Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) dengan Menggunakan Katalis Polistirena Sulfonat (PSS)

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK
PAGAR(Jatropha Curcas ) DENGAN MENGGUNAKAN
KATALIS POLISTIRENA SULFONAT (PSS)
TESIS

Oleh :
PINER SIHOTANG
097026023/FIS

PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK
PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS

POLISTIRENA SULFONAT (PSS)

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

PINER SIHOTANG
097026023/FIS

PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis

Nama
NIM
Program Studi
Fakultas

: PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP
PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL
TURUNAN MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha
Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS
POLISTIRENA SULFONAT (PSS)
: Piner Sihotang
: 097026023
: Magister Fisika
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Menyetujui
Komisi Pembimbing :

Dr. Marhaposan Situmorang
Ketua

Dr. Nimpan Bangun, MSc.
Anggota

Ketua Program Studi,

D e k a n,

Dr.Nasruddin MN. M.Eng.Sc.
NIP 195507061981021002

Dr.Sutarman MSc.Ph.D
NIP 196310261991031001

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN ORISINALITAS

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK
PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS
POLISTIRENA SU FONAT(PSS)
TESIS

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 2011

(PINER SIHOTANG)

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
di bawah ini:
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah

: PINER SIHOTANG
: 097026023
: Magister Fisika
: 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 JARAK
PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN
KATALIS POLISTIRENA SULFONAT(PSS)
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEksklusif 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 2011

(PINER SIHOTANG)

Universitas Sumatera Utara

Telah Diuji
Pada Tanggal : 24 Juni 2011

PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua

: Dr. Marhaposan Situmorang

Anggota

: 1. Dr. Nimpan Bangun, MSc
2. Dr. Nasruddin MN.M.Eng.Sc.
3. Dr. Anwar Darma Sembiring,MS
4. Drs. Nasir Saleh,M.Eng.Sc.

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI
Nama

:

PINER SIHOTANG,S.Pd

Tempat/tanggal lahir

:

Sosor.22 Pebruari 1971

Agama

:

Katolik

Alamat

:

Silaen,Toba Samosir

Telepon /HP

:

081375971785

Instansi Tempat Bekerja :

SMA Negeri 1 SILAEN

Alamat Kantor

:

Hutanamora,Kec.Silaen,Toba samosir

Telepon

:

-

DATA PENDIDIKAN
SD

: SD NEGERI HUTARI

Tamat

:

1984

SMP

: SMP NEGERI SATAHI PUSUK

Tamat

:

1987

SMA

: SMA RK ST Maria Pakkat

Tamat

:

1990

Strata-1

: FPMIPA IKIP Negeri Medan

Tamat

:

1995

Strata-2

: PSMF PPs FMIPA USU

Tamat

:

2011

Universitas Sumatera Utara

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 penelitian dan penulisan tesis ini dengan judul
“Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan
Karakteristik Biodiesel
Turunan Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) dengan Menggunakan
Katalis Polistirena Sulfonat (PSS)”. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis
pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami 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.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc.
atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program
Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua
Program
Studi
Magister
Fisika,
Bapak
Dr.Nasrudin.MN.M.Eng,Sc. Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak
Drs. Anwar Sembiring,MS 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 Dr. Nimpan Bangun, M.Sc. selaku Anggota Komisi Pembimbing yang
sangat banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis
ini. dan rekan-rekan guru, SMA Negeri 1 Silaen yang telah banyak membantu
dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan.
Rekan-rekan mahasiswa sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara
khususnya Progam studi Ilmu Fisika angkatan 2009, Marlon Ritonga, Hulman
Sibarani, Parlindungan Sitorus, atas dukungan saran dan diskusi selama
penelitian.
Kepada Ayah Josiaman Sihotang dan Ibunda Timak Br Mahulae serta istri
tersayang Lenny Hotmaida Sitorus dan anak-anakku terkasih Ria Anjelina
Sihotang,Dela Stevany Sihotang,Alfred Basar sihotang.Terima kasih atas segala
pengorbanan kalian baik berupa moril maupun materil,budi baik ini tidak dapat
dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa.

