Pemurnian Gliserol Dengan Metode Asidifikasi Asam Klorida dan Ekstraksi Dengan Pelarut Kloroform

LAMPIRAN 1

HASIL ANALISA

L.1.1 CRUDE GLISEROL

L.1.2 GLISEROL MURNI

Gambar L1.2. Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:1, Rasio Volume Pelarut (v v⁄ ) 1:1,5 , 20 Menit

Gambar L1.3. Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:1, Rasio Volume Pelarut (v v⁄ ) 1:1, 60 Menit

Gambar L1.4. Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:3, Rasio Volume Pelarut (v v⁄ ) 1:2, 60 Menit

Gambar L1.5. Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:5, Rasio Volume Pelarut (v v⁄ ) 1:2, 60 Menit

LAMPIRAN 2

PERHITUNGAN

L.2.1 CRUDE GLISEROL L.2.1.1 Densitas

Berat piknometer = 15,80 gram Berat pknomter + air = 21,27 gram Massa air = 5,47 gram

Suhu air dan sampel = 30oC ρ air = 0,99568 gr/cm3

Volume piknometer = � ���

ρ

Densitas = A

Dimana:

m Air = berat air (gram) ρ air = densitas air (gr/cm3₎

Volume Piknometer = ,

, gr/cm3

Volume Piknometer = 5,49 cm3

Berat piknometer + gliserol = 22,388 gram Berat gliserol = 6,58 gram

Densitas = , , cm3

Densitas = 1,2 gr/cm3

L.2.1.2 Kadar Air

Berat sampel = 1 gram Berat cawan = 44,81

Berat cawan + sampel sebelum dipanaskan = 45,81 Berat sesudah dipanaskan = 44,9 gram

Kadar Air =

−

x 100% Kadar Air = , − ,

, x 100%

Kadar Air = 1,98 %

L.2.1.3 Kadar Abu

Berat sampel = 1 gram Berat cawan = 44,81

Berat cawan + sampel = 45,81 Berat cawan + abu = 44,93 gram

Kadar Abu = + − x 100%

Kadar Abu = , − , x 100% Kadar Abu = 12 %

L.2.2 GLISEROL HASIL PEMURNIAN L.2.2.1 Densitas

Berat piknometer = 15,80 gram Berat piknomter + air = 21,27 gram Massa air = 5,47 gram

Suhu air dan sampel = 30oC ρ air = 0,99568 gr/cm3

Volume piknometer = � ���

ρ

Densitas = A

Dimana:

m Air = berat air (gram) ρ air = densitas air (gr/cm3₎

Volume Piknometer = ,

, gr/cm3

Volume Piknometer = 5,49 cm3

Berat piknometer + gliserol = 22,78 gram Berat gliserol = 6,98 gram

Densitas = , , cm3

Densitas = 1,271 gr/cm3

Tabel. L2.1 Densitas Gliserol yang Telah Dimurnikan

No Variabel

Rasio Mol Asidifikasi

(n n⁄

Rasio Volume Pelarut

(v v⁄

Waktu Ekstraksi (menit)

Densitas (gr/cm3)

1 1 1 20 1,2531

2 3 1 20 1,2310

3 5 1 20 1,2170

4 1 1 40 1,2350

5 3 1 40 1,2190

6 5 1 40 1,2170

7 1 1 60 1,2710

8 3 1 60 1,2080

9 5 1 60 1,2064

10 1 1,5 20 1,2671

11 3 1,5 20 1,2262

12 5 1,5 20 1,2136

13 1 1,5 40 1,2380

14 3 1,5 40 1,2290

15 5 1,5 40 1,2280

16 1 1,5 60 1,2200

17 3 1,5 60 1,2154

18 5 1,5 60 1,1900

19 1 2 20 1,2580

20 3 2 20 1,2170

21 5 2 20 1,2154

22 1 2 40 1,2509

23 3 2 40 1,2267

24 5 2 40 1,2160

25 1 2 60 1,2603

26 3 2 60 1,2380

L.2.2.2 Kadar Gliserol

Kadar Gliserol (%) = T −T N , W Dengan :

T1= volume NaOH untuk titrasi sampel (ml) T2= volume NaOH untuk titrasi blanko (ml) N = normalitas NaOH (N)

W = bobot contoh (gr) Faktor gliserol = 9,209 T2 = 0,5 ml

N = 0,5 N W = 0,5 gr T1 = 7 ml

Kadar Gliserol (%) = − , , N ,

,

=

59,8585 %

Tabel. L2.2 Kadar Gliserol Hasil Pemurnian

No Variabel

Rasio Mol Asidifikasi

(n n⁄

Rasio Volume Pelarut

(v v⁄

Waktu Ekstraksi (menit)

Kadar Gliserol (%)

1 1 1 20 59,8585

2 3 1 20 49,3502

3 5 1 20 47,8307

4 1 1 40 65,4300

5 3 1 40 63,1300

6 5 1 40 60,8400

7 1 1 60 90,9082

8 3 1 60 89,3675

9 5 1 60 87,8450

10 1 1,5 20 90,6460

11 3 1,5 20 85,0000

12 5 1,5 20 82,8810

13 1 1,5 40 56,6400

14 3 1,5 40 55,2540

15 5 1,5 40 53,7730

16 1 1,5 60 53,1400

17 3 1,5 60 50,8400

19 1 2 20 64,4800

20 3 2 20 60,6200

21 5 2 20 59,1000

22 1 2 40 59,8500

23 3 2 40 57,5500

24 5 2 40 55,2500

25 1 2 60 43,6129

26 3 2 60 69,0724

27 5 2 20 42,6549

L.2.2.3 Kadar Air

Berat sampel = 1 gram Berat cawan = 44,81

Berat cawan + sampel sebelum dipanaskan = 45,81 Berat sesudah dipanaskan = 45,71 gram

Kadar Air =

−

x 100% Kadar Air = , − ,

, x 100%

Kadar Air = 0,2183 %

L.2.2.4 Kadar Abu

Untuk sampel dengan rasio mol asidifikasi 1:1, rasio pelarut 1:1,5 dan waktu ekstraksi 20 menit

Berat sampel = 1 gram Berat cawan = 44,81

Berat cawan + sampel = 45,81 Berat cawan + abu = 44,89 gram

Kadar Abu = + − x 100%

Kadar Abu = , − , x 100% Kadar Abu = 8 %

L.2.2.5 Kadar MONG (Matter Organic Non Glycerol)

MONG (%) = (100-( % gliserol + % air + % abu)

= (100- (90,646+0,2183+8) = 1,1357 %

LAMPIRAN 3

DOKUMENTASI PENELITIAN

L.3.1 CRUDE GLISEROL

Gambar L3.1 Crude Gliserol

L.3.2 CRUDE GLISEROL DENGAN PENAMBAHAN HCl

L.3.3 GARAM YANG TERBENTUK SETELAH PENETRALAN

Gambar L3.3. Garam yang Terbentuk Setelah Penetralan

L.3.4 EKSTRAKSI GLISEROL DENGAN KLOROFORM

L.3.5 PROSES ADSORPSI GLISEROL DENGAN KARBON AKTIF

Gambar L3.5. Adsorpsi Gliserol dengan Karbon Aktif

L.3.6 GLISEROL MURNI

Gambar L3.6. Gliserol Murni

L.3.7 ANALISA KADAR GLISEROL MURNI

DAFTAR PUSTAKA

[1] Liu, Bingchuan, Kyle Christiansen , Richard Parnas, Zhiheng Xu, Baikun Li. “Optimizing The Production Of Hydrogen And 1,3- Propanediol In Anaerobic Fermentation Of Biodiesel Glycerol”, International Journal of Hydrogen Energy 38 (2013) 3196-3205.

[2] Isahak, Nor Roslam Wan, Zatil Amali Che Ramli , Manal Ismail, Jamaliah Mohd Jahim, Mohd Ambar Yarmo. “Recovery and Purification of Crude Glycerol from Vegetable Oil Transesterification: A Review”. Separation and Purification Reviews. 2014.

[3] Ardi, M.S, M.K. Aroua, N. Awanis Hashim. “Progress, Prospect and Challenges in Glycerol Purifcation Process : A Review”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 42 (2015) 1164-1173

[4] J Thompson, He B. “Characterization Of Crude Glycerol From Biodiesel Production From Multiple Feedstocks”, Appl Eng Agric (2006) ; 22:261.

[5] Aziati, A.A Nik Nor, A M. Sakinah. Review: Glycerol Residue And Pitch Recovered From Oleo Chemical And Biodiesel Waste Industries. 2012

[6] Gu, Yanlong, Francois Jerome. “Glycerol As A Sustainable Solvent For Green Chemistry”,Green Chem., (2010), 12, 1127–1138 | 1127

[7] Seokhyeon Oh dan Chulhwan Park. “Enzymatic Production Of Glycerol Acetate From Glycerol,” Enzyme and Microbial Technology 69 (2015) 19–23

[8] Fan X H, Burton R, Zhou Y C. “Glycerol ( By Product Of Biodiesel Production ) As A Source For Fuels And Chemicals—Mini Review”. The Open Fuels and Energy Science Journal (2010) hal : 17–22. [9] Nanda, M.R., Yuan Z, Qin W, Poirier MA dan Chunbao X. “Purification of

Crude Glycerol using Acidification: Effects of Acid Types and Product Characterization. Department of Chemical and Biochemical Engineering.” Research Article Austin Chemical Engineering. Western University. London. 2014

[10] Javani, A., M. Hasheminejad, K. Tahvildari and M. Tabatabaei. “High Quality Potassium Phosphate Production Through Step-By-Step Glycerol Purification: A Strategy To Economize Biodiesel

Production.” Biores. Technol., (2012) 104: 788-790.

[11] Johnson, D.T. and K.A. Taconi, 2007. The Glycerin Glut: Options For The Value-Added Conversion Of Crude Glycerol Resulting From Biodiesel Production. Eng. Prog., 26: 338-346.

