Makalah BiomassaPemanfaatan limbah cair kelapa sawit menjadi biodiesel

Oleh Sulaksono Cahyo P.(20110130133)

TEKNIK MESINUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA2014BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar belakangDi Indonesia penggunaan energi sebagian besar bergantung pada minyak bumi. Namun cadangan energi di Indonesia maupun dunia sangatlah terbatas. sedangkan kebutuhan manusia akan energi semakin lama semakin meningkat. Dari sisi lain pemerintah mengeksporkan minyak mentah keluar negeri. Hal iniakan mempercepat terjadinya kelangkaan BBM. Namun demikian untuk mengatasi kelangkaan BBM di Indonesia perlu dilakukan alternatif lain untuk mencari sumber energi. Telah kita ketahui Negara Indonesia merupakan Negara Agraris. Dengan keadaan yang telah kita miliki ini, banyak penelitian dilakukan untuk membuat bahan bakar minyak yang bersumber dari minyak nabati atau yang dikenal dengan Biodiesel khususnya kelapa sawit.Industri kelapa sawit merupakan salah satu industri strategis yang bergerak pada sektor pertanian agro-based industry yang banyak berkembang di negara-negara tropis seperti Indonesia. Hasilnya biasa digunakan sebagai bahan dasar industri lainnya seperti industri makanan, kosmetika dan industri sabun.Prospek perkembangan industri kelapa sawit saat ini sangat pesat, dimana terjadi peningkatan jumlah produksi kelapa sawit seiring meningkatnya kebutuhan masyarakat. Indonesia saat ini adalah produsen crude palm oil (CPO) terbesar di dunia dan memiliki lahan sawit terluas di dunia. Luas areal kelapa sawit di Indonesia tahun 2007 diperkirakan mencapai 6.6 juta ha dan produksi CPO pada tahun tersebut mencapai 17.3 juta ton (Dirjenbun, Deptan). Luas area dan produksi diperkirakan akan terus meningkat mengingat saat ini gencar dilakukan pembukaan lahan-lahan sawit baru, terutama di pulau Kalimantan dan Papua. Selama ini limbah cair dalam setiap pabrik pengolahan CPO (Crude Palm Oil) belum banyak dimanfaatkan sehingga dibuang kelingkungan dan cenderung mencemari lingkungan. Jumlah minyak limbah yang cukup besar pada pengolahan minyak kelapa sawit merupakan sumber bahan baku yang cukup potensial untuk dijadikan bahan bakar nabati (BBN) yang murah dan pemakaiannya tidak bersaing dengan kebutuhan pokok manusia (Fitria & Setiadi, 2006). Pada limbah cair kelapa sawit banyak terdapat asam lemak bebas yang dapat menghambat proses pembuatan biodiesel, maka untuk menetralisir asam lemak bebas tersebut diperlukan perlakuan yang disebut esterifikasi dan selanjutnya di reaksikan dengan transesterifikasi. Pada reaksi esterifikasi, katalis yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat seperti H2SO4 dan harganya relative murah (isroi, 2008).1.2 Rumusan masalahRumusan masalah dari penulisan makalah ini: Bagaimana proses untuk menghasilkan biodiesel dari limbah kelapa sawit; Apa kelebihan dan kekurangan dari pemanfaatan limbah tersebut.

1.3 Tujuan Tujuan dari penulisan makalah ini yaitu untuk mengetahui bagaimana proses menghasilkan biodiesel dari limbah kelapa sawit dan apa saja kelebihan dan kekurangan dari pemanfaatan limbah tersebut.

1.4 ManfaatManfaat yang diperoleh dari penulisan makalah ini yaitu agar memberikan wawasan lebih kepada pembaca bahwa limbah kelapa sawit dapat dimanfaatkan dan diolah menjadi biodiesel sehingga meningkatkan nilai ekonomisnya dan dapat mengurangi dampak pencemaran lingkungan.

