Memprodusi Biodiesel yang Ramah Lingkungan dari Limbah Industri Perikanan

 Krisis Energi

Energi  merupakan  kebutuhan  dasar  manusia,  yang  terus  meningkat  sejalan  dengantingkat kehidupannya.   Bahan   bakar   minyak   (BBM)   memegang   posisi   yang   sangatdominan   dalam pemenuhan kebutuhan energi nasional. Komposisi konsumsi energinasional saat ini adalah BBM : 52,50%; Gas : 19,04%; Batubara : 21,52%; Air : 3,73%; Panas Bumi : 3,01%; dan Energi Baru : 0,2%. Kondisi  demikian  terjadisebagai  akibat  dari  kebijakan  subsidi  masa  lalu  terhadap  bahan  bakar minyak dalam upaya  memacu percepatan pertumbuhan  ekonomi. Suatu kenyataan yang tidak dapat dipungkiri bahwa produksi minyak bumi Indonesia mengalami penurunan akibat adanya penurunan secara  alamiah  dan  semakinmenipisnya  cadangan.  Menurunnya  produksi  minyak  mentah  kita  dan tingginya harga minyak mentah dunia sangat berpengaruh terhadap kemampuan anggaran pembangunan (Kholiq, 2015). 

Aktivitas  sehari-hari  banyak  memerlukan bahan    bakar,    seperti untuk keperluan rumah  tangga,  transportasi,  mesin pabrik, mesin-mesin traktor, hingga ke pembangkit   listrik, yang menggunakan kepada   bahan   bakar   minyak   tersebut. Pemborosan  cadangan  sumber  daya  alam itu   terus   berjalan   berpuluh-puluh   tahun lalu.  Banyak  orang  tidak  pernah  berpikir bahwa suatu ketika, cadangan bahan bakar minyak      (seperti   minyak   diesel)   akan terkuras  habis,  maka  diperlukan   bahan bakar    alternatif  dapat  diperbaharui  dan berkelanjutan seperti biodiesel (Sartoni et al., 2013).

Minyak   biodiesel   merupakan bahan  bakar  alternatif  yang  terbuat  dari  sumber  daya  alam  yang dapat  diperbarui,  meliputi  minyak  tumbuhan  dan  hewan,  baik  di darat  maupun  di  laut.  Pada  sektor  darat  dan  laut,  total  sumber penghasil  minyak  biodiesel  lebih  dari  50  jenis,  meliputi  kelapa sawit,    jarak    pagar,    minyak    jelantah,    kelapa,    kapuk/randu, nyamplung, alga, dan lain sebagainya. Biodiesel ini dapat dijadikan sebagai  bahan  bakar  pengganti  solar,  sebab  komposisi  fisika-kimia antara biodiesel dan solar tidak jauh berbeda (Kuncahyo et al., 2013) .

Biodiesel mempunyai potensi untuk dikembangkan karena  teknologi  pembuatannya  sederhana serta sumber bahan baku yang mudah didapat. Selain itu penggunaan biodiesel cukup mudah sebagai bahan bakar mesin diesel. Biodiesel dapat diperoleh dari minyak nabati atau minyak hewani. Minyak nabati dapat diperoleh dari minyak sawit atau minyak jarak. Sedangkan  minyak  hewani  dapat  diperoleh  dari minyak ikan (Widianto dan Utomo, 2010). Dalam tulisan  ini akan disampaikan produksi biodiesel dari minyak ikan yang berasal dari limbah industri perikanan.

.

Limbah Perikanan

Limbah  yang  dihasilkan  dari  kegiatan  perikanan  seperti  industri  fillet,  steak, penangkapan tuna dan tepung ikan cukup tinggi +/- 30%. Sejauh ini pemanfaatan limbah tersebut  masih  minim. Pemanfaatan  limbah  industri  perikanan menjadi pilihan  yang tepat karena merupakan produk non pangan yang terus-menerus dihasilkan dalam proses produksi dan tidak  akan  terjadi  kompetisi  penggunaan. Limbah  ikan  yang  melimpah dapat  dimafaatkan  lagi,  karena  mempunyai  kandungan  minyak  yang  cukup  tinggi (Hamed et al.cit. Fauzi, 2014). 