[12] Tan, H.W, A. R. Abdul Aziz dan M.K Aroua. “Glycerol Production And Its Applications As A Raw Material: A Review.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 27 (2013) 118–127

[13] E. Nor Hidawati dan A M Mimi Sakinah. “Treatment of Glycerin Pitch from Biodiesel Production”, International Journal of Chemical and Environmental Engineering, (Oktober 2011). Vol. 2, No. 5.

[14] Hunsom Mali, Payia Saila, Penpisuth Chaiyakam, Winata Kositnan. “Comparison and Combination of Solvent Extraction and Adsorption for Crude Glycerol Enrichment”, International Journal Of Renewable Energy Research (2013) Vol.3, No.2,

[15] Yong K, Ooi T, Dzulkefly K, Wan Yunus W, Hazimah A. “Characterization of Glycerol Residue From a Palm Kernel Oil Methyl Ester Plant”. J Oil PalmRes (2001) ; 13(2):1–6.

[16] Kongjao S , Damronglerd S, Hunsom M. “Purification of Crude Glycerol Derived from Waste Used-Oil Methyl Ester Plant”, Korean JChemEng (2010) ; 27 : 944–9.

[17] Ignacio Contreras Andrade, Eliseo Avella-Moreno, Jonathan Fabian Sierra-Cantor, Carlos Alberto Guerrero-Fajardo, José Ricardo Sodré. “Purfication of Glycerol from Biodiesel Production by Sequential Extraction Monitored by H NMR”, Fuel Processing Technology 132 (2015) 99-104.

[18] R Manosak, Limpattayanate S , Hunsom M. “Sequential-Refining of Crude Glycerol Derived from Waste Used – Oil Methyl Ester Plant Via a Combined Process of Chemical and Adsorption”, Fuel Process Techno 2011 ; 92 : 92–9.

[19] Cai Tianfeng, Liu Huipeng, Zhao Hua, dan Liao Kejian. “Purification of Glycerol from Waste Cooking Oil Based Biodiesel Production by Orthogonal Test Method”, China Petroleum Processing and Petrochemical Technology (2013), Vol. 15, No 1, pp 48-53.

[20] A Singhabhandhu dan T. Tezuka. “A Perspective on Incorporation of Glycerin Purification Process in Biodiesel Plants Using Waste Cooking Oil as Feedstock.” Energy, 35: 2493-2504. 2010.

[21] Fazal, M.A., A.S.M.A. Haseeb and H.H. Masjuki, 2011. “Biodiesel Feasibility Study: An Evaluation of Material Compatibility; Performance; Emission and Engine Durability”, Renew. Sust. Energ. Rev., 15: 1314-1324.

[22] Kolesarova N, Hutnan M, Bodık I, Spalkova V. Review article. “Utilization

Of Biodiesel By-Products for Biogas Production”, J Biomed Biotechnol (2011).

[23] Garcia, José I., Héctor García-Marín and Elísabet Pires. “Glycerol Based Solvents: Synthesis, Properties and Applications.” Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH), Facultad de Ciencias, Universidad de Zaragoza-CSIC. 2014

[24] Hájek, M. and F. Skopal, 2010. Treatment of Glycerol Phase Formed by Biodiesel Production. Biores. Technol.

[25] N. Saifuddin, H. Refal, P. Kumaran. “Rapid Purification of Glycerol By-Product from Biodiesel By-Production through Combined Process of Microwave Assisted Acidification and Adsorption via Chitosan Immobilized with Yeast.”, Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 7(3): 593-602, 2014 ISSN: 7459; e-ISSN: 2040-7467.

[26] J.V. Gerpen,. Biodiesel Processing and Technology. Fuel Processing Technology (2005) 86: 1097 – 1107.

[27] Xiao,Yang, Guomin Xiao, dan Arvind Varma. “A Universal Procedure for Crude Glycerol Purification from Different Feedstocks in Biodiesel Production: Experimental and Simulation Study.” Industrial and

Engineering Chemistry Research. ISSN0888-5885, (2013) Hal:1520-5045.

[28] Shengjun Hu; Luo, Xiaolan; Wan, Caixia; Li, Yebo. “Characterization of Crude Glycerol from Biodiesel Plants”, American Chemical Society. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012. Vol:60 Issue:23. page: 5915 – 5921

[29] Fanani. “Kajian Pemurnian Gliserol Hasil Samping Biodiesel Jarak Pagar Menggunakan Asam Nitrat, Sulfat, Dan Fosfat.” Skripsi, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 2010.

[30] Kolthoff. Treatise on Analytical Chemistry. (New York: Interscience Encyclopedia.,1959)

[31] Mali Hunsom dan Chaowat Autthanit. “Adsorptive Purification of Crude Glycerol by Sewage Sludge-Derived Activated Carbon Prepared by Chemical Activation with H3PO4, K2CO3 and KOH”, Chemical

Engineering Journal 229 (2013) 334-343.

[32] Mulia Wita. “Perbaikan Proses Pemurnian Gliserol Hasil Samping Industri Biodiesel Menggunakan Distilasi Vakum.” Skripsi, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Bogor, 2015.

[33] SNI. Biodiesel. Badan Standarisasi Nasional. SNI 04-7182-2006.

[34] Lestari, Made Arsa, I Wayan Suirta. “Pengaruh Konsentrasi Asam Fosfat dan

Berat Semen Putih Sebagai Adsorben Dalam Pemurnian Crude

Gliserol.” Jurnal Kimia 9 (2), (JULI 2015): 279-288

[35] Ulfa Rahmi, “Pengaruh Jenis Asam Dan pH Pada Pemurnian Residu Gliserol

Dari Hasil Samping Produksi Biodiesel.” Departemen Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara. 2002.

[36] Obie Farobie, “Optimasi Proses Produksi Gliserol Hasil Samping Biodiesel

sebagai Bahan Penolong Penghancur Semen.” Skripsi, IPB, Bogor, 2009.

[37] Arita, Susila, Meta Berlian Dara, Jaya Irawan. “Pembuatan Metil Ester Asam Lemak Dari Cpo Off Grade Dengan Metode Esterifikasi-Transesterifikasi.” Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya.

[38] Prakoso, Tirto, Sarasati Cintya Hapsari, Pilandira Lembono, Tatang H. Soerawidjaja. Teknik Kimia, Fakultas Taknologi Industri, Institut Teknologi Bandung. 2011

[39] A.H. Hazimah, T.L.Ooi dan A. Salmiah. J.Oil Palm Res., 15(1),1 (2003). [40] Rahmi Hidayati, Arif Hidayat Allah, Susila Arita. “Pengaruh Penambahan

H3PO4 dan Resin Kation – Anion Terhadap Persen Total Gliserol

Hasil Samping Pembuatan Biodiesel.” Jurnal Teknik Kimia (Desember 2012) No. 4, Vol. 18

[41] Dian Novitasari, Deasy Ratnasari, Dwi Ardiana Setyawardhani. “Pemurnian Gliserol dari Hasil Samping Pembuatan Biodiesel.” EKUILIBRIUM . ISSN: 1412-9124. Januari 2012. Vol:11, No.1, Hal :13-17.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera utara, Medan. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 6 bulan.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan Penelitian

Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain:

1. Crude gliserol hasil samping pembuatan biodiesel dengan kemurnian 74,7161 %

2. Asam Klorida (HCl) pekat (p.a)

3. Natrium Hidroksida (NaOH) (p.a) 12,5 M 4. Kloroform (CHCl3) (p.a)

5. Aquadest (H2O)

6. Karbon Aktif

3.2.2 Peralatan Penelitian

Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain : 1. Erlenmeyer

2. Magnetic Stirrer 3. Hot Plate

4. Corong Pemisah 5. Beaker Glass 6. Gelas Ukur 7. Neraca Digital 8. Batang Pengaduk 9. Termometer 10. Corong Gelas 11. Pipet Tetes

12. Stopwatch 13. pH meter 14. Labu leher tiga 15. Rotary evaporator

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 3.3.1 Asidifikasi

Asidifikasi dilakukan dengan variabel tetap berupa kecepatan pengadukan, suhu reaksi dan waktu serta variabel bebas berupa rasio mol (n n⁄ HCl: gliserol. Adapun kombinasi perlakuan penelitian dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1. Rancangan Percobaan Asidifikasi Run Kecepatan Pengadukan

(rpm)

Suhu (0C)

Waktu (jam)

Rasio Mol HCl: gliserol (n n⁄

1

200 rpm 70o_{C 1}

1:1

2 3:1

3 5:1

3.3.2 Ekstraksi dengan Kloroform

Ekstraksi dengan pelarut Kloroform dilakukan dengan variabel tetap berupa kecepatan pengadukan, suhu reaksi serta variabel bebas berupa rasio volum (v v⁄ pelarut : gliserol dan waktu ekstraksi. Adapun level kode dan kombinasi perlakuan penelitian dapat dilihat pada tabel 3.2 berikut:

Tabel 3.2. Rancangan Percobaan Ekstraksi dengan Kloroform Run Kecepatan

pengadukan (rpm)

Suhu (0C)

Waktu (jam)

Rasio Volum Kloroform:

Gliserol (v v⁄

Rasio Mol HCl: gliserol

(n n⁄ 1

200 rpm 50 oC

20 menit 1:1 1:1

2 40 menit 1,5:1 3:1

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 3.4.1 Pretreatment Bahan Baku

Pretreatment bahan baku dilakukan dengan prosedur sebagai berikut: 1. Asam kloridadan gliserol dimasukkan dengan rasio mol (n n⁄ tertentu ke

dalam erlenmeyer dan ditutup dengan gabus.

2. Campuran dipanaskan di atas hot plate hingga mencapai suhu reaksi 70 0C dan sambil dihomogenkan menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 200 rpm selama 1 jam

3. Campuran dimasukkan ke dalam corong pemisah dan ditunggu beberapa saat, hingga terbentuk tiga lapisan dimana lapisan atas merupakan lapisan asam lemak bebas, lapisan tengah merupakan lapisan gliserol dan lapisan bawah merupakan garam-garam yang mengendap.

4. Dilakukan filtrasi garam-garam yang mengendap

5. Lapisan tengah yaitu gliserol diambil dan dilakukan penetralan dengan 12,5 M NaOH.

6. Gliserol dievaporasi untuk menghilangkan kandungan air di dalamnya 7. Dilakukan filtrasi lagi untuk menghilangkan kristal garam yang terbentuk.

