Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Kemiri Dengan Menggunakan Katalis CaO Dan Kosolvent Eter

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN

KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI

DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN

KOSOLVENT ETER

TESIS

Oleh :

HENRI JANNU

087026016/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

2 0 1 0

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN

KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI

DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN

KOSOLVENT ETER

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

HENRI JANNU

087026016/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

Judul Tesis : PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN

MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER

Nama : Henri Jannu

NIM : 087026016

Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing :

DR. Marhaposan Situmorang Drs. Nimpan Bangun, MSc.

Ketua Anggota

Ketua Program Studi D e k a n,

Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D NIP 195503171986011001 NIP 195503171986011001

PERNYATAAN ORISINALITAS

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN

KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER T E S I S

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, Juni 2010

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : HENRI JANNU N I M : 087026016 Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN

KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI

DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN

KOSOLVENT ETER

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juni 2010

Telah Diuji

Pada Tanggal : 14 Juni 2010

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : DR. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Drs. Nimpan Bangun, MSc

2. Prof. Drs. Eddy Marlianto, MSc.Ph.D 3. Prof. DR. Timbangen Sembiring, MSc 4. DR. Anwar Darma Sembiring, MS

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama : HENRI JANNU

Tempat/tanggal lahir : Gunung Tua, 24 Januari 1964

Agama : Kristen Protestan

Alamat : Jl. Pelita II Gg. Horas No.2 Medan Telepon /HP : 061 – 6635410 / 081361721109 Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 10 Medan

Alamat Kantor : Jl. Tilak No.108 Medan Telepon : 061-7368461

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri No.3 Gunung Tua Tamat : 1976 SMP : SMP Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1980 SMA : SMA Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1983 Strata-1 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 1988 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2010

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan kasih dan karunia yang diberikanNya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul “Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Kemiri Dengan Menggunakan Katalis CaO dan Kosolven Eter”. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof.Dr.dr.Syahrial Pasaribu, DTM&H,M.Sc(CTM)SPA(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Master Sains. Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Ibu Prof.Dr.Ir.T. Chairun Nisa B, M.Sc atas kesempatan yang diberikann untuk menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Bapak Prof.Dr.Eddy Marlianto, M,Sc.dan Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya, penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah meluangkan waktu dan fikiran secara maksimal dalam

membimbing dan mengarahkan penulis sehingga tesis ini selesai, serta kepada Bapak Drs. Nimpan Bangun, M.Sc. selaku Anggota Komisi Pembimbing yang sangat

banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak Kepala SMA Negeri 10 Medan Drs. Karbin Tarigan, M.Pd, mantan kepala SMA Negeri 10 Medan Drs. Bahagia dan rekan-rekan guru yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan.

Rekan-rekan mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Smatera Utara khususnya Program Studi Magister Ilmu Fisika angkatan 2008 yang senatiasa memberikan motivasi kepada penulis.

Kepada ibunda tercinta Tinar br.Pardede yang setiap saat mendoakan penulis selama dalam pendidikan dan penyelesaian tesis ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan sayang yang mendalam buat istri tercinta Rospita Br.Pardede yang senantiasa memberikan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada anak-anakku terkasih Jessica Esteria Ritonga, Jonatan Ritonga, Jospan Ritonga, dan Jogi Ritonga yang setiap saat berdoa untuk keberhasilan penulis.

Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak, dan penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini. Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya.

Medan, Juni 2010

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN

KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK

KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO

DAN KOSOLVEN ETER

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak kemiri melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam autoclave dengan campuran minyak kemiri : methanol sebanyak 1:12 mol. Katalis CaO 8% berat minyak serta memakai kosolven eter 200 ml . Reaksi ini berlangsung pada suhu 65oC dengan variasi waktu 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan: lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa, kemudian dipisahkan. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan n-heksan 100 ml kemudian dicuci dengan HCl4 N sebanyak 100 ml

diikuti penambahan aquadest 100 ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4

anhidrat kemudian disaring . Filtrat dimurnikan dengan destilasi vakum, residu ditimbang, komposisi kimianya dianalisa memakai gas kromatografi . Sifat bahan fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar air selanjutnya juga diuji. Dari 881 gr minyak kemiri yang di transesterifikasi, selama 1 jam diperoleh bahan FAME crude 450 gr, konversi metil ester 35,50%, total gliserida 0,521%, viscositas 4,2914 cSt, densitas 0,8694 gr/cm3, bilangan Iod 56,55 grI2/100gr,

titik kabut -25oC, dan kadar air 0,09%. Untuk 2 jam diperoleh bahan FAME crude 507 gr, konversi metil ester 36,78%, total gliserida 0,53%, viscositas 4,4928 cSt, densitas 0,8783 gr/cm3, bilangan Iod 55,81 grI2/100gr, titik kabut -23,5oC, dan kadar

air 0,08%. Untuk 3 jam diperoleh bahan FAME crude 585 gr, konversi metil ester 41,62%, total gliserida 1,21%, viscositas 5,8583 cSt, densitas 0,8905 gr/cm3, bilangan Iod 43,81 grI2/100gr, titik kabut -21,2oC, dan kadar air 0,08%. Makin lama

reaksi makin tinggi konversi metil ester. Sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel turunan minyak kemiri dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar.

Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak kemiri, katalis, FAME, gliserida,

THE INFLUENCE OF LENGTH OF REACTION TO THE CHANGE OF BIODIESEL CHARACTERISTICS OF CANDLENUT OIL USING CaO

CATALYST AND COSOLVENT ETHER ABSTRACT

It has been done the manufacturing of biodiesel candlenut oil through transesterification process. This process was conducted in the autoclave with candlenut oil mixture : methanol 1:12 mol. CaO catalyst was 8% of oil weight and it used cosolvent ether 200 ml. This reaction lasted at the temperature 650°C with variation of time for 1 hour, 2 hours, and 3 hours. The transesterifiction produced two levels, namely top level containing metal ester (FAME) and down level of gliserol and remaining methanol. Then, the two were separated. Top level in the separated place contained FAME, added the n-heksan 100 ml, and washed with HCl4 N for 100 ml, followed by the adding of aquadest 100 ml. Heksan fraction

was added with Na2 SO4 anhidrat, then filtered. The filtrate was purified with

vacuum destilation, residue weighed, the chemical composition analyzed using kromatography gas. Its physic material nature such as viscosity, density, Iod numerical, haze spot, and water contents was also tested. Of 881 gr transesterificated candlenut oil for 1 hour, it was obtained FAME crude material 450 gr, metal ester conversion 35,50%, total gliserida 0,521%, viscosity 4,2914 cST, density 0,8694 gr/cm3, Iod numerical 35,50%, total gliserida 0,521%. Viscosity 4,1914 cSt, density 0,8694 gr/cm3, Iod numerical 56,55 grL2/100 gr,

haze spot -25°C and water contents 0,09%. For 2 hours, it was obtained FAME crude material 507 gr, metal ester conversion 36,78%, total gliceride 0,53%, viscosity 4,4928 cSt, density 0, 8783 gr/cm 3, Iod numerical 55,81 gr I2/100 gr,

haze spot -23.5°C, and water content 0,08%. For 3 hours, it was obtained FAME crude material 585 gr, metal ester conversion 41,62%, total gliceride 1,21%, viscosity 5,8583 cSt, density 0, 8905 gr/cm3, Iod numerical 43,81 grL2/100 gr,

haze spot -21,2°C, and water content 0,08%. The longer is the reaction, the higher is the metal ester conversion. Its physic characteristics shows that biodiesel of candlenut oil can be used as the substitution alternative for solar fuel.

Key words : Biodiesel, transesterifiction, candlenut oil, catalyst, FAME, gliceride,

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR i

ABSTRAK iii ABSTRACT iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR LAMPIRAN ix

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Batasan Masalah 3

1.3 Perumusan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Hipotesis 3

1.6 Manfaat Penelitian 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Biodiesel 4

2.2 Bahan Baku Biodiesel 5

2.3 Proses Produksi Biodiesel Dari Turunan Minyak Nabati 6

2.4 Katalis 7

2.5 Methanol 8

2.6 Kosolven 8

2.7 Reaksi Transesterifikasi 9

2.8 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 10

2.8.1. Viskositas 10

2.8.2. Densitas (Rapat Massa) 11

2.8.3. Titik Kabut(Cloud Point) dan Titik Tuang (Puor

Point) 11

2.8.4. Bilangan Iod 12

2.8.5. Kadar Air 12

2.8.6. Bilangan Cetana 13

2.9. Persyaratan Kualitas Biodiesel 13

2.10. Persyaratan Mutu Solar 14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 15

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 15

3.2.1. Diagram Pembuatan Minyak Kemiri 15

3.2.2. Diagram Pembuatan FAME 16

3.2.3. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel 17

3.3. Proses Pembuatan Minyak Kemiri 17

3.4 Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan

Katalis CaO dan Kosolvent Eter 19

3.5. Pengujian Viskositas 22

3.6. Pengujian Berat Jenis (Density) 23

3.7. Pengujian Bilangan Iod 25

3.8. Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 26

3.9. Pengujian Kadar Air 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 29

4.1 Pembuatan Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) 29

4.2 Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) 30

4.3 Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri

(Candle Nut Oil) 34

4.4 Viscositas 36

4.5 Densitas 37

4.6 Bilangan Iod 39

4.7 Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 41

4.8 Kadar Air 42

BAB V KESMPULAN DAN SARAN 44

5.1. Kesimpulan 44

5.2. Saran 44

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel J u d u l Halaman

2.1. Jenis Asam Lemak Yang Terkandung Dalam Minyak Biji Kemiri 6 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 13

2.3. Persyaratan Mutu Solar 14

4.1. Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak

Kemiri (Candle Nut Oil) Dalam basis hitungan 100 gr 30 4.2. FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi 31 4.3. Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut

Oil) Dengan Katalis CaO 34

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar J u d u l Halaman

3.1. Diagram Pembuatan Minyak Kemiri 15

3.2. Diagram Pembuatan FAME 16

3.3. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel 17

4.1. Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama

Reaksi 33 4.2. Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME 36

4.3. Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi

FAME 38 4.4. Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi

FAME 39 4.5. Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi

FAME 41 4.6. Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi

DAFTAR LAMPIRAN Nomor

Lampiran J u d u l Halaman

A. Hasil uji titrasi minyak kemiri L-1

B. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO

lama reaksi 1 jam L-2

C. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO

lama reaksi 2 jam L-3

D. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO

lama reaksi 3 jam L-4

E. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis

CaO lama reaksi 1 jam L-5

F. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis

CaO lama reaksi 2 jam L-6

G. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis

CaO lama reaksi 3 jam L-7

H. Data Hasil Uji Fisis L-8

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN

KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK

KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO

DAN KOSOLVEN ETER

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak kemiri melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam autoclave dengan campuran minyak kemiri : methanol sebanyak 1:12 mol. Katalis CaO 8% berat minyak serta memakai kosolven eter 200 ml . Reaksi ini berlangsung pada suhu 65oC dengan variasi waktu 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan: lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa, kemudian dipisahkan. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan n-heksan 100 ml kemudian dicuci dengan HCl4 N sebanyak 100 ml

diikuti penambahan aquadest 100 ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4

anhidrat kemudian disaring . Filtrat dimurnikan dengan destilasi vakum, residu ditimbang, komposisi kimianya dianalisa memakai gas kromatografi . Sifat bahan fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar air selanjutnya juga diuji. Dari 881 gr minyak kemiri yang di transesterifikasi, selama 1 jam diperoleh bahan FAME crude 450 gr, konversi metil ester 35,50%, total gliserida 0,521%, viscositas 4,2914 cSt, densitas 0,8694 gr/cm3, bilangan Iod 56,55 grI2/100gr,

titik kabut -25oC, dan kadar air 0,09%. Untuk 2 jam diperoleh bahan FAME crude 507 gr, konversi metil ester 36,78%, total gliserida 0,53%, viscositas 4,4928 cSt, densitas 0,8783 gr/cm3, bilangan Iod 55,81 grI2/100gr, titik kabut -23,5oC, dan kadar

air 0,08%. Untuk 3 jam diperoleh bahan FAME crude 585 gr, konversi metil ester 41,62%, total gliserida 1,21%, viscositas 5,8583 cSt, densitas 0,8905 gr/cm3, bilangan Iod 43,81 grI2/100gr, titik kabut -21,2oC, dan kadar air 0,08%. Makin lama

reaksi makin tinggi konversi metil ester. Sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel turunan minyak kemiri dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar.

Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak kemiri, katalis, FAME, gliserida,

THE INFLUENCE OF LENGTH OF REACTION TO THE CHANGE OF BIODIESEL CHARACTERISTICS OF CANDLENUT OIL USING CaO

CATALYST AND COSOLVENT ETHER ABSTRACT

It has been done the manufacturing of biodiesel candlenut oil through transesterification process. This process was conducted in the autoclave with candlenut oil mixture : methanol 1:12 mol. CaO catalyst was 8% of oil weight and it used cosolvent ether 200 ml. This reaction lasted at the temperature 650°C with variation of time for 1 hour, 2 hours, and 3 hours. The transesterifiction produced two levels, namely top level containing metal ester (FAME) and down level of gliserol and remaining methanol. Then, the two were separated. Top level in the separated place contained FAME, added the n-heksan 100 ml, and washed with HCl4 N for 100 ml, followed by the adding of aquadest 100 ml. Heksan fraction

was added with Na2 SO4 anhidrat, then filtered. The filtrate was purified with

vacuum destilation, residue weighed, the chemical composition analyzed using kromatography gas. Its physic material nature such as viscosity, density, Iod numerical, haze spot, and water contents was also tested. Of 881 gr transesterificated candlenut oil for 1 hour, it was obtained FAME crude material 450 gr, metal ester conversion 35,50%, total gliserida 0,521%, viscosity 4,2914 cST, density 0,8694 gr/cm3, Iod numerical 35,50%, total gliserida 0,521%. Viscosity 4,1914 cSt, density 0,8694 gr/cm3, Iod numerical 56,55 grL2/100 gr,

haze spot -25°C and water contents 0,09%. For 2 hours, it was obtained FAME crude material 507 gr, metal ester conversion 36,78%, total gliceride 0,53%, viscosity 4,4928 cSt, density 0, 8783 gr/cm 3, Iod numerical 55,81 gr I2/100 gr,

haze spot -23.5°C, and water content 0,08%. For 3 hours, it was obtained FAME crude material 585 gr, metal ester conversion 41,62%, total gliceride 1,21%, viscosity 5,8583 cSt, density 0, 8905 gr/cm3, Iod numerical 43,81 grL2/100 gr,

haze spot -21,2°C, and water content 0,08%. The longer is the reaction, the higher is the metal ester conversion. Its physic characteristics shows that biodiesel of candlenut oil can be used as the substitution alternative for solar fuel.

Key words : Biodiesel, transesterifiction, candlenut oil, catalyst, FAME, gliceride,

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Kebutuhan bahan bakar minyak bumi dari waktu ke waktu terus mengalami peningkatan, seiring dengan penggunaannya di bidang industri maupun transportasi. sementara cadangan minyak yang ada semakin berkurang. Bahan bakar ini menimbulkan pencemaran udara karena mengandung belerang dan juga memberikan emisi green house gas seperti gas CO dan CO2 yang tinggi. Jika tingkat penggunaan

bahan bakar fosil masih terus seperti sekarang cadangan sumber energi bahan bakar fosil dunia khususnya minyak bumi, diperkirakan hanya akan cukup untuk 10-15 tahun lagi. Karena itu diperlukan bahan pengganti yang bersumber dari bahan yang dapat diperbarukan seperti minyak nabati maupun lemak hewan. (Alamsyah, N., 2006).

Sebagai bahan alternatif energi telah dicoba menghasilkan metil ester disebut FAME dalam penggunaannya disebut biodiesel. Bahan bakar ini ramah lingkungan, tidak mempunyai efek terhadap kesehatan yang dapat dipakai orang sebagai bahan bakar kendaraan bermotor dapat menurunkan emisi bila dibandingkan dengan minyak diesel (Hambali, E., 2007). Biodiesel terbuat dari minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak biji jarak pagar, minyak kemiri, yang potensial untuk

menghasilkan bahan bakar minyak (Nurcholis, M., 2007). Penggunaan secara langsung minyak nabati kurang baik pada mesin, karena minyak

nabati memiliki berat molekul yang besar, jauh lebih besar dari biodiesel (metil ester), sehingga menghasilkan senyawa yang dapat menghasilkan kerusakan pada mesin, karena membentuk deposit pada injektor, disamping itu memiliki viskositas yang tinggi sehingga pompa penginjeksi bahan bakar di dalam mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan (atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan kedalam kamar pembakaran sehingga hasil dari injeksi tidak berwujud

kabut yang mudah menguap melainkan tetesan bahan bakar yang sulit terbakar. Beberapa saran diusulkan untuk mengganti mesin–mesin kendaraan bermotor komersial jika akan menggunakan minyak nabati secara langsung pengganti bahan bakar solar. Cara lain dapat dibuat dengan mengubah karakteristik minyak nabati sehingga sedapat mungkin menyerupai solar yaitu menjadikan metil ester asam lemak (Suradjaja, T.H., 2005).

Proses konversi minyak nabati kedalam bentuk metil ester asam lemak (FAME =

Fatty Acid Methyl Ester) pada umumnya dilakukan dengan esterifikasi maupun transesterifikasi. Transesterifikasi minyak nabati dengan campuran metanol dikatalisis oleh NaOH dan KOH menghasilkan FAME dan gliserol (Marchetti, J., 2007). Proses transesterifikasi menggunakan katalis asam dengan kosolven dimetil eter telah juga dilaporkan (Guan, G., dkk, 2009). Katalis CaO dipakai pada transesterifikasi minyak nabati telah dilaporkan (Liu, 2005 dan Bangun, N., 2009). Penggunaan kosolven dietil eter-metanol untuk reaksi transesterifikasi minyak jarak Ricinus (Castor Oil) dikatalisis oleh MgO dan CaO pada 65°C, hasil optimum didapat dengan perbandingan minyak : methanol adalah 1:12. Penggunaan CaO sebagai katalis basa mempunyai banyak keuntungan, seperi tingginya aktifitas, kondisi reaksi yang ringan, masa hidup katalis yang panjang dan biaya katalis yang rendah (Bangun, N., 2009).

Beberapa faktor terkait dengan reaksi adalah lama reaksi, selain dari jenis pelarut, katalis, suhu reaksi maupun konsentrasi. Kecepatan reaksi pada transesterifikasi ini perlu dipelajari dangan memvariasi waktu untuk mendapat gambaran kecepatan konversi minyak menjadi metil ester. Semakin lama interval waktu reaksi, diharapkan semakin banyak FAME yang dihasilkan. Penelitian ini akan dicoba transesterifikasi minyak kemiri memakai katalis CaO, dalam metanol-dietil eter pada suhu 65°C sebagai variabel tetap dan waktu sebagai variabel kontrol.

19

1.2 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini, peneliti membatasi masalah yakni :pembuatan sampel biodiesel turunan minyak kemiri yang dilakukan dengan proses transesterifikasi dengan katalis CaO dan kosolven eter, sedangkan lama reaksi yang dilakukan adalah 1 jam, 2 jam dan 3 jam.

1.3 Perumusan Masalah

Pada proses transesterifikasi : katalis, kosolven, dan lama reaksi sangat mempengaruhi kecepatan reaksi dan peningkatan kadar metil ester yang dihasilkan. Maka dari uraian di atas dapat dirumuskan: “Bagaimana pengaruh lama reaksi terhadap perubahan metil ester turunan minyak kemiri dengan menggunakan katalis CaO dan kosolven eter”.

1.4 Tujuan Penelitian

Untuk mengetahui perubahan metil ester turunan minyak kemiri akibat pengaruh lama reaksi.

1.5 Hipotesis

Dengan membuat variasi lama reaksi untuk setiap katalis CaO dan kosolven eter diharapkan akan diperoleh metil ester turunan minyak kemiri sesuai standard mutu solar

1.6 Manfaat Penelitian

1. Hasil penelitian dapat memberikan informasi ilmiah terhadap industri metil ester dari minyak kemiri

2. Pembentukan metil ester asam lemak dengan katalis CaO tidak mencemari lingkungan

3. Memberikan informasi bahwa minyak kemiri dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar alternatif.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.9Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono – alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak nabati misalnya: minyak sawit, minyak kelapa, minyak kemiri, minyak jarak pagar, dan minyak berbagai tumbuhan yang mengandung trigliserida.

