UNESA Journal of Chemistry Vol. 3 No. 1 January 2014

PENGARUH CAHAYA DAN ANTIOKSIDAN TBHQ TEHADAP VISKOSITASBIODIESEL MINYAK BIJI KAPUK

THE EFFECT OF LIGHT AND ANTIOXIDANTS TBHQ ON BIODIESEL VISCOSITYVALUE OF KAPUK OIL SEEDS

Shinta Budi Hapsari* dan Siti Tjahjani Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural sciences

State University of SurabayaJl. Ketintang Surabaya (60231), Telp. 031-8298761

*Corresponding author, telp/fax: 087855338880, shinta.hapsari19@gmail.com

Abstrak. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh cahaya dan antioksidan TBHQ terhadap viskositas biodisel minyak biji kapuk. Penentuan nilai viskositas mengacu pada prinsip viskositas kinematik sebagai alat ukur. Proses penyimpanan biodiesel minyak biji kapuk dengan penambahan antioksidan TBHQ dan tanpa antioksidan dilakukan dalam dua kondisi penyimpanan di dalam botol yang berbeda, yaitu Terang dan Gelap selama 4 minggu. Data nilai viskositas yang diperoleh dianalisis dengan statistik uji anava dua arah menggunakan program SPSS (Statistical Product and Service Solution Berdasarkan hasil analisis didapatkan penyimpanan botol gelap yang ditambahkan antioksidan TBHQ 0,1% memiliki nilai viskositas paling baik dibanding botol terang tanpa antioksidan TBHQ.

Katakunci: Biodiesel Minyak Biji Kapuk, viskositas Kinematik, Cahaya, Antioksidan.

Abstract. The objective of the research is to identify the effect of light and antioxidants TBHQ on biodiesel viscosity of kapok seeds oil. Determination of the viscosity value refers to the kinematic viscosity principle as measurement tool. The storage process of kapok seeds oil biodiesel using antioxidants or without antioxidants is completed in two storage condition and in different bottle; light and dark within 4 weeks. The obtained data of viscosity value analyzed with SPSS (Statistical Product and Service Solution) program, two way statistic test ANOVA. The analysis result indicates that the dark bottle added antioxidants TBHQ 0,1% had the best viscosity value, than the bright bottle without antioxidant TBHQ.

Keywords: Kapok Seed Oil Biodiesel, Kinematic Viscosity, Light, Antioxidant.

PENDAHULUANBiodiesel merupakan ester asam lemak dan

alkohol yang diperoleh melalui proses transesterifikasi. Biodisel minyak biji kapuk adalah ester yang diproduksi melalui reaksi dari minyak biji kapuk (ceiba pentandra) menggunakan katalis basa yaitu KOH. Mengingat komposisi minyak biji kapuk yang menyerupai komposisi minyak jarak pagar yaitu oleat 37─63% dan linoleat 19─40% [1]. Minyak biji kapuk sangat potensial terutama untuk diolah menjadi metil ester atau biodiesel.

Persentase minyak yang terkandung dalam biji kapuk sebesar 20% dari berat biji, sedangkan komposisi utama ialah asam lemak oleat 46,1–56,6% dan linoleat 22,7–34,6% [2]. Ada beberapa

parameter berdasarkan SNI-04-7182-2006 yang menjadi syarat kualitas biodiesel meliputi densitas, viskositas, flash point, pour point, dan index setana.

Umumnya, biodiesel cenderung mudah mengalami kerusakan oleh proses oksidasi dan hidrolisis pada waktu penyimpanan karena adanya asam lemak tak jenuh yang merupakan penyusun komposisi biodiesel. Proses oksidasi dapat berlangsung bila terjadi kontak antara sejumlah oksigen dengan minyak. Terjadinya reaksi oksidasi ini akan mengakibatkan bau tengik pada minyak dan biasanya dimulai dengan pembentukan peroksida dan hidroperoksida labil. Tingkat selanjutnya hidroperoksi dan menjadi aldehid, keton, asam lemak bebas, dan polimer.

60

UNESA Journal of Chemistry Vol. 3 No. 1 January 2014

Proses pembentukan peroksida dapat terjadi oleh adanya cahaya, suasana asam, kelembaban udara, dan katalis [3]. Reaksi oksidasi terdiri dari tiga tahap : yakni inisiasi, propagasi, dan terminasi [4].Tahap Inisiasi

Pada tahap ini, biodiesel (fatty acid methyl ester) biasanya membentuk radikal pada atom C ikatan rangkap [5]. Reaksi permulaan ini adalah sebagai berikut:

Tahap PropagasiJika radikal bebas sudah terbentuk, maka

akan bereaksi dengan oksigen membentuk radikal peroksi dan selanjutnya dapat mengambil hidrogen dari molekul tak jenuh yang lain menghasilkan peroksida dan radikal bebas bebas baru. Dengan demikian mulai terjadi reaksi penyebaran. Reaksi akan berulang-ulang dan mempunyai sifat sebagai reaksi berantai [6] [5].

