Studi Sintesis Metil Ester Asam Lemak Dari Pitch Cair Melalui Tahap Reaksi Esterifikasi Dan Transesterifikasi

STUDI SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI PITCH

CAIR MELALUI TAHAP REAKSI ESTERIFIKASI DAN

TRANSESTERIFIKASI

SKRIPSI

ROSELPRIDA TURNIP

100822054

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

STUDI SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI PITCH

CAIR MELALUI TAHAP REAKSI ESTERIFIKASI DAN

TRANSESTERIFIKASI

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

ROSELPRIDA TURNIP

100822054

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

PERSETUJUAN

Judul : STUDI SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI PITCH CAIR MELALUI TAHAP REAKSI

ESTERIFIKASI DAN TRANSESTERIFIKASI

Kategori : SKRIPSI

Nama : ROSELPRIDA TURNIP

Nomor Induk Mahasiswa : 100822054

Program Studi : KIMIA EKSTENSI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Juli 2013 Komisi Pembimbing :

Pembimbing II, Pembimbing I,

Dr. Juliati br Tarigan, M.Si

NIP : 197205031999032001 NIP.195607261985031001 Drs. Firman Sebayang, MS

Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

NIP : 195408301985032001 Dr. Rumondang Bulan, M.S.

PERNYATAAN

STUDI SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI PITCH CAIR MELALUI TAHAP REAKSI ESTERIFIKASI DAN TRANSESTERIFIKASI

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2013

Roselprida Turnip 100822054

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat, kasih karunia, dan penyertaanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini sesuai dengan rancanganNya.

Dengan segala hormat penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku pembimbing I dan Ibu Dr. Juliati br. Tarigan S.Si, M.Si selaku pembimbing II yang telah memberikan arahan serta dukungannya selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini hingga selesai. Terima kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan M.S. dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA - USU Medan dan kepada Kepala Laboratorium dan seluruh staff pengajar di laboratorium Biokimia dan organik, serta seluruh staf dan dosen FMIPA - USU yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan perkuliahan, dan kepada Bapak Eko K. Sitepu, M.Si., Gusti Rahmat, C.K. S.Si, Roy M. Silalahi, dan terkhusus kepada staf – staf laboratorium PT. Soci Mas serta Ronald William Samuel yang banyak membantu dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini.

Tidak lupa juga penulis mengucapkan terima kasih kepada teman – teman yang selalu menyemangati dan membantu, Edi, Mares, Dian, Hendra, Yosi, Mega, lisma, Ani dan asisten Laboratorium Kimia Organik: Cristy, Denny serta teman yang senantiasa mendampingi Veronica Dabukke, Roy Simarmata dan yang tidak dapat penulis sebutkan namanya satu per satu yang terus memberi dukungan kepada penulis.

Penulis menyadari betul bahwa tidak dapat membalas seluruh budi baik yang diberikan dari seluruh pihak kepada penulis untuk penyelesaian tugas akhir ini, semoga Tuhan Yang Maha Esa yang akan membalaskan seluruh budi baik yang diberikan oleh seluruh pihak

Penulis juga merasa bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan penulis. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan Ilmu Pengetahuan Alam demi pengembangan Bangsa dan Negara.

Medan, Juli 2013 Penulis

ABSTRAK

Pitch cair yang mempunyai asam lemak bebas tinggi yang berasal dari hasil samping dari proses pengolahan PKO (Palm Kernel Oil) menjadi asam lemak dan Gliserol dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan Metil Ester Asam Lemak (MEAL). Reaksi pembuatan MEAL dari Pitch cair yang mempunyai asam lemak bebas (ALB) tinggi yakni 25,6% dilakukan dengan dua tahap, Esterifikasi dengan asam H2SO4(p) dilanjutkan dengan Transesterifikasi dengan basa KOH yang rasio mol antara metanol dan Trigliserida dari Pitch cair tersebut 6:1. Tahap 1 menghasilkan ALB sebesar 1,01% dengan waktu reaksi 1 jam dan metil ester asam lemak 23,20 %. Tahap 2 menghasilkan metil ester asam lemak 80,53%.

Metil ester asam lemak yang diperoleh dianalisis dengan spektrofotometer FT – IR menunjukkan terbentuknya senyawa metil ester dengan adanya puncak C – O – C ester pada bilangan gelombang 1247,57; 1196,49; 1171,46 dimana terdapat 3 puncak berdekatan membentuk pita lebar dan puncak ketiga menunjukkan puncak yang paling spesifik.

THE STUDY OF SYNTHESIS FATTY ACID METHYL ESTERS FROM PITCH LIQUID THROUGH PHASE REACTION ESTERIFICATION AND

TRANSESTERIFICATION ABSTRACT

Pitch liquid having high Free Fatty Acid (FFA) derived from by product of process Palm Kernel Oil (PKO) became Fatty acid & Glycerine. The Reaction of making fatty acid methyl esters (FAME) from Pitch liquid having high FFA min 25,60% was investigated in two step. The acid-catalyzed (H2SO4(p)) esterification follow to Transesterification by the base catalyzed (KOH) methanolysis with mol ratio of methanol and TG of Pitch liquid 6 : 1, The first step reduced the FFA 1.01% with reaction time 1 hour and the FAME 23,20%. The second step reduced the FAME 80,53%.

The FAME were analyzed with a spectrophotometer FT-IR showed the formation of the FAME in the presence of C – O – C ester peak at wavenumber reduced 1247,57; 1196,49; 1171,46; where there are three adjacent peaks form of broadband and the third peak showed the specific peak.

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR. x

DAFTAR LAMPIRAN xi

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Permasalahan 3

1.3. Pembatasan Masalah. 3

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Lokasi Penelitian 4

1.7. Metodologi Penelitian 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1. Oleokimia 5

2.1.1. Produk Turunan Oleokimia 7

2.2. Metil Ester Asam Lemak 8

2.2.1. Metil Ester Jenuh 9

2.2.2. Metil Ester Tak Jenuh. 9

2.3. Transesterifikasi 10

2.4. Esterifikasi 11

2.5. Asam Lemak 12

2.5.1. Analisis Asam Lamak 13

2.6. Lemak 13

2.6.1. Manfaat lemak 16

2.7. Katalis 16

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 19

3.1. Alat dan Bahan 19

3.1.1. Alat 19

3.1.2. Bahan 20

3.2. Prosedur Penelitian 20

3.2.1. Sintesis Metil Ester Asam Lemak dari Pitch cair melalui

Reaksi Esterifikasi 20

3.2.2. Pembuatan MEAL dari Campuran Metil Ester

Asam Lemak melalui Reaksi Transesterifikasi 21

3.3. Bagan Penelitian 22

3.3.1. Sintesis Metil Ester Asam Lemak dari Pitch cair melalui

Reaksi Esterifikasi 22

3.3.2.Pembuatan MEAL dari Campuran Metil Ester

Asam Lemak melalui Reaksi Transesterifikasi 23

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1. Hasil 24

4.1.1. Preparasi Sampel 24

4.1.2. Reaksi Esterifikasi dan Transesterifikasi 25

4.2. Pembahasan 27

4.2.1. Preparasi Sampel 27

4.2.2. Reaksi Esterifikasi dan Transesterifikasi 28

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 35

5.1. Kesimpulan 35

5.2. Saran 35

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1. Sifat – sifat fisis Metil Ester Asam Lemak 9

Tabel 2.2. Komposisi Rata-Rata Inti Sawit 15

Tabel 2.3. Perbandingan Komposisi Asam Lemak dan Minyak Kelapa Sawit 16 dengan Minyak Inti Sawit

Tabel 4.1. Komposis Senyawa yang Terkandung Pada Pitch Cair 25 Tabel 4.2. Komposis Asam Lemak yang Terkandung Pada Pitch Cair 26 Tabel 4.3. Persentase Asam Lemak Bebas Pada Tahap I 26

Tabel 4.4. Persentase Metil Ester Asam Lemak 27

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Diagram Alur Oleokimia 6

Gambar 2.2. Reaksi Transesterifikasi 10

Gambar 2.3. 1,3 dipamitoil, 2 stearoil gliserol 14 Gambar 2.4. Proses Flowchart Produk Fraksinasi 18