Sebuah proses transesterifikasi digunakan untuk mengubah minyak dasar (minyak nabati) menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses ini, biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) minyak bumi. Dia merupakan kandidat yang paling dekat untuk menggantikan bahan baku fosil (solar) sebagai sumber energi utama dunia, karena ia merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin. Apalagi biodiesel memiliki kelebihan lain dibanding dengan solar, yakni :

1. Angka setana lebih tinggi (>57) sehingga efisiensi pembakaran lebih baik dibanding dengan minyak solar.

2. Biodiesel diproduksi dari bahan pertanian sehingga dapat terus diperbaharui 3. Ramah lingkungan karena tidak ada emisi gas sulfur

4. Aman dalam penyimpanan dan transfortasi karena tidak mengandung racun. 5. Meningkatkan nilai produk pertanian Indonesia

6. Memungkinkan diproduksi dalam skala kecil dan menengah sehingga bisa diproduksi di daerah pedesaan

Pada prinsipnya, proses pembuatan biodiesel sangat sederhana. Biodiesel dihasilkan melalui proses yang disebut reaksi esterifikasi asam lemak bebas atau reaksi transesterifikasi trigliserida dengan alkohol dengan bantuan katalis dan dari reaksi ini akan dihasilkan metil ester/etil ester asam lemak dan gliserol :

katalis

2.10 Bahan Baku Biodiesel

Biodiesel dapat diperoleh dari minyak nabati dan lemak hewani, dari minyak nabati seperti kelapa sawait, jarak pagar, kelapa, minyak jelanta, kemiri. Minyak nabati mengandung 90-98% trigliserida dan sejumlah kecil monogliserida dan digliserida (Ketaren, S. 2005). Trigliserida adalah ester dari tiga asam lemak rantai panjang yang terikat pada satu gugus gliserol. Dalam minyak nabati pada umunya terdapat lima jenis asam lemak yaitu: asam stearat, asam palmitat, asam oleat, asam linoleat dan asam linolenat. Asam stearat dan asam palmitat termasuk jenis asam lemak jenuh, asam oleat, asam linoleat, asam linolenat termasuk asam lemak tak jenuh, jika asam lemak terlepas dari trigliseridanya maka akan menjadi lemak asam bebas (free fatty acids = FFA). Minyak nabati sebagai bahan baku pembuatan biodiesel dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis berdasarkan kandungan FFA (Kinast, J.A., 2003) yaitu:

1. Refined Oil: minyak nabati dengan kandungan FFA kurang dari 1,5% 2. Minyak nabati dengan kandungan FFA rendah kurang dari 4%

3. Minyak nabati dengan kandungan FFA tinggi lebih dari 20%

Berdasarkan kadungan FFA dalam minyak nabati maka proses pembuatan biodiesel dapat dibedakan atas dua bagian yaitu:

1. Transeseterifikasi dengan menggunakan katalis basah untuk refined oil atau minyak nabati dengan kandungan FFA rendah.

2. Esterifikasi dengan katalis asam untuk minyak nabati dengan kandungan FFA yang tinggi di lanjutkan dengan transesterifikasi dengan katalis basah

Minyak kemiri mengandung asam lemak jenuh yaitu: asam palmitat 5,5%, asam stearat 6,7%, dan asam lemak tak jenuh yaitu: asam oleat 10,5%, asam linoleat 48,5%, asma linolenat 28,5% (Ketaren, S., 2005). Dari hasil uji titrasi terhadap minyak kemiri yang digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilkan biodiesel telah ditunjukkan bahwa kandungan asam lemak bebas (FFA) <1,5% yaitu : 0,39422563%, berdasakan kandungan FFA maka untuk memperoleh biodiesel dari minyak turunan biji kemiri dapat dilakukan dengan proses transeseterifikasi dengan

katalis basa. Minyak kemiri sebagai salah satu tumbuhan penghasil lemak mengandung minyak 55% - 65% (Dewi, S.A., 2009).

Tabel 2.1. Jenis Asam Lemak Yang Terkandung Dalam Minyak Biji Kemiri

Nama asam Struktur %

Asam Palmitat CH3(CH2)14 CO2H atauC16H32O2 5,5

Asam Stearat CH3(CH2)16CO2H atau C18H36O2 6,7

Asam Oleat CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CO2H atau C18H34O2{C18F1} 10,5

Asam Linoleat CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7CO2H atau C18H32O2{C18F2} 48,5

Asam Linolenat CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2=CH(CH2)7CO2H atau C18H30O2 {C18F3} 28,5

(Ketaren, S. 1986)

2.3 Proses Produksi Biodiesel Dari Turunan Minyak Nabati

Proses produksi biodiesel dari bahan baku minyak nabati berkadar FFA yang rendah dengan metode transesterifikasi terdiri dari:

1. Pencampuran katalis dan alkohol pada konsentrasi katalis antara 0,5-1 wt% dan. 10-20 wt% alkohol terhadap massa minyak nabati.

2. Pencampuran katalis dan alkohol dengan minyak pada temperatur 55°C-60°C

dengan kecepatan pengadukan yang konstan. 3. Setelah reaksi berhenti, campuran didiamkan sehingga terjadi pemisahan metil

ester dengan gliserol.

4. Pencucian metil ester dengan menggunakan air hangat untuk memisahkan zat- zat pengotor seperti sisa alkohol, sisa katalis, gliserol, dan sabun, kemudian dilanjutkan dengan drying untuk menguapkan air yang terkandung dalam biodiesel (Hambali, E., 2008).

Minyak biji kemiri sebelum dimasukkan kedalam reaktor terlebih dahulu ditambahkan katalis dalam larutan metanol, sedangkan hasil produksi dari reaktor tersebut adalah biodiesel yang masih memerlukan proses pencucian dan pemurnian sehingga diperoleh biodiesel yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar.

2.4 Katalis

Katalis adalah suatu zat yang berfungsi mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi, namun tidak menggeser letak keseimbangan. Penambahan katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi dan menurunkan kondisi operasi. Tanpa katalis reaksi transesterifikasi baru dapat berjalan pada suhu 2500C. Ketika reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalis yang sama seperti pada awal kita tambahkan.

Katalis yang dapat digunakan dapat berupa katalis homogen atau heterogen.

a. Katalis homogen merupakan katalis yang mempunyai fasa sama dengan reaktan dan produk.

Katalis homogen yang banyak digunakan pada reaksi transesterifika adalah katalis basa/alkali seperti kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH) (Darnoko, D., 2000). Penggunaan katalis homogen ini mempunyai kelemahan yaitu: bersifat korosif, berbahaya karena dapat merusak kulit, mata, paru-paru bila tertelan, sulit dipisahkan dari produk sehingga terbuang pada saat pencucian,mencemari lingkungan, tidak dapat digunakan kembali (Widyastuti, L., 2007). Keuntungan dari katalis homogen adalah tidak dibutuhkannya suhu dan tekanan yang tinggi dalam reaksi.

b. Katalis heterogen merupakan katalis yang mempunyai fasa yang tidak sama dengan reaktan dan produksi.

Jenis katalis heterogen yang dapat digunakan pada reaksi transeseterifikasi adalah CaO, MgO. Keuntungan menggunakan katalis ini adalah: mempunyai aktivitas yang tinggi, kondisi reaksi yang ringan, masa hidup katalis yang panjang biaya katalis yang rendah, tidak korosif, ramah lingkungan dan menghasilkan sedikit masalah pembuangan, dapat dipisahakan dari larutan produksi sehingga dapat digunakan kembali.(Bangun, N., 2008).

2.5 Metanol

Jenis alkohol yang selalu dipakai pada proses transesterifikasi adalah metanol dan etanol. Metanol merupakan jenis alkohol yang paling disukai dalam pembuatan biodiesel karena metanol (CH3OH) mempunyai keuntungan lebih mudah bereaksi

atau lebih stabil dibandingkan dengan etanol (C2H5OH) karena metanol memiliki

satu ikatan carbon sedangkan etanol memiliki dua ikatan carbon, sehingga lebih mudah memperoleh pemisahan gliserol dibanding dengan etanol.

Kerugian dari metanol adalah metanol merupakan zat beracun dan berbahaya bagi kulit, mata, paru-paru dan pencernaan dan dapat merusak plastik dan karet terbuat dari batu bara metanol berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah terbakar dan mudah bercampur dengan air. Etanol lebih aman, tidak beracun dan terbuat dari hasil pertanian, etanol memiliki sifat yang sama dengan metanol yaitu berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah terbakar dan mudah bercampur dengan air. Metanol dan etanol yang dapat digunakan hanya yang murni 99%. Metanol memiliki massa jenis 0,7915 g/m3, sedangkan etanol memiliki massa jenis 0,79 g/m3.

2.6 Kosolven

Metode transesterifikasi dalam pembuatan biodiesel merupakan reaksi yang lambat karena berlangsung dalam dua fase, permasalahan tersebut dapat di atasi dengan penambahan kosolven kedalam campuran minyak nabati, metanol dan katalis, sehingga penambahan kosolven bertujuan untuk membentuk sistem larutan menjadi berlangsung dalam satu fase. Reaksi transesterifikasi tanpa kosolven ternyata berlangsung lambat dan menghasilkan metil ester yang kurang signifikan dibanding penambahan kosolven (Baidawi, A., 2007), Hal ini terjadi karena adanya perbedaan kelarutan antara minyak nabati dengan metanol, dalam metanol campuran reaktan membentuk dua lapisan (membentuk dua fase) dan diperlukan waktu beberapa saat agar minyak nabati dapat larut di dalam metanol. Salah satu cara untuk mengatasi keterbatasan transper massa (perbedaan kelarutan minyak nabati dan metanol) adalah dengan menambahkan kosolven kedalam campuran.

Yang dapat digunakan sebagai kosolven diantaranya : dietil eter, THF (tetrahidronfuran), 1,4-dioxane, metal tersier butil ester (MTBE) dan diisopropyl eter.

2.7. Reaksi Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida dengan alkohol membentuk metil ester asam lemak (FAME) dan gliserol sebagai produk samping. Persamaan umum Reaksi transesterifikasi ditunjukkan seperti di bawah ini : CH2 —O—COR1 R1COOCH3 CH2 OH

CH —O—COR2 + 3 CH3OH R2COOCH3 + CHOH

CH2—O—COR3 R3COOCH3 CH2 OH

trigliserida metanol metil ester gliserol R1, R2, R3 adalah rantai karbon asam lemak jenuh maupun asam lemak tak jenuh.

Reaksi ini akan berlangsung dengan menggunakan katalis alkali pada tekanan atmosfir dan temperatur antara 60 – 70°C dengan menggunakan alkohol. Proses transesterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor penting antara lain :

1. Lama Reaksi

Semakin lama waktu reaksi semakin banyak produk yang dihasilkan karena keadaan ini akan memberikan kesempatan terhadap molekul-molekul reaktan untuk bertumbukan satu sama lain. Namun setelah kesetimbangan tercapai tambahan waktu reaksi tidak mempengaruhi reaksi.