Tahap Terminasi

Reaksi propagasi diikuti oleh terminasi jika radikal bebas bereaksi sendiri menghasilkan produk yang stabil [7] [5]. Mekanismenya ditunjukkan sebagai berikut:

Salah satu cara penyimpanan biodisel bisa menggunakan botol gelap maupun bening. Jika penyimpanan dilakukan dengan menggunakan botol gelap maka proses oksidasi berjalan lebih lambat dibandingkan botol bening, Hal ini karena pengaruh cahaya yang masuk kedalam botol. Cahaya merupakan energi foton dengan panjang gelombang 225 nm yang dapat mempercepat oksidasi. Rantai tidak jenuh serta molekul trigliserida terkena cahaya ultraviolet dapat menghasilkan sejumlah kecil aldehida dan metil keton yang berbau tengik

Terjadinya proses oksidasi biodisel bisa dihambat menggunakan antioksidan. Antioksidan merupakan senyawa yang dalam konsentrasi kecilpun dapat menahan terjadinya ketengikan dan menghambat reaksi oksidasi pada bahan yang mengandung lemak atau minyak [8]. Menurut

Sherwin (1990) antioksidan dibagi menjadi dua kategori yaitu antioksidan primer dan antioksidan sekunder. Antioksidan primer merupakan subtansi yang dapat berperan sebagai akseptor radikal bebas sehingga dapat menghambat mekanisme pembentukan radikal bebas pada proses oksidasi. Antioksidan ini memiliki konfigurasi struktur fenol dalam molekulnya. Contoh antioksidan primer antara lain lesitin, tokoferol, BHA, BHT, propilgallate (PG), dan TBHQ [9]. Menurut penelitian Anggraini (2007), penambahan antioksidan TBHQ dengan konsentrasi 0,1% kedalam biodisel jarak pagar yang disimpan dalam botol bening menurunkan nilai viskositas dibandingkan dengan tanpa antioksidan. Hasil ini diperoleh pada waktu penyimpanan 4 minggu dengan viskositas 5,1Sct menjadi 4,7Sct [10].

Berdasarkan uraian diatas maka cara penyimpanan menggunakan botol gelap dan penambahan antioksidan TBHQ kedalam biodiesel minyak biji kapuk nilai viskositas lebih rendah dibandingkan menggunakan botol bening. Untuk mengetahui besarnnya penurunan nilai viskositas tersebut perlu dilakukan penelitian tentang pengaruh cahaya dan antioksidan TBHQ terhadap viskositas biodiesel minyak biji kapuk.

METODE PENELITIANAlat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas kimia 250ml, magnetic stirer, stirer, botol kaca gelap 250ml, botol kaca bening 250ml, Seperangkat alat viskometer kinematik, mikropipet, tisu.Bahan

Bahan utama penelitian yang digunakan adalah minyak biji kapuk. Bahan lain yang digunakan diantaranya adalah antioksidan TBHQ 0,1%, Xylene.

PROSEDUR PENELITIANPenyimpananPenambahan Antioksidan TBHQ

Biodiesel minyak biji kapuk yang sudah sesuai standar SNI-04-7182-2006 dimasukkan dalam gelas kimia 100ml ditambahkan antioksidan TBHQ 0,1g diaduk dengan magnetic

61

UNESA Journal of Chemistry Vol. 3 No. 1 January 2014

stirer. Biodiesel minyak biji kapuk dengan antioksidan dimasukkan ke dalam tiap botol kaca gelap 250ml dan botol bening 250ml kemudian disimpan dan diuji pada waktu 4 minggu.TanpaAntioksidan TBHQ

Biodiesel minyak biji kapuk yang sudah sesuai standar SNI-04-7182-2006 diambil sebanyak 100ml dan dimasukkan kedalam tiap botol kaca gelap 250ml dan botol bening 250ml kemudian disimpan dan diuji pada waktu 4 minggu.Uji Viskositas

Setelah proses penyimpanan 4 minggu dianalisis viskositas Berdasarkan Metode ASTM D 445. Sampel biodiesel yang akan diukur diambil dengan pipet ± 500 µL untuk 40°C. Masukkan sampel dalam viskometer tube dan tunggu sampai hasil keluar dalam layar. Tekan tombol pada alat sesuai dengan viskometer yang akan dibersihkan.

