Pembuatan Etil Ester Sebagai Biodiesel Dari Crude Palm Oil Menggunakan Katalis Choline Hydroxide

PEMBUATAN ETIL ESTER SEBAGAI BIODIESEL DARI

  CRUDE

PALM OIL MENGGUNAKAN KATALIS

CHOLINE HYDROXIDE SKRIPSI Oleh NADYA GEMA BESTARI 110405109 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN AGUSTUS 2015

  

PEMBUATAN ETIL ESTER SEBAGAI BIODIESEL DARI

CRUDE PALM OIL MENGGUNAKAN KATALIS CHOLINE

HYDROXIDE

SKRIPSI

Oleh

  

NADYA GEMA BESTARI

110405109

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

AGUSTUS 2015

  

PRAKATA

  Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Etil Ester sebagai Biodiesel dari Crude Palm Oil Menggunakan Katalis Choline Hydroxide

  ”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

  Melalui penelitian ini diperoleh hasil biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO) dengan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis ionic liquid choline hydroxide, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar fosil.

  Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.

  Ir. Renita Manurung, MT selaku dosen pembimbing sekaligus koordinator penelitian yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, dan motivasi yang luar biasa dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  2. Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Dr. Eng. Rondang, ST, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

  3. Ir. Iriany, M.Si sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang senantiasa memberikan dukungan tanpa henti kepada penulis.

  4. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT selaku kepala Laboratorium Proses Industri Kimia yang telah mendukung penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

  5. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia USU.

  6. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.

  7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.

  8. Dania Khaerani Syabri sebagai partner atas kerjasamanya yang luar biasa selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  9. Keluarga Laboratorium Proses Industri Kimia, Rahayu Wulandari, Pascalis Novalina Sitorus, Nora Panjaitan, Ely, Sari Wahyu Waryani, Rio Nazif, William, Aidil Saputra, Ruben Simangunsong, Ahmad Ridho dan Jekky Bahagia.

  10. Sahabat-sahabat di Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara stambuk 2011 tanpa terkecuali, khususnya Dwi Gita Ferani, Ayu Afrina, Atikah Risyad, Resi Levi Permadani, Intan Afrilia, Yusrina Ika Putri, Rahayu Wulandari, Bunga Indah Sari, Dedy OS Siburian, Rio Nazif, Erlangga Wicaksana, William, Muhammad Fauzy Ramadhan Tarigan, Oktris Novali Gusti, Aidil Saputra dan Kelvin Hadinatan serta teman baik penulis Norray Lammalif yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, doa, pembelajaran hidup, dan kenangan tak terlupakan kepada penulis.

  11. Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara baik junior maupun senior yang telah banyak memberi sokongan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

  Medan, 1 Agustus 2015 Penulis,

  Nadya Gema Bestari

DEDIKASI

  Skripsi ini saya persembahkan untuk : Bapak & Ibu tercinta Bapak Nofizar dan Ibu Syafirna Orang tua dengan perhatian dan kasih sayang yang telah membesarkan dan mendidikku hingga seperti saat ini. Terima kasih atas pengorbanan, cinta kasih dan do’a yang selalu kalian berikan kepadaku.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama : Nadya Gema Bestari NIM : 110405109 Tempat, tanggal lahir : Padang, 9 Februari 1993 Nama orang tua : Nofizar dan Syafirna Alamat orang tua : Jl. Karyawisata Villa Prima Indah Blok C No. 11, Medan Johor, Sumatera Utara.

  Asal Sekolah:  SDN 024 Padang 1999 – 2002  SD Kartika 1-9 Pekanbaru 2002 – 2005  SMPN 1 Pekanbaru 2005 – 2008  SMAN 8 Pekanbaru 2008 – 2009  SMAN 1 Palembang 2009 – 2011 Pengalaman Organisasi: 1.

  Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai anggota Hubungan Masyarakat.

  2. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota Hubungan Masyarakat.

  3. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara periode 2014/2015. Artikel yang akan dipublikasikan dalam seminar internasional: 1.

  Palm Biodiesel by Transesterification Process Using Choline Hydroxide as Catalyst pada seminar 28

  th

  Symposium of Malaysian Chemical Engineers (SOMChE 2015) yang akan berlangsung di Putrajaya, Malaysia pada 20-22 Oktober 2015.

  2. Methyl Ester as Biodiesel from Crude Palm Oil (CPO) Using Choline Hydroxide Catalyst pada seminar 22

  nd

  Regional Symposium on Chemical Engineering (RSCE 2015) yang akan berlangsung di Bangkok, Thailand pada 24-25 September 2015.