Gambar 2.5. Reaksi Hidrolisis Trigliserida 18

Gambar 4.1. Komposisi Senyawa yang Terkandung Pada Pitch Cair 28

Gambar 4.2. Reaksi Esterifikasi 29

Gambar 4.3. Reaksi Transesterifikasi 30

Gambar 4.4. Tahapan Reaksi Transesterifikasi 30

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 : Kromatogram Kandungan Pitch Cair 38 Lampiran 2 : Kromatogram Komposisi Asam lemak Dari Pitch Cair 39 Lampiran 3 : Perhitungan Nilai Asam Lemak Bebas Pada Tahap I 40 Lampiran 4 : Kromatogram Metil Ester asam Lemak dari Pitch Cair pada

Tahap I (Esterifikasi) 43

Lampiran 5 : Kromatogram Metil Ester asam Lemak dari Pitch Cair pada

Tahap II (Transesterfikasi) 44 Lampiran 6 : Spektrum Hasil Analisa Pitch Cair dengan Spektroskopi

FT-IR 45

Lampiran 7 : Spektrum Hasil Analisa Metil Ester Asam Lemak dengan Spektroskopi FT-I

ABSTRAK

Pitch cair yang mempunyai asam lemak bebas tinggi yang berasal dari hasil samping dari proses pengolahan PKO (Palm Kernel Oil) menjadi asam lemak dan Gliserol dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan Metil Ester Asam Lemak (MEAL). Reaksi pembuatan MEAL dari Pitch cair yang mempunyai asam lemak bebas (ALB) tinggi yakni 25,6% dilakukan dengan dua tahap, Esterifikasi dengan asam H2SO4(p) dilanjutkan dengan Transesterifikasi dengan basa KOH yang rasio mol antara metanol dan Trigliserida dari Pitch cair tersebut 6:1. Tahap 1 menghasilkan ALB sebesar 1,01% dengan waktu reaksi 1 jam dan metil ester asam lemak 23,20 %. Tahap 2 menghasilkan metil ester asam lemak 80,53%.

Metil ester asam lemak yang diperoleh dianalisis dengan spektrofotometer FT – IR menunjukkan terbentuknya senyawa metil ester dengan adanya puncak C – O – C ester pada bilangan gelombang 1247,57; 1196,49; 1171,46 dimana terdapat 3 puncak berdekatan membentuk pita lebar dan puncak ketiga menunjukkan puncak yang paling spesifik.

THE STUDY OF SYNTHESIS FATTY ACID METHYL ESTERS FROM PITCH LIQUID THROUGH PHASE REACTION ESTERIFICATION AND

TRANSESTERIFICATION ABSTRACT

Pitch liquid having high Free Fatty Acid (FFA) derived from by product of process Palm Kernel Oil (PKO) became Fatty acid & Glycerine. The Reaction of making fatty acid methyl esters (FAME) from Pitch liquid having high FFA min 25,60% was investigated in two step. The acid-catalyzed (H2SO4(p)) esterification follow to Transesterification by the base catalyzed (KOH) methanolysis with mol ratio of methanol and TG of Pitch liquid 6 : 1, The first step reduced the FFA 1.01% with reaction time 1 hour and the FAME 23,20%. The second step reduced the FAME 80,53%.

The FAME were analyzed with a spectrophotometer FT-IR showed the formation of the FAME in the presence of C – O – C ester peak at wavenumber reduced 1247,57; 1196,49; 1171,46; where there are three adjacent peaks form of broadband and the third peak showed the specific peak.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Industri oleokimia dasar yang memproduksi fatty acid dan glycerine dengan bahan baku Palm Kernel Oil dan Refined Bleached Deodorized Palm Stearin mempunyai hasil samping yang kurang bernilai yaitu residu yang dinamakan dengan Pitch cair dari PKO dan Pitch padat dari RBDPS.

Salah satu Industri Oleokimia dasar yang berada di Sumatera Utara, Kabupaten Deli Serdang, Kawasan Industri Medan I memiliki kapasitas produksi 5650 ton per bulan untuk produk fraksinasi dan destilasi sedangkan untuk pitch cair berkisar 250 ton per bulan. Tingginya residu yang dihasilkan membuat penulis tertarik untuk meningkatkan nilai tambahnya, dimana pitch tersebut dapat dijadikan bahan baku pembuatan metil ester asam lemak yang potensial hingga akhirnya menjadi produk biodiesel yang cukup bernilai.

Senyawa metil ester asam lemak adalah ester organik alifatik yang diperoleh dari reaksi asam karboksilat (diturunkan dari lemak dan minyak alami) dengan metanol. Esterifikasi dapat dilakukan dengan mereaksikan asam karboksilat dan alkohol dengan menggunakan katalis asam seperti HCl, H2SO4 dan juga asam organik lainnya seperti asam paratoluen sulfonat (Solomons, 1992).

+ H2O O

R – C – OCH3 O

R – C – OH

Pembentukan ester melalui asam karboksilat juga dapat dilakukan dengan katalis aluminium biflat (Terblans et al., 2005).

+ ROH Al(CF3SO3)3 + ROH = CH3–CH2–OH atau CH3–CH2–CH2–OH

Pada reaksi esterifikasi antara asam lemak dan metanol akan menghasilkan produk samping H2O dan reaksi ini merupakan reaksi reversibel, untuk meningkatkan metil ester yang diperoleh dan menggeser kesetimbangan ke arah metil ester maka perlu ditambahkan desikan untuk mengikat air yang terbentuk sebagai produk samping (Carey et al., 1993). Anwar (2008), telah meneliti sintesis metil ester asam lemak dari PFAD (Palm Fatty Acid Destillate) dengan menggunakan katalis asam sulfat dengan berbagai jenis desikan dan metil ester asam lemak yang diperoleh 83,3939 Anwar, 2008).

Peneliti sebelumnya telah melakukan reaksi pembentukan ester dari asam oleat dengan fraksi minyak bumi untuk produksi minyak pelumas secara esterifikasi dengan menggunakan katalis asam dan desikan benzena, magnesium sulfat, silika dan molekular shieve yang bertujuan untuk mengikat H2O yang terbentuk dari reaksi esterifikasi, sehingga diperoleh persen metil ester dengan rendemen yang tinggi (Aksoy et al., 1988).

Pembuatan metil ester asam lemak dari minyak yang memiliki kandungan asam lemak bebas lebih besar atau sama dengan 25% dilakukan dengan 2 tahap, yaitu esterifikasi dengan katalis asam yang dilanjutkan dengan transesterifikasi menggunakan katalis basa (Veljkovic, 2006).

Produksi dan penggunaan ester asam lemak, secara khusus metil ester asam lemak (MEAL) sebagai bahan bakar untuk mesin diesel. Diperkirakan Amerika

Serikat memproduksi dan memakainya 30 juta galon biodiesel pada tahun 2004 dan pada tahun 2005 lebih dari 70 juta galon, dan secara umum metil ester ini berasal dari minyak yang dapat dimakan (edible oil), sehingga akan meningkatkan persaingan antara produksi metil ester asam lemak dan bahan pangan (Haas et al., 2007). Untuk itu perlu kiranya mencari alternatif lain sebagai sumber metil ester asam lemak selain dari trigliserida. Dalam hal ini, minyak yang digunakan adalah Pitch cair yang selama ini hanya digunakan dalam pembuatan sabun batangan. Berdasarkan uraian tersebut di atas, peneliti ingin mensintesis senyawa metil ester asam lemak dari Pitch cair melalui tahap reaksi esterifikasi dengan asam H2SO4(p) yang dilanjutkan dengan transesterifikasi menggunakan katalis basa (KOH).

1.2. Permasalahan

Bagaimanakah tahapan reaksi yang dilakukan dan persentase hasil reaksi sintesis senyawa metil ester asam lemak dari Pitch cair ?

1.3. Pembatasan Masalah

1. Tahap 1 dibatasi pada esterifikasi antara metanol dan Pitch cair berdasarkan asam lemak bebas dengan katalis H2SO4(p)

2. Tahap 2 dibatasi pada transesterifikasi antara metanol dan trigliserida menggunakan rasio mol 6 : 1 dengan katalis KOH.

3. Penelitian ini dilakukan hanya sampai tahap sintesis metil ester asam lemak.

Untuk menentukan tahapan reaksi yang dilakukan dan persentase hasil reaksi sintesis senyawa metil ester asam lemak dari Pitch cair.