2. Rasio perbandingan alkohol dengan minyak

Rasio molar antara alkohol dengan minyak nabati sangat mempengaruhi dengan metil ester yang dihasilkan. Semakin banyak jumlah alkohol yang dugunakan maka konversi ester yang dihasilkan akan bertambah banyak. Perbandingan molar antara alkohol dan minyak nabati yang biasa digunakan dalam proses industri untuk mendapatkan produksi metil ester yang lebih besar dari 98% berat adalah 6 : 1 (Freedman, B. 1984).

3. Jenis katalis

Katalis berfungsi untuk memepercepat reaksi dan menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi dapat berlangsung pada suhu kamar sedangkan tanpa katalis reaksi dapat berlangsung pada suhu 250°C, katalis yang biasa digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah katalis basa seperti kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH). Reaksi transesterifikasi dengan katalis basa akan menghasilkan konversi minyak nabati menjadi metil ester yang optimum (94% - 99%)dengan jumlah katalis 0,5% – 1,5% bb minyak nabati. Jumlah katalis KOH yang efektif untuk menghasilkan konversi yang optimum pada reaksi transesterifikasi adalah 1% bb minyak nabati (Darnoko, D., 2000).

2.8 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 2.8.1 Viskositas

Viskositas (kekentalan) merupakan sifat intrinsik fluida yang menunjukkan resistensi fluida terhadap alirannya, karena gesekan di dalam bagian cairan yang berpindah dari suatu tempat ke tempat yang lain mempengaruhi pengatoman bahan bakar dengan injeksi kepada ruang pembakaran, akibatnya terbentuk pengendapan pada mesin. Viscositas yang tinggi atau fluida yang masih lebih kental akan mengakibatkan kecepatan aliran akan lebih lambat sehingga proses derajat atomisasi bahan bakar akan terlambat pada ruang bakar. Untuk mengatasi hal ini perlu dilakukan proses kimia yaitu proses transesterifikasi untuk menurunkan nilai viscositas minyak nabati itu sampai mendekati viscositas biodiesel Standar Nasional Indonesia (SNI) dan standar Solar.

Pada umumnya viscositas minyak nabati jauh lebih tinggi dibandingkan viscositas solar, sehingga biodiesel turunan minyak nabati masih mempunyai hambatan untuk dijadikan sebagai bahan bakar pengganti solar.

Viscositas dapat dibedakan atas viscositas dinamik (µ) dan viscositas kinematik (v). Viscositas kinematik merupakan perbandingan antara viscisitas dinamik (absolute) dengan densitas (rapat massa) fluida.

v = _ρμ (2.1) Dengan:

υ = Viskositas kinematik (St)

μ = Viskositas dinamik (poise)

ρ = Rapat massa (kg/m3)

Viscositas kinematik dapat diukur dengan alat Viscometer Oswald. Persamaan untuk menentukan viscositas kinematik dengan menggunakan Viscometer Oswald :

µ = K x t (2.2)

dimana µ = viscositas kinematik (centi stokes atau cSt) K = konstanta viscometer Oswald

t = waktu mengalir fluida didalam pipa viscometer (detik)

2.8.2 Densitas (Rapat Massa)

Massa jenis menunjukkan perbandingan massa persatuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel persatuan volume bahan bakar.

Kerapatan suatu fluida (ρ) dapat didefenisikan sebagai massa per satuan volume.

v m

=

ρ (2.3)

dengan:

= rapat massa (kg/m3) m = massa (kg)

v = volume (m3)

2.8.3 Titik Kabut (Cloud Point) dan Titik Tuang (Puor Point)

Titik kabut adalah temperatur saat bahan bakar mulai tampak berkeruh bagaikan kabut (berawan = cloudy). Hali ini terjadi karena munculnya kristal-kristal (padatan) di dalam bahan bakar. Meski bahan bakar masih dapat meng-alir pada suhu

ini, keberadaan Kristal dalam bahan bakar dapat mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa dan injektor. Titik kabut dipengaruhi oleh bahan baku biodiesel.

Titik tuang adalah temperatur terendah yang masih memungkinkan bahan bakar masih dapat mengalir atau temperatur dimana bahan bakar mulai membeku atau mulai berhenti mengalir, di bawah titik tuang bahan bakar tidak dapat lagi mengalir karena terbentuknya kristal yang menyumbat aliran bahan bakar. Titik tuang ini depengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium), jika semakin tinggi ketidak jenuhan maka titik tuang akan semakin rendah dan juga dipengaruhi oleh panjangnya rantai karbon, jika semakin panjang rantai karbon maka titik tuang akan semakin tinggi.

2.8.4 Bilangan Iod

Bilangan Iod menunjukkan tingkat ketidak jenuhan atau banyaknya ikatan rangkap asam asam lemak penyusun biodiesel. Kandungan senyawa asam lemak takjenuh meningkatkan ferpormansi biodiesel pada temperatur rendah karena senyawa ini memiliki titik leleh (Melting Point) yang lebih rendah (Knote, 2005), sehingga berkorelasi terhadap clout point dan puor point yang rendah. Namun disilain banyaknya senyawa lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen di atmosfer. Biodiesel dengan kandungan bilangan iod yang tinggi akan mengakibatkan tendensi polimerisasi dan pembentukan deposit pada injector noozle dan cincin piston pada saat mulai pembakaran (Panjaitan, F., 2005).

Nilai maksimum harga angka Iod yang diperbolehkan untuk biodiesel yaitu 115 (g I2/100 g) berdasarkan Standart Biodiesel indonesia.

2.8.5 Kadar Air

Kadar air dalam minyak merupakan salah satu tolak ukur mutu minyak. Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutunya makin baik, hal ini dapat

memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas, kandungan air dalam bahan bakar dapat juga menyebabkan turunnya panas pembakaran, berbusa dan bersifat korosif jika bereaksi dengan sulfur karena akan membentuk asam

2.8.6 Bilangan Cetana

Bilangan cetana menunjukkan seberapa cepat bahan bakar mesin diesel yang dapat diinjeksikan keruang bahan bakar agar terbakar secara spontan. Bilangan cetana dari minyak diesel konvensional dipengaruhi oleh struktur hidrokarbon penyusun. Semakin rendah bilangan cetana maka semakin rendah pula kualitas penyalaan karena memerlukan. suhu penyalaan yang lebih tinggi (Hendartono, T., 2005).

2.9 Persyaratan Kualitas Biodiesel

Tabel 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 Parameter dan Satuannya Batas Nilai Metode Uji Metode Setara Massa jenis pada 40°C, kg/m3 850 – 890 ASTM D 1298 ISO 3675 Viskositas kinematik pada 40°C, mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0 ASTM D 445 ISO 3104

Angka setana min. 51 ASTMD 613 ISO 5165

Titik nyala (mangkok tertutup),°C min. 100 ASTM D 93 ISO 2710

Titik kabut,°C maks. 18 ASTM D 2500 -

Korosi bilah tembaga (3 jam, 50°C) maks. no. 3 ASTM D 130 ISO 2160 Residu karbon,%-berat,

- dalam contoh asli

- dalam 10% ampas distilasi

Maks. 0,05

(maks 0,03) ASTM D 4530 ISO 10370

Air dan sedimen,%-vol. maks. 0,05 ASTM D 2709 -

Temperatur distilasi 90%, °C maks. 360 ASTM D 1160 - Abu tersulfatkan,%-berat maks. 0,02 ASTM D 874 ISO 3987 Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 100 ASTM D 5453 prEN ISO 20884 Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 AOCS Ca 12-55 FBI-A05-03 Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 AOCS Cd 3-63 FBI-A01-03 Gliserol bebas,%-berat maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Gliserol total,%-berat maks. 0,24 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Kadar ester alkil,%-berat min. 96,5 Dihitung*) FBI-A03-03 Angka iodium, g-I2/(100 g) maks. 115 AOCS Cd 1-25 FBI-A04-03

Uji Halphen negatif AOCS Cb 1-25 FBI-A06-03

30

2.10 Persyaratan Mutu Solar

Tabel 2.3. Persyaratan Mutu Solar

Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji

Massa jenis 40°C, gr/ml 0,82 – 0,87 ASTM D–1298

Visikositas kinetic pada 40°C, cSt 1,6 – 5,8 ASTM D–445

Angka setana Min 45 ASTM D–613

Titik kilat (flash point), °C Maks 150 ASTM D–93

Korosi strip tembaga (3 jam pada 50°C) Min No. 1 ASTM D–130

Residu karbon (% – b/b) Min 0,1 ASTM D–189

Kadar Air dan sedimen,% – v/v Min 0,05 ASTM D–96

Temperatur distilasi 300%, °C Max 40 ASTM D–86

Abu tersulfatkan,% b Min 0,01 ASTM D–974

Belerang, ppm% b Min 0,5 ASTM D–1551

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik USU untuk proses transesterifikasi dan Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan untuk sifat-sifat Fisis dan sifat-sifat kimia.

Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Pebruari sampai Mei 2010.

3.2 Diagram Alir Penelitian

3.2.1 Diagram Pembuatan Minyak Kemiri 3.2.1 Diagram Pembuatan Minyak Kemiri _{Biji Kemiri} Digiling Diekstrak Sokletasi Larutan Minyak Ampas Minyak Kemiri Destilasi Vacum

Uji GC

Gambar 3.1. Diagram Pembuatan Minyak Kemiri Gambar 3.1. Diagram Pembuatan Minyak Kemiri

3.2.2. Diagram Pembuatan FAME

Minyak Kemiri

Gambar 3.2 Diagram Pembuatan FAME Autoclave

Lapisan Bawah Lapisan Atas

FAME Pemurnian

Pemisahan Pencucian

Pemanasan 65°C (1 jam, 2 jam, 3 jam) Metanol

Dietil Eter CaO

3.2.3 Bagan Uji Karakteristik Biodiesel

FAME

Sifat Kimia Sifat Fisika

V is cos it as D ens it y Bi la nga n Io d Cl oud P oi nt K ada r A ir T ri g li se ri d a D ig li se ri da M ono g li se ri da F A M E

Gambar 3.3. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel 3.3 Proses Pembuatan Minyak Kemiri

3.3.1 Alat dan Bahan

1. Alat yang dibutuhkan: a. Blender

b. Soxhlet apparatus c. Tungku pemanas d. Statif

e. Gelas labu

f. Thermometer g. Alat rotavapour

h. Corong i. Neraca j. Gelas ukur

2. Bahan yang diperlukan

a. Biji kemiri sebagai bahan baku biodiesel

b. N-Heksan

c. Kertas saring

3.3.2 Prosedur Kerja

a. Biji kemiri yang telah kering di giling sampai halus dengan menggunakan blender

b. Kemiri yang telah halus dibungkus dengan kertas saring lalu dimasukkan kedalam alat sokletasi.

c. Isi gelas labu dengan n-heksan ± 250 mL, letakkan di atas pemanas.

d. Hubungkan alat pemanas dengan sumber arus listrik, biarkan ±3 jam, atau

tetesan n-heksan dan minyak tidak lagi keruh (dari soklet ke gelas labu). Putuskan hubungan listrik alat pemanas dengan sumber arus listrik, Biarkan

hingga dingin (Proses ekstraksi dapat dilihat pada lampiran I Gambar 1). e. Tuang campuran minyak dan n-heksan kedalam wadah lain.

f. Ulangi cara di atas dengan sampel yang lain.