3.4.2 Proses Ekstraksi dengan Kloroform

1. Kloroform: gliserol dimasukkan dengan rasio volum (v v⁄ tertentu ke dalam labu leher tiga

2. Campuran kemudian dipanaskan di atas hot plate hingga mencapai suhu reaksi 50 0C dengan melakukan pengadukan 200 rpm selama selang waktu yang telah ditentukan.

3. Hot plate dimatikan dan campuran didinginkan hingga mencapai suhu kamar

4. Campuran dimasukkan ke dalam corong pemisah dan dibiarkan hingga terbentuk 2 lapisan dimana lapisan atas merupakan campuran plarut dan kontaminan dan lapisan bawah merupakan gliserol.

5. Dilakukan pemisahan lapisan bawah yang merupakan lapisan gliserol. 6. Gliserol dievaporasi dengan suhu 80o_{C selama 20 menit}

7. Prosedur di atas diulangi untuk variabel proses lainnya seperti yang telah dijelaskan pada rancangan percobaan.

3.4.3 Proses Adsorpsi

1. Karbon aktif dan gliserol dimasukkan dengan rasio 5% (Andrade, et al., 2015) ke dalam beaker glass.

2. Dicampur dengan pengadukan 250 rpm selama 2 jam 3. Dilakukan filtrasi

3.4.4 Sketsa Percobaan

3.4.4.1Sketsa Percobaan Proses Asidifikasi

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Asidifikasi dengan Asam Klorida Keterangan gambar:

1. Termometer 2. Erlenmeyer 3. Heater

1

2 3

3.4.4.2Sketsa Percobaan Proses Ekstraksi dengan Pelarut Kloroform

Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Ekstraksi Gliserol dengan Menggunakan Kloroform Sebagai Pelarut

1

2

3 4

5 6

7

8 9

4. Labu leher tiga 5. Heater

6. Refluks kondensor Keterangan gambar:

1. Statif dan klem 2. Stirrer

3. Termometer

7. Ember

8. Selang air masuk 9. Selang air keluar

3.4.5 Prosedur Analisis

3.4.5.1Analisis Komposisi Bahan Baku Gliserol menggunakan GC

Komposisi bahan baku crude gliserol serta gliserol yang telah dimurnikan akan dianalisis menggunakan instrumen GC pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS).

3.4.5.2Analisis Kadar Air dengan Metode Tes Standard Method ISO 2097-1972

Untuk analisis kadar air dilakukan dengan menggunakan pemanasan 1 gram gliserol di dalam oven dengan suhu 105oC selama 2 jam

3.4.5.3Analisis Kadar Abu dengan Metode Tes Standard Method ISO 2098-1972

Analisis kadar abu dilakukan dengan melakukan pembakaran 1 gram gliserol di dalam furnace pada suhu 750o_{C selama 3 jam.}

3.4.5.4Analisis kadar MONG (Matter Organic Non Glycerol)

Analisis kadar MONG dilakukan dengan menghitung selisih antara kandungan gliserol, kadar air dan kadar abu dengan rumus berikut:

MONG = (100-( % gliserol + % air + % abu))

3.4.5.5Analisis pH Gliserol yang Dihasilkan

Analisis pH dilakukan dengan menggunakan pH meter. pH meter adalah sebuah alat elektronik untuk mengetahui pH suatu larutan secara langsung sehingga dapat diketahui apakah larutan tersebut termasuk asam, basa atau garam. Sebuah pH meter terdiri dari sebuah elektroda yang terhubung ke sebuah alat elektronik yang mengukur dan menampilkan nilai pH. Nilai pH ditunjukkan dengan skala secara sistematis dengan nomor 0-14.

3.4.5.6Analisis Kadar Gliserol

Untuk analisis kadar gliserol dengan menggunakan titrasi dengan Prosedur Analisa Metode SNI.

Gliserol sebanyak 0,5 gram dilarutkan dalam 50 ml akuades lalu ditambahkan indikator biru bromtimol sebanyak 5 tetes. Larutan kemudian diasamkan dengan

H2SO4 0,2 N sampai terbentuk warna kuning kehijauan. Larutan dinetralkan dengan

NaOH 0,05 N secara hati-hati sampai terbentuk warna biru. Setelah itu, larutan tersebut ditambahkan NaIO4 sebanyak 50 ml lalu diaduk secara perlahan. Larutan

selanjutnya ditutup dan didiamkan dalam ruangan gelap pada suhu kamar selama 30 menit. Larutan kemudian ditambahkan etilena glikol sebanyak 10 ml lalu ditutup dan ddiamkan dalam ruangan gelap pada suhu kamar selama 20 menit. Larutan kemudian ditambahkan indikator biru bromtimol sebanyak 3 tetes. Larutan hasil campuran dititrasi perlahan-lahan dengan NaOH 0,5 N sampai terbentuk warna bitu. Proses tersebut juga dilakukan untuk perlakuan blanko. Kadar gliserol dihitung dengan rumus:

Kadar Gliserol (%) = T −T x N x 9, 9 W

Dengan :

T1= volume NaOH untuk titrasi sampel (ml) T2= volume NaOH untuk titrasi blanko (ml) N = normalitas NaOH (N)

W = bobot contoh (gr) Faktor gliserol = 9,209 [37]

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 3.5.1 Flowchart Asidifikasi

Gambar 3.3. Flowchart Asidifikasi Bahan Baku Asam klorida ditambahkan dengan rasio perbandingan

yang telah ditentukan

Gliserol Dimasukkan dengan berat 30 gram ke dalam erlenmeyer

Campuran dipanaskan hingga mencapai suhu 70o_{C dan dilakukan}

pengadukan dengan kecepatan 250 rpm selama 1 jam Mulai

Selesai

Lapisan gliserol diambil dan dilakukan penetralan dengan NaOH

Gliserol dievaporasi untuk menghilangkan kadar air Dilfiltrasi untuk menghilangkan garam yang mengendap Campuran dimasukkan ke dalam corong pemisah dan didiamkan

3.5.2 Flowchart Proses Ekstraksi dengan Kloroform

Gambar 3.4. Flowchart Proses Ekstraksi dengan Kloroform

3.5.3 Flowchart Adsorpsi

Gambar 3.5. Flowchart Proses Adsorpsi

Karbon aktifdan gliserol dimasukkan dengan rasio 5% wt ke dalam beaker glass

Dilakukan filtrasi Mulai

Dicampur dengan pengadukan 250 rpm selama 2 jam Campuran dipanaskan di atas hot plate hingga mencapai suhu 50o_{C dengan pengadukan 200 rpm}

selama selang waktu yang ditentukan jam kemudian didiamkan hingga terpisah menjadi 2 fasa.

Kloroform : gliserol dengan rasio volum (v v⁄ tertentu dimasukkanke dalam labu leher tiga

Mulai

Selesai

Diambil lapisan atas yang merupakan fasa gliserol

Gliserol dievaporasi dengan suhu 95oC

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 KARAKTERISTIK CRUDE GLISEROL

Pada pemurnian gliserol ini, digunakan crude gliserol yang merupakan limbah pabrik biodiesel yang berasal dari Dumai, yang terlebih dahulu dianalisa kandungan yang terdapat di dalamnya. Analisa kandungan yang terdapat di dalam crude gliserol, yaitu dengan menggunakan Kromatograf Gas. Sedangkan densitas, kadar air, kadar abu dan MONG didapat dengan melakukan pengujian. Sifat fisika dari crude gliserol yand digunakan dan sifat fisika Gliserol Standard yang ditetapkan berdasarkan BS 2621 : 1979 dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut.

Tabel 4.1. Sifat Fisika Crude Gliserol

Sifat Fisika Crude

Gliserol

Gliserol Standard BS 2621 : 1979 [3] Kandungan:

1. Gliserol 2. Metil ester

74,7161% 16,83%

>80% -

Densitas 1,2 gr/cm3 _{1,2671 gr/ cm}3

Kadar abu 12% <10

Kadar air 1,98% <10

MONG 11,3099 % <2,5

Crude gliserol hasil samping pembuatan biodiesel mengandung metanol, air, garam, asam lemak bebas, sabun, metil ester dan juga material non organik pada gliserol seperti gliserida, biasanya disebut dengan MONG [17]. Dari hasil analisa didapatkan bahwa kadar gliserol belum memenuhi standard yang telah ditetapkan. Metil ester yang masih terkandung di dalamnya juga perlu dihilangkan. Kadar abu dalam sampel tinggi, disebabkan terikutnya basa yang digunakan sebagai katalis dalam pembuatan biodiesel ke dalam lapisan gliserol. Maka perlu dilakukan penambahan asam untuk penetralan katalis. Selain bahan anorganik dan gliserol, terdapat pula material organik yang disebut dengan MONG (Material Organic Non Glycerol). Kandungan MONG meliputi asam lemak, metanol, metil ester pada proses produksi biodiesel [32]. Densitas crude gliserol juga didapatkan lebih rendah daripada densitas gliserol murni. Ini

disebabkan karena masih adanya impuritis yang terkandung di dalam crude gliserol, terutama metil ester. Densitas metil ester diketahui lebih rendah daripada densitas gliserol yaitu 0,875-0,879 gr/ cm3 [33] sedangkan gliserol murni memiliki densitas 1,267 gr/ cm3, maka menyebabkan densitas crude gliserol pun lebih kecil daripada densitas gliserol murni. Pada saat pemisahan lapisan biodiesel dan gliserol, impuritis tersebut sangat mempengaruhi kemurnian dari fasa gliserol tersebut [3]. Maka berbagai senyawa impuritis itu perlu dihilangkan untuk mendapatkan gliserol dengan densitas serta kadar yang memenuhi standard gliserol murni.

4.2 PEMURNIAN GLISEROL

Pemurnian gliserol ini dilakukan dengan tiga tahap yaitu asidifikasi dengan asam klorida (HCl), ekstraksi dengan menggunakan pelarut kloroform (CHCl3), dan dilanjutkan dengan adsorpsi untuk menghilangkan warna.