ABSTRAK

  Biodiesel umumnya dibuat secara transesterifikasi menggunakan katalis basa. Pilihan katalis yang digunakan sangat mempengaruhi biodiesel yang dihasilkan. Katalis choline hydroxide (ChOH) adalah cairan ionik basa yang memiliki reaksi katalitik yang sangat baik dalam sintesis biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO). Katalis ini mampu menghasilkan biodiesel tanpa pembentukan sabun dimana pada akhir reaksi terbentuk dua hingga tiga lapisan. Lapisan tersebut adalah biodiesel, katalis itu sendiri dan gliserol. Hal ini mempermudah pemisahan biodiesel dari produk sampingan tersebut. Beberapa variabel penting lainnya selain pilihan katalis ialah dosis katalis, rasio molar etanol terhadap CPO dan waktu reaksi. Hasil tertinggi dari biodiesel yang dihasilkan adalah 99,8452% dengan rasio molar etanol terhadap CPO adalah 9:1, waktu reaksi 90 menit dan 5,5% katalis (w/w) pada 70 °C dan kecepatan pengadukan 400 rpm. Variabel yang paling berpengaruh adalah dosis katalis yang memberikan perbedaan yield yang signifikan dari biodiesel yang dihasilkan. Ini dibuktikan dengan semakin meningkatnya dosis katalis yang digunakan juga akan meningkatkan yield biodiesel secara signifikan.

  Kata kunci: Biodiesel sawit, Cairan ionik, Choline hydroxide, Crude Palm Oil, Etanol, Transesterifikasi.

ABSTRACT

  Biodiesel is generally made by transesterification using alkaline catalyst. Choice of catalyst used, affects greatly the biodiesel produced. Choline Hydroxide (ChOH) catalyst is a basic ionic liquid which has excellently catalytic reactions in the biodiesel production from Crude Palm Oil (CPO). This catalyst is able to produce biodiesel without soap formation and at the end of the reaction, two-three layers formed. They are biodiesel, the catalyst itself and glycerol. It makes it easy to separate biodiesel from the by product. Several other important variables in addition to the choice of catalyst, is catalyst dosage, molar ratio of ethanol against CPO and reaction time. The highest yield of biodiesel produced is 99,8452% with molar ratio of ethanol against CPO is 9:1, reaction time is 90 minutes and 5,5% catalyst (w/w) at 70 °C and 400 rpm stirring speed. The most influential variable is catalyst dosages that give the significant difference yield of biodiesel produced. It evidenced by more dosages of catalyst used, significantly higher yield of biodiesel produced.

  

Keywords: Choline hydroxide, Crude palm oil, Ethanol, Ionic liquid, Palm biodiesel,

Transesterification.