Pada   minyak   ikan   terdapat   asam   lemak   yaitu   Omega-3   yang   terdiri   dari   asam eikosapentaenoat (EPA) dan asam okosaheksaenoat (DHA). Di samping EPA dan DHA, minyak ikan  juga  mengandung  18:4 -3, 0:4 -3 dan bahkan 18:5 -3.  Minyak  ikan  selain  sebagai sumber  asam  lemak  Omega-3  juga  merupakan  sumber  yang  baik  untuk  asam  lemak  Omega-6, asamlinoleat dan asam arakhidonat (Nettleton, 1995). Asam lemak omega-3 adalah asam lemak poli  tak  jenuh  yang  mempunyai  ikatan  rangkap  banyak,  ikatan  rangkap  pertama  terletak  pada atom  karbon  ketiga  dari  gugus  metil.  Ikatan  rangkap  berikutnya  terletak  pada  nomor  atom karbon  ketiga  dari  ikatan  rangkap  sebelumnya.  Gugus  metil  adalah  gugus  terakhir  dari  rantai asam lemak. Contoh asam lemak omega-3 adalah asam lemak eikosapentaenoat EPA (C 20: 5, -3), dan asam lemak dokosaheksaenoat DHA (C 22: 6, -3) (Samosir et al., 2012).

Keunggulan  minyak  ikan  jika dipakai sebagai bahan baku biodiesel memiliki variasi asam lemak lebih tinggi (Steigers cit. Mulyadi, 2011). Selain  itu,  jumlah  asam  lemak  lebih  banyak, rantai  karbon  lebih  panjang  dibandingkan dengan  minyak  atau  lemak  lainnya.  Minyak ikan banyak mengandung jenis asam lemak tak jenuh.  Biodiesel  dapat  diaplikasikan langsung untuk  mesin-mesin  diesel  yang  ada  tanpa diperlukan  modifikasi.  Selain  itu,  biodiesel dapat    terdegradasi    dengan    mudah (biodegradable)  dan  10  kali  tidak  beracun dibanding   minyak   solar,   karena   tidak mengandung  sulfur  serta  senyawa  aromatic sehingga  emisi    pembakaran  yang  dihasilkan ramah lingkungan (Mulyadi, 2011).

Proses pembuatan biodiesel dari limbah ikan melibatkan 2 reaksi kimia yaitu :

1. Esterifikasi

Esterifikasi adalah reaksi asam lemak bebas dengan alkohol membentuk ester dan air. Esterifikasi biasanya dilakukan  jika  minyak  yang  diumpankan  mengandung  asam  lemak  bebas  tinggi.  Dengan  esterifikasi,  kandungan asam  lemak  bebas  dapat  dikonversi  menghasilkan  ester.  Reaksi  ini  dilaksanakan  dengan  menggunakan  katalis padat (heterogen) atau katalis cair (homogen) (Fatmawati dan Shakti, 2013). 

Katalis-katalis yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa dipakai dalam industri. Reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih dan air sebagai produk samping reaksi disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak.  Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan metode penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapat dituntaskan dalam waktu 1 jam (Listiadi dan Putra, 2013)

2. Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi tiga tahap dan reaksi balik (reversible) yang membentuk tiga molar FAME dan satu molar gliserol (GL) dari satu molar trigliserida (TG) dan tiga molar metanol. Digliserida (DG) dan monogliserida (MG) merupakan hasil reaksi antara (intermediate). Katalis diharapkan dapat mempengaruhi laju reaksi dalam memproduksi biodiesel secara katalitik pada skala komersial (Susilo, 2006).

