Pembuatan biodiesel dari mikroalga PDF

Preview

Summary

Nama : Mona Maulina Arief NIM : 03121403026 Shift : Selasa (13) Kelompok : 2 Tugas KhususPEMBUATAN BIODIESEL DARI MIKROALGABiodiesel adalah bahan bakar untuk mesin diesel (solar) yang dihasilkan dari minyak nabati ( vegetable oil ), lemak binatang atau minyak bekas melalui proses kimiawi menjadi met...

Description

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MIKROALGA Biodiesel adalah bahan bakar untuk mesin diesel (solar) yang dihasilkan dari minyak nabati (vegetable oil), lemak binatang atau minyak bekas melalui proses kimiawi menjadi metil ester (methyl ester) atau etil ester (ethyl ester) yang mempunyai sifat serupa dengan minyak diesel. Biodiesel adalah bahan bakar yang dapat diperbaharui (renewable), yang dapat digunakan untuk mengganti minyak diesel secara langsung atau mencampurinya dengan minyak diesel, lalu digunakan pada mesin diesel yang tidak usah memodifikasi mesin diesel lagi. Biodiesel dapat dihasilkan dari berbagai jenis tumbuhan. Saat ini yang umum digunakan adalah penggunaan minyak kelapa sawit, jarak, kedelai, jagung dan juga mikroalga sebagai campuran solar. Mikroalga atau fitoplankton adalah alga yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, beruniseluler, dan berkoloni. Mikroalga merupakan tumbuhan yang berklorofil dan mempunyai pigmen tumbuhan yang dapat menyerap cahaya matahari melalui proses fotosintesis. Dalam proses pertumbuhannya, mikroalga menyerap karbon dioksida (CO2) dalam jumlah besar dan bisa tumbuh di segala jenis air, bahkan air limbah. Mikroalga tidak beracun dan tidak mengandung sulfur sehingga ramah lingkungan. Selain itu, mikroalga berpotensi untuk menghasilkan biomassa dan minyak dalam jumlah signifikan dan dapat dikonversi menjadi biodiesel. Mikroalga memiliki kandungan minyak yang komposisinya mirip seperti tanaman darat lain, bahkan untuk jenis tertentu mempunyai kandungan minyak cukup tinggi melebihi kandungan minyak tanaman darat seperti kelapa, kelapa sawit, kedelai, dan jarak. Produksi biodiesel dari mikroalga telah diakui sebagai pilihan yang paling cocok dan memiliki keunggulan sebagai bahan baku biodiesel, jika dibandingkan dengan tanaman nabati lainnya. terlihat bahwa mikroalga dapat memproduksi bahan bakar hingga 100 kali lebih banyak dibandingkan dengan kedelai ataupun bahan baku lain dalam luas lahan yang sama. Semua jenis mikroalga memiliki komposisi kimia sel yang terdiri dari protein, karbohidrat, asam lemak (fatty acids), dan nucleic acids. Ada jenis mikroalga yang memiliki komponen fatty acids lebih dari 40%. Komponen fatty acids inilah yang akan

diekstraksi dan diubah menjadi biodiesel. Kandungan lipid dalam biomassa mikroalga kering spesies tertentu dapat mencapai di atas 50% dengan pertumbuhan yang sangat cepat. 1. Proses Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga Pembuatan biodiesel dari mikroalga dapat dijelaskan secara singkat sebagai berikut: Setelah biomasa dipanen dengan metode filter, sentrifugasi, dan flokulasi, kemudian dikeringkan. Sebelum minyak diesktrak, biomasa pulverizasi. Ekstraksi yang umum dilakukan adalah Pressing, Ekstraksi dengan solven, supercritical fluid extraction, dan Osmotic Shock. Untuk ekstraksi yang umum digunakan adalah ekstraksi solven dengan hexane, ethanol maupun campuran hexana-etanol. 1.1. Persiapan Biomassa Kultur biomassa mikroalga diperlukan beberapa tahapan kultivasi indoor dan semi outdoor sebelum dilakukan kultur massal di sistem outdoor. Kultivasi indoor dapat dilakukan di media padat (agar). Tahapan selanjutnya adalah kultur di media cair yang diawali dengan mengkultur mikroalga dalam tabung reaksi steril dan diberi pupuk. Selanjutnya apabila kepadatan mikroalga dalam tabung meningkat, kultur dapat dipindahkan dalam media dengan volume lebih besar. Setelah satu minggu kultur dapat dipindahkan ke volume yang lebih besar lagi. Demikian seterusnya kultur dilakukan secara bertahap dari volume kecil ke volume yang lebih besar. Kultur semi outdoor menggunakan wadah sebagai sumber energi atau biodiesel. 1.2. Pemanenan Biomassa Pemanenan mikroalga seringkali masih menjadi kendala. Pada industri komersial, panen biomassa yang terbaik dapat dicapai antara 0,3–0,5 g sel kering/L atau 5 g sel kering/L; hal ini membuat panen mikroalga sangat sulit dan mahal. Hulteberg mengemukakan bahwa panen pada mikroalga paling efisien menggunakan flokulan kimia atau modifikasi penggunaan flokulan kimia. Ludwig melaporkan bahwa penggunaan flokulan mampu menghasilkan biomassa sebesar 1–3% dan biaya operasional yang murah. Flokulan kimia dapat digunakan dengan menambah pH pada media panen, misalnya penambahan potassium hidroksida