1.5. Manfaat Penelitian

Memberi informasi pada bidang oleokimia, mengenai komponen-komponen senyawa yang terdapat pada pitch cair yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam sintesis metil ester asam lemak. Persentase asam lemak yang terdapat pada pitch cair tersebut dapat ditentukan dengan alat kromatografi gas sehingga dapat ditentukan tahapan reaksi yang dilakukan terhadap pitch cair tersebut. Dengan demikian akan diperoleh metil ester asam lemak yang dapat digunakan sebagai bahan baku biodiesel yang dapat meningkatkan nilai ekonomi pitch cair tersebut.

1.6. Lokasi Penelitian

Pembuatan metil ester asam lemak dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU Medan dan Laboratorium kimia perusahaan swasta di Medan. Analisis komposisi sampel pitch cair, komposisi asam lemak, kandungan metil ester dengan GC dan perubahan gugus fungsi dengan spektrofotometer FT-IR dilakukan di salah satu laboratorium kimia perusahaan swasta di Dumai dan Medan.

1.7. Metodologi Penelitian

Penelitian merupakan eksperimen laboratorium, dimana bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan produk-produk dari E’Merck seperti : Metanol, H2SO4(p), NaOH, KOH, Etanol-eter, Indikator Phenolphthalein. Pitch cair yang digunakan berasal dari salah satu pabrik oleokimia di Medan. Produk metil ester asam

lemak diperoleh dengan dua tahapan. Dimana pada tahap pertama pitch diesterifikasi, pada kondisi di refluks selama 1 jam pada suhu 60 ± 0.1 °C, hingga diperoleh Asam Lemak Bebas (ALB) 1-2% dengan cara dikontrol setiap 20 menit dengan metode titrasi. Pemisahan dilakukan dengan sentrifugasi sebanyak dua kali yang dilanjutkan dengan penambahan Na2SO4 anhidrat, disaring. Residu merupakan sampel untuk tahap dua, Pada tahap dua (II) dilakukan reaksi transesterifikasi pada kondisi di refluks selama 60´menit pada suhu 60 ± 0.1 °C. Setelah tahap transesterifikasi selesai disentrifugasi lalu dikeringkan Dengan Na2SO4 anhidrat, disaring. Metil ester asam lemak tersebut dianalisis dengan spektrofotometer IR dan GC untuk mengetahui persentase kadar metil ester.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Oleokimia

Oleokimia merupakan bahan kimia yang berasal dari minyak/lemak alami, baik tumbuhan maupun hewani. Produk oleokimia diperkirakan akan semakin banyak berperan menggantikan produk-produk turunan minyak bumi (petrokimia). Pada saat ini, permintaan akan produk oleokimia semakin meningkat. Hal ini dapat dimaklumi karena produk oleokimia mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan produk petrokimia, seperti harga, sumber yang dapat diperbaharui dan produk yang ramah lingkungan. (Ozgulsun et al., 2000).

Oleokimia didefenisikan sebagai pembuatan asam lemak dan gliserin serta turunannya baik yang berasal dari hasil pemecahan trigliserida yang dikandung minyak atau lemak alami maupun yang berasal dari produk petrokimia. Produk oleokimia dasar yang utama adalah asam lemak, ester asam lemak, alkohol asam lemak, amina asam lemak, serta gliserol yang merupakan produk samping yang juga tidak kalah pentingnya. (Salmiah, 2000).

Dari antara produk-produk oleokimia, asam lemak merupakan produk dari bahan oleokimia yang terpenting yang digunakan dalam berbagai jenis reaksi modifikasi kimia untuk menghasilkan berbagai produk alirnya yang berasal dari turunan asam lemak, turunannya dapat diaplikasikan dalam industrial yang berbeda.

Asam lemak banyak digunakan dalam pembuatan sabun, produk-produk karet, kosmetika, lilin, dan bahan baku untuk produksi turunan amina asam lemak. Disisi lain, aplikasi gliserol pada industri oleokimia juga sangat luas, yang digunakan pada produk kosmetika, farmasi, bahan peledak, serta monogliserida yang digunakan sebagai bahan pengemulsi. Hingga saat ini, umumnya sebagian produk oleokimia ini diaplikasikan sebagai surfaktan pada produk-produk kosmetika, toiletries, serta produk pencuci/pembersih, baik untuk kebutuhan rumah tangga, maupun industri seperti tekstil, plastik, pertambangan, dan pengolahan limbah cair pabrik. (Elisabeth, 1999).

Hasil olahan oleokimia dapat dibagi atas beberapa bahan dasar oleokimia dan turunannya yang dapat dilihat pada gambar 2.1. Dimana pada gambar ini dapat dilihat diagram alur proses oleokimia dari bahan baku menjadi oleokimia dan turunan oleokimia, dimana bahan oleokimia berasal dari bahan lemak dan minyak alami.

Gambar 2.1. Diagram alur oleokimia Diagram Alur Oleokimia

Bahan dasar Bahan dasar oleokimia Turunan Oleokimia

Di ikuti reaksi - reaksi Asam Lemak seperti :

Amida Asam - Amidasi

Minyak/ Lemak - Klorinasi

Lemak Alkohol Amina

Asam Asam - Epoksidasi Lemak Lemak - Hidrogenasi - Sulfonasi

Metil Ester Asam Lemak - Transesterifikasi

2.1.1. Produk Turunan Oleokimia

Asam lemak dari minyak kelapa sawit dalam berbagai fraksi selain dapat digunakan langsung, dapat juga dihasilkan berbagai produk turunannya. Berikut ini beberapa jenis produk asam lemak dan turunan asam lemak yang banyak digunakan dalam industri, yaitu :

1. Asam lemak merupakan hasil reaksi samping dari pemurnian minyak CPO menjadi RBDPO, dimana banyak digunakan sebagai komponen utama dalam pembuatan sabun.

2. Ester asam lemak merupakan produk turunan asam lemak, dari berbagai fraksi asam lemak melalui proses esterifikasi menggunakan alkohol menghasilkan beberapa jenis ester. Misalnya ester dari asam lemak C8-C10 dengan trimetilol propana yang digunakan sebagai bahan pembuatan pelumas. C8-C10 yang diesterkan kembali dengan gliserol menghasilkan lemak berantai sedang (Medium Chain Trigliserides/ MCT) yang memiliki viskositas rendah dan memiliki sifat sangat stabil. MCT digunakan sebagai pelarut wangi-wangian, Esterifikasi asam lemak dengan monoalkohol misalnya isopropanol dengan asam miristat menghasilkan isopropil miristat yang merupakan salah satu komponen kosmetik. Gliserol monoester digunakan sebagai bahan pengemulsi pada industri pangan, bahan penghilang jamur dan bahan pelumas dalam idustri plastik.

3. Alkohol asam lemak merupakan hasil produk hidrogenasi lemak atau ester asam lemak. Alkohol asam lemak dapat difraksinasi untuk memisahkan fraksi C8-C10 yang dikenal alkohol asam lemak yang berfungsi sebagai bahan baku plastik. Esterfikasi dengan asam polikarboksilat seperti anhidrida ptalat menghasilkan bahan baku plastik khususnya untuk industri PVC (Polivinil Klorida). C12 – C14 alkohol banyak digunakan sebagai aditif pelumas dan dalam pembuatan minyak rem dan minyak hidrolik. C16-C18 alkohol asam lemak banyak digunakan sebagai campuran dalam pembuatan krem, lipstik, pasta, semir dan produk lainnya.

4. Ester poliglikol merupakan ester yang dihasilkan dari hasil reaksi alkohol asam lemak dengan etilen oksida digunakan sebagai surfaktan nonionik. Banyak digunakan sebagai bahan pembuatan dalam industri tekstil, cairan pencuci, produk penghilang lemak dan pembuatan cairan pembersih.

5. Amida asam lemak misalnya monoetanol amida dan dietanol amida dibuat dengan mereaksikan asam lemak atau ester asam lemak dengan monoetanol amina atau dietanol amina yang banyak digunakan sebagai pembentuk busa (foam boosters) pada sampo dan produk detergen.

6. Amina asam lemak merupakan senyawa amina yang dihasilkan dari reaksi asam lemak dengan amonia. Banyak digunakan dalam industri pembuatan bahan pelembut (softener) dan biosida. Amina asam lemak banyak digunakan sebagai bahan pembuatan sampo.