Pada tahap asidifikasi, dilakukan penambahan asam klorida dengan perbandingan mol (n n⁄ ) 1:1, 1:3, dan 1:5 untuk melihat perbandingan yang dapat menghasilkan gliserol dengan kemurnian yang paling tinggi.

Saat asam ditambahkan ke dalam gliserol, maka akan terbentuk tiga lapisan, dimana pada lapisan atas merupakan lapisan yang mengandung asam lemak bebas, lapisan berikutnya adalah lapisan yang kaya akan gliserol, dan lapisan bawah merupakan garam-garam inorganik yang mengendap [15]. Seperti terlihat di gambar 4.1.

Gambar 4.1. Proses Asidifikasi Gliserol dengan Asam Klorida

Asam Lemak

pH yang dihasilkan dari penambahan asam ini adalah pada rasio mol (n n⁄ ) 1:1, pH yang didapat adalah 2, sedangkan pada rasio mol (n n⁄ ) 1:3 dan 1:5, pH yang didapat adalah 1. Penambahan asam menyebabkan terjadinya reaksi netralisasi basa dan juga pemecahan sabun. Dalam kondsi asam yang kuat, asam menetralisasi hampir semua basa yang terdapat dalam crude gliserol yang kemudian akan mengendap menjadi padatan di bagian bawah, dan bereaksi dengan sabun membentuk asam lemak yang akan berada pada bagian atas gliserol [9]. Reaksi penguraian sabun dengan bantuan asam klorida menjadi asam lemak dapat dilihat sebagai berikut:

RCOOK + HCl → RCOOH + KCl (sabun) (asam klorida) (asam lemak)

Selain terjadinya penguraian asam, terjadi penetralan katalis basa yang berasal dari reaksi pembuatan biodiesel yang terkandung dalam crude gliseol. Katalis bereaksi dengan asam klorida membentuk garam-garam klorida, dimana reaksinya dapat dilihat sebagai berikut :

KOH + HCl → KCl + H2O (katalis) (asam klorida) (garam)

Maka reaksi asidifikasi akan menghasilkan asam lemak, garam inorganik dan air. Karena reaksi asidifikasi ini dilangsungkan dalam keadaan asam menggunakan asam kuat, maka perlu dilakukan penetralan dengan menggunakan basa kuat. Reaksinya dapat dilihat sebagai berikut:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Dari reaksi diatas dihasilkan endapan garam natrium klorida dan air. Tahap selanjutnya adalah pemanasan. Pemanasan ini dilakukan untuk mempercepat terbentuknya garam dan juga untuk penguapan air yang terbentuk dari hasil reaksi. Seperti yang dapat dilihat pada gambar 4.2, garam-garam yang mengendap setelah dilakukannya proses pemanasan.

Gambar 4.2. Endapan Garam Yang Terbentuk dari Hasil Penetralan Setelah pemanasan, maka kemudian dilakukan filtrasi untuk menyaring garam-garam yang mengendap. Filtrasi dilakukan denga kertas Whatman no.1. Tahap selanjutnya setelah asidifikasi adalah ekstraksi. Pada penelitian ini, pelarut yang dipilih adalah pelarut non polar yaitu kloroform dengan rasio volum (n n⁄ ) 1:1; 1:1,5; 1:2 untuk melihat perbandingan yang menghasilkan gliserol dengan tingkat kemurnian yang tinggi.

Untuk meningkatkan kemurnian gliserol dan menurunkan kandungan air dan MONG, penggunaan pelarut non polar diperlukan untuk mengeliminasi asam lemak bebas [16]. Ekstraksi dengan menggunakan pelarut non polar ini menyebabkan tidak adanya kehilangan dari gliserol, namun menghilangkan sisa biodiesel, asam lemak bebas, FAME, digliserida, monogliserida dan juga impuritis-impuritis minor lainnya [17]. Gliserol yang diekstrak dengan kloroform akan menghasilkan dua lapisan dimana lapisan gliserol di bagian atas dan pelarut di bagian bawah seperti dapat dilihat di gambar 4.3.

Gambar 4.3. Lapisan yang Terbentuk Saat Ekstraksi dengan Kloroform Gliserol yang dihasilkan dari tahap ekstraksi masih memiliki warna kuning kecoklatan, maka perlu dilakukan penghilangan warna yaitu dengan cara adsorpsi dengan menggunakan karbon aktif dengan kondisi reaksi pengadukan 200 rpm dan waktu 120 menit. Karbon aktif sangat efektif untuk mereduksi warna namun kurang efektif utuk mereduksi impuritis – impuritis lain [3]. Hasil penambahan karbon aktif dapat dilihat pada gambar 4.4

Gambar 4.4 Gliserol Hasil Pemurnian

Manosak, et al., 2011 melaporkan bahwa semakin tinggi penggunaan dosis adsoprsi, maka semakin tinggi pula warna yang dapat direduksi mencapai 99,7 %

[18]. Dalam penelitian ini, digunakan karbon aktif dengan rasio 5% dari volume gliserol murni. Andrade, et al., 2015 melakukan variasi pada penambahan adsorben dalam proses pemurnian gliserol yaitu 1%, 3%, dan 5%. Dan didapat reduksi warna terbaik pada penggunaan adsorben dengan rasio 5% [17]. Dari percobaan yang telah dilakukan peneliti, didapat juga bahwa pada rasio karbon aktif 5% tersebut sudah cukup efektif untuk mereduksi warna pada sampel gliserol murni, seperti dapat dlihat pada gambar, karbon aktif cukup untuk mereduksi sebagian besar warna pada crude gliserol.

Setelah didapatkan gliserol yang sudah murni, maka dilakukan berbagai analisa seperti analisa densitas, kadar air, kadar abu, MONG, pH dan juga kadar gliserol.

4.3 PENGARUH ASIDIFIKASI TERHADAP KEMURNIAN GLISEROL

Hubungan jumlah mol asidifikasi terhadap tingkat kemurnian gliserol yang terbentuk dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut ini. Asidifikasi dilakukan pada kondisi suhu 70oC, waktu 60 menit dan pengadukan 200 rpm.

Gambar 4.5. Hubungan Asidifikasi Terhadap Kemurnian Gliserol

Dari grafik di atas dapat dilihat peranan jumlah penambahan asam terhadap kadar gliserol yang dihasilkan. Secara umum, kadar gliserol akan menurun seiring dengan bertambahnya rasio asam klorida yang ditambahkan. Kondisi terbaik dengan kadar gliserol tertinggi yaitu pada rasio volum (v v⁄ ) pelarut 1:1 Dari grafik, dilihat pada penambahan asam dengan rasio mol (n n⁄ ) 1:1 yaitu 90,9082%, kemudian menurun pada rasio mol (n n⁄ ) 1:3 menjadi 89,3675%, dan semakin menurun pada rasio mol (n n⁄ ) 1:5 menjadi 87,845%.

Variasi konsentrasi asam yang ditambahkan berpengaruh terhadap kemurnian gliserol. Semakin tinggi asam yang ditambahkan, maka kadar gliserol yang didapatkan akan semakin menurun [34]. Lestari, dkk (2015) dalam penelitiannya, menggunakan asam fosfat dalam metode asidifikasi dengan rasio penambahan asam 5-85% dan memperoleh kadar gliserol tertinggi yaitu pada saat penambahan asam fosfat sebanyak 5% dengan kadar gliserol 77,25%. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi konsentrasi asam menyebabkan proses

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1 3 5

Perb. Pelarut 1:1 ; 60 menit Perb. Pelarut 1:1,5 ; 60 menit Perb. Pelarut 1:2 ; 60 menit

Rasio Mol Asidifikasi (� �⁄ )

K adar G li se ro l (% )

Perb. Pelarut 1:1 Perb. Pelarut 1:1,5 Perb. Pelarut 1:2

asidifikasi tidak berjalan maksimal sehingga sabun pada crude gliserol tidak terurai yang mengakibatkan gliserol tidak dapat dipisahkan dari garam dan asam lemaknya [34]. Pada dasarnya, jika kadar asam semakin tinggi, maka akan semakin baik karena proses asidifikasi emulsi menjadi asam lemak akan semakin tinggi, sehingga kadar kemurnian gliserol pun akan semakin baik. Namun, dapat juga terjadi asdifikasi berlebih. Dimana akan terjadi stratum antara asam lemak dan lapisan gliserol yang mengandung garam, sehingga garam menjadi tidak bisa lagi mengendap. Yang mengakibatkan menurunnya kadar kemurnian gliserol akibat tidak terpisahnya lapisan garam [35].

4.4 PENGARUH RASIO VOLUM PELARUT (� �⁄ ) DAN WAKTU EKSTRAKSI TERHADAP KEMURNIAN GLISEROL

Hubungan jumlah rasio volume pelarut (v v⁄ ) dengan lamanya waktu ekstraksi terhadap kemurnian gliserol yang dihasilkan dapat dilihat dalam grafik 4.6 berikut ini. Ekstraksi dilakukan pada kondisi suhu 70oC dan pengadukan 200 rpm dengan variasi waktu dan juga rasio volume pelarut (v v⁄ ) yang digunakan.

Gambar 4.6 Hubungan Rasio Volume pelarut (v v⁄ ) dan Waktu Ekstraksi Terhadap Kemurnian Gliserol

Dari gambar 4.5 dapat dilihat bahwa, untuk perbandingan volume pelarut 1:1, kadar gliserol saat waktu ekstraksi 20 menit adalah 59,8585%, kemudian

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

20 40 60

Rasio Pelarut 1:1 Rasio Pelarut 1:1,5 Rasio Pelarut 1:2

Waktu Ekstraksi K adar G li se ro l (%)

meningkat pada 40 menit menjadi 65,43 % dan meningkat lagi pada 60 menit menjadi 90,9082 %. Untuk perbandingan volum pelarut 1:1,5, kadar gliserol saat waktu ekstraksi 20 menit adalah 90,646% kemudian menurun pada 40 menit menjadi 56,64% dan menurun lagi pada 60 menit menjadi 53,14 %. Untuk perbandingan volum pelarut 1:2, kadar gliserol saat waktu ekstraksi 20 menit adalah 64,48% kemudian menurun pada 40 menit menjadi 59,85% dan menurun lagi pada 60 menit menjadi 43,6129 %.