yang mampu menambah pH sampai mencapai nilai 11 dan natrium hidroksida menambah pH menjadi 9. Pemanenan mikroalga merupakan faktor utama yang harus diatasi dalam tujuan penggunaan mikroalga sebagai sumber bahan bakar. Teknik - teknik seperti flokulasi (flocculation), filtrasi (filtration), dan sentrifugasi (centrifugation) biasa digunakan untuk pemanenan mikroalga. Teknik-teknik ini dapat dikombinasikan, bergantung pada ukuran mikroalga dan kualitas produk yang diinginkan, untuk menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi. 1.2.1. Flokulasi (flocculation) Flokulasi adalah proses dimana partikel zat terlarut dalam larutan membentuk agregat yang disebut flok. Proses flokulasi terjadi saat partikel zat terlarut saling bertumbukan dan menempel satu sama lain. Bahan kimia yang biasa disebut flokulan ditambahkan ke dalam sistem untuk membantu proses flokulasi. Sel mikroalga umumnya berukuran 5-50 μm. Sel mikroalga dapat membentuk suspensi cukup stabil dengan bahan kimia yang memiliki muatan negatif pada permukaannya. Terdapat dua tipe flokulan yang digunakan yaitu: flokulan inorganik dan flokulan polimer organik atau polielektrolit. flokulasi dapat digunakan sebagai tahap awal untuk mempermudah proses selanjutnya dan proses ini biasanya memakai bahan kimia. 1.2.2. Filtrasi (filtering) Metode pemisahan ini melibatkan media yang permeabel untuk melewatkan cairan sekaligus menahan padatan sehingga kedua komponen ini terpisah. Proses filtrasi memerlukan pressure drop untuk mendorong cairan melewati media filter. Pressure drop yang umum digunakan adalah gravitasi, vakum, tekanan atau sentrifugal. Menurut penelitian yang dilakukan, proses filtrasi yang paling efektif diaplikasikan untuk proses pemanenan mikroalga dengan ukuran sel yang besar adalah filtrasi bertekanan atau filtrasi vakum. Namun proses filtrasi tidak cocok untuk operasi pemanenan mikroalga yang memiliki ukuran sel yang kecil seperti spesies Dunaliella. Filtrat dialirkan ke proses selanjutnya, sedangkan retentat dikembalikan lagi ke tangki umpan sehingga lama kelamaan mikroalga dalam tangki akan semakin terkonsentrasi.

1.2.3. Sentrifugasi (centrifugation) Sentrifugasi merupakan proses yang biasa digunakan untuk memperoleh mikroalga dalam jumlah besar. Efisiensi dari proses ini bergantung pada jenis mikroalga yang digunakan, proses ini merupakan proses pemisahan yang menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force untuk memisahkan padatan dan cairan. Proses pemisahan ini didasarkan pada ukuran partikel dan perbedaan densitas dari komponen yang akan dipisahkan. proses sentrifugasi dengan kecepatan tinggi secara efektif dapat memisahkan mikroalga dari cairan medianya. Walaupun proses sentrifugasi efektif digunakan secara teknis, proses ini juga memiliki kelemahan terutama pada investasi alat yang tinggi dan biaya operasional yang tinggi. 1.3.

Ekstraksi Minyak pada Mikroalga Menurut McMichen terdapat beberapa metode ekstraksi yang dapat

digunakan dalam ekstraksi minyak dari mikroalga antara lain 1.3.1. Metode mekanik Metode mekanik terdiri dari metode pengepresen (expeller/press) dan ultrasonicassisted extraction. Pada metode pengepresan (expeller/press) alga yang sudah siap panen dikeringkan terlebih dahulu untuk mengurangi kadar air yang masih pada biomassa. Selanjutnya dilakukan pengepresan biomassa dengan alat pengepres untuk mengekstraksi minyak yang terkandung dalam alga. Dengan menggunakan alat pengepres ini, dapat di ekstrasi sekitar 70–75% minyak yang terkandung dalam alga. 1.3.2. Metode pelarut kimia Minyak dari alga dapat di ambil dengan menggunakan larutan kimia, misalnya dengan menggunakan benzena, ether, dan heksana. Penggunaan larutan kimia heksana lebih banyak digunakan sebab harganya tidak terlalu mahal. Menurut Chaiklahana proses ekstraksi minyak tergantung pada kepolaran pelarut, ukuran partikel, rasio pelarut dan partikel, temperatur dan waktu ekstraksi. Sebagai catatan, penggunaan larutan kimia untuk mengekstraksi minyak dari tumbuhan sangat beresiko. Misalnya larutan benzena dapat menyebabkan penyakit kanker, dan beberapa larutan kimia juga mudah meledak. Minyak mikroalga dapat diekstraksi menggunakan senyawa kimia.

