Bahan baku berkualitas rendah mengandung relativitas kandungan asam lemak dan air yang tinggi, menghasilkan serangkaian kelemahan untuk produksi biodiesel yang dikatalisis alkali. Asam lemak bebas akan bereaksi dengan katalis basa untuk menghasilkan sabun, yang menyebabkan kesulitan dalam memisahkan produk akhir, hasil konversi yang lebih rendah, dan konsumsi katalis yang lebih tinggi. Air dalam sistem akan menghidrolisis trigliserida untuk menghasilkan asam lemak. Biasanya, kandungan asam lemak dan air dalam bahan baku harus masing-masing lebih rendah dari 1,0% (b/b) dan 0,1% (b/b) untuk proses katalis basa. Namun, minyak berkualitas rendah mengandung lebih banyak asam lemak bebas dan air; misalnya, minyak selokan biasanya mengandung lebih dari 40% asam lemak bebas dan 1% air. Di sini, pra-perlakuan yang rumit biasanya diperlukan untuk proses yang dikatalisis basa. Katalisis yang dimediasi asam tidak sensitif terhadap kandungan FFA (Asam lemak bebas) yang ada dalam sistem, tetapi kecepatan reaksinya jauh lebih lambat daripada katalisis basa. Katalisis asam juga memiliki kelemahan lain, seperti suhu reaksi yang lebih tinggi dan korosi pada reaktor. Katalis asam heterogen dikembangkan, seperti katalis berbasis karbon dan katalis molibdenum oksida yang didukung Al2O3. Namun, tidak ada katalis asam heterogen yang digunakan dalam produksi praktis, karena masalah stabilitas dan biaya.
Keuntungan Katalis Enzim
Dibandingkan dengan proses kimia yang dikatalisis oleh basa atau asam, proses enzimatik cocok untuk bahan baku berkualitas rendah dan tidak memiliki persyaratan ketat untuk asam lemak bebas dan kadar air. Proses enzimatik tidak menghasilkan sabun, sehingga mencapai hasil konversi yang lebih tinggi. Selain itu, gliserol berkualitas lebih baik tanpa garam, dan dengan lebih sedikit air limbah, diproduksi, karena tidak ada basa atau asam yang terlibat dalam prosesnya. Bahan baku berkualitas rendah dapat digunakan secara langsung tanpa pra-perawatan yang rumit. Misalnya, proses kimia menggunakan minyak sawit olahan, mengalami proses degumming dan pemutihan, sebagai bahan baku, tetapi proses enzimatik dapat langsung menggunakan minyak sawit mentah sebagai bahan baku.
Untuk minyak kedelai mentah, keberadaan fosfolipid menyebabkan masalah untuk produksi biodiesel alkali, mengurangi hasil konversi. Karena kandungan fosfolipid melebihi 50 ppm, hasil konversi biodiesel turun 3-5%.Kandungan fosfolipid yang terkandung dalam minyak kedelai mentah biasanya bervariasi dari 0,5% hingga 3% (b/b). Untuk proses produksi biodiesel yang dikatalisis lipase bebas, keberadaan sejumlah kecil fosfolipid dapat meningkatkan laju reaksi. Li dkk. menggunakan lipase bebas NS81006 untuk mengkatalisis minyak kedelai yang mengandung berbagai kandungan fosfolipid dan menemukan bahwa ketika kandungan fosfolipid meningkat dari 0,2% menjadi 2% (b/b), dengan kandungan fosfolipid yang rendah dalam sistem, laju reaksi ditingkatkan, namun , ketika kandungan fosfolipid melebihi 5%, laju reaksi menurun. Selanjutnya, lipase dapat mengkatalisis fosfolipid untuk menghasilkan asam lemak bebas dan produk yang mengandung fosfor dan yang terakhir terutama berkonsentrasi dalam fase air. Karena kandungan fosfolipid dalam bahan baku kurang dari 2% (b/b), kandungan fosfor dalam fase minyak memenuhi persyaratan EN14214. Dilaporkan bahwa selama proses persiapan biodiesel yang dimediasi lipase amobil, keberadaan fosfolipid menahan reaksi untuk sebagian besar.
