REKAYASA TEKNOLOGI REAKTOR PLASMA UNTUK PRODUKSI BIODIESEL DARI MINYAK TUMBUHAN MELALUI PROSES ELEKTRO-KATALISIS

Abstract

Judul Penelitian: Rekayasa Teknologi Reaktor Plasma Untuk Produksi Biodiesel dari Minyak Tumbuhan Melalui Proses Elektro-Katalisis Proses produksi biodiesel dari minyak tumbuhan secara konvensional (dengan katalis homogen basa atau asam) sudah berhasil diaplikasikan di skala industri secara luas. Namun demikian masih ada kendala yang cukup signifikan, yaitu adanya pembentukan gliserol yang jumlahnya cukup besar dan pembentukan sabun oleh karena adanya gugus hidroksil dalam air. Produk-produk yang tidak diinginkan tersebut ternyata menyulitkan pada proses pemurnian produk biodiesel selanjutnya, sehingga memerlukan waktu lama dalam satu siklus dan meningkatkan biaya proses. Beberapa inovasi telah dilakukan dengan sistem katalis katalis padat dimana katalis ini sangat mudah dipisahkan dari sistem proses, dapat digunakan kembali setelah diaktifasi, dan tidak ada reaksi pembentukan sabun. Kinerja sistem katalis heterogen ini masih kurang baik dibandingkan dengan katalis homogen basa dan memerlukan waktu reaksi yang sangat lama dengan suhu reaksi yang lebih tinggi. Pada penelitian ini, inovasi teknologi konversi trigliserida (dari minyak tumbuhan) menjadi fatty acid methyl ester atau biodiesel dilakukan dengan sistem elektro-katalisis di dalam reaktor plasma jenis Dielectric-Barrier Discharge (DBD) dan/atau jenis Corona. Kajian ini lebih diarahkan kepada pencarian alternatif proses produksi biodiesel yang baru dan lebih ekonomis. Sistem elektro-katalisis adalah pemanfaatan elektron berenergi tinggi yang berperan sebagai katalis dalam reaksinya sebagaimana pada proses katalitik konvensional. Dalam proses ini minyak tumbuhan dan metanol dikontakkan dengan elektron berenergi tinggi di dalam reaktor plasma (DBD atau Corona) menghasilkan mono alkil ester atau biodiesel dan gas hidrogen. Reaksi ini dilakukan pada suhu tertentu yang akan menghasilkan yield metil ester hampir 100 % dengan tanpa ada reaksi samping seperti saponifikasi dan dalam waktu yang sangat singkat. Proses ini tidak memerlukan pemisahan kontaminan pada akhir proses. Disain dan konfigurasi reaktor plasma menjadi kunci penting karena merupakan tempat berlangsungnya kontak antara elektron berenergi tinggi dan campuran minyak tumbuhan dan metanol. Tujuan spesifik dari penelitian ini adalah: (1). mendisain dan menguji reaktor plasma yang kompak untuk media kontak antara minyak tumbuhan - metanol dan elektron berenergi tinggi (jenis DBD dan Corona); (2). mendapatkan pemahaman fundamental pengaruh parameter-parameter proses (lamanya kontak antara elektron dan minyak, besarnya voltase yang diberikan, jarak antara elektroda, rasio metanol/minyak tumbuhan, dan suhu reaktor) terhadap yield biodiesel; (3). menentukan besarnya parameter proses yang optimum untuk mendapatkan yield biodiesel paling baik; (4). mendapatkan pemahaman dinamika kelakuan proses produksi biodiesel dengan teknik plasma elektro-katalisis untuk berbagai bahan baku minyak tumbuhan; (5). melakukan karakterisasi terhadap produk biodiesel yang dihasilkan dan sifat-sifat plasma; (6). analisis tekno-ekonomi sebagai landasan komersialisasi, dan (7) publikasi ilmiah dan pendaftaran patent. Secara konkrit hasil penelitian ini dapat diterapkan secara industrial sebagai berikut: (1). Bagi industri: percepatan pemanfaatan potensi teknologi plasma dalam skala komersial dengan energi yang lebih efisien; (2). Bagi Usaha Kecil Menengah: berkembangnya usaha kecil menengah dalam bidang produksi biodiesel dari minyak tumbuhan dengan kapital yang lebih murah dan biaya produksi yang lebih murah. Kedua outcome dan impact bagi industri dan UKM ini diharapkan akan menciptakan/menambah lapangan kerja baru.