2.2. Metil Ester Asam Lemak

Metil ester asam lemak merupakan salah satu senyawa turunan lemak/minyak nabati yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi. Penggunaan secara langsung minyak nabati kurang baik pada mesin, karena minyak nabati memiliki berat molekul yang besar, jauh lebih besar dari metil ester, sehingga dapat menghasilkan kerusakan pada mesin. Sehingga dilakukan cara yang dapat mengubah karakteristik minyak nabati dan lemak menyerupai solar yaitu menghasilkan metil ester asam lemak yang pemanfaatannya jauh lebih besar (Soerawidjaja., 2006). Metil Ester merupakan bahan baku yang dibutuhkan dalam industri oleokimia, dengan sifat- sifat sebagai berikut :

Tabel 2.1. Sifat – sifat fisis metil ester asam lemak

Sifat Nilai

Wujud Cair

Warna Jernih kekuningan

Densitas 810 kg/m3

Titik beku -11°C

Titik didih 182– 338 °C

2.2.1. Metil Ester Jenuh

Metil ester jenuh antara lain metil stearat, metil palmitat, metil laurat merupakan hasil transesterifikasi minyak atau lemak dengan kandungan asam lemak jenuh. Pemanfaatan metil ester jenuh memang lebih baik, karena bahan yang tidak memiliki ikatan rangkap.

Penggunaan metil ester jenuh telah banyak dimodifikasi dalam industri oleokimia demi peningkatan nilai pemakaiannya yaitu digunakan sebagai bahan surfaktan seperti metil lauril sulfonat, dan sebagai zat pengemulsi seperti sodium stearoyl-2-lactylate, glycerol-latic-palmitate (Muchtadi, 1990).

2.2.2. Metil Ester Tak Jenuh

Metil ester tak jenuh antara lain metil oleat, metil linoleat, metil linolenat merupakan hasil transesterifikasi minyak/lemak dengan kendungan asam lemak tak jenuh yang memiliki ikatan rangkap. Pemanfaatan metil ester tak jenuh ini pada dasarnya digunakan sebagai biodiesel.

Untuk meningkatkan mutu pemakaian metil ester tak jenuh, dilakukan pengubahan metil ester tak jenuh tersebut menjadi dimetil ester rantai bercabang, yang memiliki nilai pembakaran yang lebih efektif daripada biodiesel. Seperti yang dilakukan Bangun, (2011) telah berhasil mengubah alkil ester tak jenuh seperti metil oleat menjadi senyawa 3-oktil–undekana-anhidrid melalui reaksi karbonilasi dan selanjutnya diesterifikasi kembali menghasilkan dimetil ester bercabang. Bahan dimetil ester bercabang ini digunakan sebagai bahan untuk menurunkan emisi gas NO, serta meningkatkan kinerja mesin diesel dibanding dengan bahan baku biodiesel yang umum.

2.3. Transesterifikasi

Pada prinsipnya proses pembuatan metil ester asam lemak sangat sederhana. Metil ester dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak atau lemak dengan alkohol. Natrium hidroksida dan Kalium hidroksida adalah katalis yang umum digunakan. Proses ini bertujuan untuk mengubah trigliserida menjadi metil ester asam lemak. Tarigan, 2009).

Trigliserida Metanol Gliserol Metil ester Gambar 2.2. Reaksi Transesterifikasi

Kandungan asam lemak bebas (Free Fatty Acid/FFA) merupakan salah satu faktor penentu jenis proses pembuatan Metil ester. Umumnya minyak murni memiliki kadar asam lemak bebas rendah (sekitar 2%) sehingga dapat langsung diproses dengan metode transesterifikasi. Jika kadar asam lemak bebas minyak tersebut masih tinggi, sebelumnya perlu dilakukan proses praesterifikasi dengan menentukan terlebih dahulu harga FFA minyak.

Metode transesterifikasi merupakan metode yang umum digunakan untuk memproduksi biodiesel. Metode ini biasanya menghasilkan biodiesel hingga rendemen 95% dari bahan baku minyak nabati. Metode transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan :

1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya NaOH atau KOH) dengan alkohol (metanol atau etanol) pada konsentrasi katalis antara 0,5 - 1 wt% dan 10 – 20 wt% metanol terhadap massa minyak.

2. Alkohol dengan minyak dicampur pada temperatur 55°C yang kemudian ditambah katalis dimana kecepatan pengadukan konstan, Reaksi dilakukan sekitar 30 – 45 menit.

3. Setelah reaksi berhenti, campuran didiamkan hingga terjadi pemisahan antara metil ester dan gliserol. Metil ester yang dihasilkan pada tahap ini sering disebut sebagai crude biodiesel, karena metil ester yang dihasilkan mengandung zat-zat pengotor, seperti sisa metanol, sisa katalis alkalin, gliserol dan sabun.

4. Metil ester yang dihasilkan pada tahap ketiga dicuci dengan menggunakan air hangat untuk memisahkan zat-zat pengotor dan kemudian dilanjutkan dengan drying untuk menguapkan air yang terkandung dalam metil ester.

2.4. Esterifikasi

Jika bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang memiliki kadar FFA tinggi (>5%), seperti minyak jelantah, PFAD, CPO low grade dan minyak jarak, proses transesterifikasi yang dilakukan untuk mengkonversi minyak menjadi metil ester tidak akan berjalan efisien. Bahan-bahan di atas perlu melalui pra-esterifikasi untuk menurunkan kadar FFA hingga di bawah 5%.

Umumnya, proses esterifikasi menggunakan katalis asam. Asam-asam pekat seperti asam sulfat pekat dan asam klorida adalah jenis asam yang sekarang ini banyak digunakan sebagai katalis. Pada tahap ini akan diperoleh minyak campuran metil ester kasar dan metanol sisa yang kemudian dipisahkan. Proses pembentukan ester dilanjutkan dengan proses transesterifikasi terhadap produk tahap pertama di atas dengan menggunakan katalis alkalin. Pada proses ini digunakan sodium hidroksida 1 wt% dan metanol 10%. Kedua proses esterifikasi di atas dilakukan pada temperature 55°C. Pada proses transesterifikasi akan dihasilkan metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah. Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dimurnikan, yakni dicuci menggunakan air hangat dan dikeringkan untuk menguapkan kandungan air yang ada dalam metil ester. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel ( Hambali et al., 2007).

2.5. Asam Lemak

Asam lemak diperoleh dari hasil hidrolisis lemak. Asam lemak digolongkan menjadi tiga yaitu.

a. Berdasarkan panjang rantai asam lemak dibagi atas; asam lemak rantai pendek (Short Chain Fatty Acids = SCFA) mempunyai atom karbon lebih rendah dari

Chain Fatty Acids = MCFA) dan asam lemak rantai panjang mempunyai atom karbon 12 atau lebih (Long Chain Fatty Acids = LCFA). Semakin banyak rantai C yang dimiliki asam lemak, maka titik lelehnya akan semakin tinggi. b. Berdasarkan tingkat kejenuhan asam lemak dibagi atas; asam lemak jenuh

karena tidak mempunyai ikatan rangkap, asam lemak tak jenuh tunggal hanya memiliki satu ikatan rangkap (monounsaturated fatty acid) dan asam lemak tak jenuh jamak (polyunsaturated fatty acid). Semakin banyak ikatan rangkap yang dimiliki asam lemak, maka semakin rendah titik lelehnya.

c. Berdasarkan bentuk isomer geometrisnya asam lemak dibagi atas asam lemak tak jenuh bentuk cis dan trans. Pada isomer geometris, rantai karbon melengkung ke arah tertentu pada setiap ikatan rangkap. Bagian rantai karbon akan saling mendekat atau saling menjauh. Jika saling mendekat disebut isomer cis (berarti berdampingan), dan apabila saling menjauh disebut trans (berarti berseberangan). Asam lemak alami biasanya dalam bentuk cis. Isomer trans biasanya terbentuk selama reaksi kimia seperti hidrogenasi atau oksidasi. Titik leleh dari asam lemak tak jenuh bentuk trans lebih tinggi dibanding asam lemak tak jenuh bentuk cis karena orientasi antar molekul dengan bentuk cis yang membengkok tidak sempurna sedangkan asam lemak tak jenuh trans lurus sama seperti bentuk asam lemak jenuh (Silalahi, 2000).

2.5.1. Analisis Asam Lemak

Pemisahan dengan menggunakan alat Kromatografi Gas adalah proses pemisahan dimana fase geraknya berupa gas dan fase diamnya dapat berupa suatu cairan atau zat padat atau kombinasi zat padat dan zat cair (Silalahi, 1995; DitJen POM, 1995). Pemisahan dengan menggunakan alat Kromatografi Gas merupakan metode yang baik untuk menentukan komposisi asam lemak dari minyak dan lemak, dalam hal ini asam lemak dari triasilgliserol diubah menjadi bentuk metil esternya yang lebih

O O O

mudah menguap sehingga mudah di analisis dengan kromatografi gas. Metil ester asam lemak tersebut akan terbawa oleh fase gas (biasanya gas helium) melalui kolom dimana terjadi proses pemisahan. Kemudian masing-masing metil ester akan keluar dari kolom masuk ke detektor dan diidentifikasi sebagai kromatogram yang terdiri dari puncak dari masing-masing metil ester (Silalahi, 2006; Adnan, 1995).

