. Konsep cairan dapat mengalir karena adanya pompa sangat jelas bila menggunakan hukum kekekalan massa di sekitar pompa tersebut, yang kemudian dibentuk menjadi persamaan Bernoulli.

3) Alat Pengering

Prinsip kerja mesin pengering tipe bak adalah bahan yang disimpan didalam bak pengering akan mendapat aliran udara panas yang dihasilkan oleh kipas peniup dan tungku pemanas yang ditempatkan di dalam saluran udara (duckting). Aliran udara panas ini akan menembus celah diantara butiran bahan, sehingga terjadi proses perpindahan kalor dari udara pengering kepermukaan bahan. Dampak dari proses pemanasan ini mengakibatkan kandungan air di dalam bahan akan menguap ke luar dari dalam bahan ke udara sekelilingnya. Proses dan kejadian keluarnya uap air dari dalam bahan inilah yang dimaksud dengan proses pengeringan. Uap air hasil pengeringan dari bahan yang dikeringkan akan meningkatkan kelembaban nisbi udara disekeliling bahan. Karena proses pengeringan dengan tipe bak ini berhubungan langsung dengan udara sekeliling, maka penambahan uap air ke udara sekeliling tidak akan menaikkan nilai kelembaban nisbi udara di ata tumpukan bahan yang dikeringkan.

4) Traktor

Prinsip kerja traktor tangan adalah mesin pengolah tanah denganmenggunakan tenaga penggerak motor bakar yang pada umumnya motor diesel. Sebagai mesin pengolah tanah, traktor digunakan untuk menarik peralatan pengolahan tanah, seperti bajak piring, garu piring, dll. Traktor roda empat yang dirangkai dengan peralatan pengolah tanahperlu diatur atau disetel posisi peralatannya agar dapat difungsikan dengan baik. Pengaturan tersebut dilakukan dengan mamanjangkan atau memendekkan pada ikatan sambungan peralatan atau pada tiga titik penyambungan.

E. APLIKASI DI INDUSTRI

1). Mesin pemecah kulit dan penyosoh padi

Mesin ini membersihkan kulit gabah/ sekam yang tercampur dalam beras pecah kulit. Mesin pengupas yang tersedia adalah jenis Engelberg, jenis rol karet, jenis under runner stone disc dan jenis sentrifucal.
Mesin pengupas gabah yang paling umum digunakan saat ini adalah jenis roll karet, karena daya guna yang tinggi, efisien, mudah digunakan dan sederhana perawatannya. Terdapat 2 buah rol karet yang berputar berlawanan dengan kecepatan putar yang berbeda. Jarak antara 2 rol karet dapat diatur tergantung jenis gabah yang akan dikupas, biasanya 2/3 besarnya gabah. Diameter kedua rol karet sama bervariasi 300 – 500 mm dan lebar 120-500 mm. mesin ini biasa digunakan di pabrik beras.

2). Pompa sentrifugal

Dalam kehidupan sehari-hari pompa sentrifugal banyak memberikanberbagai manfaat besar bagi manusia, terutama pada bidang industri. Secaraumum pompa sentrifugal digunakan untuk kepentingan pemindahan fluida darisatu tempat ke tempat yang lainnya Berikut ini beberapa contoh lainpemanfaatan pompa sentrifugal, diantaranya:

a) Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalamfasilitas gathering statio, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksisebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal.

b) Pada industri perkapalan pompa sentrifugal banyak digunakan untuk memeperlancar proses kerja di kapal.

c) Pompa sentrifugal WARMAN dirancang khusus untuk memompakan lumpur, bahan kimia, dan semua larutan cair yang bercampurdengan partikel padat.

d) Pompa sentrifugal dan reciprocating RUHRUMPEN untuk berbagai jenisaplikasi, seperti: industri proses, perkapalan, dock & lepas pantai, oil &gas dan aplikasi umum lainnya