Universitas Sumatera Utara

Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak
dan menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini.
Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan
selanjutnya.
Medan, Juni 2011

Piner Sihotang

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP
PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODISEL MINYAK
JARAK PAGAR(Jatropha curcas) DENGAN KATALIS
POLISTIRENA SULFONAT(PSS)
ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak Jarak Pagar berasam lemak
bebas ( ALB) 7,78% melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam
sebuah autoclave dengan mencampurkan bahan bahan minyak jarak pagar :
methanol sebanyak 1:6 mol, katalis PSS 4% berat dari minyak. Reaksi ini
berlangsung pada suhu 80oC dengan variasi waktu, 2 jam, dan 6 jam.
Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan yaitulapisan atas mengandung metil
ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa. Lapisan atas
dipisahkan menggunakan corong pisah, sisa lapisan bawah ditambahkan n-heksan
100 ml dan kemudian digabungkan dengan FAME. Gabungan kemudian
dinetralkan dengan amoniak sebanyak 100 ml diikuti penambahan aquadest 100
ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4 anhidrat kemudian disaring . Filtrat
didestilasi memisahkan pelarut, selanjutnya divakum. Residu ditimbang kemudian
diuji sifat fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar
air.
Dengan menggunakan minyak jarak pagar 50 gr , diperoleh bahan FAME crude
34 gr, konversi 65,240% selama 2 jam. Viscositas 22,65cSt, densitas 0,91gr/cm3,
bilangan Iod 67,05g/cm2, titik kabut 1.76oC, dan kadar air 0,0682%. FAME
crude sebanyak 40.04 gr dengan konversi77,52%, untuk 6 jam. Viscositas 19,26
cSt, densitas 0,90 gr/cm3, bilangan Iod 67,33mg/g, titik kabut 1.50oC, dan kadar
air 0,0736%.
Makin lama reaksi makin tinggi konversi reaksi sehingga memberi perubaha
penting pada sifat fisis biodiesel. Sifat sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel
turunan minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti
bahan bakar solar.
Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarakPagar katalis, FAME,
viscositas, densitas, bilngan iod, titik kabut, kadar air.

Universitas Sumatera Utara

EFFECT OF REACTION DURATION ON THE CHANGE IN
CHARACTERISTICS OF CASTOR OIL PLANT (Jatropha curcas)
BIODIESEL USING POLY STIRENE (PSS)
CATALYST

ABSTRACT

Production of castor oil derived biodiesel with 7.78% free fatty acid (FAA) has
been done by transesterification process. The process was carried out in an
autoclave by missing the materials of castor oil such as methanol in 1:6 mole,
PSS catalyst 4% of the oil Weight. The reaction procced in 80°C with the varyng
time 2 and 6 hours. The transesterification resulted in 2 layers ; upper layer
containing methyl ester (FAME) and the lower layer containing residual glycerol
and methanol. The upper layer was separated by using a separating funnel, the
residual lower layers was added by 100 ml n-hexane incorporated into FAME.
The incopration was then neutralized by 100 ml ammoniac followed by the
addition of 100 ml aqueos. The fraction was destillated to separate the solvent,
and then vacuumed. The residue was weighted an then tested for the physical
features such as viscosity, density, Iod grade, fogging point and the water content.
Using 50 grs castor oil, 34 grs crude FAME was produced, and convertion of
65.24% for 2 hours, viscosity of 22.65cSt, density of 0.9 gr/cm3, Iod grade of
67.05% cm², fogging point of 1.76C, and water content of 0.0682%, the crude
FAME of 40.04gr with the conversion of 77.52% for 6 hours. Viscosity of
19.26cSt, density of 0.90 gr/cm3, Iod grade of 67.33 mg/g, fogging point of 1.50°C
and water content of 0.0736%.
The longer is the reaction, the higher is the reaction conversion that resulted in in
important changes in the physical features of biodiesel. The physical features
showed that the castor oil-derived biodiesel may be used to be one alternative of
substituting solar fuel.
Keywors

: Biodiesel, transterification, castor oil, cataliyst, FAME, viscosity,
Density, Iod Grade, fogging point, water content.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
i
iii
iv
v
vii
viii
ix

KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
BAB I

PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Batasan Masalah
1.3 Perumusan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian

1
1
3
3
4
4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel
2.2 Jarak Pagarl
2.3 Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas)
2.4 Katalis
2.5 Methanol
2.6 Kosolven
2.7 Reaksi Transesterifikasi
2.8 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel
2.8.1. Viskositas
2.8.2. Densitas (Rapat Massa)
2.8.3. Titik Kabut(Cloud Point) dan Titik Tuang (Puor
Point)
2.8.4. Bilangan Iod
2.8.5. Kadar Air
2.8.6. Bilangan Cetana
2.9. Persyaratan Kualitas Biodiesel
2.10. Persyaratan Mutu Solar

5
5
6
6
8
9
9
10
12
12
14

METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Diagram Alir Penelitian
3.2.1. Diagram Pembuatan Minyak Jarak Pagar
3.2.2. Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel)
3.3 Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan
Katalis PSS
3.3.1. Alat Dan Bahan

18
18
18
18
19

BAB III

14
15
15
15
16
17

20
20

Universitas Sumatera Utara

3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.

Prosedur Kerja
Pengujian Viskositas
Pengujian Massa Jenis (Density)
Pengujian Bilangan Iod
Pengujian Titik Kabut (Cloud Point)
Pengujian Kadar Air
Pengujian Flash Point

21
23
24
26
28
28
30

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Transesterifikasi Minyak jarak Pagar
4.2 Hasil Uji Fisis
4.3 Viscositas
4.4 Densitas
4.5 Bilangan iod
4.6 Hasil Pengujian titik kabut
4.7 Kadar air

31
31
35
36
37
38
40
41

BAB V

KESMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran

43
43
43

DAFTAR PUSTAKA

44

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor
Tabel

Judul

Halaman

2.1.

Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar

7

2.2

Persyaratan Kualitas Biodiesl Menurut SNI-04-7182-2006

16

2.3.

Persyaratan Mutu Solar

17

4.1.

Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam
Minyak Jarak Pagar Dalam basis hitungan 100 gr

31

4.2.

FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi

33

4.3.

Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Minyak Jarak Pagar
Dengan Katalis PSS
34

4.4.

Hasil Uji Fisis

35

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Nomor
Gambar

Judul

Halaman

3.1. Diagram Pembuatan FAME (Biodiesel) dari Minyak Jarak Pagar

18

3.2. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME)

19

4.1. Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama
Reaksi

34

4.2. Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME

36

4.3. Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi
FAME

37

4.4. Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi
FAME

38

4.5. Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi
FAME

40

4.6. Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi
FAME

41

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
A.
B.
C.

Judul

Hasil uji titrasi minyak jarak pagar
Data Hasil Uji Fisis
Gambar-Gambar Percobaan di laboratorium

Halaman
L-1
L-2
L-3

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP
PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODISEL MINYAK
JARAK PAGAR(Jatropha curcas) DENGAN KATALIS
POLISTIRENA SULFONAT(PSS)
ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak Jarak Pagar berasam lemak
bebas ( ALB) 7,78% melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam
sebuah autoclave dengan mencampurkan bahan bahan minyak jarak pagar :
methanol sebanyak 1:6 mol, katalis PSS 4% berat dari minyak. Reaksi ini
berlangsung pada suhu 80oC dengan variasi waktu, 2 jam, dan 6 jam.
Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan yaitulapisan atas mengandung metil
ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa. Lapisan atas
dipisahkan menggunakan corong pisah, sisa lapisan bawah ditambahkan n-heksan
100 ml dan kemudian digabungkan dengan FAME. Gabungan kemudian
dinetralkan dengan amoniak sebanyak 100 ml diikuti penambahan aquadest 100
ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4 anhidrat kemudian disaring . Filtrat
didestilasi memisahkan pelarut, selanjutnya divakum. Residu ditimbang kemudian
diuji sifat fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar
air.
Dengan menggunakan minyak jarak pagar 50 gr , diperoleh bahan FAME crude
34 gr, konversi 65,240% selama 2 jam. Viscositas 22,65cSt, densitas 0,91gr/cm3,
bilangan Iod 67,05g/cm2, titik kabut 1.76oC, dan kadar air 0,0682%. FAME
crude sebanyak 40.04 gr dengan konversi77,52%, untuk 6 jam. Viscositas 19,26
cSt, densitas 0,90 gr/cm3, bilangan Iod 67,33mg/g, titik kabut 1.50oC, dan kadar
air 0,0736%.
Makin lama reaksi makin tinggi konversi reaksi sehingga memberi perubaha
penting pada sifat fisis biodiesel. Sifat sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel
turunan minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti
bahan bakar solar.
Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarakPagar katalis, FAME,
viscositas, densitas, bilngan iod, titik kabut, kadar air.

Universitas Sumatera Utara

EFFECT OF REACTION DURATION ON THE CHANGE IN
CHARACTERISTICS OF CASTOR OIL PLANT (Jatropha curcas)
BIODIESEL USING POLY STIRENE (PSS)
CATALYST

ABSTRACT

Production of castor oil derived biodiesel with 7.78% free fatty acid (FAA) has
been done by transesterification process. The process was carried out in an
autoclave by missing the materials of castor oil such as methanol in 1:6 mole,
PSS catalyst 4% of the oil Weight. The reaction procced in 80°C with the varyng
time 2 and 6 hours. The transesterification resulted in 2 layers ; upper layer
containing methyl ester (FAME) and the lower layer containing residual glycerol
and methanol. The upper layer was separated by using a separating funnel, the
residual lower layers was added by 100 ml n-hexane incorporated into FAME.
The incopration was then neutralized by 100 ml ammoniac followed by the
addition of 100 ml aqueos. The fraction was destillated to separate the solvent,
and then vacuumed. The residue was weighted an then tested for the physical
features such as viscosity, density, Iod grade, fogging point and the water content.
Using 50 grs castor oil, 34 grs crude FAME was produced, and convertion of
65.24% for 2 hours, viscosity of 22.65cSt, density of 0.9 gr/cm3, Iod grade of
67.05% cm², fogging point of 1.76C, and water content of 0.0682%, the crude
FAME of 40.04gr with the conversion of 77.52% for 6 hours. Viscosity of
19.26cSt, density of 0.90 gr/cm3, Iod grade of 67.33 mg/g, fogging point of 1.50°C
and water content of 0.0736%.
The longer is the reaction, the higher is the reaction conversion that resulted in in
important changes in the physical features of biodiesel. The physical features
showed that the castor oil-derived biodiesel may be used to be one alternative of
substituting solar fuel.
Keywors

: Biodiesel, transterification, castor oil, cataliyst, FAME, viscosity,
Density, Iod Grade, fogging point, water content.

Universitas Sumatera Utara

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Akhir-akhir ini dunia sangat prihatin terhadap pemanasan global maupun polusi
udara. Penggunaan energi berbasis fosil (minyak tanah,maupun batu bara) sangat
merugikan kepada manusia karena dapat memberikan emisi nitrogen oksida
(NOx), belerang (SO2),CO2,partikel-partikel halus maupun logam-logam berat.
(Dermibas, A., 2010).

Peningkatan suhu udara selama satu abad yang lampau suhu udara global telah
naik 0,560C. Kenaikan ini disebut dengan perubahan iklim global atau pemanasan
global.Gas CO2 yang terdapat di udara memberikan pemantulan pemanasan ke
bumi sehingga suhu bumi akan naik dan diprediksi suhu akan naik 1,50C-5,80C.
Pengaruh pemanasan global ini berdampak pada perpindahan pertanian,pencairan
es di kutup maupun naiknya permukaan air laut 9-88cm pada tahun 2040,karena
itu maka perlu penggunaan bahan bakar bersifat tidak menaikkan CO2 di udara.
(Dermibas,A., 2010).

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. 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).

Universitas Sumatera Utara

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.M., 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

Universitas Sumatera Utara

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 iarak pagar memakai katalis PSS, dalam
metanol-dietil eter pada suhu 80°C sebagai variabel tetap dan waktu sebagai
variabel kontrol.

1.2 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini, peneliti membatasi masalah yakni :pembuatan sampel
biodiesel turunan minyak jarak pagar ber ALB 7,78% dengan katalis asam
sulfonat polistirena (PSS) ,sedangkan lama reaksi yang dilakukan adalah 2 jam
dan 6 jam

1.3 Perumusan Masalah
1. Apakah ada pengaruh lama reaksi terhadap perubahan metil ester turunan
minyak jarak pagar.
2. Untuk mengetahui nilai, viskositas, titik kabut, bilangan iod, kadar air,
densitas, untuk lama reaksi 2 jam dan 6 jam.

Universitas Sumatera Utara

1.4 Tujuan Penelitian

1. Untuk menggantikan katalis asam sulfat dengan katalis PSS karena asam
sulfat sulit diregenerasi pada proses transesterifikasi.
2. Mengetahui perubahan metil ester turunan minyak jarak pagar akibat
pengaruh lama reaksi.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Mengetahui pengaruh lama reaksi dan katalis PSS bahan bakar biodisel
minyak jarak pagar yang sesuai dengan karakteristik mutu solar.
2. Hasil penelitian dapat memberikan informasi ilmiah tentang bahan polimer
asam yang berdaya pada reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar ber
ALB 7,78 %. Polimer ini lebih bercampur homogen terhadap minyak
sehingga diharapkan dapat lebih efektif sebagai katalis transesterifikasi.
3. Pemisahan katalis PSS ini lebih mudah dari asam sulfat karena bobot
molekul nya lebih besar dan sifat liophilitas lebih tinggi dari asam sulfat
karena itu tidak mencemari lingkungan.

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.9 . Biodiesel

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.
Biodisel tergolong bahan bakar yang dapat diperbaharui karena diproduksi
dari hasil pertanian, antara lain: Jarak Pagar (Jatropha curcas), kelapa sawit,
kedelai, jagung, kapas, dan juga bisa dari lemak hewan. Penggunaan biodiesel
cukup sederhana,dapat terurai (biodegradable), tidak beracun dan pada dasarnya
bebas kandungan belerang (sulfur). Biodiesel memiliki kelebihan dibandingkan
dengan solar antara lain:
1.

Termasuk bahan bakar yang dapat diperbaharui

2.

Tidak memerlukan modifikasi mesin diesel yang telah ada

3.

Tidak memperparah efek rumah kaca karena siklus karbon yang terlibat
Pendek.

4.

Kandungan energi yang hampir sama dengan kandungan enrgi petroleum
diesel (sekitar 80 % dari petroleum disel.

5.

Penggunaan biodisel dapat memperpanjang usia mesin diesel karena
memberikan lubrikasi lebih daripada bahan bakar petroleum.

6.

Aman digunakan karena lebih terurai daripada gula, kandungan racunnya 10
kali lebih rendah daripada garam,memiliki plash point yang tinggi yaitu
sekitar 2000C, sedangkan bahan bakar diesel petroleum flash pointnya hanya
sekitar 700C.

7.

Bilangan setana yang lebih tinggi daripada petroleum diesel.

Universitas Sumatera Utara

8.

Hasil pembakaran dari biodisel ini,90% mengurangi total hydrocarbon yang
tidak terbakar,75 -90% mengurangi senyawa hidrokarbon aromatic, secara
signifikan mengurangi karbon monoksida dan 90% mengurangi resiko
kanker.

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
Minyak lemak + alkohol/metanol

2.10

biodiesel + gliseril

. Jarak Pagar (Jatropha curcas)

Jarak Pagar berasal dari tanaman jarak pagar (jatropha curcas) termasuk
golongan tanaman Euphorbiaceace, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Ada 4
jenis tanaman jarak pagar yang sering dijumpai di Indonesia, yaitu kaliki/kastor
(Ricinus comunis ), jarak pagar (jatropha curcas ), jarak gurita (jatrpha multifida ),
dan jarak landi (jatropha gossypifolia).
Jarak pagar berbentuk pohon kecil atau belukar dengan tinggi mencapai 5
meter dan bercabang tidak teratur. Batang jarak pagar berkayu, berbentuk
silindris, dan bergetah. Tanaman jarak pagar dapat tumbuh didaerah tropis,
maupun sub-tropis, bisa tumbuh di lahan yang tidak produktif dan dapat hidup
hingga 50 tahun (Prihamdana,2005)

2.11

. Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas Oil)

Minyak jarak mentah dimurnikan menjadi Minyak jarak murni (pure jatropha
oil) dengan cara menghilangkan kandungan lemak dan gum didalamnya. Minyak
jarak pagar alami ini dapat digunakan langsung tanpa proses lanjutan . Misalnya
Untuk mengoperasikan mesin genset dan mesin pembangkit listrik. Selain itu juga

Universitas Sumatera Utara

dapat digunakan sebagai minyak bakar, seperti untuk kompor, penghangat ayam
boiler, dan lampu penerangan (Nurholis,M., dkk,2007) Baru-baru ini minyak jarak
pagar digunakan sebagai bahan bakar (Biodiesel). Mobil dapat berjalan dengan
menggunakan bahan bakar ini tanpa memerlukan modifikasi mesin yang sangat
berarti
Minyak jarak Pagar cocok sebagai alternatip bahan baku biodisel karena:
a. Sifat fisika-Kimianya sesuai dengan sifat- bahan baku untuk memproduksi
biodisel.
b. Tidak termasuk minyak pangan
c. Tanaman jarak dapat tumbuh baik di lahan kering /kritis sehingga berpotensi
mengubah lahan kritis menjadi bahan produktif
Minyak jarak pagar yang akan diproses menjadi biodiesel mempunyai
komposisi asam lemak seperti pada tabel berikut :

Tabel II.1.Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar
a)
Karakteristik

% Kadar

Asam Lemak Palmitat

14.5

Asam Lemak Stearat

5.5

Asam Lemak Oleat

50

Asam Lemak Linoleat

29,6

Asam Lemak Miristat

0,25

Asam Lemak Arakhidrat

0,15
(Soerawidjaja,2003)

Universitas Sumatera Utara

2.12

. 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).

Universitas Sumatera Utara

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.

2.13

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.

Universitas Sumatera Utara

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 :
H2C

OCOR1

HC

OCOR2

H2C

OCOR3

Minyak/Lemak

+ 3 CH3OH

Katalis

H2C

OH

R1 COOCH3

HC

OH

+ R2 COOCH3

H2C

OH

R3 COOCH3

Glisrol

Metanol

RCOOCH3 + H2O

RCOOH + CH3OH

Metil ester

Asam lemak

Metil ester

R1, R2, R3 adalah rantai karbon asam lemak jenuh maupun asam lemak tak
jenuh.

Universitas Sumatera Utara

Mekanisme reaksi katalisis dengan asam dapat dlihat seperti dibawah ini :

R C

+

H

O

R C

O R1

R2OH( alkohol)

O
+

O R1

R

O R1

C
+

O R
2
H

H

Ester / Lemak

H

O

HOR1

O
R

C

O R2
Alkil Ester

+

O

H

R C

+

O R2
H

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 et all., 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

Universitas Sumatera Utara

(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.

Universitas Sumatera Utara

Viscositas dapat dibedakan

atas viscositas dinamik (µ) dan viscositas

kinematik (v). Viscositas kinematik merupakan perbandingan antara viscositas
dinamik (absolute) dengan densitas (rapat massa) fluida.


υ=

(2.1)

Dengan:

 = Viskositas kinematik (cSt)

 = Viskositas dinamik (poise)

 = Rapat massa (g/cm3)

Viscositas kinematik dapat diukur dengan alat Viscometer Oswald. Persamaan
untuk menentukan viscositas kinematik dengan menggunakan Viscometer Oswald
:
µ=Kxt
dimana

(2.2)

µ

= viscositas kinematik (centi stokes atau cSt)

K

= konstanta viscometer Oswald

t

= waktu mengalir fluida didalam pipa viscometer (detik)

Universitas Sumatera Utara

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.



m
v

(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 kristalkristal (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.

Universitas Sumatera Utara

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).

Universitas Sumatera Utara

2.9

Persyaratan Kualitas Biodiesel

Tabel 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006
Parameter dan Satuannya

Batas

Metode Uji

Metode

Nilai
Massa jenis pada 40°C, kg/m3

Setara

850 – 890

ASTM D 1298

ISO 3675

Viskositas kinematik pada 40°C, mm /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

-

maks. no. 3

ASTM D 130

ISO 2160

ASTM D 4530

ISO 10370

2

Korosi bilah tembaga

(3 jam, 50°C)

Residu karbon,%-berat,
- dalam contoh asli
- dalam 10% ampas distilasi

Maks. 0,05
(maks 0,03)

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

Sumber: Forum Biodiesel Indonesia

Universitas Sumatera Utara

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
Sumber: www.pertamina.com

Universitas Sumatera Utara

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU untuk
proses transesterifikasi dan Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan untuk sifatsifat Fisis. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Pebruari sampai Juni 2011
3.2. Diagram Alir Penelitian
3.2.1 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar
Minyak jarak pagar
Yang Sudah diketahui kandungan asam lemak
bebasnya7,78 %
Ditambahkan Metanol kering
yang sudah dilarutkan dalam
eter

Tabung Reaktor
Transesterifikasi

Ditambahkan
Katalis PSS

Larutan diaduk dan dipanaskan hingga suhu tetap 800
(Variasi waktu 2 jam,,6 jam)

Larutan dinetralkan
dengan amoniak
Larutan diektraksi dengan n-Heksan

Larutan dicuci dengan aquadest

Lapisan Atas

Pemisahan Lapisan

Lapisan Bawah

Larutan divakum dan hasilnya
ditimbang

Hasil
(FAME murni)

Ditambahkan Na2SO4 anhidrous
didiamkan selama 3 jam

Larutan disaring
Larutan didestilasi

Gambar 3.1 Diagram Pembuatan FAME(Biodiesel) dari minyak jarak pagar

Universitas Sumatera Utara

3.2.2. Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel)

FAME
(Biodiesel)

Sifat Fisika

Sifat Kimia

Flash Point

Kadar Air

Bilangan Iod

Cloud Point

Density

Viskositas

Gambar 3.2 Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME)

Universitas Sumatera Utara

3. 3. Proses Pembuatan FAME( Biodiesel) Dengan Menggunakan Katalis PSS
3.3.1 Alat dan Bahan
1. Alat yang dibutuhkan
a. Beaker Gelass 250 ml
b. Gelas Ukur 25 ml
c. Pipet Tetes
d. Autoclave (Reaktor)
e. Hotplate Stirer
f. Magnetik Stirer
g. Corong Pisah
h. Neraca Analitis
i.

Termometer 1000C

j.

Kertas Lakmus

k. Labu Leher 3
l.

Kertas Saring

m. Alat Vakum
n. TermostatAlat
o. Destilasi
2. Bahan yang dibutuhkan
a. Minyak Jarak Pagar (jatropha Curcas)
b. Katalis PSS
c. Eter
d. Metanol Kering
e. Aerosil
f. N-Heksan
g. Aquadest
h. Na2SO4 anhidrous

Universitas Sumatera Utara

3.4. Prosedur Kerja

1.

Pertama sekali

minyak jarak pagar di uji Gaskromatografi (GC) untuk

mengetahui kadungan asam lemak bebas (FFA) yang digunakan sebagai bahan
baku untuk menghasilkan biodiesel telah ditunjukkan bahwa kandungan asam
lemak bebas (FFA) 7,78 % (Lihat Lampiran )
2.

Kemudian menentukan jumlah minyak jarak pagar, metanol, katalis PSS, eter
dan aerosol.
Perbandingan molar minyak jarak pagar terhadap metanol 1 : 6 dan konsentrasi
katalis PSS 4% . Massa minyak jarak pagar ditimbang dengan neraca sebanyak
50 gr (0,053 mol), massa metanol 10,172 gr (0,318 mol), massa katalis PSS 4%
= 0,5 gr, eter sebanyak 5 ml dan aerosol 0,5 gr. Kemudian bahan-bahan itu
dimasukkan kedalam Autoclave (reactor), selanjutnya autoclave dipanaskan di
dalam oilbath pada suhu tetap 800C dan diaduk dengan menggunakan Hotplate
Stirer selama 6 jam (proses transesterifikasi dapat dilihat pada Lampiran C
Gambar 3).

3.

Proses Penetralan
a. Setelah diaduk 6 jam, campuran dikeluarkan dari Autoclave dan isinya
dimasukkan kedalam gelas ukur, lalu pH campuran diukur dengan
menggunakan kertas lakmus didapat pH.= 2 (campuran bersifat asam)
b. Sifat asam ini harus dinetralkan dengan memasukkan larutan Ammonium
kedalam campuran diaduk hingga merata hingga diperoleh pH campuran =
7,berarti rekasi sudah netral.
c. Setelah pH = 7 (netral),maka untuk memisahkan metil ester dari komponenkomponen lainnya,maka pada campuran diekstraksi dengan n-Hexana .Maka
terjadi dua lapisan yaitu lapisan atas dan bawah, kemudian lapisan bawah
dipisahkan.

Universitas Sumatera Utara

4.

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 C
gambar 4.

5.

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 C 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 3 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 C Gambar 7).

6.

Proses pemurnian biodesel
Untuk memurnikan biodiesel dari n-Hexana, metanol dan eter, Biodiesel
dimasukkan kedalam labu leher tiga, kemudian didestilasi biasa. Kemudian di
Vakum hingga bahan pelarut habis dan FAME ditimbang dan hasilnnya 28 gr.
Dengan prosedur yang sama digunakan untuk transesterifikasi dengan
konsentrasi katalis PSS 4 % dalam waktu 6 jam.
.

Universitas Sumatera Utara

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.

Universitas Sumatera Utara

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 C gambar 10.

3.6. Pengujian Massa Jenis (Density)

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

Universitas Sumatera Utara

biarkan selama 30 menit. Setelah 30 menit atur posisi aquades pada tanda
batas dan tutup.
c. Keluarkan dari waterbath, lap hingga kering dengan tissu dan timbang (A)
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 C
gambar 9.
3.

Densitas pada 40/25°C
a. Cara kerjanya hampir sama dengan cara kerja pada 25/25°C, Hanya setting
suhu waterbath pada suhu 40oC, 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

Universitas Sumatera Utara

T = Suhu dimana berat jenis ditentukan pada 0,00064 adalah koreksi ratarata untuk 1°C.
Densitas pada 25/25oC
G=

( Berat botol dan min yak )  ( Berat botol )
Berat air pada suhu 25C

(3.1)

Densitas pada 40/25oC
G=

F
W {1  (0,000025 x 35)

(3.2)

Dimana :
F

=

Berat sampel pada suhu 40°C

W

=

Berat air pada suhu 25°C

3.7. Pengujian Bilangan Iod

Tujuan Pengujian bilangan iod adalah untuk mengetah