2.6. Lemak

Lipida adalah senyawa organik yang terdapat di dalam mahluk hidup yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut non-polar seperti heksan, dietileter. Berdasarkan sifatnya lipida digolongkan menjadi lipida yang dapat disaponifikasi dan lipida yang tidak dapat disaponifikasi. Golongan pertama dihidrolisis dengan alkali dan panas membentuk garam asam lemak dan komponen molekul lainnya. Contohnya adalah triasilgliserol, fosfolipid, glikolipid, sulfolipid dan asam lemak. Golongan kedua disintesis dari unit isopren kolesterol, sterol, steroid, dolikol, ubikuinon dan vitamin A, D, E dan K (Toha, 2001).

Komponen utama lipida adalah lemak; lebih 95 % lipida adalah lemak. Lemak adalah triester asam lemak dan gliserol. Nama kimia dari lemak adalah triasilgliserol (TAG). Nama lain yang sering digunakan adalah trigliserida. Rumus kimia lemak adalah sebagai berikut (McKee and McKee, 2003).

H

H – C α – O – C – (CH2)14 – CH3 ... (α ) palmitat H – C β – O – C – (CH2)16 – CH3 ... (β) stearat H – C α’– O – C – (CH2)14 – CH3 ... (α’) palmitat H

O

Keterangan: R – C – disebut dengan gugus asil, yang mengikat molekul gliserol dengan 3 asam lemak. Contoh: palmitat, stearat, oleat disebut trigliserida maka struktur kimia tersebut dinamakan palmitoil/ stearoil/oleoil.

Lemak dapat dibagi berdasarkan komposisi asam lemak yang dikandungnya yaitu lemak jenuh dan lemak tak jenuh. Lemak jenuh adalah lemak yang mengandung asam lemak jenuh lebih dari 60%, sedangkan lemak tak jenuh mengandung asam lemak tak jenuh diatas 60%. Biasanya lemak nabati adalah lemak tak jenuh dan cair pada suhu kamar sehingga disebut minyak kecuali minyak kelapa dan minyak inti sawit karena banyak mengandung asam lemak rantai sedang. Sebaliknya, lemak hewani termasuk lemak jenuh dan berwujud padat pada suhu kamar dan disebut sebagai lemak kecuali minyak ikan karena mengandung banyak asam lemak tak jenuh (McKee and McKee, 2003).

Minyak inti sawit yang baik adalah minyak inti sawit berkadar asam lemak bebas yang rendah dan berwarna kuning terang, serta mudah dipucatkan. Bungkil inti sawit yang diinginkan berwarna relatif terang dan nilai gizi serta kandungan asam aminonya tidak berubah. Komposisi rata-rata inti sawit ditunjukkan pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Komposisi Rata-Rata Inti Sawit ( Bailey, 1950)

Komponen Jumlah

Minyak 47-52

Bahan ekstraksi tidak mengandung nitrogen

23-24

Protein 7,5-9,0

Air 6-8

Selulosa 5

Kelapa sawit mengandung kurang lebih 80% perikarp dan 20% buah yang dilapisi kulit yang tipis; kadar minyak dalam perikarp sekitar 34-40%. Minyak kelapa sawit adalah lemak semi padat yang mempunyai komposisi yang tetap. Rata-rata komposisi asam lemak minyak kelapa sawit dengan minyak inti sawit dapat dilihat pada tabel 2.3. (Ketaren, 2005).

Tabel 2.3. Perbandingan Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit Dengan Minyak Inti Sawit (Eckey, 1995)

2.6.1. Manfaat Lemak

Sebagai bagian dari makanan, minyak dan lemak mempunyai fungsi nutrisi dan peranan fungsional. Berdasarkan segi ilmu gizi, lemak dan minyak mempunyai lima fungsi yakni, sebagai (1) bahan pembentuk struktur sel, (2) sumber asam lemak esensial untuk manusia, (3) pelarut vitamin A, D, E dan K, (4) mengontrol lipida dan lipoprotein serum dan (5) sumber energi. Minyak dan lemak komponen pangan yang paling banyak mengandung energi 9 kal per gram, sedangkan protein dan karbohidrat mengandung energi kira-kira setengahnya. Lemak juga membantu penyerapan

Asam Lemak Minyak

Kelapa Sawit

Minyak Inti Sawit

Asam kaprilat - 3-4

Asam kaproat - 3-7

Asam laurat - 46-52

Asam miristat 1,1-2,5 14-17

Asam palmitat 40-46 6,5-9

Asam stearat 3,6-4,7 1-2,5

Asam oleat 39-45 13-19

berfungsi sebagai bahan baku untuk mensintesis prostaglandin yang mengatur berbagai fungsi fisiologis. Lemak sangat vital untuk pertumbuhan dan perkembangan pada manusia (Silalahi, 2006).

Disamping berbagai fungsi nutrisional, sebagai komponen bahan makanan, minyak dan lemak memiliki peran fungsional yang penting dan sebagai pemberi citarasa dalam produk makanan. Lemak berperan dalam penampilan makanan, rasa enak, konsistensi atau tekstur, lubrikasi makanan dan meningkatkan rasa kenyang sesudah makan. Lemak juga dapat membawa aroma dari senyawa yang larut dalam lemak (Silalahi, 2006).

2.7. Katalis

Produk metil ester asam lemak yang terbentuk (MEAL) harus melewati serangkaian proses lagi untuk mendapatkan MEAL yang murni, yaitu dengan menghilangkan sejumlah katalis, produk samping yaitu gliserin yang masih bergabung dengan MEAL dengan mencucinya menggunakan air dan membutuhkan sejumlah air yang besar untuk memisahkannya, tentunya hal ini memakan biaya produksi yang besar dan bila dibandingkan dengan bahan bakar dari minyak bumi tidak sebanding harganya.

Untuk mengatasi masalah tersebut, sudah dipelajari beberapa tipe dari pembuatan metil ester asam lemak, yaitu: katalis asam dan basa heterogen (Freedman et al., 1984), proses superkritikal (Demirbas, 2006), proses enzim (Akoh et al., 2007), dan proses katalis heterogen. Katalis heterogen semakin intensif untuk diteliti, hal ini dikarenakan proses produksi dan proses pemurnian yang simpel, karena mengurangi penggunaan sejumlah besar air.

2.8. Pitch Cair

Pitch cair diperoleh dari hasil proses pengolahan Palm Kernel Oil yang mengalami proses hidrolisa yang menghasilkan asam lemak dan gliserin. Asam lemak selanjutnya difraksinasi, residu dari fraksinasi inilah yang disebut dengan Pitch cair. prosesnya seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.4. Proses Flowchart Produk Fraksinasi

Dalam reaksi hidrolisa, minyak akan diubah menjadi asam – asam lemak dan gliserin dengan reaksi sebagai berikut :

Trigliserida Air Gliserol Asam Lemak Katalis

+

Fraksinasi adalah suatu proses pemisahan yang memisahkan asam lemak berdasarkan fraksi - fraksinya didasarkan perbedaan titik didihnya (berat atom). Sebelum masuk kekolom fraksinasi terlebih dahulu bahan baku diuapkan menjadi bentuk uap dengan bantuan media minyak panas, lalu uap asam lemak tersebut masuk ke kolom fraksinasi.

