Biodiesel adalah bahan bakar alternatif yang layak digunakan dalam mesin pengapian kompresi (CI) karena sifatnya yang tidak beracun, dapat terurai secara hayati, dan dapat diperbarui. Bahan baku dan proses produksi merupakan faktor yang mempengaruhi biaya biodiesel. Pemanfaatan limbah minyak goreng (Waste Cooking Oil), WCO sebagai bahan bakar bahan bakar dan teknologi pemanas gelombang mikro mampu menekan biaya biodiesel. Pada penelitian ini telah dilakukan transesterifikasi aliran kontinyu WCO dengan iradiasi gelombang mikro untuk produksi biodiesel menggunakan kalsium oksida (CaO) dari cangkang kerang sebagai katalisator. Katalis dikemas dalam wadah plastik yang dipasang pada poros pengaduk dan dimasukkan ke dalam reaktor. Metodologi permukaan respon (RSM) dan desain Box-Behnken digunakan untuk mempelajari hubungan masukan daya, kecepatan pengaduk dan kecepatan ruang per jam cair (LHSV) pada konversi metil ester minyak goreng bekas (WCOME). WCOME yang dihasilkan diuji pada mesin diesel injeksi langsung kecil yang tidak dimodifikasi untuk mengetahui kinerja dan emisi gas buang dan kemudian dibandingkan dengan bahan bakar diesel komersial (Petron diesel max, PDM) dan biodiesel komersial (minyak sawit metil ester, POME). Pengukuran eksperimental performa mesin, emisi gas buang, tekanan silinder dan pelepasan laju panas dilakukan sebagai fungsi dari beban mesin pada kecepatan engine yang konstan. Kondisi optimum transesterifikasi WCO didapatkan input daya 445 W, kecepatan pengaduk 380 rpm dan LHSV 71,5 jam-1 dan menghasilkan konversi WCOME maksimum 72,5%. Kinerja, emisi dan pembakaran mesin Diesel Yanmar satu silinder L70 menggunakan PDM yang mengandung 7% metil ester, dua campuran PDM dengan POME dan dua campuran PDM dengan WCOME yang setara dengan B10 dan B20, masing-masing telah diselidiki. Hasil pengujian kinerja, emisi dan pembakaran dari lima bahan bakar uji PDM, BP10, BP20, BW10 dan BW20 kemudian dibandingkan dengan hasil simulasi menggunakan software GT-SUITE V6.0. Hasil percobaan menunjukkan bahwa penggunaan campuran POME dan WCOME menghasilkan peningkatan konsumsi bahan bakar spesifik istirahat (BSFC) hingga 5,9% dan penurunan efisiensi panas rem (BTE) hingga 29,3% dibandingkan dengan PDM. Campuran biodiesel ini juga meningkatkan emisi NOx dan menurunkan emisi CO2, CO, dan uHC untuk semua beban engine pada kecepatan konstan 2500 rpm. Eksperimen dan simulasi peningkatan tekanan silinder maksimum secara signifikan dengan peningkatan beban mesin untuk setiap bahan bakar uji. Semua grafik simulasi menunjukkan tren yang sama dibandingkan dengan eksperimen.