Untuk meningkatkan kadar gliserol, maka perlu dilakukan ekstraksi pelarut setelah dilakukan tahap asidifikasi [18]. Dari penelitian ini, diperoleh bahwa untuk rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1:1, kadar gliserol semakin meningkat seiring bertambahnya waktu ekstraksi, sebaliknya untuk rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1;1,5 dan 1:2, kadar gliserol semakin menurun seiring dengan bertambahnya waktu ekstraksi. Kondisi terbaik dengan kadar gliserol yang tertinggi adalah pada rasio rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1:1 dan waktu ekstraksi 60 menit yaitu 90,9082% dan pada rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1:1,5 dengan waktu ekstraksi 20 menit. Maka dapat disimpulkan bahwa penggunaan kloroform sebagai pelarut dalam ekstraksi gliserol, dengan rasio pelarut yang rendah, dibutuhkan waktu yang lebih lama untuk mendapatkan kadar gliserol yang terbaik. Dan dengan rasio pelarut yang lebih tinggi, hanya dibutuhkan waktu ekstraksi yang singkat. Namun, dengan rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1:2, ekstraksi gliserol dengan pelarut kloroform tidak efektif lagi karena menyebabkan penurunan kadar gliserol. Dapat dilihat dari rendahnya kadar gliserol yang didapat dengan rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1:2 untuk berbagai kondisi waktu reaksi. Penggunaan pelarut non polar menyebabkan tidak adanya kehilangan kandungan gliserol dibandingkan dengan penggunaan pelarut polar. Namun menimbulkan adanya kandungan air dalam ekstrak gliserol [17]. Pada penggunaan pelarut polar, yaitu metanol, didapat bahwa kondisi terbaik untuk ekstraksi adalah dengan rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1:2 dengan waktu ekstraksi yang sama [31]. Hunsom, dkk (2013) dalam penelitiannya memperoleh bahwa dengan menggunakan pelarut heksana dan dietil eter, terjadi peningkatan kadar gliserol seiring bertambahnya rasio pelarut, walapun hanya terjadi sedikit peningkatan. Perbedaan rasio terbaik yang didapatkan ini dikarenakan kondisi perlakuan dan jenis pelarut yang berbeda dengan yang digunakan oleh peneliti

karena jenis dan rasio pelarut yang digunakan sangat berpengaruh dalam pemurnian gliserol untuk meningkatkan kadar gliserol [14].

4.5 KARAKTERISTIK GLISEROL YANG TELAH DIMURNIKAN

Gliserol yang telah dimurnikan kemudian dilakukan berbagai analisa yaitu analisa warna, densitas, kadar air, kadar abu, dan kadar gliserol. Dilakukan juga analisa komposisi gliserol murni dengan Kromatograf Gas. Analisa dilakukan terhadap tiga sampel untuk berbagai perbandingan pelarut yaitu dengan rasio volume pelarut (v v⁄ ) 1:1, 1:1,5 dan 1:2. Berikut adalah hasil analisis GC untuk setiap sampel. (Hasil analisis terlampir).

Tabel 4.2. Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:1, Rasio Volume Pelarut

(v v⁄ ) 1:1 dan Waktu Ekstraksi 60 menit

Peak # Ret. Time Height Area Area % Cmpnd. Name

1 2,386 30933 77268 23,4101 Gliserol

2 2,697 5947 14102 4,2725 Gliserol

3 2,830 581 2055 0,6626 Gliserol

4 3,734 40097 94879 28,7457 Gliserol

5 3,918 33608 76677 23,2310 Gliserol

6 4,883 14851 34942 10,5863 Gliserol

7 8,147 1950 4715 1,4258 Ester

8 26,085 1776 7829 2,3720 Internal

9 30,404 186 2105 0,6379 Dg

10 35,216 633 10214 3,0946 Tg

11 35,360 553 5277 1,5988 Tg

Total 131114 330063 100,0000

Tabel 4.3. Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:1, Rasio Volume Pelarut

(v v⁄ ) 1:1,5 dan Waktu Ekstraksi 20 menit

Peak # Ret. Time Height Area Area % Cmpnd. Name

1 3,051 40725 104011 34,6574 Gliserol

2 3,341 9218 20659 6,8839 Gliserol

3 4,319 34753 72434 24,1355 Gliserol

4 4,491 25352 53394 17,7912 Gliserol

5 5,373 10622 21542 7,1780 Gliserol

6 8,378 1590 3446 1,1483 Ester

7 26,098 1110 4795 1,5976 Internal

8 35,257 363 9212 3,0696 Tg

9 35,083 197 10619 3,5384 Tg

Tabel 4.4. Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:3, Rasio Volume Pelarut

(v v⁄ ) 1:2 dan Waktu Ekstraksi 60 menit

Peak # Ret. Time Height Area Area % Cmpnd. Name

1 3,120 41795 102867 29,4682 Gliserol

2 3,409 8835 19307 5,5309 Gliserol

3 4,377 17206 34898 9,9972 Gliserol

4 4,549 16073 33865 9,7012 Gliserol

5 5,433 24765 50186 14,3767 Gliserol

6 8,418 1439 3052 0,8743 Ester

7 26,057 1637 7810 2,2373 Internal

8 35,281 691 24034 6,8850 Tg

9 35,355 731 3322 0,9517 Tg

10 35,435 754 3458 0,9907 Tg

11 35,505 752 2879 0,8248 Tg

12 35,584 750 3478 0,9964 Tg

13 35,724 684 6214 1,7803 Tg

14 35,808 624 3117 0,8930 Tg

15 38,664 4630 4600 1,3179 Tg

16 38,935 674 6296 1,8036 Tg

17 39,090 1271 8132 2,3296 Tg

18 39,228 1729 14948 4,2821 Tg

19 39,384 446 16613 4,7592 Tg

Total 125305 349078 100,0000

Tabel 4.5 Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Mol Asidifikasi (n n⁄ ) 1:5, Rasio Volume Pelarut

(v v⁄ ) 1:2 dan Waktu Ekstraksi 60 menit

Peak # Ret. Time Height Area Area % Cmpnd. Name

1 3,093 22685 48764 14,4494 Gliserol

2 3,395 3959 9002 3,5596 Gliserol

3 4,365 9445 19382 7,7504 Gliserol

4 4,537 7466 15,980 6,3899 Gliserol

5 5,424 6695 13641 5,4549 Gliserol

6 8,415 1507 3342 1,3364 Ester

7 25,056 1396 6137 2,4539 Internal

8 35,700 817 52158 20,8967 Tg

9 35,803 748 4506 1,8019 Tg

10 36,000 565 6287 2,5139 Tg

11 36,132 422 3111 1,2241 Tg

12 38,529 300 2750 1,0097 Tg

13 38,636 565 3387 1,3542 Tg

14 38,734 784 2603 1,0408 Tg

15 38,857 1070 8007 3,2018 Tg

16 38,957 1264 8804 3,5205 Tg

18 39,202 1804 12499 4,9980 Tg

19 39,372 254 14,807 5,9211 Tg

Total 63410 250077 100,0000

Dapat dlihat dari kedua tabel 4.2 dan 4.3 diatas, bahwa pada gliserol yang telah dimurnikan, kadar gliserol meningkat. Namun selain komponen gliserol, muncul digliserida 0,6379 % dan trigliserida 4,6934 % pada sampel pertama dan trigliserida 6,608 % pada sampel kedua. Sedangkan pada tabel 4.4 dan 4.5 didapatkan kadar gliserol yang menurun dan kadar trigliserida yang meningkat seiring dengan bertambahnya asam yang digunakan. Trigliserida terbentuk dari ester dari gliserol dengan tiga molekul asam lemak, dengan bentuk reaksi sebagai berikut :

O

CH2 OH CH2 O C R1

O

CH OH + 3RCOOH CH O C R2 + 3H2O

O

CH2 OH CH2 O C R3

Gambar 4.7. Reaksi Pembentukan Trigliserida [37]

Esterifikasi pada asam lemak ini berlangsung pada keadaan asam. Reaksi ini juga bersifat reversibel (dapat balik) [38]. Prakoso, dkk (2011) memperoleh bahwa penggunaan katalis H2SO4 menghasilkan konversi gliserol tertinggi dalam

reaksi pembentukan trigliserida dibandingkan dengan penggunaan Zn disebabkan sifat asam yang lebih kuat pada H2SO4. Oleh karena itu, keampuan untuk

mengkatalisis reaksi pun semakin besar. Dalam penelitian ini juga diperoleh bahwa semakin lama waktu reaksi, semakin besar pula perolehan trigliserida sedangkan perolehan digliserida dan monogliserida semakin rendah. Hal ini disebabkan makin banyak gliserol yang terkonversi menjadi monogliserida, terkonversi lagi menjadi digliserida, dan terkonversi lebih lanjut menjadi trigliserida. Dapat dilihat pada tabel 4.4 dan 4.5, trigliserida yang terbentuk

sebesar 27,4183% dan 53,4456% diikuti dengan penurunan kadar gliserol yang signifikan. Pada penambahan asam dengan rasio mol (n n⁄ ) 1:5, trigliserida yang terbentuk makin besar daripada penambahan asam dengan rasio mol (n n⁄ ) 1:3 dan 1:1.

Asam lemak yang terdapat dalam sampel berasal dari reaksi pemecahan sabun yang terjadi pada saat tahapan asidifikasi. Pada saat tahapan asidifikasi, reaksi penguraian sabun oleh asam akan menghasilkan garam-garam anorganik dan asam lemak [30]. Yang kemudian asam lemak bereaksi lanjut dengan gliserol membentuk trigliserida. Dari gambar dapat dilihat bahwa apabila gliserol bereaksi dengan tiga mol asam lemak akan menghasilkan trigliserida. Maka, apabila gliserol bereaksi dengan dua mol asam lemak akan menghasilkan digliserida, yang terdapat pada sampel pertama. Gliserol yang sudah dimurnikan kemudian dianalisa untuk melihat kualitasnya. Berikut adalah karakteristik untuk gliserol murni.