Mekanisme reaksi untuk transesterifikasi berkatalis basa dapat diformulasikan dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah penyerangan atom karbon karbonil dari molekul trigliserida oleh anion alkohol (ion metoksida) untuk membentuk senyawa antara. Di tahap kedua, senyawa antara bereaksi dengan alcohol (metanol) untuk meregenerasi anion alkohol (ion metoksida). Di tahap terakhir, pembentukan kembali senyawa antara dihasilkan dalam bentuk ester asam lemak dan digliserida. Ketika NaOH, KOH, K2CO3atau katalis sejenis lainnya dicampur dengan alkohol, (Ma dan Hanna, 1999).

 Biodiesel dari Limbah Perikanan

Adapun  pembuatan  biodiesel  dari  minyak  yang  berasam  lemak  bebas  tinggi ini menggunakan reaksi transesterifikasi seperti pembuatan biodiesel pada umumnya dengan pretreatment untuk menurunkan angka asam pada minyak tersebut. Biodiesel dapat  dibuat  dari  minyak  berasam  lemak  bebas  tinggi  dengan  proses  konversi trigliserida menjadi metil atau etil ester dengan proses yang disebut transesterifikasi. Proses transesterifikasi mereaksikan alkohol dengan minyak untuk memutuskan tiga rantai  gugus  ester  dari  setiap  cabang  trigliserida.  Reaksi  ini  memerlukan  panas  dan katalis  basa  untuk  mencapai  derajat  konversi  tinggi  dari  minyak  menjadi  produk yang  terdiri  dari  biodiesel  dan  gliserin.   (Prakoso cit. Asyanti, 2009).

Adapun proses pembuatannya dapat dilihat dari diagram berikut :

 

  Penjelasan proses pembuatan biodiesel dari limbah ikan :

 

• Limbah ikan tiba di pabrik pengolahan biodiesel.
• Meskipun sebagai limbah ikan, namun perlu dilakukan  pemisahan antara yang masih bisa dijual dengan yang tidak.
• Kemudian dimasukkan ke boiler dengan suhu pemanasan 100oC.
• Selanjutnya masuk ke mesin expeller. Mesin pemeras (expeller) digunakan untuk memeras biomassa  dari bahan baku limbah perikanan yang sudah dikukus (di-steam)  melalui mesin boiler. Minyak yang dihasilkan akan langsung keluar melalui bagian bawah mesin menuju tempat penampungan yang sudah disediakan. Ampas hasil pemerasan akan keluar melalui saluran keluar yang lain.
• Tahap kelima masuk ke pre-clarificator atau memisahkan minyak dari air dan dari biomassa (padat). Sekarang, cairan  siap untuk menuju proses produksi minyak ikan.
• Kemudian, masuk ke vat (tong) 1 untuk memanaskan minyak pada suhu yang ideal dan pada dasarnya bertindak sebagai pemanas
• Pada tahap berikutnya masuk ke vat 2 dilakukan proses pemisahan gliseran dari minyak (oil)  tanpa penambahan methanol.
•  Lalu masuk menuju vat decanter 3. Vat decanter berfungsi pada dasarnya memiliki fungsi untuk memisahkan sebuah cairan. Jika di dalam sebuah pabrik pengolahan minyak, Vat decanter ini memiliki tugas untuk memproses cairan minyak yang disebut crude oil. Crude oil yang berasal dari tank crude oil (vat 1 dan vat 2) di masukkan ke Vat decanter ini untuk memisahkan minyaknya dari bahan-bahan yang berbentuk padat atau serat halus dari limbah ikan yang masih terkandung di dalam crude oil. Pada proses pembuatan minyak ikan ini,  pada vat (tong) 3 ditambah methanol 20% sebagai katalis.
• Masuk pada vat decanter 4, sekali lagi glycerin dipisahkan. Kemudian masuk ke vat 5, 6, 7 dilakukan proses pemurnian sehingga minyak ikan benar-benar terpisah dari kotoran dan dibersihkan.
•  Tahap terakhir, Tahap akhir dari procEss adalah pencucian dari Biodiesel dengan uap air bersuhu 95oC, dan kemudian masuk ke proses pengeringan (lebih tepatnya destilasi) untuk memisahkan biodiesel dari uap air yang digunakan untuk pembersihan di tahap sebelumnya. Biodiesel itu dimurnikan sekali lagi dan disaring.
• (Piccolo, 2009).

