Lebih Dekat dengan Biodiesel dari Minyak Jelantah

4. Rasio Alkohol terhadap Minyak

Untuk menghasilkan tiga mol alkil ester, diperlukan tiga mol alkohol dan satu mol trigliserida. Rasio alkohol terhadap minyak selalu positif, berpengaruh pada konversi biofuel. Menurut prinsip Le Chateliers, laju pembentukan produk meningkat dengan meningkatnya konsentrasi reaktan. Oleh karena itu, jika konsentrasi alkohol dinaikkan secara otomatis, laju pembentukan produk akan dipercepat. Peningkatan lebih lanjut dalam rasio molar alkohol terhadap minyak akan meningkatkan pembentukan produk. Pemulihan gliserol dan metanol yang tidak bereaksi menjadi membosankan dan juga meningkatkan biaya biodiesel produk dengan meningkatkan biaya pasca perawatannya. Hosain dkk. menggunakan metanol untuk transesterifikasi limbah minyak bunga matahari dan mempelajari berbagai rasio molar alkohol terhadap minyak dengan katalis NaOH dan menemukan bahwa rasio molar 6:1 alkohol terhadap minyak memberikan hasil tertinggi 99,5% metil ester  Tetapi ketika mereka mempelajari transesterifikasi limbah minyak canola menggunakan rasio molar 1:1 metanol terhadap minyak, hasilnya dilaporkan menjadi 49,5%

5. Jenis Katalis

Dalam beberapa tahun terakhir, berbagai katalis (homogen, heterogen, dan katalis enzim) telah diuji untuk produksi alkil ester. Vicente dkk.  mempelajari menggunakan berbagai katalis basa untuk produksi alkil ester dan menyimpulkan bahwa NaOH adalah katalis tercepat di antara katalis yang digunakan (NaOH, KOH, natrium metoksida, kalium metoksida). Refaat dkk.  melaporkan bahwa KOH memberikan hasil tertinggi untuk bahan baku yang dia gunakan. Beberapa peneliti menggunakan asam sulfat pekat sebagai katalis asam, tetapi membutuhkan waktu reaksi yang tinggi dan kondisi reaksi yang tinggi. Bahkan 1% (mol) dapat memberikan konversi hingga 99% . Dalam hal bahan baku yang memiliki kandungan asam lemak bebas lebih tinggi, digunakan katalis asam (homogen/heterogen) untuk reaksi esterifikasi. Katalis asam dapat digunakan secara bersamaan untuk reaksi esterifikasi dan transesterifikasi. Salah satu kelemahan utama dalam menggunakan katalis homogen adalah pemulihan katalis dari produk akhir dan pembentukan sabun. Untuk mengatasi masalah ini sebagian besar peneliti menggunakan katalis heterogen karena katalis heterogen tidak terpengaruh oleh asam lemak bebas dan kelembaban yang ada dalam bahan baku. Reaksi katalitik enzim adalah reaksi paling lambat di antara semua reaksi katalitik lainnya. Mereka dapat digunakan untuk proses esterifikasi dan transesterifikasi. Meskipun pemisahan produk lebih mudah saat menggunakan katalis enzim, persiapan katalis enzim paling penting .

Katalis enzim telah banyak digunakan, seperti Enzim Candida antarctica fraksi B lipase, Rhizomucor mieher lipase,E. aerogenes lipase, lipase yang diimobilisasi pada hidrotalsit dan zeolite. Keuntungannya, adalah,  (1) Produk samping proses dapat dengan mudah dihilangkan, dan (2) Asam lemak bebas dapat sepenuhnya diubah menjadi metil ester, regenerasi dan penggunaan kembali katalis enzim amobil dimungkinkan, namun memiliki kelemahan antara lain, (1) Diperlukan waktu reaksi yang tinggi, (2) Ekspansi, kehilangan aktivitas enzim, aglomerasi enzim