BAB II

2.1 Kelapa SawitBuah kelapa sawit merupakan bahan baku yang digunakan untuk memproduksi CPO dan kernel.Secara anatomi, menurut (fauzi dkk,2005) bagian buah kelapa sawit dari luar ke dalam adalah sebagai berikut: a. Perikarpium, terdiri dari: Epikarpium, yaitu kulit buah yang keras dan licin Mesokarpium, yaitu daging buah yang berserabut dan mengandung minyak dengan rendemen paling tinggib. Biji, mempunyai bagian: Endokarpium (kulit biji/cangkang), berwarna hitam dan keras Endosperma (kernel/daging biji), berwarna putih dan dari bagian ini akan dihasilkan minyak inti sawit setelah melalui ekstraksi

Gambar 1. Bagian-Bagian Buah Sawit

2.2 Jenis limbah kelapa sawita. Cair Limbah cair industri kelapa sawit yang paling utama adalah POME atau Palm Oil Mill Effluent. POME merupakan sisa /waste yang diperoleh dari stasiun sterilisasi, sludge centrifuge , klarifikasi dan hydrocyclone .

Gambar 2. limbah cair kelapa sawit

limbah ini dapat mencemari lingkungan karena kandungan organiknya yang tinggi dengan nilai biological oxygen demand (BOD) berkisar 18.000- 48.000 mg/L dan nilai chemical oxygen deman (COD) berkisar 45.000-65.000 mg/L (Chin et al.,1996) .Angka BOD berarti angka yang menunjukkan kebutuhan oksigen. Jika air limbah mengandung BOD tinggi dibuang ke sungai maka oksigen yang ada di sungai tersebut akan terhisap material organik tersebut sehingga makhluk hidup lainnya akan kekurangan oksigen.) . (COD) adalah angka yang menunjukkan suatu ukuran apakah dapat secara kimiawi dioksidasi..Sebagian besar limbah cair kelapa sawit (POME) ini diolah dalam bentuk kolam pond, Fungsi dari pengolahan limbah (effluent treatment) dalam kolam pond adalah untuk menetralisir parameter limbah yang masih terkandung dalam cairan limbah sebelum diaplikasikan (land aplication).ParameterKadar Maksimum (mg/l)Beban Pencemaran (Kg/ton)

BODCODMinyak dan LemakNitrogen Total100035002505000,250,880,0630,125

pH6,0 9,0

Debit Limbah Maksimum sebesar 2,5 m3per ton produk

Tabel 1. Standar mutu limbah yang dapat diaplikasikan ke lahan aplikasiSumber: Bapedal (2004)Limbah cair dalam system anaerobic pond terdiri dari beberapa tahapan, yaitu: 1. Kolam Pendinginan . Agar proses Limbah cair pabrik kelapa sawit memiliki temperatur 75-90oC; 2. Kolam pengasaman Pada kolam pengasaman akan terjadi penurunan pH dan pembentukan karbondioksida. Proses pengasaman ini dibiarkan selama 30 har; 3. Kolam Pematangan. Pada fase ini terjadi pembiakan bakteri, bakteri tersebut berfungsi untukpembentukan methane, karbondioksida dan kenaikan pH. Proses pembiakan bakteri hingga limbah tersebut dapat diaplikasikan memerlukan waktu 30-40 hari (Kittikun dalam Fitria, 2005).Pemanfaatan buangan akhir dari Pengolahan Limbah cair ke Land Application adalah upaya untuk menjadikan program produksi bersih yang meniadakan buangan akhir limbah cair ke badan air yang dapat mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan. Untuk penampungan limbah di lahan kebun harus disediakan parit-parit penampung yang disebut trenches. Program ini dilakukan harus mendapat izin dari pemerintah sesuai peraturan yang dikeluarkan oleh Kementerian Lingkungan Hidup.

Tabel 2. Sifat dan komponen limbah cair kelapa sawit Sumber: Ngan dalam Situmorang (2008)

b. PadatLimbah padatnya terdiri dari tandan kosong, pelepah , batang dan serat mesocarp. Serat mesocarp dan tandan kosong merupakan limbah yang diperoleh ketika proses produksi berlanjut, sementara pelepah dihasilkan ketika dilakukan pemangkasan pelepah. Limbah batang sawit dihasilkan ketika proses replantasi, penggantian tanaman tua dengan tanaman yang lebih muda.