Minyak kemiri hasil ekstraksi kemudian di rotavapour, untuk memisahkan minyak kemiri dari n-heksan (proses Rotavapour dapat dilihat pada Lampiran I Gambar 2).

Selanjutnya minyak kemiri yang diperoleh di uji titrasi untuk mengetahui kandungan asam lemak bebas (FFA). Ternyata dari hasil uji titrasi diperoleh nilai kandungan FFA (Free Fatty Acids) dari minyak kemiri lebih kecil dari 1,5% yaitu : 0,39422563%, berdasakan kandungan FFA nya maka untuk memperoleh biodiesel dari minyak biji kemiri dapat dilakukan dengan proses transeseterifikasi dengan menggunakan katalis basa. Pada percobaan ini katalis

yang digunakan adalah CaO. CaO yang akan digunakan sebagai katalis terlebih dahulu dikalsinasi pada suhu 600°C selama 2 jam, sehingga ketika katalis CaO dilarutkan di dalam metanol akan terjadi reaksi:

CaO + CH3OH Ca(OCH3) + H2O (Tobing, M. 2009).

Dari hasil uji titrasi, kandungan FFA untuk minyak kemiri dapat dihitung berdasarkan data berikut:

Sampel Sampel (gram)

Vol.Titrasi

(ml) Normalitas AV

FFA Asam lonoleat Minyak kemiri 5,0302 0,68 0,10444 0,79 0,39422563

Acid Value (AV) = [ vol.(ml) x N ] x 56.110 / berat sampel(gr) Maka: FFA (%) (asam linoleat) = AV x 280 x 100 / 56110 FFA (%) (asam linoleat) = 0,79 x 280 x 100 / 56110 FFA (%) (asam linoleat) = 0,39422563

3.4 Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan Katalis CaO dan Kosolven Eter

3.4.1 Alat dan Bahan

1. Alat yang dibutuhkan

a. Labuh leher tiga

b. Gelas Ukur

c. Pompa Vakum

d. Reaktor

e. Corong Pemisah

f. Hotplate Stirer g. Autoclave h. Neraca i. Termometer j. Corong

2. Bahan yang dibutuhkan

a. Minyak kemiri f. Kertas saring

b. CaO g. Kertas Lakmus

c. Metanol h. Eter

d. HCl4 i. Potasium Methoxide (K2OCH3)

e. Na2SO4 j. Aquades

f. N-Heksan

3.4.2 Prosedur Kerja

1. Pertama sekali menentukan jumlah minyak kemiri, metanol, katalis CaO dan eter.

Perbandingan molar minyak kemiri terhadap metanol 1 : 12 dan konsentrasi katalis 8% bb. Massa minyak kemiri ditimbang dengan neraca sebanyak 881 gr (1 mol), massa metanol 384 gr (12 mol), massa katalis CaO 8% bb = 70,48 gr, dan eter sebanyak 200 ml. Kemudian bahan-bahan itu dimasukkan kedalam Autoclave (reactor), selanjutnya autoclave

dipanaskan di dalam oilbath pada suhu tetap 650C dan diaduk dengan menggunakan Hotplate Stirer selama 1 jam (proses transesterifikasi dapat dilihat pada Lampiran I Gambar 3).

2. Proses penyaringan

a. Setelah diaduk 1 jam, campuran dikeluarkan dari Autoclave dan isinya dimasukkan kedalam gelas ukur, lalu katalis CaO disaring dengan menggunakan kertas saring untuk memisahkan metil ester dari katalis CaO.

b. Setelah katalis CaO disaring pH campuran diukur dengan menggunakan kertas lakmus didapat pH = 11 (campuran bersifat basa).

c. Sifat basa ini harus dinetralkan supaya tidak terjadi proses penyabunan saat dilakukan proses pencucian dengan menambahkan cairan HCL4

normal secukupnya lalu diaduk sampai merata hingga diperoleh pH campuran = 7, berarti reaksi sudah netral.

3. Proses Pencucian

Kedalam reaksi dimasukkan aquadest secukupnya, sehingga terjadi 2 lapisan yaitu lapisan atas merupakan metil ester (FAME) dan lapisan bawah merupakan gliserol + air. Lapisan atas dan lapisan bawah dapat dilihat pada lampiran I gambar 4.

4. Proses Pemisahan biodiesel dengan gliserol

a. Pada proses pemisahan, semuanya dimasukkan kedalam corong pisah lalu ditambahkan n-Hexana dengan tujuan agar zat-zat yang terlarut dan gliserol berpisah secara sempurna dengan biodesel.

b. Kemudian gliserol dan lapisan bawah ini dibuang melalui corong dan tinggal bagian atas yang berupa FAME kasar. Proses pemisahan gliserol dari FAME kasar dapat dilihat pada lampiran I gambar 5.

c. Biodiesel dimasukkan kedalam gelas ukur lalu kedalamnya dimasukkan Na2SO4 dengan tujuan untuk mengikat air yang terdapat

di dalam biodesel lalu didiamkan selama 24 jam hingga terbentuk serbuk putih didasar tabung reaksi.

d. Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel dengan menggunakan kertas

saring (pemisahan Na2SO4 dari biodiesel dapat dilihat pada lampiran I

Gambar 7).

5. Proses pemurnian biodesel

Untuk memurnikan biodiesel dari n-Hexana, metanol dan eter, Biodiesel dimasukkan kedalam labu leher tiga, kemudian didestilasi vacum selama 5 jam, hasilnya diperoleh 450 gr FAME (crude). Proses destilasi vacum dapat dilihat pada lampiran I gambar 6.

Dengan prosedur yang sama digunakan untuk transesterifikasi dengan lama reaksi 2 jam dan 3 jam. Hasil FAME untuk reaksi 1 jam, 2 jam, 3 jam dapat dilihat pada lampiran I Gambar 8.

3.5 Pengujian Viskositas

Tujuan pengujian viscositas adalah untuk mengukur lamanya waktu aliran minyak untuk melewati batas yang telah dikalibrasi pada alat viskositas kinematik pada suhu 40°C.

Alat dan bahan yang diperlukan : 1. Viskometer

2. Beaker glass

3. Thermometer 2 buah 4. Hot plat

5. Statif 6. Penjepit

7. Balon karet pipet 8. Stopwatch 9. Corong glass 10.Kain lap 11.Biodiesel Prosedur kerja :

1. Beaker glass yang telah diisi dengan air, diletakkan di atas hot plate. 2. Kemudian kedalam beaker yang berisi air dimasukkan viscometer.

3. Termometer yang satu diletakkan di dalam viscometer dan yang lainnya di dalam beaker glass berisi air.

4. Biodiesel dimasukkan kedalam viscometer dengan menggunakan corong glass 20 mL.

5. Hotplate disetting pada suhu 40°C dan dihubungkan dengan sumber arus listrik. 6. Setelah suhu biodiesel 40°C, lalu disedot menggunakan balon karet pipet sampai

melebihi garis atas yang ada pada viskometer.

7. Balon karet dilepas kemudian pipa kapiler ditutup dengan jari.

8. Jari dilepas sehingga biodiesel turun, lalu diukur waktu yang diperlukan biodiesel mengalir dari garis atas hingga garis bawah.

9. Dihitung viskositas biodiesel dengan menggunakan persamaan Viskositas kinematik = konstanta x waktu (detik).

10. Alat uji Viscometer dapat dilihat pada lampiran I gambar 10.

3.6 Pengujian Massa Jenis (Density)

Tujuan pengujian adalah untuk mengetahui berat jenis dari biodiesel turunan minyak kemiri.

Alat dan Bahan : 1. Piknometer 2. Beaker glass 3. Tissu

4. Water bath 5. N-Hexane 6. Asam kromat 7. Aquades 8. Alkohol 9. Petroleum eter Prosedur Kerja 1. Standarasi

a. Cuci piknometer (kapasitas 50 mL) dengan asam kromat. Bersihkan dan biarkan beberapa jam. Kosongkan piknometer dan timbang, lalu bilas dengan aquades.

b. Isi dengan aquades yang baru mendidih hingga penuh, didinginkan sampai suhu 20°C dan tempatkan pada waterbath pada suhu 25°C. Tunggu atau biarkan selama 30 menit. Setelah 30 menit atur posisi aquades pada tanda batas dan tutup.

d. Kosongkan piknometer, bilas beberapa kali dengan alkohol kemudian petroleum eter, Biarkan kering sempurna (sampai hilang bau petroleum eter) dan timbang (B).

e. Hitung berat aquades pada suhu 25oC (X) = (A-B) sebanyak 3 kali. 2. Densitas pada 25/25°C

a. Isi piknometer yang telah kering dengan sampel hingga penuh (yang telah dicairkan)

b. Tempatkan pada waterbath selama 30 menit pada suhu 25oC c. Atur volume biodiesel sampai tanda batas dan tutup

d. Angkat dari waterbath, lap dengan tissu dan keringkan. Selanjutnya timbang (C).

e. Timbang berat piknometer kosong. Seperti halnya pada bagian I (D). Berat jenis pada 25/25°C (Apparent) dihitung berdasarkan (C-D)/X. Lakukan pengulangan sampai 3 kali.

f. Menimbang Piknometer yang berisi sampel dapat dilihat pada lampiran I gambar 9.