Tabel 4.6 Sifat Fisika Crude Gliserol, Gliserol Hasil Pemurnian, dan Gliserol Standard

Sifat Fisika Crude Gliserol

Gliserol Standard BS 2621 : 1979

[3]

Gliserol Hasil Pemurnian

Warna Kuning

Kecoklatan

Bening Bening

Kadar Gliserol 74,7161 % >80% 90,646 %

Densitas 1,2 gr/cm3 1,2671 gr/ cm3 1,267 gr/ cm3

Kadar abu 12% <10% 8%

Kadar air 1,98% <10% 0,2183 %

MONG 11,3099 % <2,5% 1,1357 %

Dapat dlihat dari tabel berikut, bahwa gliserol hasil pemurnian dalam penelitian ini, telah memenuhi standard yang ditetapkan untuk gliserol komersil. Maka metode yang telah dipilih cukup efektif untuk memurnikan crude gliserol sisa pembuatan biodiesel, dimana crude gliserol dengan kemurnian 74,7161 % meningkat menjadi 90,646 %. Bila dibandingkan dengan metode lainnya, metode asidifikasi dan ekstraksi sudah cukup efisien untuk memurnikan gliserol. Hazimah et al [39], memurnikan gliserol dengan metode kimia dan distilasi vakum memperoleh peningkatan kadar gliserol dari 70% menjadi 99,93%. Namun, metode distilasi vakum memiliki kekurangan seperti membutuhkan energi yang

cukup tinggi dan tidak dimungkinkan penggunaannya dalam skala kecil [3]. Kongjao et al [16], memurnikan gliserol dengan metode yang sama dengan penelitian ini yaitu diawali pretreatment asidifikasi kemudian dilanjutkan dengan ekstraksi, namun menggunakan pelarut polar yaitu etanol. Dari penelitian ini diperoleh peningkatan kadar gliserol dari 28,56% menjadi 93,34%, namun menghasilkan kadar MONG yang cukup tinggi yaitu 5,16%, belum sesuai dengan standard yang ditetapkan.

4.5.1 Densitas Gliserol

Gliserol yang telah dimurnikan, kemudian dilakukan analisa terhadap densitas. Salah satu standard yang ditetapkan pada gliserol komersil yaitu densitas gliserol dengan nilai 1,267 gr/ml.

Gambar 4.8. Hubungan Mol Asidifikasi Terhadap Densitas Gliserol Dari gambar 4.8 dapat dilihat hubungan antara banyaknya mol penambahan asam klorida pada asidifikasi terhadap densitas gliserol yang dimurnikan. Pada saat penambahan asam klorida 1:1, densitas gliserol yang didapat yaitu 1,271gr/ml, 1,267 gr/ml dan 1,2508 gr/ml, kemudian saat penambahan asam klorida dengan perbandingan mol 1:3, densitas gliserol menurun menjadi 1,231 gr/ml, 1,2267 gr/ml dan 1,217 gr/ml. Dan pada saat

1,18 1,19 1,2 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28

1 3 5

Rasio Pelarut 1:1 Rasio Pelarut 1:1,5 Rasio Pelarut 1:2

Rasio Mol Asidifikasi (� �⁄ )

D ensi tas G li se rol ( g r/ m l)

penambahan asam dengan perbandingan 1:5, densitas gliserol menurun lagi menjadi 1,217gr/ml, 1,2136 gr/ml dan 1,2154 gr/ml.

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin banyak penambahan asam klorida yaitu pada perbandingan mol 1:1 ; 1:3; 1:5, densitas gliserol semakin menurun. Semakin kecil densitas gliserol seiring dengan penambahan asam [40]. Hal ini disebabkan adanya senyawa lain yang masih terkandung dalam gliserol sehingga densitasnya lebih kecil dibandingkan dengan gliserol murni [41].

Sebagai pembanding, gliserol murni memiliki densitas, 1,2671 gr/ml. Dari hasil diatas, yang paling mendekati densitas gliserol murni adalah pada saat penambahan asam dengan perbandingan 1:1 dan perbandingan volume pelarut 1:1,5 yaitu 1,267 gr/ml. Maka densitas gliserol yang didapat telah sesuai dengan standard gliserol komersil yang dikeluarkan BS 2621 : 1979.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Dari hasil penelitian pemurnian gliserol dengan metode asidifikasi asam klorida (HCl) dan ekstraksi menggunakan pelarut non polar (kloroform), dapat diambil kesimpulan antara lain:

1. Pada penelitian ini digunakan crude gliserol hasil samping pabrik biodiesel dengan kadar 74,7161 % dan setelah proses pemurnian menghasilkan kadar gliserol tertinggi sebesar 90,9082% pada rasio volum pelarut (v v⁄ ) 1:1 dengan waktu ekstraksi 60 menit.

2. Rasio karbon aktif 5% efektif untuk mereduksi warna pada sampel gliserol, merujuk pada penggunaan adsorben yang optimum oleh Andrade, et al., 2015

3. Hasil analisa gliserol yang sudah dimurnikan baik densitas, kadar air, kadar abu, kadar gliserol dan juga MONG (Matter Organic Non Glycerol) memenuhi standard gliserol komersil berdasarkan British Standard 2621 : 1979.

5.2 SARAN

Demi kesempurnaan penelitian ini, maka peneliti menyarankan:

1. Perlunya dilakukan variasi mol lainnya pada asidifikasi di bawah rasio 1:1 untuk mengetahui lebih banyak pH yang dihasilkan dengan berbagai perbandingan mol untuk melihat pengaruhnya terhadap kadar gliserol yang dihasilkan.

2. Metode dalam penelitian ini sudah cukup efisien, namun perlu dilakukan penelitian lanjutan dari penggunaan kembali (reuse) kloroform yang telah digunakan untuk mengetahui kinerja pelarut dalam ekstraksi gliserol untuk membandingkan kadar gliserol yang diperoleh.

3. Perlunya dilakukan pemurnian dengan pelarut non polar jenis lain untuk melihat kinerjanya dalam pemurnian gliserol karena pemisahan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 GLISEROL

Dalam perkembangan industri modern, salah satu masalah utama yang paling sering dihadapi adalah masalah energi. Energi yang digunakan masih didominasi oleh energi yang berasal dari bahan bakar fosil yang tidak ramah lingkungan. Untuk itulah dikembangkan sumber energi yang ramah lingkungan yang berasal dari pengolahan biomassa untuk menghasilkan biodiesel [20].

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terbarukan, biodegradable, tidak beracun, serta memiliki karakteristik yang hampir menyamai bahan bakar diesel yang berasal dari fosil, sehingga biodeisel menjadi bahan bakar alternatif yang sangat menjanjikan. Biodiesel biasanya dihasilkan dari minyak nabati dan lemak hewan yang umumnya dihasilkan dari proses transesterifikasi dimana trigliserida dikonversi menjasi ester (biodiesel) melalui reaksi transesterifikasi [21].

Dalam proses konversi biodiesel dari minyak nabati atau lemak hewan, selain menghasilkan biodiesel sebagai produk utama, juga terbentuk gliserol sebagai produk samping dan umumnya dari 10 kg biodiesel yang dihasilkan terbentuk juga 1 kg gliserol [22].

Berikut merupakan reaksi umum konversi minyak nabati atau lemak hewani menjadi biodiesel yang menghasilkan gliserol sebagai produk samping.

O

CH2 O C R CH2 OH

CH O C R + 3CH3OH CH OH + 3CH3 OH C R

CH2 O C R CH2 OH

O

Gambar 2.1. Reaksi Transesterifikasi Minyak menjadi Biodiesel dan Gliserol [22] Biodiesel

Gliserol

Minyak Alkohol

Gliserol (sering juga disebut gliserin) adalah senyawa poli-ol (1,2,3-propanetriol) [23], yang merupakan produk samping dari transesterifikasi minyak nabati dan lemak hewan. Gliserol mentah yang dihasilkan dari pembentukan biodiesel ini tidak dalam keadaan murni, melainkan tercampur dengan banyak senyawa lainnya seperti air, garam organik dan anorganik, alkohol, sisa dari mono dan digliserida, serta zat pewarna tumbuhan [24].

Saat ini, seiring dengan semakin berkembangnya kesadaran masyarakat akan pentingnya dalam menyelaraskan kegiatan manusia dalam segala sektor dengan lingkungan alam sekitarnya, termasuk industri, maka energi terbarukan seperti biodiesel menjadi pilihan utama dalam penggantian bahan bakar fosil, sehingga penggunaan biodiesel semakin meningkat, dan sayangnya semakin menambah jumlah gliserol yang terbentuk yang apabila tidak dikelola, akan menimbulkan efek negatif bagi lingkungan [25]. Pada gambar 2.2 berikut, dapat dilihat grafik pertumbuhan jumlah produksi gliserol yang dihasilkan seluruh dunia.

Gambar 2.2. Pertumbuhan Jumlah Gliserol yang Dihasilkan Seluruh Dunia [26] Gliserol yang merupakan produk sampingan dari transesterifikasi minyak nabati dan lemak hewan menjadi biodiesel yang memiliki efek negatif bagi lingkungan apabila dibiarkan menumpuk [22]. Hal ini disebabkan oleh banyaknya kontaminan yang terkandung didalam gliserol segar, seperti sabun/asam lemak bebas (ALB), garam, serta reaktan sisa yang terikut, serta perlakuan khusus

sewaktu reaksi transesterifikasi (seperti menggunakan katalis alkalin) menyebabkan pH yang tinggi (di atas 10) [9].

Gliserol segar umumnya tidak memiliki komposisi yang sama disebabkan oleh keragaman umpan masuk prosedurnya [9].Bagaimanapun juga, semua gliserol segar mengandung gliserol, sabun, solven ringan, (seperti air, metanol, dan/atau etanol), fatty acid methyl esters (FAMEs), gliserida (seperti monogliserida, digliserida, dan trigliserida), beberapa jenis asam lemak bebas (ALB), serta debu dalam jumlah yang beragam [27]. Hu, et al.,(2012) [28] mengumpulkan karakteristik umum gliserol segar dari 3 tipe gliserol yang dikumpulkan dalam tiga jenis gliserol segar CG1, CG2, dan CG3 yang dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini.