Gambar 3. limbah padat kelapa sawit berupa tandan kosong, fiber, pelepah dan shell

2.3 Proses pengolahan biodiesel dari limbah kelapa sawit.Limbah kelapa sawit biasanya masih mengandung campuran antara minyak, air sisa pengolahan dan kotoran. Sebelum dilakukan reaksi kimia (transesterifikasi) limbah ini harus dimurnikan terlebih untuk meisahkan kotoran dan minyak dengan cara pengepresan menggunakan mesin filter press untuk memudahkan penyaringan, minyak dipanaskan sampai suhu 35o

a. Proses Esterifikasi

b. Proses transesterifikasi

Transesterifikasi Proses transesterifikasi meliputi dua tahap. Transesterifikasi I yaitu pencampuran antara kalium hidroksida (KOH) dan metanol (CH30H) dengan minyak sawit. Reaksi transesterifikasi I berlangsung sekitar 2 jam pada suhu 58-65C. Bahan yang pertama kali dimasukkan ke dalam reaktor adalah asam lemak yang selanjutnya dipanaskan hingga suhu yang telah ditentukan. Reaktor transesterifikasi dilengkapi dengan pemanas dan pengaduk. Selama proses pemanasan, pengaduk dijalankan. Tepat pada suhu reactor 60C, campuran metanol dan KOH dimasukkan ke dalam reactor dan waktu reaksi mulai dihitung pada saat itu. Pada akhir reaksi akan terbentuk metil ester dengan konversi sekitar 94%. Selanjutnya produk ini diendapkan selama waktu tertentu untuk memisahkan gliserol dan metil ester. Gliserol yang terbentuk berada di lapisan bawah karena berat jenisnya lebih besar daripada metil ester. Gliserol kemudian dikeluarkan dari reaktor agar tidak mengganggu proses transesterifikasi II. Selanjutnya dilakukan transesterifikasi II pada metil ester. Setelah proses transesterifikasi II selesai, dilakukan pengendapan selama waktu tertentu agar gliserol terpisah dari metil ester. Pengendapan II memerlukan waktu lebih pendek daripada pengendapan I karena gliserol yang terbentuk relatif sedikit dan akan larut melalui proses pencucian.c. Pencucian Pencucian hasil pengendapan pada transesterifikasi II bertujuan untuk menghilangkan senyawa yang tidak diperlukan seperti sisa gliserol dan metanol. Pencucian dilakukan pada suhu sekitar 55C. Pencucian dilakukan tiga kali sampai pH campuran menjadi normal (pH 6,8-7,2). Pengeringan Pengeringan bertujuan untuk menghilangkan air yang tercampur dalam metil ester. Pengeringan dilakukan sekitar 10 menit pada suhu 130C. Pengeringan dilakukan dengan cara memberikan panas pada produk dengan suhu sekitar 95C secara sirkulasi. Ujung pipa sirkulasi ditempatkan di tengah permukaan cairan pada alat pengering. Filtrasi Tahap akhir dari proses pembuatan biodiesel adalah filtrasi. Filtrasi bertujuan untuk menghilangkan partikel-partikel pengotor biodiesel yang terbentuk selama proses berlangsung, seperti karat (kerak besi) yang berasal dari dinding reactor atau dinding pipa atau kotoran dari bahan baku. Filter yang dianjurkan berukuran sama atau lebih kecil dari 10 mikron.

2.3 Kelebihan dan KekuranganMenurut (Leonid, 2008) Kelebihan dari biodesel yang berasal dari kelapa sawit yaitu: Tidak beracun jika dibandingkan diesel konvensional karena berasal dari minyak nabati; Biodiesel adalah bahan bakar biodegradable; Biodiesel lebih aman dipakai dibandingkan dengan diesel konvensional; Biodiesel dapat dengan mudah dicampur dengan diesel konvensional, dan dapat digunakan di sebagian besar jenis kendaraan saat ini, bahkan dalam bentuk biodiesel B100 murni; Biodiesel dapat membantu mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil, dan meningkatkan keamanan dan kemandirian energi; Biodiesel dapat diproduksi secara massal di banyak negara, contohnya USA yang memiliki kapasitas untuk memproduksi lebih dari 50 juta galon biodiesel per tahun; Produksi dan penggunaan biodiesel melepaskan lebih sedikit emisi dibandingkan dengan diesel konvensional, sekitar 78% lebih sedikit dibandingkan dengan diesel konvensional; Biodiesel memiliki sifat pelumas yang sangat baik, secara signifikan lebih baik daripada bahan bakar diesel konvensional, sehingga dapat memperpanjang masa pakai mesin; Biodiesel memilikidelaypengapian lebih pendek dibandingkan dengan diesel konvensional; Biodiesel tidak memiliki kandungan sulfur, sehingga tidak memberikan kontribusi terhadap pembentukan hujan asam.

