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 60o-70o
C. 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 200oC,
spesifikasi gravitasi 0,87 pada suhu 250oC, 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 8oC,
sedangkan solar 10oC. 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