Benzena dan eter dapat digunakan sebagai pelarut, namun senyawa kimia yang paling sering digunakan adalah heksana dengan titik didih yang berada antara 65-69 C, yang relatif lebih murah. Ekstraksi menggunakan pelarut o

dibandingkan dengan ekstraksi secara mekanis memiliki kelebihan yaitu menghasilkan minyak yang lebih banyak (hampir 99%) dan membutuhkan biaya operasi yang lebih kecil. 1.3.3. Supercritical Fluid Extraction Pada metode ini, CO2 dicairkan di bawah tekanan normal kemudian dipanaskan sampai mencapai titik kesetimbangan antara fase cair dan gas. Pencairan fluida inilah yang bertindak sebagai larutan yang akan mengekstraksi minyak dari alga. Metode ini dapat mengekstraksi hampir 100% minyak yang terkandung dalam biomassa. Namun begitu, metode ini memerlukan peralatan khusus untuk penahanan tekanan. Metode ekstraksi ini menggunakan CO2 superkritis sebagai pelarut. Sebuah senyawa dikatakan berada dalam keadaan superkritis ketika senyawa tersebut telah melewati suhu dan tekanan kritisnya. Untuk CO 2, titik kritisnya berada pada suhu 304.1 K dan tekanan 73.8 bar. Diluar batas titik kritisnya, sebuah senyawa tidak dapat dikatakan sebagai gas atau cair, viskositas, konstanta dielektrik dan kapasitas panas, bersama dengan sifat-sifat lain berbeda jauh dari sifat pada fasa uap atau cairnya. Perubahan – perubahan ini yang memberikan CO2 superkritis sifat pelarut dan ekstraksinya. 1.3.4. Osmotic Shock Dengan menggunakan osmotic shock maka tekanan osmotik dalam sel akan berkurang sehingga akan membuat sel pecah dan komponen di dalam sel akan keluar. Metode osmotic shock memang banyak digunakan untuk mengeluarkan komponen - komponen dalam sel, seperti minyak alga ini. 1.4.

Sintesis Biodiesel Proses selanjutnya dalam pembuatan biodesel adalah konversi minyak alga

menjadi biodiesel. Proses konversi minyak alga ke biodiesel dapat menggunakan metode sebagai berikut: Penggunaan langsung minyak alga menjadi bahan bakar, Microemusli, pirolisis dan transesterifikasi menggunakan katalis asam/basa. Kebanyakan dalam sintesis biodiesel menggunakan proses transesterifikasi.

Untuk mensintesis minyak mikroalga menjadi biodiesel dilakukan dengan proses transesterifikasi dengan bantuan katalis untuk mempercepat reaksi. Secara garis besar ada 3 macam transesterifikasi dengan katalis yang dapat digunakan, yaitu. a) Transesterifikasi Katalis Basa b) Transesterifikasi Katalis Asam c) Transesterifikasi Menggunakan Enzim. Proses transesterifikasi menggunakan katalis basa merupakan proses yang paling umum digunakan di industri sampai saat ini. Selain itu, proses ini juga menghasilkan biodiesel dengan kualitas cukup baik untuk digunakan sebagai bahan bakar. Dari sisi teknologi, banyak sekali teknologi yang berkembang untuk proses transesterifikasi ini, mulai dari proses perlakuan awal bahan baku (pretreatment), proses transesterifikasi, proses pemisahan biodiesel dan gliserol, proses pemisahan dan recovery metanol, proses pemisahan gliserol, hingga proses purifikasi biodiesel dengan air untuk meningkatkan kemurnian biodiesel.

DAFTAR PUSTAKA Baswantara. 2012. Kultivasi Dan Bioproses Mikroalga (Porphyridium cruentum. (online). https://www.scribd.com/doc/101488786/Kultivasi-Dan-Bioprose s-Mikroalga-Porphyridium-cruentum. (Diakses pada tanggal 20 Maret 2015) Juniarto, B., Wijayanto, S.,A. 2011. Optimisasi Proses Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga Chlorella Sp. [online]. Diponegoro University - Institutional Repository. Volume 1. http://eprints.undip.ac.id/36734/1/36.MAKALAH_ PENELITIAN1.pdf. (Diakses pada tanggal 21 Maret 2015) Kartanagara, K., L. 2012. Potensi Mikroalga Sebagai Sumber Biomassa dan Produk Turunannya. [online]. https://www.academia.edu/2544030/ POTE NSI_MIKROALGA_SEBAGAI_SUMBER_BIOMASA_DAN_PENGEM BANGAN_PRODUK_TURUNANNYA. (Diakses pada tanggal 20 Maret 2015) Soegiharto, A.,T., dkk. 2014. Mikroalga: Biomasa Potensial untuk Produksi Biodiesel. [online]. Academia. Volume 1. https://www.academia.edu/ 7693988/Mikroalga_Biomasa_Potensial_untuk_Produksi_Biodiesel. (Diakses pada tanggal 21 Maret 2015) Suwardjono, R. 2013. Biodiesel dari Alga – Solusi Bagi Indonesia. [online]. http://rsuwardjono.blogspot.com/2013/04/biodiesel-dari-alga-solusibagi.html. (Diakses pada tanggal 21 Maret 2015)...