 Hasil Riset  sebagai Referensi

 Biodesel dari limbah perikanan sangat potensial menjadi bahan bakar alternatif. Banyak sekali riset terdahulu yang dapat dijadikan referensi untuk menghasilkan biodiesel dengan  bahan  kimia dan perlakuan yang berbeda. Selanjutnya metode dari beberapa riset tersebut dapat dijadikan prinsip dasar untuk membuat mesin yang lebih baik dan terbaru dalam proses pengolahan limbah  perikanan menjadi biodiesel, berikut disajikan beberapa cara/modifikasi pembuatan biodiesel dari riset-riset terdahulu 

• Pembuatan  biodiesel  dari  minyak  ikan  menggunakan  katalis  basa NaOH dilakukan dengan  radiasi gelombang  mikro.  Kondisi  optimum diperoleh dengan  memvariasikan  daya  gelombang  mikro,  perbandingan  mol  minyak  ikan dan    metanoldan    waktu    radiasi.    Biodiesel    yang    diperoleh    selanjutnya dikarakterisasi menggunakan FT-IR,1HNMR, dan GC-MS. Hasil riset menunjukkan bahwa pertama, penggunaan radiasi  gelombang  mikro pada pembuatan  biodiesel  dari  minyak ikan  dengan  daya  yang  semakin  tinggi  mampu  meningkatkan  hasil  konversi biodiesel.  Daya  yang  optimum  adalah  800 watt  pada  perbandingan  mol minyak ikan dengan metanol sebesar 1:18 (Handayani, 2010). 
• Pembuatan  biodiesel  dari  minyak  ikan  menggunakan  katalis  basa NaOH   dan   kopelarut   MTBE.   Kondisi   optimal   diperoleh   dengan   memvariasi perbandingan  volume  MTBE  dengan  minyak  dan  waktu  reaksi.  Biodiesel  yang diperoleh selanjutnya dikarakterisasi menggunakan GC-MS, 1HNMR, dan ASTM.  Didapatkan hasil yaitu sifat  fisik  biodiesel yang  meliputi kerapatan relatif,  kekentalan kinematis,  titik nyala, titik kabut, korosi terhadap lempeng tembaga, sisa karbon conradson, dan kandungan air telah memenuhi   standar   ASTM   dan   Dirjen   Migas (Asyanti, 2009).
• Pembuatan biodiesel dengan proses secara transesterifikasi in  situ (metode   untuk memproduksi   biodiesel   yang   mengeliminasi   proses   ekstraksi   dan   pemurnian   minyak, sehingga  dapat  menurunkan  biaya  produksi) dengan perlakuan   konsentrasi pelarut  dan suhu terhadap rendemen biodiesel. Didapatkan hasil  bahwa  perlakuan  terbaik untuk menghasilkan biodiesel secara transesterifikasi in situ diperoleh pada perlakuan konsentrasi  pelarut NaOH  3,5%  dan suhu  reaksi  65oC  menghasilkan jumlah rendemen biodiesel dari spent bleaching earth (SBE) sebesar 53,11% (Wijaya, 2017).

  

Saran dan Harapan

 Kendala  utama  untuk  memproduksi  limbah  minyak  ikan  adalah  peran  aktif pemerintah. Bahan bakar alternatif jika tidak mendapat dorongan dan perhatian dari pemerintah akan percuma. Sebab, posisi BBM yang sudah menjadi bahan pokok sulit untuk digantikan. Berbeda halnya  jika  bahan  bakar  alternatif  ini  mendapatkan  label  dari  pemerintah  untuk  diakui kredibilitasnya. Tidak hanya itu, pemerintah juga dituntut turut andil untuk memantau proses pembuatan biodiesel ini agar para UKM tidak sampai kehabisan bahan (Satria, 2015).