BAB 3

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

3.1. Alat dan Bahan

3.1.1. Alat – alat yang digunakan

Nama alat Ukuran Merek

- Labu alas leher tiga 1000 mL Pyrex

- Buret - Pyrex

- Corong pemisah 250 mL Pyrex

- Erlenmeyer 250 mL Pyrex

- Gelas Ukur 50mL Pyrex

- Pipet tetes - -

- Beaker glass 100 mL Pyrex

- Hot Plate stirer - Cimarex

- Statif dam klem - -

- Water Bath - -

- Termometer 100°C Pyrex

- Kertas saring No.40 whatman

- Seperangkat alat FT-IR - Shimadzu

- Seperangkat alat GC - Agilent 7890A

- Pengaduk magnet - -

- Neraca Analitis 100 g Camry

- Botol vial 5 mL -

- Alat sentrifugasi - Fiesher scientific

- Alat vakum - Fisons

3.1.2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : - Pitch cair

- Metanol p.a E’Merck

- H2SO4 (p) p.a E’Merck

- KOH pellet E’Merck

- NaOH

- N-heksana p.a E’Merck

- Indikator PP

- Na2SO4 anhidrat p.a E’Merck

- Ethanol p.a E’Merck

- Ether p.a E’Merck

- Air suling

3.2. Prosedur Penelitian

3.2.1. Sintesis metil ester asam lemak dari Pitch cair melalui reaksi esterifikasi ( Tahap I )

Kedalam labu alas bulat yang dihubungkan dengan pendingin bola dan dilengkapi dengan pengaduk magnet dimasukkan Pitch cair sebanyak 19,17 g (ALB 25, 60 %) yang terlebih dahulu dihomogenkan dengan metanol sebanyak 16,42 g kemudian

ditambahkan H2SO4 (p) secara tetes demi tetes sebanyak 0,38 g dan direfluks pada suhu 60,0 ± 0,1°C sampai diperoleh ALB 1-2 %. ALB dikontrol setiap 20 menit dengan metode titrasi. Setelah ALB diperoleh 1-2 % refluks dihentikan kemudian dimasukkan kedalam corong pisah dan diambil lapisan atas. Lapisan atas disentrifugasi lalu dipisahkan. Dari hasil pemisahan diambil lapisan atas dimasukkan kedalam corong pisah, yang selanjutnya dicuci dengan aquadest, Pencucian selesai dilanjutkan dengan sentrifugasi kembali dan dipisahkan, dari hasil pemisahan diambil lapisan atas, kemudian secara berturut - turut dilakukan pengeringan dengan Na2SO4 anhidrat dan penyaringan. Campuran Metil ester asam lemak dan trigliserida diperoleh yang merupakan bahan dasar dalam reaksi transesterifikasi.

3.2.2. Pembuatan Metil Ester asam lemak dari Campuran Metil Ester asam lemak melalui Reaksi Transesterifikasi.

Tahap II

Campuran Metil Ester asam lemak diperoleh dari tahap I digunakan sebagai sampel tahap II, Kedalam labu alas bulat yang dihubungkan dengan pendingin bola dan dilengkapi dengan pengaduk magnet dimasukkan campuran MEAL 2,51 g dengan metanol sebanyak 0,96 g Kemudian ditambahkan KOH sebanyak 0,025 g kemudian di refluks pada suhu 60,0 ± 0,1°C selama 60 menit, hasil reaksi dimasukkan kedalam corong pisah, dari hasil pemisahan lapisan metil ester disentrifugasi, yang selanjutnya dipisahkan, MEAL diperoleh dan dicuci dengan aquadest panas sebanyak 3 kali, kemudian dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat, Metil ester asam lemak tersebut ditimbang, dianalisa spektrofotometer IR dan GC untuk mengetahui persentase kadar metil ester.

3.3. Bagan Penelitian.

3.3.1. Sintesis metil ester asam lemak dari Pitch cair melalui reaksi esterifikasi ( Tahap I )

3.3.2. Pembuatan MEAL dari campuran Metil Ester asam lemak melalui Reaksi Transesterifikasi (TAHAP II)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. HASIL

4.1.1. Preparasi sampel

Sebelum dilakukan pembuatan metil ester asam lemak dari Pitch cair dan metanol maka Pitch cair yang digunakan sebagai bahan baku dianalisis komposisi senyawa apa saja yang terkandung di dalamnya dengan menggunakan kromatografi gas (GC). Adapun hasil analisisnya seperti yang ditunjukkan pada tabel 4.1 dan kromatogramnya terdapat pada lampiran 1.

Tabel 4.1. Komposisi Senyawa Yang Terkandung Pada Pitch Cair

Jenis Senyawa Persentase (%)

Asam lemak Digliserida Trigliserida Internal

4,4628 37,7016 56,7193 1,1164

Untuk mengetahui komposisi asam lemak yang terkandung dalam Pitch cair dilakukan analisis asam lemak dari Pitch cair menggunakan kromatografi gas. Adapun hasil analisisnya seperti pada tabel 4.2. dan kromatogram pada lampiran 2. Tabel 4.2. Komposisi Asam Lemak Yang Terkandung Pada Pitch Cair.

Asam Lemak Konsentrasi (%)

Asam Kaprilat Asam Kaprat Asam laurat Asam miristat Asam Palmitat Asam Stearat Asam oleat Asam linoleat Asam Arachidat Unknown 1,154 1,3883 26,2644 14,0379 14,2237 4,9681 32,417 4,5797 0,5293 0,4375

4.1.2. Reaksi Esterifikasi dan Transesterifikasi

Penentuan asam lemak bebas (ALB) setiap 20 menit pada tahap reaksi esterifikasi dapat dilihat pada tabel 4.3. dan perhitungannya ditunjukkan pada lampiran 3.

Tabel 4.3. Persentase Asam Lemak Bebas Pada Tahap I

Parameter Konsentrasi (%)

ALB awal

ALB pada 20 menit ALB pada 40 menit ALB pada 60 menit

25,6 2,71 1,96 1,01

Metil ester asam lemak yang diperoleh pada masing – masing tahap reaksi dianalisis dengan GC dan hasilnya ditunjukkan pada tabel 4.4. dan kromatogram pada lampiran 4 dan 5.

Tabel 4.4. Persentase Metil Ester Asam Lemak

Tahapan Konsentrasi (%)

Esterifikasi (tahap I) Transesterifikasi (tahap II)

23,20 80,53 Metil ester asam lemak yang diperoleh dianalisis dengan spektrofotometer – IR, hasilnya ditunjukkan pada tabel 4.5 dan spektrum ditunjukkan pada lampiran 6 dan 7. Tabel 4.5. Hasil analisis Metil Ester dengan spektroskopi FT – IR

Vibrasi

Bilangan gelombang cm-1

Pitch Metil ester

Vibrasi streching –CH2 asymetris Vibrasi streching – CH2 symetris Vibrasi streching karbonil (C = O) Vibrasi bending -CH3

Vibrasi streching C - O

Vibrasi (CH2)n-

2923.28 2854.29 1747.30; 1713,41 1464.36; 1377.44; 1417.51 1234,40; 1114,40; 1163.34; 1033.53 722.51 2925,27 2854.31 1744.30 1.464.52; 1435,53; 1361.66 1171.46; 1196,49; 1247.57; 1116.67; 1016.76 722.72

_O

H O – C – R 4.2. PEMBAHASAN

4.2.1. Preparasi Sampel

Sampel yang digunakan dalam penelitian adalah Pitch cair, merupakan produk samping dari proses pengolahan PKO menjadi asam lemak dan gliserin. Untuk mengetahui komponen senyawa yang terkandung pada pitch cair dan komposisi asam lemaknya dianalisis dengan kromatografi gas. Analisis kromatografi gas pitch cair untuk menentukan komposisi senyawa yang terkandung didalamnya ditunjukkan pada tabel 4.1. Hasil kromatografi gas menunjukkan bahwa trigliserida merupakan komponen yang paling banyak yaitu 56,7193% dan digliserida 37,7016%. Ini menunjukkan bahwa pitch cair sangat potensial digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan metil ester asam lemak. Kadar asam lemak bebas pada pitch cair ditentukan dengan metode titrasi alkalimetri menggunakan Natrium hidroksida sebagai pentitrasi. Adapun kadar asam lemak bebas yang diperoleh adalah 25.6%. Tingginya kadar asam lemak bebas yang terkandung pada pitch cair, tahapan reaksi harus dilakukan dengan metode esterifikasi terlebih dahulu dengan menggunakan H2SO4(p) sebagai katalis, hal ini dilakukan untuk menghindari terbentuknya garam asam lemak apabila secara langsung reaksi transesterifikasi menggunakan katalis basa. (Gadge, 2004)

Trigliserida Digliserida Asam Lemak

_O

R – C – OH + H2O

_O

R – C – OCH3 4.2.2. Reaksi Esterifikasi dan Transesterifikasi

Pada proses esterifikasi kadar ALB dikontrol setiap 20 menit, seiring dengan pertambahan waktu reaksi maka kadar ALB semakin kecil, dan setelah 60 menit kadar ALB sudah dibawah 2% yakni 1,01% sehingga dapat dilakukan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis basa KOH.