3). Traktor

Traktor industri ialah traktor yang dirancang untuk keperluan industri, sehingga rancangannya tidak perlu memperhatikan keperluan penggunaan di lahan pertanian. Rancangan ukurannya sangat tergantung keperluan pekerjaannya. Dengan demikian tidak diperlukan adanya kolong tinggi ataupun jarak roda yang standar. Meskipun demikian tidak tertutup kemungkinan penggunaan traktor industri untuk pekerjaan pertanian. Pekerjaan semisal pengangkutan dengan trailer tidak memerlukan standar jarak roda atau tinggi kolong sehingga dapat menggunakan traktor non standar (traktor industri atau traktor kebun)

F. Kelebihan dan Kelemahan Biodiesel

Penggunaan biodiesel cukup sederhana, dapat terurai (biodegradable), tidak beracun dan pada dasarnya bebas kandungan belerang (sulfur). Keuntungan dari biodiesel antara lain :

1. Termasuk bahan bakar yang dapat diperbaharui.

2. Tidak memerlukan modifikasi mesin diesel yang telah ada.

3. Tidak memperparah efek rumah kaca karena siklus karbon yang terlibat pendek.

4. Kandungan energi yang hampir sama dengan kandungan energi petroleum diesel.

5. Penggunaan biodiesel dapat memperpanjang usia mesin diesel karena memberikan

lubrikasi lebih daripada bahan bakar petroleum.

6. Memiliki flash point yang tinggi, yaitu sekitar 200 oC, sedangkan bahan bakar

petroleum diesel flash pointnya hanya 70 oC.

7. Bilangan setana (cetane number) yang lebih tinggi daripada petroleum diesel

8. Ramah lingkungan karena tidak ada emisi gas sulfur.

9.Aman dalam penyimpanan dan transportasi karena tidak mengandung racun.

10. Memungkinkan diproduksi dalam skala kecil dan menengah sehingga bisa diproduksi di daerah pedesaan.

11. Membantu menurunkan ketergantungan suplai minyak dari negara asing yang harganya selalu berfluktuasi dan terus meningkat.

Kelemahan yang terdapat pada Bio Diesel adalah memiliki kualitas oksidasi yang buruk sehingga Bio Diesel dapat menyebabkan beberapa masalah masalah serius ketika disimpan. Bila disimpan untuk waktu yang lebih lama, Bio Diesel cenderung berubah menjadi gel (lihat minyak goreng yang disimpan di kulkas), yang dapat menyebabkan penyumbatan berbagai komponen mesin. Bio Diesel ini juga dapat mengakibatkan pertumbuhan mikroba, sehingga menyebabkan beberapa kerusakan pada mesin.

Selain itu dampak paling serius yang dihadapi dengan penggunaan Bio Diesel adalah kelangkaan pangan akibat dialihkannya tanaman yang biasa dikonsumsi untuk dijadikan bahan bakar. Tanaman seperti tebu, jagung, kelapa sawit dan beberapa jenis komoditas lainnya cenderung mengalami kenaikan harga yang cukup signifikan akibat dijadikan Bio diesel.

G. Biodiesel Ditinjau dari Nilai Ekonomis

Biodiesel memiliki nilai ekonomi tinggi jika betul-betul dikembangkan secara serius, selain untuk kebutuhan dalam negeri juga memiliki nilai ekspor tinggi. Dan Biodiesel sangat ekonomis karena tidak memerlukan bahan baku mahal. bahan baku yang dibutuhkan berasal dari tanaman biodegradable, sehingga tidak melibatkan biaya banyak

DAFTAR PUSTAKA

Dharsono, wulandari (tanpa tahun). Proses pembuatan biodiesel dari dedak dan metanol dengan esterifikasi in situ, universitas diponegoro. Semarang dari: http://eprints.undip.ac.id/11903/1/Skripsi__Wulandari_Dharsono.pdf

Zuhdi, Ulwan Dkk (tanpa tahun) Tugas Daya Dalam Bidang Pertanian. Dari:

http://blog.ub.ac.id/sora/2012/01/

Nawawi, Gunawan Ir., MS (2001) Pengenalan alat dan mesin pertanian, Jakarta.

( Tanpa nama), (tanpa tahun). Teknologi Penanganan Pascapanen Padi Dari: http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20Pasca%20Panen/tep440_files/Penangananpadi.htm

Ramadhan ,Andrea (2010). fisika dasar prinsip kerja pompa sentrifugal. Jakarta

klik disini untuk mendownload materi