3. Densitas pada 60/25°C

a. Cara kerjanya hampir sama dengan cara kerja pada 25/25°C, Hanya setting suhu waterbath pada suhu 60oC, Biarkan selama 30 menit dan dinginkan pada temperatur kamar.

b. Bersihkan botol sampai kering dengan lap atau tissue dan timbang

c. Berat jenis sampal ditentukan pada suhu tertentu, maka berat jenis pada 25/25oC dihitung sebagai berikut:

G = G’ + 0,00064 (T – 25°C) Dimana :

G = Berat jenis pada 25/25°C G’ = Berat jenis pada T / 25°C

T = Suhu dimana berat jenis ditentukan pada 0,00064 adalah koreksi rata-rata untuk 1°C.

Densitas pada 25/25oC G = C suhu pada air Berat botol Berat yak dan botol Berat ° − 25 ) ( ) min ( (3.1)

Densitas pada 60/25oC

G = ) 35 000025 , 0 ( 1 { x W F

+ (3.2)

Dimana :

F = Berat sampel pada suhu 60°C W = Berat air pada suhu 25°C

3.7 Pengujian Bilangan Iod

Tujuan Pengujian bilangan iod adalah untuk mengetahui seberapa banyak ikatan rangkap pada biodisel turunan minyak kemiri.Makin tinggi bilangan Iod semakin mudah rusak biodiesel

Alat dan bahan yang diperlukan: 1. Elemeyer tertutup (500 mL) 2. Labu ukur

3. Pipet 20 mL 4. Dua pipet 25 mL 5. Buret mikro 6. Kertas saring 7. Asam asetat

8. Larutan Kalium Iodida 9. Larutan Indikator 10.Sikloheksan 11.Larutan Wij’s

12.Larutan Na-thiosulfat (Na2S2O3.5H2O) 0,1 N

Prosedur Kerja :

1. Timbang dengan teliti 0,5 gr sampel yang telah homogen, lalu masukkan ke dalam Erlenmeyer bertutup

2. Ditambahkan 20 mL Sikloheksan dan 15 mL larutan wij’s.

3. Larutan di simpan ditempat gelap selama 30 menit, kemudian ditambah 15 mL KI 15% dan 85 mL aquades lalu diguncang-guncang hingga tercampur merata (± 5 menit).

4. Larutan diisi dengan larutan Na- thiosulfat (Na2S2O3.5H2O) 0,1 N menggunakan

indikator pati sampai larutan menjadi jernih (warna biru hilang). Alat uji bilangan iod dapat dilihat pada lampiran 9 Gambar 12

5. Dilakukan hal yang sama untuk blanko (tanpa sampel) 6. Dihitung bilangan iod dengan menggunakan persamaan

Bilangan iod (mg/g) =

W x N x S

B ) 12,692 ( −

(3.3)

B = Volume (mL) tittrasi blanko S = Volume (mL) tittrasi sampel

N = Normalitas Na-thiosulfat (Na2S2O3.5H2O)

W = Berat sampel

3.8 Pengujian Titik Kabut (Cloud Point)

Tujuan Pengujian adalah temperatur dimana sampel mulai terbentuk awan di bawah kondisi test.

Alat dan Bahan : 1. Gelas ukur

2. Thermometer (kisaran – 40oC s/d 60 oC) 3. Waterbath

4. Oven

Prosedur Kerja :

1. Sampel dimasukkan ke dalam gelas ukur ± 20 mL, Kemudian dipanaskan hingga suhu 130 oC di dalam sebuah oven dengan tujuan agar air yang terdapat dalam sampel menguap selama ± 5 menit.

2. Masukkan gelas ukur yang berisi sampel kedalam waterbath kemudian di dinginkan.

3. Sampel diaduk dengan kecepatan konstan menggunakan termometer agar suhunya merata untuk menghindari terbentuknya

4. Amati suhu termometer, suhu dimana bacaan (skala) termometer tidak dapat dilihat merupakan titik kabut (Cloud Point) dari sampel yang diamati.

5. Alat uji titik kabut dapat dilihat pada lampiran I gambar 11.

3.9 Pengujian Kadar Air

Tujuan pengujian kadar air ini adalah untuk mengukur kandungan air yang masih ada dalam biodiesel.

Alat yang digunakan : Mettler Toledo DL 32 Karl Fischer Coulometer Prosedur kerja :

1. Isi “Buku Pemakaian” alat Mettler Toledo DL 32 Karl Fischer Coulometer 2. Isikan Molecular Sieve ke dalam rongga pada bagian dalam tutup Vessel

3. Isikan 1 ampul (5 ml) katolie pada bagian dalam cell

4. Isikan anolie pada bagian luar cell (ketinggian anolie berada di atas katolie) 5. Hubungkan stop kontak pada sumber listrik yang stabil 220V. Tekan tombol ON

pada alat Mettler Toledo DL 32 Karl Fischer Coulometer 6. Tekan tombol “Run“

7. Pilih “method 1“ dan tekan tombol “F3 OK“

8. Alat kan melakukan “Pretitration“, tunggu sampai pretitration selesai dimana alat berada dalam keadan Stand By.

9. Tunggu sampai alat menunjukkan “Drift < 10“ 10. Kemudian tekan tombol “F3 Sampel“

44

11. Masukkan “ MixTime“ sesuai kebutuhan dan tekan tombol “F3 OK“

12. Masukkan sampel dengan menggunakan syringe bersih, dimana sampel yang berada dalam syringe tersbut telah diketahui beratnya dan tekan tombol “F3 OK“ 13. Pada saat berlangsung “Mix Time“ tekan tombol “F1 Sampel“

14. Masukkan nilai berat sampel yang telah ditimbang tersebut lalu tekan tombol “F3 OK“

15. Tunggu sampai hasil analisa keluar lalu dicatat hasil analisanya

16. Jika telah selesai tekan tombol “F3 OK“ maka alat akan berada dalam keadaan Stand By, ulangi pengerjaan dengan contoh yang lain.

17. Untuk mematikan alat tekan tombol “reset“ dan tekan tombol “ON/OFF“ pada bagian belakang alat

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Reaksi itu suatu proses yang berjalan menurut waktu, jadi reaksi transesterifikasi minyak kemiri ini diharapkan dapat menghasilkan metil ester asam lemak yang sering disebut FAME (Fatty Acid Methyl Ester). Dalam minyak kemiri terdapat 3 gugus Asetil yang mungkin akan berubah secara bertahap menurut proses waktu. Karena itu penelitian ini perlu mempelajari perubahan minyak kemiri menjadi metil ester asam lemak dengan memvariasi waktu. Untuk memperoleh metil ester dilakukan dengan proses transesterifikasi dalam metanol dengan menggunakan katalis basa CaO dan kosolven eter pada suhu 65°C dengan variasi lama reaksi 1 jam, 2 jam, dan 3 jam.

4.1 Pembuatan Minyak Kemiri (Candle Nut Oil)

Biji kemiri yang digunakan dalam percobaan ini berasal dari Tanah Lingga. Selanjutnya daging kemiri dihaluskan, kemudian di Ekstraksi dengan n-heksan menggunakan alat sokletasi, selanjutnya di Rotavapour untuk memisahkan n-heksan dari minyak kemiri. Dari 10.000 gr daging kemiri yang telah dihaluskan diperoleh minyak kemiri sebanyak 5175 gr.

Dari data hasil pembuatan minyak kemiri, maka prosentase minyak kemiri yang terkandung dalam biji kemiri dapat dihitung sebagai berikut :

% Minyak Kemiri =

Kemiri Massa

Kemiri Minyak

Massa

x 100% (4.1)

% Minyak Kemiri =

000 . 10

5175

gr x 100%

% Minyak Kemiri = 51,75%

Jadi banyaknya minyak nabati (minyak kemiri) yang dikandung biji kemiri 51,75% dari biji kemiri.

4.2 Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil)

Sebelum ditransesterifikasi, minyak kemiri terlebih dahulu di uji titrasi untuk mengetahui kandungan asam lemak yang terdapat di dalam minyak sehingga dapat dihitung jumlah trigliseridanya. Hasil uji titrasi minyak kemiri selengkapnya dapat dlihat pada lampiran A. Konversi asam lemak menjadi trigliserida dapat dijabarkan pada tabel di bawah ini :

Tabel 4.1 Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Dalam basis hitungan 100 gr

Nama Asam MR Asam Lemak % Asam Lemak Massa Asam Lemak (gr) Jlh Mol Asam lemak Massa Rumus Trigliserida Jlh Mol Trigliserida Massa Trigliserida (gr)

C 12 214 0,1013 0,1013 0,00047 638 0,00015 0,0957

C14 242 0,1177 0,1177 0,00048 722 0,00016 0,1155

C16 270 6,3597 6,3597 0,02355 806 0,00785 6,3271

C18 298 2,7596 2,7596 0,00926 890 0,00308 2,7412

C18F1 296 22,6669 22,6669 0,07657 884 0,02552 22,5597

C18F2 294 43,7347 43,7347 0,14875 878 0,04958 43,5312

C18F3 292 24,1063 24,1063 0,08283 872 0,02751 23,9887

C20 326 0,0802 0,0802 0,02726 974 0,00008 0.0779

Jumlah = 99.4370 Keterangan : C12 = Asam Laurat

C14 = Asam miristat

C16 = Asam Palminat

C18 = Asam Stearat

C18F1 = Asam Oleat

C18F2 = Asam Linoleat

C18F3 = Linolenat

C20 = Asam Arachidat

Berdasarkan Tabel 4.1 jumlah trigliserida yang terkandung dalam 100 gram minyak kemiri sebelum di transesterifikasi adalah 99,437 gr.

Secara teori dapat kita diprediksi jika 1 mol minyak kemiri (m = 881 gr) ketika ditransesterifikasi akan menghasilkan jumlah metil ester (FAME) sebesar :

FAME (teori) =

da trigliseri Berat

yak Beratmin

x 100 gr (4.2)

FAME (teori) =

gr gr 437 , 99 881

x 100 gr

FAME (teori) = 885,988 gr

Artinya jika transesterifikasi berlangsung sempurna 100%, dari 881 gr minyak kemiri akan menghasilkan jumlah metil ester sebanyak 885,988 gr.