Kekurangan dari biodiesel limbah kelapa sawit yaitu: Biodiesel saat ini sebagian besar diproduksi dari jagung yang dapat menyebabkan kekurangan pangan dan meningkatnya harga pangan. Hal ini bisa memicu meningkatnya kelaparan di dunia; Biodiesel 20 kali lebih rentan terhadap kontaminasi air dibandingkan dengan diesel konvensional, hal ini bisa menyebabkan korosi, filter rusak,pittingdi piston, dll. Biodiesel murni memiliki masalah signifikan terhadap suhu rendah; Biodiesel secara signifikan lebih mahal dibandingkan dengan diesel konvensional; Biodiesel memiliki kandungan energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan diesel konvensional, sekitar 11% lebih sedikit dibandingkan dengan bahan bakar diesel konvensional; Biodiesel dapat melepaskan oksida nitrogen yang dapat mengarah pada pembentukan kabut asap; Biodiesel, meskipun memancarkan emisi karbon yang secara signifikan lebih aman dibandingkan dengan diesel konvensional, masih berkontribusi terhadap pemanasan global dan perubahan iklim.

BAB IIIPENUTUP

3.1 KesimpulanLimbah cair pengolahan minyak kelapa sawit berpotensi besar untuk menghasilkan energi biodiesel yang dapat diperbaharui. Dalam proses pengolahan limbah kelapa sawit menjadi biodiesel diperlukan beberapa proses yaitu pemurnian limbah dari kotoran, reaksi esterifikasi dan transesterifikasi dan pencucian biodiesel. Biodiesel yang dihasilkan dari limbah kelapa sawit memiliki beberapa keuntungan yaitu dapat mengurangi dampak pencemaran lingkungan dan tidak bersaing dengan kebutuhan pokok manusia serta Sistem pengolahan biodiesel dapat diintegrasikan secara langsung pada pabrik pengolahan kelapa sawit. Dengan menerapkan system pengolahan limbah menjadi biodiesel maka meningkatkan nilai ekonomis limbah sawit yang sebelumnya tidak dimanfaatkan.

3.2 Saran Limbah kelapa sawit terbukti dapat menjadi sumber bahan bakar alternatif, oleh karena itu sebaiknya pemerintah harus fokus dalam mengembangkannya sehingga penggunaan bahan baku yang berasal dari fosil dapat dikurangi lalu bahan baku yang berasal dari minyak nabati dapat digunakan untuk kebutuhan pangan karena limbah tidak bersaing dengan kebutuhan pokok manusia.

DAFTAR PUSTAKA

Agustina, Siti, dkk. 2008.Penggunaan Teknologi Membran pada Pengelolaan Air Limbah Industri Kelapa Sawit.

Hariyadi. 2009.Dampak Ekologi Pengembangan Kelapa Sawit untuk Bioenergi

Isroi. 2009.Sulap Sampah / Limbah Sawit Jadi Bensin. www.trubus-online.co.id.

Isroi. 2008.Energi Terbarukan dari Limbah Pabrik Kelapa Sawit.

Mailisa, Fitria dan Setiadi. 2006. Proses Katalitik Sintesis Hidrokarbon

Leonid. 2008. Biodiesel dari minyak kelapa sawit. www.komenindo.blogspot.com

Fauzi, Yan,dkk. 2008. Kelapa Sawit. Jakarta : Penebar Swadaya

Adi, Fitria. 2005. Penerapan prinsip pencegahan pencemaran di pabrik kelapa sawit.

Situmorang, Gerald. 2009. Sistem pengolahan limbah cair kelapa sawit.