Desain Reaktor Baru untuk Produksi Biodiesel
Berbagai jenis reaktor, seperti  packed-bed reactors (PBRs), fluidized-bed reactors (FBRs), bubble column reactors (BCRs), stirred-tank reactors (STRs), atau kombinasi beberapa reaktor, umumnya digunakan untuk produksi biodiesel.  Jenis katalis dan bahan baku minyak mempengaruhi pemilihan reaktor dalam produksi praktis. Sebuah STR dapat mencapai hasil konversi yang tinggi karena kualitasnya yang tercampur dengan baik. Namun, gaya geser impeler yang tinggi akan menyebabkan penurunan enzim dari pembawa, dan impeler bahkan dapat menonaktifkan enzim karena putaran berkecepatan tinggi, yang menyebabkan reusabilitas katalis yang buruk Ditemukan bahwa aktivitas Novozym 435 dapat mempertahankan masing-masing 95%, 70%, dan 41%, setelah digunakan untuk 5 batch, 8 batch, dan 11 batch.
PBR merupakan reaktor yang menjanjikan untuk produksi biodiesel, terutama untuk aplikasi skala besar, karena dapat memperoleh luas permukaan reaksi per satuan volume yang lebih besar. Bagian kuncinya adalah kolom di mana enzim amobil dikemas, dan tidak ada impeller di dalam reaktor. Dibandingkan dengan STR, kerusakan enzim sebagian besar berkurang. Menggunakan penambahan bertahap metanol dan penghapusan strategi gliserol, hasil konversi dapat mempertahankan lebih dari 95% selama 108 hari operasi. Namun, ukuran pembawa enzim yang kecil dan viskositas campuran reaksi yang tinggi menyebabkan penurunan tekanan yang tinggi pada unggun katalis, terutama bila terhalang oleh pengotor dari campuran reaksi. Selanjutnya, perpindahan massa yang buruk membatasi laju reaksi dan hasil konversi biodiesel karena kecepatan aliran di dalam PBR terbatas karena penurunan tekanan yang diperbolehkan.
Reaktor loop airlift (ALR) juga merupakan reaktor yang menjanjikan untuk produksi biodiesel enzimatik. ALR memiliki saluran terpisah untuk aliran bawah dan saluran naik untuk aliran gas-cair. Gas disuntikkan dari bagian bawah saluran naik untuk mencampur lipase dan reaktan yang tidak bergerak dengan baik, dan untuk mendorong reaktan ke atas di saluran naik dan ke bawah di saluran aliran bawah. Sebuah reaktor loop airlift baru tanpa gas eksternal dikembangkan. Gas internal di bagian atas reaktor (terutama uap reaktan) didaur ulang, dan reaktan dicampur dengan baik dengan lipase amobil. Dengan demikian, ALR sebagian besar dapat mengurangi konsumsi energi dan melindungi enzim dari kerusakan mekanis.
Desain reaktor penting untuk produksi biodiesel enzimatik pada skala industri. Penelitian ekstensif telah dilakukan untuk meningkatkan produktivitas dan mengurangi biaya pengoperasian enzim dengan memperkuat perpindahan massa dan meminimalkan kerusakan mekanis pada enzim. Namun, perbaikan masih diperlukan untuk menghilangkan efek negatif yang disebabkan oleh gliserin dan air berlebih, karena gliserin dan air yang ada dalam sistem memiliki pengaruh besar pada aktivitas katalitik dan penggunaan kembali enzim. Selain itu, mereka adalah faktor kunci untuk membuat produk akhir memenuhi syarat dengan mempromosikan kesetimbangan reaksi ke reaksi maju. Beberapa unit pemisahan, termasuk ekstraksi, adsorpsi, dan pemisahan membran, telah digabungkan dengan reaktor konvensional . Modifikasi juga meningkatkan kompleksitas reaktor dan biaya produksi, sampai batas tertentu, dan ini perlu dipertimbangkan.
 Perbandingan antara Proses Enzimatik bebas dan amobilÂ
Saat ini, proses enzimatis yang sudah diterapkan dalam produksi skala industri atau percontohan meliputi proses lipase amobil, proses lipase amobil dengan pelarut organik, proses lipase bebas, dan proses gabungan lipase bebas dan amobil.