Untuk mendapatkan metil ester asam lemak (FAME) dari minyak kemiri, maka dilakukan dengan proses transesterifikasi dalam metanol dengan menggunakan katalis basa CaO dan kosolven eter pada suhu 65°C. Dari 881 gr minyak kemiri yang ditransesterifikasi diperoleh FAME kasar dan hasilnya seperti tabel di bawah ini :

Tabel 4.2 FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi Lama reaksi

Produksi FAME

1 jam 2 jam 3 jam

FAME kasar yang dihasilkan 450 gr 507 gr 585 gr

a. Dari 881 gr minyak kemiri, ketika ditransesterifikasi dengan katalis CaO selama 1 jam diperoleh FAME kasar 450 gr dengan kadar metil ester 69,90% (Lampiran B hasil uji GC), maka FAME hasil eksperimen dapat dihitung :

FAME (eksperimen) = berat FAME kasar x metil ester GC (4.3) FAME (eksperimen) = 450 gr x 69,90%

FAME (eksperimen) = 314,55 gr

Artinya dari 450 gr metil ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi hanya mengandung 314,55 gr metil ester murni, sisanya 135,45 gr berupa Gliserol, methanol, n-heksan, air dan zat pengotor lainnya.

Jadi prosentase konversi FAME dapat dihitung dengan :

% konversi FAME =

teori FAME

eksperimen FAME

x 100% (4.4)

% konversi FAME =

gr gr 988 , 885 55 , 314 x 100%

% konversi FAME = 35,50%

b. Dari 881 gr minyak kemiri, ketika ditransesterifikasi dengan katalis CaO selama 2 jam diperoleh FAME kasar 507 gr dengan kadar metil ester 64,28% (lampiran C hasil uji GC), maka FAME hasil eksperimen dapat dihitung :

FAME (eksperimen) = berat FAME kasar x metil ester GC

FAME (eksperimen) = 507 gr x 64,28% FAME (eksperimen) = 325,89 gr

Artinya dari 507 gr metil ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi hanya mengandung 325,89 gr metil ester murni, sisanya 181,11 gr berupa gliserol, methanol, n-heksan, air dan zat pengotor lainnya.

Jadi prosentase konversi FAME dapat dihitung dengan :

% konversi FAME =

teori FAME

eksperimen FAME

x 100%

% konversi FAME =

gr gr 988 , 885 89 , 325

x 100%

% konversi FAME = 36,78%

c. Dari 881 gr minyak kemiri, ketika ditransesterifikasi dengan katalis CaO selama 3 jam diperoleh FAME kasar 585 gr dengan kadar metil ester 63,04% (lampiran D hasil uji GC), maka FAME hasil eksperimen dapat dihitung :

FAME (eksperimen) = Berat FAME Kasar x Metil Ester GC

FAME (eksperimen) = 585 gr x 63,04% FAME (eksperimen) = 368,78 gr

Artinya dari 585 gr metil ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi hanya mengandung 368,78 gr metil ester murni, sisanya 216,22 gr berupa Gliserol, methanol, n-heksan, air dan zat pengotor lainnya.

Jadi prosentase konversi FAME dapat dihitung dengan :

% konversi FAME =

teori FAME

eksperimen FAME

x 100%

% konversi FAME =

gr gr 988 , 885 78 , 368

x 100%

% konversi FAME = 41,62%

Prosentase konversi FAME terhadap lama reaksi dapat digambarkan seperti pada grafik di bawah ini :

35.5 36.78 41.62 32.00 33.00 34.00 35.00 36.00 37.00 38.00 39.00 40.00 41.00 42.00 43.00

1 2 3

%   ko n v e rs i   FA M E   (   %   )

Lama Reaksi ( jam )

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama Reaksi

Dari grafik dapat dilihat bahwa produksi FAME kemiri yang diperoleh dari hasil percobaan dengan katalis CaO dan kosolven eter untuk lama reaksi 1 jam prosentase konversi FAME sebesar 35,50%, lama reaksi 2 jam prosentase konversi FAME sebesar 36,78%, dan lama reaksi 3 jam prosentase konversi FAME sebesar 41,62%. Kenaikan prosentase konversi FAME dari 1 jam ke 2 jam sebesar 1,28% menunjukkan reaksi berlangsung lambat sedangkan kenaikan prosentase konversi FAME dari 2 jam ke 3 jam sebesar 4,84% menunjukkan reaksi sudah mulai memperoleh hasil yang siknifikan. Berdasarkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin lama waktu reaksi semakin banyak produksi konversi FAME atau produksi konversi FAME berbanding lurus dengan lama reaksi.

Maka dapat disimpulkan bahwa semakin lama reaksi untuk rentang 1 jam sampai dengan 3 jam semakin besar produksi FAME, tetapi transesterifikasi untuk lama reaksi di atas belum maksimal untuk mengkonversikan minyak kemiri menjadi metil ester.

4.3 Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Reaksi transesterifikasi minyak kemiri (Candle Nut Oil) menggunakan CaO dan kosolven eter menghasilkan senyawa campuran yang terdiri dari metil ester, monogliserida, digliserida, trigliserida, dan freegliserida, dan hasilnya seperti tabel dibawah ini (hasil selengkapnya dapat dilihat pada lampiran E, lampiran F dan lampiran G).

Tabel 4.3 Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Dengan Katalis CaO

Lama Reaksi Hasil Produk

1 jam 2 jam 3 jam

Monodigliserida 0,759% 1,756% 1,970 %

Digliserida 0,632% 0,160% 0,470%

Trigliserida 0,200% 0,132% 0,350%

Freegliserida 0,215% 0,044% 0,600%

Total Gliserida 0,521% 0,53% 1,21%

Berdasarkan Tabel 4.3, dapat dijelaskan bahwa :

a. Untuk lama reaksi 1 jam FAME yang dihasilkan 69,90% dan total gliserida 0,521%. Jadi jumlah FAME dan gliserida di dalam metil ester sebagai hasil transesterifikasi sebesar 70,421%, jadi sisanya sebesar 29,579% merupakanan air dan zat-zat pengotor yang berasal dari zat-zat yang terlarut dalam campuran. b. Untuk lama reaksi 2 jam FAME yang dihasilkan 64,28% dan total gliserida

0,53%. Jadi jumlah FAME dan gliserida di dalam metil ester sebagai hasil transesterifikasi sebesar 64,81%, jadi sisanya sebesar 35,19% merupakanan air dan zat-zat pengotor yang berasal dari zat-zat yang terlarut dalam campuran. c. Untuk lama reaksi 3 jam FAME yang dihasilkan 63,04% dan total gliserida

1,21%. Jadi jumlah FAME dan gliserida di dalam metil ester sebagai hasil transesterifikasi sebesar 64,25%, jadi sisanya sebesar 35,75% merupakanan air dan zat-zat pengotor yang berasal dari zat-zat yang terlarut dalam campuran. Dari ketiga pembahasan di atas metil ester sebagai hasil transesterifikasi selalu menghasilkan zat-zat pengotor rata-rata 33,55%, hal ini dapat terjadi disebabkan oleh proses pencucian dan penyaringan belum sempurna dan tidak maksimal.

Metil Ester Asam Lemak (FAME) dari hasil transesterifikasi kemudian dilakukan pengujian sifat-sifat fisikanya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut (cloud point), dan kadar air. Hasil pengujian sifat-sifat fisis dan prosentase konversi fame dapat dilihat pada tabel di bawah ini (hasil uji fisis selengkapnya dapat dilihat pada lampiran H).

Tabel 4.4. Hasil Uji Fisis Lama Reaksi Parameter

1 jam 2 jam 3 jam

Viscositas 40°C 4,2914 cSt 4,4928 cSt 5,8583 cSt

Densitas 40°C 0,8694 gr/cm3 0,8783 gr/cm3 0,8905 gr/cm3 Bilangan Iod 56,55 grI2/100gr 55,81 grI2/100gr 43,81 grI2/100gr

Titik Kabut -250C -23,50C -21,20C

Kadar Air 0,09% 0,08% 0,08%

4.4 Viscositas

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap Biodiesel turunan minyak kemiri dengan katalis CaO dan kosolven éter (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara viscositas pada suhu 40°C dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 1 jam, 2 jam dan 3 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

4.2914 4.4928 5.8583 0.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000 6.0000 7.0000

35.5 36.78 41.62

V is co si ta s   4 0 0C   (   cS t   )

% konversi FAME

Gambar 4.2 : Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME Dari grafik hubungan Viscositas terhadap prosentase konversi FAME pada gambar 4.2 menunjukkan bahwa semakin naik prosentase konversi FAME semakin naik viscositasnya. Naiknya nilai viscositas disebabkan oleh bertambahnya jumlah gliserida yang berupa freegliserida, monogliserida, digliserida maupun trigliserida yang terkandung dalam metil ester itu, dari Tabel 4.3 diperoleh untuk lama reaksi 1 jam total gliseridanya 0,521%, untuk lama reaksi 2 jam total gliseridanya 0,53%, dan untuk lama reaksi 3 jam total gliseridanya 1,21%. Bertambahnya jumlah total gliserida disebabkan karena proses pencucian FAME kasar untuk 1 jam, 2 jam, dan 3 jam tidak sama bersihnya. Dengan menggunakan jumlah air yang sama banyaknya

untuk mencuci, sementara FAME kasar yang akan dicuci berbeda jumlahnya yaitu 1 jam sebanyak 450 gr, 2 jam sebanyak 507 gr dan 3 jam sebanyak 585 gr maka tentulah FAME kasar 450 gr lebih bersih pencuciannya dibanding dengan pencucian FAME kasar 507 gr, demikian juga pencucian FAME kasar 507 gr lebih bersih dibanding dengan pencucian FAME kasar 585 gr. Perbedaan inilah yang membuat jumlah gliserida didalam metil ester bertambah banyaknya. Kenaikan total jumlah gliserida didalam metil ester inilah yang membuat viscositasnya semakin naik.

Viscositas larutan berkaitan dengan kekentalan, semakin besar viscositasnya semakin kental larutannya. Semakin kental bahan bakar biodiesel maka energi pembakarannya makin besar, jadi makin besar viscositas maka kalor yang dihasilkan untuk pembakaran biodiesel itu makin besar. Oleh karena itu semakin besar viscositas semakin kurang bagus pada mesin selain itu juga jalannya bahan bakar kedalam ruang mesin semakin kurang lancar. Makin besar viscositas makin besar densitasnya. Kekentalan (viscositas) biodiesel sangat dipengaruhi oleh freegliserida,digliserida, monogliserida maupun trigliserida.

Dari hasil penelitian diperoleh rentang viskositas biodiesel turunan minyak kemiri antara 4,2914 cSt – 5,8583cSt. Jika dibandingkan dengan Standard Biodiesel Indonesia viskositas berada pada rentang 2,3 cSt – 6,0 cSt dengan metode uji ASTM D-445 dan viscositas standard mutu solar pada rentang 1,6 cSt – 5,8 cSt dengan metode uji ASTM D-445, maka dapat disimpulkan viscositas hasil penelitian ini masih berada pada batas Standard Biodiesel Indonesia dan Standard Mutu Solar. Bahan bakar dengan viskositas rendah akan lebih mudah dialirkan dan sistem injeksi akan lebih baik.