Sintesis MEAL dari Pitch cair pada tahap 1 adalah esterifikasi dengan H2SO4(p), Esterifikasi dilakukan untuk membuat MEAL dari minyak berkadar asam lemak bebas tinggi. Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terpisahkan dari trigliserida, digliserida, monogliserida dan gliserin bebas, hal ini disebabkan oleh pemanasan dan terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis. Oksidasi juga dapat meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi mereaksikan minyak dengan alkohol. Dalam proses esterifikasi terbentuk air, sehingga untuk menggeser kesetimbangan kearah produk maka metanol yang digunakan berlebih sesuai dengan asas Le Chatelier, yakni semakin besar volume reaktan maka kesetimbangan akan bergeser kearah sebelah kanan. Produk air pada reaksi harus dipisahkan beserta katalis asam yang dikandungnya sebelum dilanjutkan pada tahap 2 Transesterifikasi (Veljkovic, 2006). Hasil reaksi yang diperoleh pada tahap esterifikasi adalah 23,20% seperti yang tertera pada tabel 4.4. Adapun reaksi esterifikasi adalah seperti gambar dibawah ini.

+ CH3OH katalis

Asam Lemak Metanol Metil ester Air Gambar 4.2. Reaksi Esterifikasi

Transesterifikasi adalah tahap konversi dari trigliserida menjadi alkil ester melalui reaksi dengan alkohol dan menghasilkan produk samping gliserol. Rasio mol yang paling baik antara metanol dan trigliserida adalah 6 :1 Hal ini sesuai dengan penelitian Veljkovic 2006 . Hasil reaksi yang diperoleh pada tahap transesterifikasi trigliserida adalah 80,53%. Adapun reaksi trasesterifikasi adalah seperti gambar

dibawah ini.

Trigliserida Metanol Gliserol Metil ester Gambar 4.3. Reaksi Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahap yaitu sebagai berikut : 1. Trigliserida + CH3OH Katalis Digliserida +R1COOCH3 2. Digliserida + CH3OH Katalis Monogliserida +R1COOCH3 3. Monogliserida + CH3OH Katalis Gliserol +R3COOCH3

Gambar 4.4. Tahapan Reaksi Transesterifikasi Katalis

(Silalahi, 2007)

Gambar 4.5. Mekanisme reaksi Transesterifikasi

Analisis dengan spektrofotometer FT-IR metil ester Pitch cair (lampiran 6) menunjukkan puncak pada bilangan gelombang 2923,28 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching C-H Sp3 asimetri dari (-CH2), pada 2854,29 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching C-H Sp3 simetri dari (-CH2), ini didukung oleh vibrasi bending CH3 asimetris pada 1464,36 cm-1, dan adanya alkil rantai panjang yang dinyatakan dengan munculnya puncak pada bilangan gelombang 722,51 cm-1 yang menunjukkan vibrasi stretching – (CH2)n –. Puncak pada bilangan gelombang 1744,30 cm-1, 1713.44 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching karbonil (C = O) yang didukung oleh puncak vibrasi C – O dari pada daerah bilangan gelombang 1275 cm-1 - 1100 cm-1.

Untuk membuktikan terbentuknya metil ester pitch cair dapat dilihat dari spektrum FT-IR (Lampiran 7) pada puncak vibrasi stretching C – O dari ester pada bilangan gelombang 1247,57 cm-1, 1196,49 cm-1 dan 1171,46 cm-1 dimana terdapat 3 puncak berdekatan membentuk pita melebar dan puncak ketiga merupakan puncak yang paling spesifik yaitu pada bilangan gelombang 1171,46 cm-1, dan jika dibandingkan dengan spektrum FT-IR pitch cair terdapat lebih dari 3 bentuk puncak C - O dari ester (Tariq,dkk, 2011; Sitepu & Tarigan, 2011). .

-C-O-CH3 O -C-O-CH3 O -C-O-CH3 O -C-O-CH3 O

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Proses reaksi pembentukan metil ester asam lemak dengan menggunakan bahan dasar pitch cair berlangsung dengan 2 tahap yaitu esterifikasi menggunakan katalis asam H2SO4(p) selama 1 jam dengan persentase hasil reaksi 23,20% dan transesterifikasi menggunakan katalis KOH dengan persentase hasil reaksi 80,53%.

5.2. Saran

1. Disarankan untuk penelitian selanjutnya dapat menggunakan rasio molar dan waktu yang bervariasi sehingga dapat menghasilkan kadar metil ester asam lemak yang lebih tinggi lagi dari penilitian yang telah ada.

2. Disarankan agar peneliti selanjutnya dapat menguji parameter parameter Biodiesel untuk mengetahui apakah MEAL dari pitch cair dapat dijadikan Biodiesel untuk kendaraan.

DAFTAR PUSTAKA

Adnan, M. (1997). Teknik Kromatografi Untuk Analisis Bahan Makanan. Penerbit Andi. Yogyakarta. hal. 63-99.

Akoh,C.C., Chang,S.W., Lee,G.C., and Shaw,J.F. 2007. Enzymatic approach to biodiesel production, J. Agric. Food Chem., 55, 8995–9005.

Aksoy, H.A., I Kahraman., F. Karaosmanoglu and H. Civelekoglu. 1988. Evaaluation of Sulfur Olive Oil as an Alternative Diesel Oil. JAOCS. 65; 936-938. Bailey, 1950. Diambil dari Ketaren,S. 2005, Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta.

Penerbit Universitas Indonesia.

Carey, F.A. and R.J. Sundberg, 1993. Advanced Organic Chemistry, Part. B : Reaction and Synthesis, edisi ketiga, Plenum Press, London.

Demirbas, A. 2006, Biodiesel Production via Non-Catalytic SCF Method and

Biodiesel Fuel Characteristics, Energy Convers, Mgmt, 47, 22712282. Eckey, 1995. Diambil dari Ketaren,S. 2005, Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta.

Penerbit Universitas Indonesia.

Elisabeth,J. 1999. Modifikasi Minyak dan Lemak: Teknologi dan Aplikasi Dalam Industri Pangan dan Kimia, Seminar Peranan Teknologi Hasil

Pertanian Dalam Industri Penyedian Bahan Baku Industri Pangan dan Kimia, Medan

Ghadge, S.V., Raheman, H., 2004. Biodiesel Production From Mahua (Madhuca indica) oil having high free fatty acids. Agriculture & Food Engineering Department, India Institute of Technology, Kharaypur, India.

p. 601-605

Freedman, B., Pryde, E.H., and Mounts, T.L., 1984. Variables Affecting the Yields of fatty esters from transesterified vegetable oils, J. Am. Oil Chem. Soc., 61, 1638-1643

Haas , M.J., Scott K.M., Thomas A.F., Marmer W.N. 2007. The General Aplicability of In Situ Transesterification for the Production of Fatty Acid Esters from a Variety of Feedstocks. JAOCS, 84; 963-970.

Hambali, E., Mujdalipa, S., A.R Tambunan., Pattiwiri, A.B., and Hendroko, R. 2007. Teknologi Bioenergi, Edisi Pertama. PT. Agromedia Pustaka. Bogor Ketaren,S. 2005, Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta. Penerbit Universitas

Indonesia. Halaman 265, 272-273

McKee, T. and McKee, JR. (2003). Biochemistry: The Molecular Basis Of Life. 3eded. The McGraw-Hill. Boston. p. 68-71.

Mucthadi, T. R. 1990. Emulsi Bahan Pangan. Diktat Kuliah Technolohi Pangan dan Gizi. IPB Bogor.

Ozgulsun, A., Karaosmanoglu, F., and Tuter, M. 2000. Esterification Reaction of oleic Acid with a Fusel Oil Fraction for Production of Lubricating Oil. Istanbul Technical University,. Istanbul. JAOCS 77, p. 105-109

Salmiah, A., Kang, Y.B., (1998), Oleochemical; non-food applications of palm oil and palm oil derived products. Cosmetics and Toiletries Manufacturing worldwide. p. 85-89

Silalahi, J. (2000). Hypocholesterolemic Factors in Foods. A Review. Indon Food Nutr Prog. 7 (1): 26-36.

Silalahi, J. (2006). Fats and Oils: Modification and Substitution. Lecture Notes. Postgraduate Section. University of North Sumatera. Medan. p. 17-25; 63-68.