HASIL DAN PEMBAHASANTabel 1. Viskositas Biodiesel Minyak Biji Kapuk

Antioksidan

Cahaya

Tanpa ditambah antioksidan TBHQ

Ditambah antioksidan TBHQ

Vikositas(cSt)

Viskositas rata-rata

Viskositas (cSt)

Viskositas rata-rata

4,595 4,547

Terang 4,768 4,685 4,285 4,470

4,692 4,579

4,563 4,332

Gelap 4,348 4,499 4,214 4,271

4,588 4,276

Berdasarkan Tabel 1, nilai viskositas botol terang tanpa antioksidan TBHQ 0,1% mempunyai rata-rata viskositas 4,685 cSt, sedangkan pada botol gelap tanpa ditambah antioksidan TBHQ 0,1 % rata-rata viskositas 4,499 cSt. Pada botol terang ditambah antioksidan TBHQ 0,1% memilki rata-rata viskositas 4,470 cSt, sedangkan pada botol gelap ditambah antioksidan TBHQ 0,1% memiliki rata-

rata viskositas 4,271 cSt, hal ini menunjukkan bahwa biodiesel minyak biji kapuk botol gelap dengan antioksidan TBHQ 0,1% dan tanpa antioksidan TBHQ 0,1% memiliki nilai viskositas baik dibandingkan botol terang ditambah antioksidan TBHQ 0,1% dan tanpa antioksidan TBHQ 0,1%. Nilai viskositas tersebut disebabkan adanya pengaruh cahaya dan oksigen pada saat penyimpanan biodiesel minyak biji kapuk. Cahaya merupakan akselerator terhadap timbulnya ketengikan. Kombinasi oksigen dan cahaya dapat mempercepat proses oksidasi sehingga menyebabkan terjadinya degradasi pada senyawa metil ester. Terjadinya reaksi oksidasi dimulai dengan pembentukan radikal asam lemak kemudian dilanjutkan dengan pembentukan rantai panjang pada alkana dan esternya sehingga menyebabkan kenaikan nilai viskositas.

Berdasarkan Tabel 1, nilai viskositas biodiesel minyak biji kapuk botol terang tanpa antioksidan TBHQ 0,1% mempunyai rata-rata viskositas 4,685cSt, sedangkan pada botol terang ditambah antioksidan TBHQ 0,1 % rata-rata viskositas 4,470cSt. Pada botol gelap tanpa penambahan antioksidan TBHQ 0,1% memilki rata-rata viskositas 4,499cSt, sedangkan pada botol gelap ditambah antioksidan TBHQ 0,1% memiliki rata-rata viskositas 4,271cSt, hal ini menunjukkan penambahan antioksidan TBHQ 0,1% berperan penting dalam menghambat proses oksidasi.

Terjadinya reaksi oksidasi asam lemak ini melibatkan tiga langkah yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi. Pada tahap inisiasi terjadi pembentukan radikal bebas (R*) pada atom C ikatan rangkap asam lemak linoleat dan atom hidrogen lepas dari gugus metilen, kemudian diteruskan dengan tahap propagasi yaitu terjadinya serangan oksigen pada radikal bebas tersebut dan membentuk radikal peroksi (ROO*), selanjutnya radikal peroksi mengambil hidrogen dari molekul tak jenuh lain yang nanti akan menghasilkan hidrogen peroksida (ROOH) dan radikal bebas baru. Reaksi ini akan berulang-

62

UNESA Journal of Chemistry Vol. 3 No. 1 January 2014

ulang dan menyebabkan polimerisasi yang menghasilkan senyawa berbobot molekul tinggi. Pada tahap terminasi, jika radikal bebas bereaksi sendiri menghasilkan produk yang stabil. Reaksi oksidasi asam lemak linoleat disajikan pada gambar 1

Gambar 1. Reaksi oksidasi asam lemak linoleat

Reaksi penghambatan oksidasi lemak oleh antioksidan TBHQ (golongan fenolik) berlangsung dengan cara menyumbangkan atom H pada radikal lipid. Kemampuan antioksidan dalam menghambat oksidasi disebabkan adanya gugus alkil pada posisi orto, meta, atau para yang dapat meningkatkan densitas elektron pada gugus hidroksil melalui efek induktif, sehingga akan menurunkan energi ikatan O-H, dan atom H akan mudah dilepaskan untuk didonorkan pada radikal lipid. Radikal lipid yang mendapat donor atom H tidak akan bereaksi dengan oksigen karena sudah stabil sehingga dapat mencegah terbentuknya peroksida. Mekanisme antioksidan TBHQ disajikan pada Gambar 2.

Gambar 2. Mekanisme Antioksidan TBHQ

Penambahan antioksidan dengan konsentrasi yang terlalu tinggi khususnya untuk antioksidan golongan fenolik mengakibatkan terjadinya prooksidan atau lenyapnya kemampuan antioksidan (Gordon,1990). Pada penelitian ini, penambahan antioksidan pada kosentrasi 0,1%.