4.5 Densitas

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap Biodiesel turunan minyak kemiri dengan katalis CaO dan kosolven éter (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara densitas pada suhu 40°C dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 1 jam, 2 jam dan 3 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

0.8694 0.8783 0.8905 0.855 0.86 0.865 0.87 0.875 0.88 0.885 0.89 0.895

35.5 36.78 41.62

D e n si ta s   4 0 0C   (   g r/ cm 3)

% konversi FAME

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi FAME

Secara teori massa jenis digliserida, monogliserida, trigliserida maupun freegliserida lebih besar dari massa jenis metil ester asam lemak (FAME).

Dari grafik hubungan antara densitas terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa nilai densitas naik sesuai dengan meningkatnya produksi metil ester (FAME), ini dapat terjadi disebabkan oleh meningkatnya jumlah monogliserida, digliserida, trigliserida maupun freegliserida yang mengakibatkan total gliserida bertambah. Meningkatnya total gliserida di dalam metil ester mengakibatkan massa jenis metil ester secara keseluruhan akan naik. Keadaaan ini dapat terjadi disebabkan oleh proses pencucian dan pemurnian yang kurang sempurna. Oleh karena itu agar massa jenis (densitas) metil ester sekecil mungkin disarankan perlu dilakukan proses pencucian yang lebih banyak agar total gliseridanya semakin sedikit. Jadi densitas naik bukan karena pengaruh lama reaksi tetapi karena proses pencucian yang kurang sempurna.

Densitas dari hasil penelitian ini berada pada rentang 0,8694 gram/cm3 – 0,8905 gram/cm3. Densitas pada Standar Biodiesel Indonesia berada pada interval 0,850 gram/cm3 – 0,890 gram/cm3 dengan metode uji ASTM D 1298 dan densitas standard mutu solar berada pada interval 0,82 gram/cm3 – 0,87 gram/cm3 dengan metode uji ASTM D 1298. Jadi densitas dari hasil penelitian ini masih berada dalam rentang mutu biodiesel Indonesia dan mutu solar.

4.6 Bilangan Iod

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel turunan minyak kemiri dengan katalis CaO dan kosolven eter (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara bilangan Iod dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 1 jam, 2 jam dan 3 jam dapat digambarkan seperti grafik berdasarkan tabel di bawah ini :

56.55 _55.81 43.81 0 10 20 30 40 50 60

35.5 36.78 41.62

B il a n g a n   Io d   (   g r/ 1 0 0 g r   )

% konversi FAME

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Bilngan Iod Dengan Prosentase Konversi FAME

Bilangan Iod menunjukkan untuk melihat seberapa banyak ikatan rangkap yang ada pada biodiesel. Semakin tinggi bilangan iod semakin banyak ikatan rangkapnya dan makin tinggi bilangan iod viscositasnya makin kecil karena biodiesel makin encer sehingga biodiesel gampang rusak. Bilangan Iod juga menunjukkan ketidak jenuhan asam lemak penyusun lemak seperti C18: F1, C18: F2, C18: F3. Semakin tinggi nilai asam

lemak tak jenuh semakin naik bilangan iod dan semakin rendah nilai asam lemak tak jenuh semakin turun bilangan iod.

Grafik hubungan bilangan iod terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa meningkatnya produksi FAME pada pembuatan biodiesel minyak kemiri menyebabkan turunnya nilai bilangan iod, hal ini disebabkan adanya perbedaan kandungan asam lemak tak jenuh pada FAME hasil reaksi transesterifikasi. Untuk lama reaksi 1 jam jumlah produksi FAME 35,5% dan bilangan iodnya 56,55 dihasilkan asam oleat (C18: F1) sebanyak 3,1600, asam linoleat (C18: F2) sebanyak

4,8228 dan asam linolenat (C18: F3) sebanyak 2,9598 sedangkan untuk lama reaksi 3

jam jumlah produksi FAME 41,62% bilangan iodnya 43,81 dihasilkan asam oleat sebanyak 2,7499, asam linoleat sebanyak 4,2040 dan asam linolenat sebanyak 2,9566. Dapat dilihat adanya pengurangan nilai asam lemak tak jenuh seperti asam oleat, asam linoleat, asam linolenat saat lama reaksi 3 jam jika dibandingkan saat lama reaksi masih 1 jam. Berkurangnya nilai asam lemak tak jenuh ini disebabkan oleh berubahnya asam lemak tak jenuh menjadi metil ester saat terjadi proses transesterifikasi. Jadi menurunnya nilai asam lemak tak jenuh menyebabkan turunnya bilangan iod.

Berdasarkan data karakteristik mutu biodiesel dengan metode uji AOCS Cd 1-25 bahwa batas bilangan iod yang diperkenankan untuk biodiesel adalah maks 115 gI2/100gr, maka bilangan Iod pada percobaan ini antara 43,81 gI2/100gr – 56,55

4.7 Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point)

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel turunan minyak kemiri dengan katalis CaO dan kosolven eter (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara titik kabut dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 1 jam, 2 jam,dan 3 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

‐25 ‐23.5 ‐21.2 ‐26 ‐25 ‐24 ‐23 ‐22 ‐21 ‐20 ‐19

35.5 36.78 41.62

C lo u d   P o in t   (   0C   )

% konversi FAME

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi FAME

Titik kabut menyatakan temperatur saat bahan bakar mulai tampak berkeruh bagaikan kabut. Titik kabut juga ditentukan oleh ketidakjenuhan yang digambarkan oleh bilangan iod, makin tinggi bilangan iod makin rendah titik kabutnya dan semakin rendah bilangan iod semakin tinggi titik kabutnya.

Dari grafik hubungan antara Cloud Point terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.5 menunjukkan bahwa semakin naik prosentase konversi FAME semakin naik nilai titik kabutnya. Naiknya nilai titik kabut (cloud point) disebabkan oleh turunnya bilangan iod yang digambarkan oleh perbedaan asam lemak tak jenuh.

Berdasarkan data karakteristik mutu biodiesel dengan metode uji ASTM D 2500 batas máximum nilai titik kabut 18°C, maka nilai titik kabut biodiesel dari minyak kemiri pada percobaan ini antara -25°C s/d -21,2°C masih berada di bawah nilai titik kabut standrat biodiesel indonesia sehingga biodisel minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi dapat digunakan di daerah yang bertemperatur lebih rendah dari 18°C. Semakin rendah nilai titik kabut biodiesel semakin bagus digunakan didaerah yang suhunya dingin.

4.8 Kadar Air

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel turunan minyak kemiri dengan katalis CaO dan kosolven eter (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara kadar air dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 1 jam, 2 jam dan 3 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

0.09 0.08 0.08 0.074 0.076 0.078 0.08 0.082 0.084 0.086 0.088 0.09 0.092

35.5 36.78 41.62

% konversi FAME

K a d a r   Ai r   (   %   )

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi FAME

59

Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutu biodiesel makin baik, karena kadar air yang kecil dapat memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas.

Berdasarkan grafik hubungan kadar air terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.5, kadar air dari percobaan ini antara 0,08% - 0,09%. Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia kadar air maks 0,05% dengan metode uji ASTM D 2709 maka hasil penelitian ini menunjukkan kadar air yang terdapat dalam biodiesel minyak kemiri dengan katalis CaO sedikit diatas Standar biodiesel Indonesia, tetapi kadar air biodiesel turunan minyak kemiri ini dapat ditekan sehingga berada pada rentang standar biodiesel SNI dengan cara pada saat proses pencucian dan pemurnian dibuat lebih bersih dan maksimal. Tingginya kadar air dapat menyebabkan kualitas minyak kurang bagus.

BAB V

KESMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan terhadap sifat-sifat kimia dan sifat-sifat fisika biodiesel turunan minyak kemiri dari hasil reaksi transesterifikasi, maka dapat disimpulkan :

Transesterifikasi minyak kemiri dengan katalis CaO dapat menghasikan metil ester brvarisi terhadap waktu. Reaksi selama1 jam konversi metil ester 35,5%, total gliserida 0,521%, menghasilkan viscositas 4,2914 cSt, densitas 0,8694 gr/cm3, bilangan iod 56,55 grI2/100gr, titik kabut -25°C, dan kadar air 0,09%, untuk lama

reaksi 2 jam prosentase konversi metil ester 36,78%, total gliserida 0,53%, menghasilkan viscositas 4,4928 cSt, densitas 0,8783 gr/cm3, bilangan iod 55,81 grI2/100gr, titik kabut -23,5°C, dan kadar air 0,08%, dan untuk lama reaksi 3 jam

prosentase konversi metil ester 41,62%, total gliserida 1,21% menghasilkan viscositas 5,8583 cSt, densitas 0,8905 gr/cm3, bilangan iod 43,81 grI2/100gr, titik kabut

-21,2°C, dan kadar air 0,08%.

5.2 Saran

Dari data konversi metil ester terdapat ada korelasi erat terhadap waktu reaksi. Pada 3 jam diperoleh prosentase konversi metil ester paling tinggi dan juga mengandung total gliserida cukup tinggi. Akibat kandungan gliserida ini maka terjadi penyimpangan sifat fisika dari FAME. Seharusnya FAME yang tinggi memberikan Viskositas dan densitas yang makin kecil. Hal penyimpangan ini diduga karena minimnya perlakuan pencucian pada langkah pemurnian. Jumlah gliserol yang naik harus diimbangi jumlah air untuk pencucian.

Lampiran G Uji GC Total GliseridaKemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO lama reaksi 3 jam

Lampiran I Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium

Gambar 1 : Proses Ekstraksi Gambar 2: rotavapor

Gambar 3: Autovlave (Reaktor) Gambar Gambar 4 : Hasil transesterifikasi FAME

tempat reaksi transesterifikasi, dan Gliserol suhu 65 oC, 2700 rpm

Gambar 5 : Pemisahan gliserol Gambar 6 : Untuk memurnikan biodiesel dari FAME dari n-Hexana, Metanol dan Eter,

Biodiesel didestilasi atau divakum selama 5 jam

Gambar 7 : Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel

FAME 1 Jam FAME 2 Jam FAME 3 Jam Gambar 8 : Hasil FAME reaksi 1 jam, 2 jam,dan 3 jam

Gambar 11 : Alat Uji Titik kabut. Gambar 12 : Alat Uji Bilangan Iod