Silalahi, Y.C.E. (2007). Evaluasi Nilai Gizi Minyak Goreng yang beredar di Pasar kota Medan Berdasarkan Komposisi Asam Lemak. Skripsi. Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara. Medan.

Soerawidjaja dan Tatang, H. 2006. Fondasi – fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Biodiesel. Handout Seminar Nasional. Biodiesel sebagai Energi Alternatif Masa Depan. UGM Yogyakarta.

Solomons, T.W.G, 1992. Organic Chemistry. 5 th Edition. John Wiley and Sons Inc. New York; 778

Tarigan, J. (2009). Ester Asam Lemak. Karya Ilmiah. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Univesitas Sumatera Utara. Medan.

Tariq, M., Saqib, A., Fiaz, A., Ahmad, M., Zafar, Nasir, K., dan Khan, M.A., 2011, Identification, FT-IR, NMR (1H and 13C) and GC/MS Studies of Fatty Acid Methyl Esters in Biodiesel from Rocket Seed Oil, Fuel, Processing Technology, 92, 336-441. Diambil dari Sitepu, E.K. dan Tarigan, J. 2011.Pengaruh Alkil Bercabang Terhadap Titik Kabut, Titik Tuang, dan Angka Setana Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit dan Minyak Jarak., Volume 13 Nomor 2, Majalah Ilmiah Teknik : Medan.

Terblens, Y.M., Jonannes J., Green, M.J., Young, D.A and Sibiya, MS. 2005. Aluminium Biflate as Catalyst for Epoxide and Esterification Mechanistic Aspects. J. Chem; 854-861

Toha, AHA. (2001). Biokimia: Metabolisme Biomolekul. Cetakan pertama. Alfabeta. Bandung. hal. 100.

Veljkovic, V.B., Lakicevic, S.H., Stamenkovic, O.S., Tedorovic, Z.B, Lazic M.L., 2006, Biodisel production from tobacco (Nicotiana tabacum L.) seed oil with high content of free fatty acids, Faculty of technology Leskovac, Serbia and Montenegro, p. 2671-2675

Lampiran 3. Perhitungan Nilai Asam Lemak Bebas Pada Tahap I

a. Berat molekul Pitch Cair

�����������������= � � {(����,��,��} × � {%��, %��, %��)} % ����� (��+��+�� �

=

% total {AL, DG,TG}

(BM AL × % AL ) + (BM DG x % DG) + (BM TG x %TG) =

% total{4,46+37,70 +56, 72}

{(282,47 x4.46%) + (621, 01 x 37,70%) + (885,46 x 56,72%) Berat molekul total = 748,95442

b. Asam Lemak Bebas (ALB)

Prosedur Asam lemak bebas (AOCS Ca 5A-40, 1963) Asam lemak bebas dihitung dari Bilangan asam

��� = ��(������������)��������

����� (���������������������� ����%

=

56110

19, 18 g/mL x 748.95 x 100% = 25, 60 %

ALB 20 menit = 2,03 x 748.95 x 100% / 56110 = 2,71 % ALB 40 Menit = 1,47 x 748.95 x 100 %/56110 = 1,96%

Prosedur Bilangan Asam

Timbang sampel 0,5g dengan teliti pada erlenmeyer dan larutkan dengan 100 mL pelarut netral , Tambahkan indikator PP dan titrasi dengan KOH 0,1 N hingga kelihatan warna pink. (sampel sebelum ditimbang dibilas dengan aquadest untuk memisahkan katalis H2SO4 dan gliserol).

Bilangan Asam =

Berat sampel (g)

Berat Molekul KOH x 0.1 N x volume Titran x Faktor koreksi

Bilangan asam 20 menit I = 5,6110 x 1,0059 x 0,18 mL/ 0,5 g = 2,03 mg-KOH/g

Bilangan asam 20 menit II = 5,6110 x 1,0059 x 0,13 mL/0,5g = 1,47 mg-KOH/g

Bilangan asam 20 menit III = 5,6110 x 1,0059 x 0,06mL/0,5g = 0,76 mg-KOH/g

c. Tahap Reaksi Esterifikasi (Tahap I)dengan rasio mol metanol dan Pitch cair 13 : 1

berdasarkan FFA

Mol = Berat(g) / Mr

Berat Metanol = 13 (25.6) x 32.04

= 10662,91 g/1000 = 10,67 g Berat Pitch Cair (g) = 1 (25,6) x 748, 95

= 19173,12 g/1000 = 19,17 g Penambahan 3 g metanol setiap 10 g pitch = 5,75 g Total Metanol = 16,42 g

= 2 x 19,17 / 100 = 0,38 g

Rasio mol metanol dengan Pitch cair = 16,42 : 19,17 Mol Metanol = 16,42 / 32,04 = 0,512484

Mol Pitch cair = 19,17 / 748, 95 = 0,025596

1.4. Tahap Reaksi Transesterifikasi (Tahap II) rasio mol metanol dan Sampel hasil tahap I 6 : 1 berdasarkan Komposisi Trigliserida Pitch

Berat Metanol = 6 x 32,04 = 192 g/ 200 = 0,96 g Berat Sampel = 1 x 502,23 = 502.23 g/200 = 2,51 g

Berat KOH 1 % dari berat Berat sampel = 1 x 2,51 / 100 = 0,025 g

Lampiran 4. Kromatogram Metil Ester asam Lemak dari Pitch Cair pada Tahap I (Esterifikasi)

Lampiran 5. Kromatogram Metil Ester asam Lemak dari Pitch Cair pada Tahap I (Transesterifikasi)

Lampiran 6. Spektrum Hasil Analisa Pitch Cair dengan Spektroskopi FT-IR . Puncak C – O – C (ester) Pitch Cair

Lampiran 7. Spektrum Hasil Analisa Metil Ester Asam Lemak dengan spektroskopi FT-IR

Prosedur Bilangan Asam

Timbang sampel 0,5g dengan teliti pada erlenmeyer dan larutkan dengan 100 mL pelarut netral , Tambahkan indikator PP dan titrasi dengan KOH 0,1 N hingga kelihatan warna pink. (sampel sebelum ditimbang dibilas dengan aquadest untuk memisahkan katalis H2SO4 dan gliserol).

Bilangan Asam =

Berat sampel (g)

Berat Molekul KOH x 0.1 N x volume Titran x Faktor koreksi

Bilangan asam 20 menit I = 5,6110 x 1,0059 x 0,18 mL/ 0,5 g = 2,03 mg-KOH/g

Bilangan asam 20 menit II = 5,6110 x 1,0059 x 0,13 mL/0,5g = 1,47 mg-KOH/g

Bilangan asam 20 menit III = 5,6110 x 1,0059 x 0,06mL/0,5g = 0,76 mg-KOH/g

c. Tahap Reaksi Esterifikasi (Tahap I)dengan rasio mol metanol dan Pitch cair 13 : 1 berdasarkan FFA

Mol = Berat(g) / Mr

Berat Metanol = 13 (25.6) x 32.04

= 10662,91 g/1000 = 10,67 g Berat Pitch Cair (g) = 1 (25,6) x 748, 95

= 19173,12 g/1000 = 19,17 g Penambahan 3 g metanol setiap 10 g pitch = 5,75 g Total Metanol = 16,42 g

= 2 x 19,17 / 100 = 0,38 g

Rasio mol metanol dengan Pitch cair = 16,42 : 19,17 Mol Metanol = 16,42 / 32,04 = 0,512484

Mol Pitch cair = 19,17 / 748, 95 = 0,025596

1.4. Tahap Reaksi Transesterifikasi (Tahap II) rasio mol metanol dan Sampel hasil tahap I 6 : 1 berdasarkan Komposisi Trigliserida Pitch

Berat Metanol = 6 x 32,04 = 192 g/ 200 = 0,96 g Berat Sampel = 1 x 502,23 = 502.23 g/200 = 2,51 g

Berat KOH 1 % dari berat Berat sampel = 1 x 2,51 / 100 = 0,025 g

1.5. Persentase Metil Ester Asam Lemak

Lampiran 4. Kromatogram Metil Ester asam Lemak dari Pitch Cair pada Tahap I (Esterifikasi)

Lampiran 5. Kromatogram Metil Ester asam Lemak dari Pitch Cair pada Tahap I (Transesterifikasi)

Lampiran 6. Spektrum Hasil Analisa Pitch Cair dengan Spektroskopi FT-IR . Puncak C – O – C (ester) Pitch Cair

Lampiran 7. Spektrum Hasil Analisa Metil Ester Asam Lemak dengan spektroskopi FT-IR