DAFTAR ISI

  Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii

  PRAKATA iii

  DEDIKASI iv

  RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

  ABSTRAK vii

  ABSTRACT viii

  DAFTAR ISI ix

  DAFTAR GAMBAR xii

  DAFTAR TABEL xiv

  DAFTAR LAMPIRAN xv

  DAFTAR SINGKATAN xvii

  DAFTAR SIMBOL xviii

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  2

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  3

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  3

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  5

  2.1 CRUDE PALM OIL (CPO)

  5

  2.2 BIODIESEL

  6

  2.3 PRODUKSI BIODIESEL

  6

  2.4 TRANSESTERIFIKASI

  9

  2.5 CHOLINE HYDROXIDE (ChOH)

  10

  2.6 ETANOL

  12

  2.7 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI CPO

  12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  13

  3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

  14

  3.2 BAHAN DAN PERALATAN

  14

  3.2.1 Bahan Penelitian

  14

  3.2.2 Peralatan Penelitian

  14

  3.3 RANCANGAN PERCOBAAN

  15

  3.4 PROSEDUR PENELITIAN

  16

  3.4.1 Pretreatment Bahan Baku

  16

  3.4.2 Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan ChOH

  16

  3.4.3 Sketsa Percobaan

  17

  3.4.4 Prosedur Analisis

  18

  3.4.4.1 Analisis Kadar Air Bahan Baku CPO

  18

  3.4.4.2 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku

  18 CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-

  40

  3.4.4.3 Analisis Komposisi Bahan Baku CPO dan Biodiesel

  18 yang Dihasilkan Menggunakan GCMS

  3.4.4.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan

  19 Metode Tes ASTM D 445

  3.4.4.5 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan

  19 Metode Tes OECD 109

  3.5 FLOWCHART PENELITIAN

  20

  3.5.1 Flowchart Pretreatment Bahan Baku

  20

  3.5.2 Flowchart Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan ChOH

  21 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  23

  4.1 ANALISIS BAHAN BAKU CRUDE PALM OIL (CPO)

  23

  4.2 PERBANDINGAN YIELD BIODIESEL DENGAN REAKTAN

  27 ALKOHOL YANG BERBEDA

  4.3 ANALISIS PENGARUH VARIABEL PERCOBAAN

  28

  4.3.1 Pengaruh Interaksi Variabel Dosis Katalis dengan Rasio Mol

  30 Reaktan terhadap % Yield Biodiesel

  4.3.2 Pengaruh Interaksi Variabel Dosis Katalis dengan Waktu

  32 Reaksi terhadap % Yield Biodiesel

  4.3.3 Pengaruh Interaksi Variabel Rasio Mol Reaktan dengan Waktu

  33 Reaksi terhadap % Yield Biodiesel

  4.4 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL

  35

  4.4.1 Analisis Densitas

  35

  4.4.2 Analisis Viskositas Kinematik

  36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  37

  5.1 Kesimpulan

  37

  5.2 Saran

  38 DAFTAR PUSTAKA

  39

DAFTAR GAMBAR

  28 Gambar 4.7 Plot Respon Permukaan % Yield Biodiesel untuk Dosis Katalis vs Rasio Molar Reaktan

  53

  52 Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO

  52 Gambar L4.6 Foto Analisis Viskositas

  51 Gambar L4.5 Foto Analisis Densitas

  51 Gambar L4.4 Foto Produk Akhir Biodiesel

  50 Gambar L4.3 Foto Pemisahan Etil Ester

  50 Gambar L4.2 Foto Proses Transesterifikasi

  34 Gambar L4.1 Foto Proses Degumming CPO

  32 Gambar 4.9 Plot Respon Permukaan % Yield Biodiesel untuk Rasio Molar Reaktan vs Waktu Reaksi

  30 Gambar 4.8 Plot Respon Permukaan % Yield Biodiesel untuk Dosis Katalis vs Waktu Reaksi

  Halaman

Gambar 2.1 Struktur Ionisasi Choline Hydroxide (ChOH)

  26 Gambar 4.5 Grafik RUN Percobaan vs % Yield Etil Ester

  25 Gambar 4.4 % Yield Etil Ester Menggunakan Bahan Baku CPO dan DPO

  24 Gambar 4.3 Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak CPO

  23 Gambar 4.2 Grafik Analalis Kadar FFA terhadap CPO dan DPO

  22 Gambar 4.1 Grafik Analisis Kadar Air Bahan Baku

  18 Gambar 3.3 Flowchart Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan ChOH

  17 Gambar 3.2 Flowchart Pretreatment Bahan Baku

  Etanol dan Katalis Choline Hydroxide

  Palm Oil (CPO) Secara Transesterifikasi Menggunakan

  11 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Crude

  11 Gambar 2.2 Skema Reaksi Transesterifikasi Choline Hydroxide pada Proses Sintesis Biodiesel

  27 Gambar 4.6 % Yield Biodiesel Menggunakan Alkohol yang Berbeda Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel dari CPO tanpa Degumming

  54 Gambar L5.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1

  64 Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 12

  71 Gambar L6.2 Hasil Pengolahan Data dengan Statistica

  70 Gambar L6.1 Data Rancangan Percobaan

  69 Gambar L5.19 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 17

  68 Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 16

  67 Gambar L5.17 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 15

  66 Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 14

  65 Gambar L5.15 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 13

  63 Gambar L5.13 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11

  55 Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2

  62 Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 10

  61 Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9

  60 Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 8

  59 Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7

  58 Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6

  57 Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5

  57 Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4

  56 Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3

  72

DAFTAR TABEL

  36 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO

  46

  46 Tabel L2.3 Hasil Yield Etil Ester

  46 Tabel L2.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel

  45 Tabel L2.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel

  45 Tabel L1.4 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO

  44 Tabel L1.3 Kadar Air CPO

  44 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO

  Halaman

Tabel 1.1 Perlakuan Terkode untuk Variabel Proses

  29 Tabel 4.4 Hasil Analisis Densitas Biodiesel

  29 Tabel 4.3 Estimasi Parameter Model Persamaan Statistik

  25 Tabel 4.2 Yield Etil Ester pada Central Composite Design

  15 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)

  15 Tabel 3.2 Central Composite Design (CCD) untuk 3 Variabel

  7 Tabel 3.1 Perlakuan Terkode untuk Reaksi Transesterifikasi

  6 Tabel 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel

  3 Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak dalam CPO

  35 Tabel 4.5 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel