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

(1)

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

M E D A N

2 0 1 1


(2)

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


(3)

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha

Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS

POLISTIRENA SULFONAT (PSS) Nama : Piner Sihotang

NIM : 097026023 Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing :

Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Nimpan Bangun, MSc.

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, D e k a n,

Dr.Nasruddin MN. M.Eng.Sc. Dr.Sutarman MSc.Ph.D NIP 195507061981021002 NIP 196310261991031001


(4)

PERNYATAAN ORISINALITAS

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

POLISTIRENA SU FONAT(PSS) 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 2011


(5)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

Nama : PINER SIHOTANG N I M : 097026023

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 JARAK

PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN

KATALIS POLISTIRENA SULFONAT(PSS)

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 2011


(6)

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.


(7)

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


(8)

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.


(9)

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


(10)

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,


(11)

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,


(12)

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 4

1.5 Manfaat Penelitian 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Biodiesel 5

2.2 Jarak Pagarl 6

2.3 Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) 6

2.4 Katalis 8

2.5 Methanol 9

2.6 Kosolven 9

2.7 Reaksi Transesterifikasi 10

2.8 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 12

2.8.1. Viskositas 12

2.8.2. Densitas (Rapat Massa) 14

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

Point) 14

2.8.4. Bilangan Iod 15

2.8.5. Kadar Air 15

2.8.6. Bilangan Cetana 15

2.9. Persyaratan Kualitas Biodiesel 16

2.10. Persyaratan Mutu Solar 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 18

3.2. Diagram Alir Penelitian 18

3.2.1. Diagram Pembuatan Minyak Jarak Pagar 18 3.2.2. Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel) 19 3.3 Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan

Katalis PSS 20


(13)

3.4. Prosedur Kerja 21

3.5. Pengujian Viskositas 23

3.6. Pengujian Massa Jenis (Density) 24

3.7. Pengujian Bilangan Iod 26

3.8. Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 28

3.9. Pengujian Kadar Air 28

3.10. Pengujian Flash Point 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31

4.1 Transesterifikasi Minyak jarak Pagar 31

4.2 Hasil Uji Fisis 35

4.3 Viscositas 36

4.4 Densitas 37

4.5 Bilangan iod 38

4.6 Hasil Pengujian titik kabut 40

4.7 Kadar air 41

BAB V KESMPULAN DAN SARAN 43

5.1. Kesimpulan 43

5.2. Saran 43


(14)

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel J u d u l 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


(15)

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar J u d u l 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


(16)

DAFTAR LAMPIRAN Nomor

Lampiran J u d u l Halaman

A. Hasil uji titrasi minyak jarak pagar L-1 B. Data Hasil Uji Fisis L-2 C. Gambar-Gambar Percobaan di laboratorium L-3


(17)

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,


(18)

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,


(19)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar 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).


(20)

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


(21)

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.

1.2Batasan 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.


(22)

1.4Tujuan 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.


(23)

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.


(24)

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 biodiesel + gliseril

2.10 . 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


(25)

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)


(26)

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).


(27)

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.


(28)

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 :

C

H2 OCOR1

C H C H2 OCOR2 OCOR3

+ 3 CH3OH Katalis

C

H2 OH

C H C H2 OH OH +

R1 COOCH3 R2 COOCH3 R3 COOCH3

Minyak/Lemak Metanol Glisrol Metil ester

RCOOCH3 + H2O RCOOH + CH

3OH

Metil ester Asam lemak

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


(29)

Mekanisme reaksi katalisis dengan asam dapat dlihat seperti dibawah ini :

R C O

O R1 H+

R C O

O+ H

R1

R2OH

R C O O+ O H R2 H R1 R C O O+ H R2 R C O

O R2

HOR1

H+ Ester / Lemak

( alkohol)

Alkil Ester

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


(30)

(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.


(31)

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 = K x t (2.2) dimana µ = viscositas kinematik (centi stokes atau cSt)

K = konstanta viscometer Oswald


(32)

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

(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.


(33)

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).


(34)

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


(35)

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


(36)

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 sifat-sifat 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

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

Larutan diaduk dan dipanaskan hingga suhu tetap 800

(Variasi waktu 2 jam,,6 jam) Minyak jarak pagar

Yang Sudah diketahui kandungan asam lemak bebasnya7,78 %

Ditambahkan Metanol kering yang sudah dilarutkan dalam

eter

Larutan dinetralkan dengan amoniak

Ditambahkan Na2SO4 anhidrous didiamkan selama 3 jam

Lapisan Bawah Lapisan Atas

Larutan disaring

Tabung Reaktor Transesterifikasi

Ditambahkan Katalis PSS

Larutan didestilasi

Larutan diektraksi dengan n-Heksan

Larutan dicuci dengan aquadest

Pemisahan Lapisan

Hasil (FAME murni) Larutan divakum dan hasilnya


(37)

3.2.2. Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel)

Gambar 3.2 Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME) FAME

(Biodiesel)

Sifat Kimia Sifat Fisika

V is k o si ta s B ila n g a n I o d D e n si ty C lo u d P o in t K a d a r A ir F la sh P o in t


(38)

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


(39)

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 komponen-komponen lainnya,maka pada campuran diekstraksi dengan n-Hexana .Maka terjadi dua lapisan yaitu lapisan atas dan bawah, kemudian lapisan bawah dipisahkan.


(40)

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.


(41)

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.


(42)

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


(43)

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 dariwaterbath, 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


(44)

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 40/25oC

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

 (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 mengetahui seberapa banyak ikatan rangkap pada biodisel turunan minyak jarak pagar. 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


(45)

11.Larutan Wij’s

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

13.Aquades

Prosedur Kerja :

1. Timbang dengan teliti 0,5 gr Sampel yang telah homogen, lalu dimasukkan dalam Erlemeyer bertutup..

2. Ditambahkan 20 ml Sikloheksan dan 15 ml larutan wijs.

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 menut).

4. Larutan diisi dengan larutan Na – thiosulfat 0,1N menggunakan indicator pati sampai larutan menjadi jernih..

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

Bilangan iod (mg/g)

=

W x N x S

B ) 12,6

( 

B = Volume (mL) titrasi blanko S = Volume (mL) titrasi sampel N = Normalitas Na-thiosulfat W = Berat Sampel


(46)

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

5. Biodiesel (sampel) 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 C gambar 1.

3.9. Pengujian Kadar Air

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


(47)

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“

11. Masukkan “ Mix Time“ 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


(48)

3.10. Pengujian Flash Point

Tujuan pengujian adalah untuk mengukur Titik Nyala (Flash Piont) dimana suhu terendah bahan bakar dapat terbakar ketika bereaksi dengan udara.

Alat yang digunakan : Koehler Model K-16270 Prosedur kerja :

1. Isi wadah sampel pada flash point dengan sampel yang akan dianalisa. 2. Pasang thermometer standard pada alat Flash Point pada tempatnya.

3. Sambungkan alat hodle dengan arus listrik 220 volt dengan menekan keposisi 1 4. Tekan tombol ON/OFF keatas pada bagian bawah alat flash point.

5. Putar tombol temperature perlahan-lahan hingga posisi panas yang dikehendaki. 6. Hubungkan selang pipa gas ke tabung gas elpiji

7. Sambungkan stop kontak motor sitter dengan arus listrik 220 Volt, maka motor akan berputar.

8. Buka kran gas perlahan-lahan dan hidupkan apinya dan atur besar api sesuai yang dikehendaki.

9. Amati perubahan panas pada thermometer setiap kenaikan satu sampai dengan dua derajat Celcius, buka lubang penyulut api dengan memutar tuas penyulut api. Lakukan terus menerus sampai panas panas minyak menyambar api dan lihat suhu pada thermometer maka diketahuilah suhu Flash Point dari sampel tersebut

10. Bila sudah diketahui suhu Flash Point, matikan kran gas tekan tombol OFF pada pemanas Flash Point dan matikan motor Flash Point dengan mencabut stop kontak.

11. Biarkan dingin wadah sampel Flash Point (suhu kamar) lalu cuci denga deterjen dan keringkan.


(49)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar ini diharapkan dapat menghasilkan metil ester asam lemak yang sering disebut FAME (Fatty Acid Methyl

Ester). Untuk memperoleh metil ester dilakukan dengan proses transesterifikasi

dalam metanol dengan menggunakan katalis PSS pada suhu 80°C dengan variasi lama reaksi 2 jam, dan 6 jam.

4.1Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar

Sebelum ditransesterifikasi, jarak pagar terlebih dahulu di uji titrasi untuk mengetahui kandungan asam lemak yang terdapat di dalam minyak sehingga dapat dihitung jumlah trigliseridanya. Hasil uji titrasi minyak jarak pagar 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 Jarak Pagar Dalam basis hitungan 100 gr

Nama MR % Massa Jlh mol Massa Jlh mol Massa

Asam Asam Asam Asam Asam Rumus Trigliserida Trigliserida

lemak Lemak Lemak Lemak Trigliserida (gr)

C12 214 0.1412 0.1412 0.00066 638 0.000220 0.140320

C14 242 0.1276 0.1276 0.000527 722 0.000176 0.126897

C16 270 13.3349 13.3349 0.049389 806 0.016463 13.269049

C18 298 7.257 7.2570 0.024352 890 0.008117 7.224530

C18F1 296 41.7708 41.7708 0.141118 884 0.047039 41.582643

C18F2 294 30.7242 30.7242 0.104504 878 0.034835 30.584861

C18F3 292 2.9396 2.9396 0.010067 872 0.003356 2.926177

C20 326 0.0916 0.0916 0.000281 974 0.000094 0.091225


(50)

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 jarak pagar sebelum di transesterifikasi adalah 95,945703 gr.

Secara teori dapat kita diprediksi jika 1 mol minyak jarak pagar (m = 50 gr) ketika ditransesterifikasi akan menghasilkan jumlah metil ester (FAME) sebesar :

FAME (teori) =

da trigliseri Berat

yak Berat min

x 100 gr (4.2)

FAME (teori) =

gr gr

945703 ,

95 50

x 100 gr

FAME (teori) = 52,1128 gr

Artinya jika transesterifikasi berlangsung sempurna 100%, dari 50 gr minyak jarak pagar akan menghasilkan jumlah metil ester sebanyak 52,1128 gr.

Untuk mendapatkan metil ester asam lemak (FAME) dari minyak jarak pagar, maka dilakukan dengan proses transesterifikasi dalam metanol dengan menggunakan katalis PSS pada suhu 80°C. Dari 50 gr minyak jarak pagar yang ditransesterifikasi diperoleh FAME kasar dan hasilnya seperti tabel di bawah ini :


(51)

Tabel 4.2 FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi

Produksi FAME Lama reaksi

2 jam 6 jam

FAME kasar yang dihasilkan 34 gr 40,04 gr

a. Jadi prosentase konversi FAME dapat dihitung dengan : Untuk 4% dalam waktu 2 jam

% konversi FAME =

teori FAME

kasar FAME

x 100% (4.4)

% konversi FAME =

gr gr 1128 , 52 34 x 100%

% konversi FAME = 65,24 %

b. Jadi prosentase konversi FAME dapat dihitung dengan : Untuk 4% dalam waktu 6 jam.

% konversi FAME =

teori FAME

kasar FAME

x 100%

% konversi FAME =

gr gr 1128 . 52 4 , 40

x 100%


(52)

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

2, 65.24 6, 77.52 64 66 68 70 72 74 76 78 80

0 1 2 3 4 5 6 7

% K o n v e rs i F A M E ( % )

Lama Reaksi (Jam)

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama Reaksi

Dari grafik dapat dilihat bahwa produksi FAME jarak pagar yang diperoleh dari hasil percobaan dengan katalis PSS lama reaksi 2 jam prosentase konversi FAME sebesar 65,24%, lama reaksi 6 jam prosentase konversi FAME sebesar 77,52, Kenaikan prosentase konversi FAME dari 2 jam ke 6 jam sebesar 12,28% menunjukkan reaksi berlangsung lambat.dan diperkirakan jika reaksi semakin lama maka prosentasi konversi FAME meningkat.

Maka dapat disimpulkan bahwa semakin lama reaksi untuk rentang 2 jam sampai dengan 6 jam semakin besar produksi FAME, tetapi transesterifikasi untuk lama reaksi di atas belum maksimal untuk mengkonversikan minyak jarak pagar menjadi metil ester.


(53)

4.2 Hasil Uji Fisis

Untuk mengetahui sifat-sifat fisis biodisel minyak jarak pagar dilakukan uji fisis yang meliputi : massa jenis, visikositas, titik kabut, kadar air danbilangan iod denagn tujuan untuk membandingkan denagan standart mutu biodisel indonesia (SNI). Uji fisis yang dilakukan pada metil ester (FAME) turunan minyak jarak pagar untuk beberapa perlakuan lama reaksi pada suhu 800C diperoleh seperti pada tabel 4.3 berikut :

Parameter satuan Lama Reaksi Metode Uji

2 jam 6 jam

Flash Point 0C 35 35 AOCS Cc9C -95

Kadar Air % 0.0682 0.0736 Karl Fisher

Cloud Point 0C 1.76 1.50 AOAC Ca 6-25-1998

Viskositas 400C cST 22.65 19.26 Viscometer Ostwald

Density 400C g/cm3 0.91 0.90 AOACCC10a-25-1998


(54)

4.3 Viscositas

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap Biodiesel turunan minyak jarak pagar dengan PSS (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara viscositas pada suhu 40°C dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 2 jam dan 6 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

65.24, 22.65 77.52, 19.26 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23

64 66 68 70 72 74 76 78 80

V is c o s it a s 4 0 C ( cs t)

% Konversi FAM E

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 turun viscositasnya. 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..


(55)

Dari hasil penelitian diperoleh rentang viskositas biodiesel turunan minyak jarak pagar antara 22,65cst -19,26cSt. 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 berbeda dengan Standard Biodiesel Indonesia dan Standard Mutu Solar. Hal ini diakibatkan dalam reaksi itu terdapat metil ester yang tinggi tetapi masih bercampur dengan monogliserida.Sementara dalam 2 jam kandungan digliserida dan monogliserida masih tinggi dan bercampur dengan metal ester. Hal ini didasarkan dari perubahan spesipik densitas atau spesipik gravitas dari minyak (0,89 g/ml) menjadi gliserol 1,26 g/ml.

4.4. Densitas

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap Biodiesel turunan jarak pagar dengan katalis PSS (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara densitas pada suhu 40°C dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi, 2 jam dan 6 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

65.24, 0.91 77.52, 0.9 0.898 0.9 0.902 0.904 0.906 0.908 0.91 0.912

64 66 68 70 72 74 76 78 80

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

% Konversi FAM E


(56)

Dari grafik hubungan antara densitas terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa nilai densitas turun sesuai dengan meningkatnya produksi metil ester (FAME), Keadaan ini dapat terjadi disebabkan oleh proses pencucian dan pemurnian yang kurang sempurna.

Densitas dari hasil penelitian ini berada pada rentang 0,91gram/cm3 –0.90 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.

4.5. Bilangan Iod

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel turunan jarak pagar dengan katalis PSS (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara bilangan Iod dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 2 jam dan 6 jam dapat digambarkan seperti grafik berdasarkan tabel di bawah ini :

65.24, 67.05 77.52, 67.33 67 67.05 67.1 67.15 67.2 67.25 67.3 67.35

64 66 68 70 72 74 76 78 80

B il a n g a n I o d ( m g /g g )

% Konversi FAM E


(57)

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 jarak pagar nilai bilangan iodnya meningkat, hal ini disebabkan adanya perbedaan kandungan asam lemak tak jenuh pada FAME hasil reaksi transesterifikasi. Untuk lama reaksi 2 jam jumlah produksi FAME 65,24% dan bilangan iodnya 67.05 mg/g dan untuk reaksi 6 jam Fame 77,52 dan bilangan iod 67,33 mg/g. 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 67.05 mg/g – 77.33mg/g masih berada pada rentang standar mutu biodiesel Indonesia.


(58)

4.6. Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point)

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel turunan minyak jarak pagar dengan katalis PSS (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara titik kabut dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 2 jam,dan 6 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

65.24, 1.76 77.52, 1.5 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.8

64 66 68 70 72 74 76 78 80

C lo u d P o in t ( 0 C )

% Konversi FAM E

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 turuni titik kabutnya. Turunnya nilai titik kabut (cloud point) disebabkan oleh naiknya bilangan iod yang digambarkan oleh perbedaan asam lemak tak jenuh.


(59)

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 jarak pagar pada percobaan ini antara 1.76°C s/d -1.50°C masih berada di bawah nilai titik kabut standrat biodiesel indonesia sehingga biodisel minyak jarak pagar 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.

4.7.Kadar Air

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel turunan minyak jarak pagar dengan katalis PSS (dari Tabel 4.4), maka hubungan antara kadar air dengan prosentase konversi FAME untuk lama reaksi 2 jam dan 6 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

65.24, 0.0682 77.52, 0.0736 0.067 0.068 0.069 0.07 0.071 0.072 0.073 0.074

64 66 68 70 72 74 76 78 80

K a d a r A ir d a la m ( % )

% Konversi FAM E


(60)

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 0,0682% - 0,0736%, berarti ada peningkatan, seharusya kadar air berkurang jika Produksi FAME naik. Hal ini disebabkan pada proses pencucian kurang maksimal. 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 jarak pagar dengan katalis PSS sedikit diatas Standar biodiesel Indonesia, tetapi kadar air biodiesel turunan minyak Jarak pagar 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.


(61)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

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

1. Transesterifikasi minyak jarak pagar dengan katalis PSS dapat menghasikan metil ester bervarisi terhadap waktu. Reaksi selama 2 jam konversi metil ester 65,24%, menghasilkan viscositas 22.65cSt, densitas 0,91 gr/cm3, bilangan iod 67.05mg/g, titik kabut 1.76°C, dan kadar air 0.0682%, untuk lama reaksi 6 jam prosentase konversi metil ester 77.52%, menghasilkan viscositas 19.26 cSt, densitas 0.90 gr/cm3, bilangan iod 67.33mg/g, titik kabut 1.50°C, dan kadar air 0,0736%,

2. Karakteristik fisis FAME seperti :densitas,viskositas,titik kabut, kadar air dan bilangan iod dipengaruhi oleh lama reaksi.Meningkatnaya FAME, maka densitas, viskositas, titik kabut dan bilangan iod akan turun. Pada lama reaksi 6 jam Bilangan iod,dan kadar air meningkat karena akibat masih ada pengotor pada FAME hal ini akibat proses pencucian dan penyaringan yang kurang sempurna.

5.2 Saran

Dalam Penelitian ini lama reaksi mempengaruhi persentase metal ester (FAME) dan sifat-sifatnya fisisnya. Pada lama reaksi 6 jam dimana bilanagan iod dan kadar air bertambah. Seharusnya berkurang karena FAME bertambah. Hendaknya dilakukan penelitian lanjutan dengan menambah variasi lama waktu untuk mendapatkan sifat-sifat fisisnya mendekati mutu biodisel yang bagus.


(62)

DAFTAR PUSTAKA

Alamsyah, A.N., 2006. Mengenal Biodiesel Crude Palm Oil. Warta Pertamina Edisi No.05/Thn XLI.

Badawi, A., Iqbal, Orchidea. 2008,___http://www..its.ac.id., Transesterifikasi Dengan Co-solvent Sebagai Salah Satu Alternatif Peningkatan Yeild Metil Ester Pada Pembuatan Biodiesel Dari Crude Palm Oil, Jurusan Teknik Kimia ITS, Surabaya.

Bangun, N., 2008. Dimetil Ester Rantai Cabang Sebagai Energi Biodiesel Hasil Turunan Asam Oleat Minyak Kelapa Sawit. Laporan Hasil Penelitan, Universitas Sumatera Utara.

Darnoko, D., Nasution, A., Bagus, G. 2005. Produksi Biodiesel Dari Crude Palm Oil. Warta PPKS, Medan.

Dewi, S.A., 2009. Tehnologi Minyak Nabati “Minyak Kemiri”. Makalah, Fakultas Jurusan Tehnik Kimia Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Freedman, B., Pyryde, E.H., and Mounts, T.H., 1984. Variabels Affecting The Yields Of Fatty Esters From Transesterified Vegetable Oils. J.AM.Oil Chem.Soc. 61: 1638 – 1643.

Guan, G., Kasabe, K., Sakura, N., and Moriyama, K. 2009. Transesterification of Vegetable Oil to Biodiesel Fuel Using Acid Catalists in the Presence of Dimethyl Eter. Fuel 88: 81-86

Hambali, E., 2007. Teknologi Bioenergi. Agro Media, Jakarta

Hendartono, T., 2005. Pemanfaatan Minyak Dari Tumbuhan Untuk Pembuatan Biodiesel,

Ketaren, S., 1986. Minyak Dan Lemak Pangan. Pengantar Teknologi,UI.

Kinast, J.A., 2003. Production Of Biodiesels From Multiple Feedstocks And Properties Of Biodiesel/Diesel Blens. Final Report, National Renewable Energi Laboratory, Colorado


(63)

Knothe, G., Ounn, R.O., and Bugby, M.O., 1997. Biodiesel: The Ve of Vegetable Oils and Their Derivatives as Alternative Diesel Fuels, Fuels and Chemicals From Biomass. ACS Symposium Series.

Marchetti, J.M., V.U. Miguel, and A.F. Errazu. 2007. Possible Methods for Biodiesel Production , Renewable and Sustainable Energy Review. 11: 1300 – 1311.

Nurcholis, M., 2007. Jarak Pagar dan Pembuatan Biodiesel. Seri Budi Daya.

Panjaitan, F., 2008. Produksi Biodiesel Sawit Secara Sinambung. Tesis, Sekolah Pascasarjana USU, Medan.

Rama,Prihandana,2007,Meraup Untung dari Jarak Pagar,Agromedia Pustaka Jakarta.

Soeradjaja,T.H, 2005. Energi Alternatif-Biodiesel. http;//www.kimia.lipi.go.id.

Tobing, M., Bangun, N. 2009. CaO Dan MgO Sebagai Katalisator Terhadap Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak (Ricinus Communis) Menjadi Metil Ester Asam Lemak. Sikripsi, USU.

Widyastuti, L., 2007. Reaksi Metanolisis Minyak Biji Jarak Pagar Menjadi Metil Ester Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Diesel Dengan Menggunakan Katalis KOH. Sikripsi, Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang.


(64)

Lampiran A Hasil uji titrasi minyak jarak pagar


(65)

Lampiran B Data Hasil Uji Fisis


(66)

Lampiran C 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


(67)

Gambar 5 : Pemisahan gliserol Gambar 6 : Untuk memurnikan biodiesel

dari FAME dari n-Hexana, Metanol dan Eter,

Biodiesel didestilasi atau divakum

Gambar 7 : Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel

dengan menggunakan kertas saring.


(68)

FAME 2 Jam FAME 6 Jam Gambar 8 : Hasil FAME reaksi, 2 jam,dan 6 jam

Ganbar 9 : Menimbang piknometer Gambar 10 : Alat Uji Viscometer. yang berisi sampel.


(69)

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

Gambar 13. Pengujian kadar air sampel berkabut.


(1)

(2)

Lampiran B Data Hasil Uji Fisis


(3)

Lampiran C 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


(4)

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

Biodiesel didestilasi atau divakum

Gambar 7 : Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel

dengan menggunakan kertas saring.


(5)

FAME 2 Jam FAME 6 Jam Gambar 8 : Hasil FAME reaksi, 2 jam,dan 6 jam


(6)

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

Gambar 13. Pengujian kadar air sampel berkabut.