Tabel 2.1. Karakteristik Umum Gliserol Untuk Beberapa Sampel [28]

Komponen CG1 CG2 CG3

Gliserol 63,0 22,9 57,1

Metanol 6,2 10,9 11,3

Air 28,7 18,2 1,0

Sabun BDL 26,2 31,4

FAME BDL 21,3 0,5

Gliserida BDL 1,2 0,4

FFA BDL 1,0 BDL

Abu 2,7 3,0 5,7

Totalb 99,4 102,9 103,6

BDL : below detectable level

b : garam anorganik terhitung dua kali dalam total ash dan sabun

Tabel 2.2. Karakteristik Crude Gliserol dan Commercial Gliserol [9] Properties Commercial Gliserol Crude Gliserol

Densitas (g/ml) 1,27 ± 0,01 1,05 ± 0,26

Air (wt%) 0,01 ± 0,00 10,30 ± 0,26

Abu (wt%) 0,00 ± 0,00 9,20 ± 1,04

Gliserol (wt%) 9,99± 0,00 12± 2,38

MONG (wt%) 0,00 ± 0,00 70,2 ± 4,37

Alkali - 56,0 ± 1,02

K 870 ± 40 45762 ± 3240

Na 28 ± 10 140,5 ± 23,7

Viskositas (cP) 142 ± 1 -

Pada tabel 2.2 di atas, dapat dlihat karakteristik commercial gliserol yang umumnya dijual di pasaran dibandingkan dengan crude gliserol hasil samping

biodiesel. Gliserol murni yang umumnya dijual dipasar adalah gliserol murni dengan konsentrasi 99,5 – 99,7 % [25]. Umumnya, gliserol dengan konsentrasi tinggi (di atas 99%) digunakan untuk industri makanan, obat –obatan, atau kosmetik [9] serta dapat juga dengan mudah dioksidasi, direduksi, dihalogenasikan, dieterifikasi,dan diesterifikasi untuk menjadi komoditas alternatif sebagai bahan baku proses kimia [10]. Akan tetapi, pemurnian gliserol segar untuk mencapai konsentrasi tinggi (diatas 99%) memerlukan biaya operasi yang tinggi, untuk itu, diperlukan metode yang lebih murah dengan efisiensi tinggi [11].

Salah satu kegunaan lain dari gliserol dan turunannya adalah mampu mengambil banyak jumlah gliserol sebagai solven. Solven dibutuhkan dalam jumlah banyak untuk berbagai kegunaan di berbagai industri, termasuk sebagai media reaksi, media dispersant, dan senyawa pembersih. Seperti kebanyakan senyawa organik, solven organik sekarang yang banyak digunakan adalah turunan minyak bumi, dan umumnya merupakan senyawa volatil yang berbahaya, beracun, dan tidak ramah lingkungan [23].

2.2 PROSES PEMURNIAN GLISEROL

Gliserol diproduksi dari bahan baku dan proses yang berbeda-beda, sehingga gliserol yang dihasilkan pun memiliki karakteristik yang berbeda-beda pula. Untuk itu diperlukan proses pemurnian yang berbeda tergantung pada karakteristik gliserol tersebut [3]. Cara umum yang digunakan untuk meningkatkan kemurnian gliserol diantaranya adalah dengan distilasi, filtrasi, perlakuan kimia, adsorpsi (dengan activated carbon), resin penukar ion, ekstraksi, filtrasi, dekantasi dan kristalisasi, dimana berbagai metode yang digunakan tergantung pada karakteristik gliserol yang akan dimurnikan [12]. Masing-masing proses memiliki kekurangan dan kelebihannya masing-masing. Proses ekstraksi dipilih karena beberapa keuntungan yaitu operasi yang mudah, biaya operasi yang rendah dibandingkan dengan yang lain, efisiensi yang tinggi dan juga kemungkinan untuk menggunakan kembali pelarut yang dipakai [16].

Kongjao, et al., pada tahun 2009 telah melaporkan proses pemurnian gliserol dari hasil samping biodiesel dengan menggunakan ekstraksi pelarut.

Pelarut yang digunakan adalah pelarut polar yaitu ethanol. Dengan didahului proses asidifikasi dan kemudian dilanjutkan dengan ekstraksi, didapat gliserol dengan tingkat kemurnian hingga 93,34 % [16].

Sedangkan Andrade, et al., pada tahun 2015 memurnikan gliserol dengan mengombinasikan metoda ekstraksi dan juga adsorpsi. Proses ekstraksi yang dilakukan yaitu proses ekstraksi bertingkat dengan menggunakan dua pelarut, yaitu pelarut non polar petroleum eter dan toluen. Dari kombinasi proses yang dilakukan, didapat kemurnian gliserol mencapai 99,2 %.[17]

Ekstraksi dilakukan dengan temperatur yang rendah menghadirkan resiko yang rendah terhadap terjadinya dekomposisi senyawa selama proses, juga mampu menghasilkan gliserol dengan tingkat kemurnian yang tinggi, selain itu, ekstraksi merupakan proses yang tidak berbahaya [17]. Oleh karena itu, ekstraksi merupakan metode yang efisien dipilih dalam memurnikan gliserol.

Sebagai pre treatment awal, dilakukan asidifikasi yaitu dengan penambahan asam pada bahan baku gliserol. Ooi, et al., 2001, melaporkan bahwa perlakuan kimia dengan pH yang rendah lebih baik karena meningkatkan gliserol dan mengurangi kadar abu dalam proses rekoveri gliserol [15]. Pemurnian gliserol dapat dilakukan dengan berbagai metoda. Namun setiap metoda memiliki keuntungan dan kerugian tersendiri, seperti yang dipaparkan pada tabel 2.3. berikut.

Tabel 2.3. Teknologi Pemurnian Gliserol [3]

Teknik Keuntungan Kerugian

Distilasi vakum  Metode yang telah ada  Menghasilkan produk

dengan kualitas yang tinggi

 Memerlukan energi yang tinggi

 Tidak memungkinkan untuk skala kecil

Penukar ion  Biaya yang rendah

 Mudah untuk skala scale-up

 Membutuhkan

penanganan untuk pencucian air

 Dibutuhkan energi yang kecil

 Operasi yang sederhana  Mudah dalam scale up dan

pengontrolannya  Ramah lingkungan

 Fleksibel untuk pemakaian

 Tidak dioptimalkan untuk skala industri

dalam skala besar Activated

carbon

 Mereduksi warna  Tidak efisien untuk menghilangkan impuritis lain

Perlakuan kimia

 Digunakan sebagai perlakuan awal (netralisasi)  Memproduksi produk

samping dengan kualitas tinggi ( asam lemak)

 Menghilangkan sabun

 Pengulangan asidifikasi menghasilkan yield gliserol yang rendah  Memiliki prospek yang

baik untuk produksi gliserol berkualitas tinggi Gliserol memiliki parameter standard yang harus dipenuhi. Berikut adalah parameter standard gliserol yang dikeluarkan oleh British Standard.

Tabel 2.4. Parameter Standard Gliserol [3]

Parameter BS 2621 : 1979

Kadar gliserol (wt %) >80

Kadar abu (wt%) <10

Kadar air (wt%) <10

Senyawa organik non gliserol (wt%) <2,5

1,3-propanadiol ( wt% ) <0,5

2.3 ASIDIFIKASI

Gliserol ditambahkan asam untuk menetralkan katalis basa yang digunakan dan memecah sabun yang terbentuk menjadi asam lemak bebas dan garam [26]. Garam-garam ini memiliki kelarutan yang sangat sedikit dalam gliserol , maka garam-garam yang terbentuk ini nantinya akan mengendap di bagian dasar. Reaksi netralisasi dengan penambahan asam ini merupakan reaksi eksoterm dimana reaksi mengeluarkan panas sehingga penambahan asam harus dilakukan secara perlahan dan juga dengan pengadukan agar panas yang dihasilkan tidak terjadi secara mendadak [29].

Saat asam ditambahkan ke dalam gliserol, maka akan terbentuk tiga lapisan, dimana pada lapisan atas merupakan lapisan yang mengandung asam lemak bebas, lapisan berikutnya adalah lapisan yang kaya akan gliserol, dan lapisan bawah merupakan garam-garam inorganik yang mengendap [16]. Ini disebabkan, penambahan asam menyebabkan terjadinya reaksi netralisasi basa dan juga pemecahan sabun.

Berikut merupakan reaksi yang terjadi pada saat penambahan asam. Pada gambar 2.3 reaksi netralisasi basa kalium dan gambar 2.4 merupakan reaksi pemecahan sabun

2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O

KOH + HNO3 KNO3 + H2O

KOH + H3PO4 KH2PO4 + H2O

2KOH + H3PO4 K2HPO4 + H2O

3KOH + H3PO4 K3PO4 + 3H2O

Gambar 2.3.Reaksi Netralisasi Basa Kalium [30]

2R-COOK + H2SO4 K2SO4 + 2R-COOH

R-COOK + HNO3 KNO3 + R-COOH

R-COOK + H3PO4 KH2PO4 + R-COOH

2R-COOK + H3PO4 K2HPO4 + 2R-COOH

3R-COOK + H3PO4 K3PO4 + 3R-COOH

Gambar 2.4.Reaksi Pemecahan Sabun [30]

Sesuai dengan reaksi diatas, dapat dilihat bahwa reaksi netralisasi menghasilkan garam-garam mineral, air, dan asam lemak bebas. Ini yang menyebakan terbentuk tiga lapisan, dimana air lebih mudah larut dalam gliserol, asam lemak bebas terpisah dari gliserol dan berada pada lapisan paling atas dan garam-garam mineral mengendap di dasar lapisan [29].

Kongjao, et al., 2010 melaporkan bahwa pH dalam tahapan asidifikasi sangat berpengaruh terhadap kemurnian gliserol yang dihasilkan dimana di bawah pengaruh asam kuat, semakin banyak asam lemak bebas yang terpisah [16]

Tianfeng, et al., 2013 telah melaporkan pengaruh pH, lama reaksi serta temperatur asidifikasi terhadap yield gliserol yang dihasilkan pada pemurnian gliserol. Dimana rentang suhu 40oC - 70oC merupakan suhu terjadi peningkatan yield secara signifikan dan lebih dari 70oC terjadi penurunan yield. Lama reaksi aidifikasi dengan rentang 40-60 menit merupakan rentang waktu dimana terjadi

peningkatan terhadap yield dan lama reaksi melebihi 60 menit tidak terjadi perubahan yang signifikan [19].