6. Konsentrasi Katalis

Tanpa adanya katalis, konversi minyak jelantah menjadi biofuel membutuhkan kondisi suhu yang tinggi . Ketika konsentrasi katalis meningkat, hasil produk juga akan meningkat. Hal ini disebabkan oleh peningkatan laju reaksi. Namun, konversi menurun dengan konsentrasi katalis berlebih, yang mungkin disebabkan oleh peningkatan viskositas campuran reaksi . Banyak peneliti mempelajari dengan memvariasikan konsentrasi katalis dan juga mengoptimalkan konsentrasi katalis berdasarkan hasil produk dan pemulihan katalis. Chen dkk.  menggunakan CuVOP dan melaporkan bahwa 1,5% konsentrasi katalis paling efektif untuk produksi biodiesel dari minyak kacang kedelai. Peningkatan konsentrasi enzim akan meningkatkan persentase konversi. Namun di luar batas tertentu akan terjadi aglomerasi enzim. Ini akan mengurangi situs aktif yang tersedia pada substrat. Dehkordi dan Ghasem  mempelajari dengan katalis padat heterogen yang terdiri dari oksida campuran CaO- dan ZrO2, dengan rasio molar Ca dan Zr yang berbeda. Dilaporkan bahwa dengan meningkatkan rasio Ca/Zr, yield biodiesel meningkat. Tetapi stabilitas katalis menurun. Oleh karena itu konsentrasi katalis optimum akan bervariasi tergantung pada jenis bahan baku dan katalis .

7. Kecepatan Pengaduk

Pencampuran reaktan sangat penting untuk mencapai penyelesaian reaksi transesterifikasi dan juga meningkatkan hasil produk.. Agitasi meningkatkan tumbukan antara partikel dan difusi satu reaktan ke reaktan lain, pencampuran katalis dengan reaktan dan laju reaksi secara menyeluruh. Peningkatan kecepatan pengaduk akan mempersingkat waktu reaksi  dan meningkatkan konversi . Di luar kecepatan pengadukan tertentu, tidak akan ada kenaikan hasil yang signifikan. Oleh karena itu, optimasi kecepatan pengaduk diperlukan untuk bahan baku yang berbeda berdasarkan sifat fisik yang berbeda. Menggunakan katalis enzim atau katalis heterogen berpori, reaktan harus berdifusi dari cairan curah ke permukaan katalis dan selanjutnya ke permukaan interior katalis. Kumari dkk.  menemukan bahwa ada peningkatan konversi dengan meningkatkan kecepatan pengaduk dari 100 menjadi 200rpm. Namun pada 250rpm, tidak ada peningkatan konversi yang signifikan karena adanya geseran pada molekul enzim. Oleh karena itu, disarankan bahwa 200rpm adalah kecepatan optimum untuk produksi biodiesel menggunakan reaksi enzimatik.

8. Suhu

Suhu memiliki pengaruh yang signifikan terhadap reaksi transesterifikasi Jika suhu reaksi dinaikkan, maka laju reaksi dan hasil produk juga akan cenderung meningka. Suhu tidak boleh melebihi titik didih alkohol. Ini akan menghindari penguapan alkohol  Tetapi jika suhu reaksi dipertahankan di bawah 50C, maka viskositas biodiesel akan meningkat. Dalam beberapa kasus, minyak jelantah dipanaskan terlebih dahulu hingga 120 C untuk menghilangkan partikel air yang ada dalam bahan baku dan kemudian didinginkan hingga 60 C  Untuk reaksi enzimatik, konversi meningkat pada rentang suhu 30--55 C. Dalam kasus lipase sebagai katalis, minyak jarak melaporkan konversi maksimum pada 55 C  dan untuk minyak biji kapas konversi maksimum diperoleh pada 50 C. Freedman dkk. menemukan bahwa tidak ada perbedaan dalam konversi untuk suhu 45C dan 60C. Tetapi pada 32C, konversi jauh lebih rendah daripada konversi yang diperoleh pada 45C dan 60C. Setelah 4 jam, konversi pada 32C sedikit lebih tinggi daripada konversi yang diperoleh pada suhu lain. Refaat dkk.  mempelajari minyak goreng segar dan limbah dari sumber domestik dan komersial dan melaporkan hasil tertinggi pada 65 C untuk semua stok umpan menggunakan katalis KOH. Chen dkk.  menemukan bahwa waktu reaksi dikurangi secara signifikan untuk mendapatkan hasil biodiesel yang maksimal dengan menggunakan pemanasan microwave.