Soerawidjaja, menjelaskan viskositas kinematik adalah ukuran mengenai tekanan aliran fluida karena gravitasi, dimana tekanan sebanding dengan kerapatan fluida yang dinyatakan dengan centistoke (cSt) [1]. Menurut Prihandana, bahan bakar diesel sebaiknya memiliki viskositas yang tidak begitu rendah dan tidak begitu tinggi, sebab jika viskositasnya terlalu rendah akan memproduksi spray yang terlalu halus sehingga terbentuk daerah rich zone yang menyebabkan terjadinya pembentukan jelaga sedangkan jika viskositasnya terlalu tinggi maka akan membuat bahan bakar teratomisasi

63

UNESA Journal of Chemistry Vol. 3 No. 1 January 2014

menjadi tetesan yang lebih besar sehingga akan mengakibatkan deposit pada mesin [11].

PENUTUPSimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan analisis data, dapat disimpulkan Viskositas biodiesel minyak biji kapuk pada botol gelap yang ditambahkan antioksidan TBHQ memiliki nilai viskositas rendah dibandingkan botol terang tanpa antioksidan TBHQ. Biodiesel minyak biji kapuk pada botol terang tanpa antioksidan TBHQ diperoleh rata-rata viskositas sebesar 4,685cSt sedangkan botol gelap tanpa antioksidan TBHQ didapatkan rata-rata viskositas sebesar 4,499cSt. Nilai viskositas botol terang yang ditambah antioksidan TBHQ 0,1% rata-rata sebesar 4,470cSt sedangkan dalam botol gelap yang ditambahkan antioksidan TBHQ 0,1% rata-rata viskositas sebesar 4,271cSt.

Dengan demikian, menunjukkan ada pengaruh cahaya dan antioksidan TBHQ terhadap vikositas biodiesel minyak biji kapuk. Saran

Bedasarkan penelitian ini, perlu dilakukan penelitian lanjutan memperpanjang waktu simpan untuk mengetahui waktu penyimpanan sampai batas maksimum karakteristik biodiesel sesuai SNI-04-7182-2006 dan dihitung bilangan peroksida tiap minggu untuk mengetahui bilangan peroksida biodiesel. Biodiesel disimpan didalam botol gelap dengan antioksidan TBHQ 0,1%.

DAFTAR PUSTAKA

1. Soerawidjaja, Tatang. H, dkk., 2005. Pengembangan Industri Biodiesel di Indonesia. <URL : www.km.itb.ac.id/simposium/THS-aula%20timur-05122005.ppt>.

2. Bailey, Alton E. 1954. Industrial oil and fat products, 6th edition. New York: Interscience Publisher

3. Soerawidjaja, Tatang. H, Standart Tentatif Biodiesel Indonesia dan Metode-metode Pengujianya”, Disampaikan dalam diskusi

Forum biodiesel Indonesia, Bandung, 11 Desember 2003. (http://www.geocities.com/biodiesel/biodiesel.html, diakses 28 November 2013).

4. Ketaren, S. 2005. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Cetakan II. Jakarta : UI-Press.

5. Deman, J.M. 1999. Principles of food Chemistry. 3nd Ed. Gaithersbury, Maryland: Aspen Pub

6. Yubaidah, S. 2009. Stabilitas Oksidasi Biodiesel Sawit-Jatropa-Castor dan Pengaruhnya terhadap Karakteristik Emisi Gas Buang. (http://www.lontar.ui.ac.id/opac/themes/libri2/listtipekoleksi.jsp, diakses 29 November 2013).

7. Sibuea, Posman, dkk. 2004. Minyak dalam Emulsi O/W: Mekanisme dan Pengendaliannya. (http://i-lib.ugm.ac.id/jurnal/download.php, diakses 20 Februari 2013).

8. Matz, S. A. 1984. Snack Food Technology. The AVI Publ. Co. Inc., Westport, Connecticut.

9. Sherwin, E. R. 1990. Antioxidants for vegetables oils. J. Am. Oil Chem. Soc. 53 : 430.

10. Anggraini. 2007. Pengaruh jenis dan konsentrasi antioksidan terhadap ketahanan oksidasi biodiesel dari jarak pagar (http://repository.ipb.ac.id/bitstream /handle/123456789/2494/F07aan.pdf?sequence=4. diakses 14 April 2013).

11. Prihandana, Rama, Roy Hendroko, dan Makmuri Nuramin. 2006. Menghasilkan Biodiesel Murah. Jakarta: AgroMedia Pustaka.

64

UNESA Journal of Chemistry Vol. 3 No. 1 January 2014

65