2.4 PENGARUH PELARUT

Dalam proses ekstraksi, tipe pelarut dan rasio pelarut sangat mempengaruhi keberhasilan suatu ekstraksi [5]. Sebagai contoh, Manosak, et al., 2011 melakukan ekstraksi dengan pelarut polar menggunakan tiga pelarut yang berbeda yaitu metanol, etanol dan propanol dengan rasio pelarut : gliserol 3:1-1:3 dan didapat hasil optimum yaitu menggunakan pelarut propanol dengan rasio perbandingan 2:1 [31]. Sedangkan berbeda dengan Manosak, 2011, Andarde, melakukan pemurnian gliserol dengan menggunakan pelarut non polar yaitu petroleum eter dan toluen [21].

Ekstraksi dengan menggunakan pelarut polar meningkatkan kandungan gliserol dibandingkan dengan tidak adanya pelarut polar. Peningkatan rasio pelarut polar : gliserol secara perlahan meningkatkan kandungan gliserol di dalam gliserol yang dimurnikan [18]. Kuantitas pelarut polar dalam jumlah yang besar mampu mengekstrak lebih banyak lagi gliserol dari garam-garam mineral dan kontaminan lainnya [14]. Walaupun kandungan gliserol dan abu dari gliserol yang dimurnikan masih dalam batas standard, penggunaan pelarut polar menyebabkan kuantitas air dan MONG masih lebih tinggi dari yang diperbolehkan [16]. Untuk meningkatkan kemurnian gliserol dan menurunkan kandungan air dan MONG, penggunaan pelarut non polar diperlukan untuk mengeliminasi asam lemak bebas [16]. Ekstraksi dengan menggunakan pelarut non polar ini menyebabkan tidak adanya kehilangan dari gliserol, namun menghilangkan sisa biodiesel, asam lemak bebas, FAME, digliserida, monogliserida dan juga impuritis-impuritis minor lainnya [17].

2.4.1 Kloroform

Kloroform (CHCl3) juga dikenal sebagai trichloromethane, methane

trichloride, trichloroform, methyl trichloride, and formyl trichloride. Kloroform lebih mudah larut di dalam minyak. Pada tabel 2.5 berikut akan dipaparkan sifat fisika dan sifat kimia klooform.

Tabel 2.5. Sifat Fisika dan Kimia Kloroform

Properti Harga

Berat molekul (g/mol) 119,38

Titik didih (°C) at 101.3 kPa 61,4

Titik leleh (°C) at 101.3 kPa -63,5

Tekanan Uap (kPa) at 20 °C 21,1

Densitas uap (kPa) at 20 °C 4,36

Density (g/cm3) at 25 °C 1,48

Henry’s law constant (Pa·m3_{/mol) at 20 °C 304}

2.5 ADSORPSI

Adsorpsi seringkali digunakan sebagai tahapan terakhir dalam pemurnian gliserol dimana berfungsi untuk mengurangi warna dan juga dapat mengurangi asam lemak bebas dan komponen lain [3].

Manosak, et al., 2011 melaporkan bahwa semakin tinggi penggunaan dosis adsoprsi, maka semakin tinggi pula warna yang dapat direduksi mencapai 99,7 % yaitu dengan dosis 200 g/l [18]. Sedangkan Andrade, et al., 2015 melakukan variasi pada penambahan adsorben dalam proses pemurnian gliserol yaitu 1%, 3%, dan 5%, dengan penghilangan warna terbaik yaitu didapat pada rasio 5% [17]. Oleh karena itu, dalam peneltian ini, peneliti menggunakan rasio 5% sebagai variabel tetap pada proses adsorpsi dengan menggunakan karbon aktif.

Hunsom dan Chaowat, 2013 juga melaporkan tentang penggunaan adsorpsi dalam pemurnian gliserol. Waktu optimum yang dibutuhkan untuk adsorpsi adalah 120 menit dimana terjadi penghilangan maksimum terhadap warna, pengurangan level kontaminan dan abu serta meningkatkan kadar kemurnan gliserol. Waktu adsorpsi yang lebih dari 120 menit tidak lagi memberikan efek yang signifikan terhadap kinerja adsorpsi [31].

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1LATAR BELAKANG

Produksi biodiesel semakin meningkat dari tahun ke tahun sebagai sumber energi alternatif untuk menggantikan bahan bakar fosil yang semakin menipis [1]. Dari 2008 sampai 2011, total produksi gliserol dunia meningkat dari 2,06 menjadi 2,88 juta ton [2].

Reaksi transesterifikasi antara trigliserida dan alkohol akan menghasilkan gliserol dan biodiesel yang akan terbentuk dua fasa, dimana fasa gliserol dan fasa biodiesel terpisah [3]. Gliserol sebagai hasil samping produksi biodiesel ini rata-rata terbentuk 10 % dari persen berat biodiesel. Gliserol ini memiliki harga yang rendah akibat impuritis yang terkandung di dalamnya [4]. Impuritis yang terkandung dalam gliserol seperti sabun, methanol, air, garam dan material organik non gliserol (MONG) memberikan pengaruh signifikan pada konsentrasi gliserol [3]. Gliserol hasil samping biodiesel memiliki karakteristik berwarna coklat gelap, pH tinggi, viskositas dan densitas yang rendah dengan kandungan kontaminan yang tinggi [5].

Gliserol memiliki banyak sekali kegunaan dalam bidang industri, baik dalam bidang makanan, farmasi, kosmetik, tekstil, otomotif, pulp and paper [5], sebagai solven ramah lingkungan [6] dan juga dapat dikonversi menjadi produk yang bernilai tinggi, seperti biosintesis 1,3 propanadiol dari gliserol, produksi hydrogen [1], pembuatan gliserol asetat [7], acrolein [8]. Umumnya, gliserol dengan konsentrasi tinggi (di atas 99%) digunakan untuk industri makanan, obat – obatan, atau kosmetik [9] serta dapat juga dengan mudah dioksidasi, direduksi, dihalogenasikan, dieterifikasi, dan diesterifikasi untuk menjadi komoditas alternatif sebagai bahan baku proses kimia [10]. Bagaimanapun , gliserol dari hasil samping biodiesel belum cukup murni untuk digunakan dalam aplikasi berteknologi tinggi. Untuk itu diperlukan beberapa perlakuan terutama untuk menghilangkan impuritisnya [2]. Akan tetapi, pemurnian gliserol segar untuk mencapai konsentrasi tinggi memerlukan biaya operasi yang tinggi, untuk itu,

2

diperlukan metode yang lebih murah dengan efisiensi tinggi [11]. Cara umum yang digunakan untuk meningkatkan kemurnian gliserol diantaranya adalah dengan distilasi, filtrasi, perlakuan kimia, adsorpsi, resin penukar ion, ekstraksi, filtrasi, dekantasi dan kristalisasi, dimana berbagai metode yang digunakan tergantung pada karakteristik gliserol yang akan dimurnikan [12]. Ada pula dengan mengombinasikan beberapa proses diatas, seperti pemurnian dengan proses ekstraksi dan distilasi [13] dan proses ekstraksi dan adsorpsi [14] .

Sebagai pre treatment awal, perlunya dilakukan asidifikasi yaitu dengan penambahan asam pada bahan baku gliserol. Ooi, et al., 2001, melaporkan bahwa perlakuan kimia dengan pH yang rendah lebih baik karena meningkatkan gliserol dan mengurangi kadar abu dalam proses rekoveri gliserol [15].

Kongjao, et al., pada tahun 2009 melaporkan proses pemurnian gliserol dengan menggunakan ekstraksi pelarut dengan pelarut pelarut polar yaitu ethanol dengan didahului proses asidifikasi, didapat gliserol dengan tingkat kemurnian hingga 93,34 %. Penggunaan pelarut polar menyebabkan kuantitas air dan MONG masih lebih tinggi dari yang diperbolehkan. Untuk meningkatkan kemurnian gliserol dan menurunkan kandungan air dan MONG, penggunaan pelarut non polar diperlukan untuk mengeliminasi asam lemak bebas [16]. Sedangkan Andrade, et al., pada tahun 2015 memurnikan gliserol dengan mengombinasikan metoda ekstraksi bertingkat dan juga adsorpsi. Proses ekstraksi dilakukan dengan menggunakan dua pelarut non polar, petroleum eter dan toluen. Penggunaan pelarut petroleum eter ditemukan tidak terlalu efektif dalam poses ekstraksi gliserol ini.[17]. Oleh sebab itu, perlunya dilakukan percobaan untuk melihat kinerja pelarut non polar lain dalam proses pemurnian gliserol.

Tahapan terakhir dari proses pemurnian gliserol ini adalah adsorpsi. Manosak, et al., 2011 melaporkan bahwa semakin tinggi penggunaan dosis adsoprsi, maka semakin tinggi pula warna yang dapat direduksi mencapai 99,7 % yaitu dengan dosis 200 g/l [18].

Dalam penelitian ini, beberapa proses tersebut dikombinasikan yaitu dengan menggunakan perlakuan asidifikasi dengan asam klorida sebagai pretreatment awal dan ekstraksi dengan pelarut non polar yaitu kloroform kemudian

3

dilanjutkan dengan adsorpsi diharapkan akan didapat gliserol dengan kemurnian yang tinggi dan juga warna yang bersih.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Gliserol merupakan hasil samping biodiesel yang terbentuk tidak dalam keadaan murni melainkan memiliki banyak impuritis di dalamnya. Untuk itu perlu dilakukan pemurnian terhadap gliserol untuk mendapatkan gliserol yang sesuai standard dalam aplikasinya pada bidang industri. Oleh sebab itu, peneliti ingin mengetahui kinerja metode asidifikasi asam klorida (HCl) dan ekstraksi dengan menggunakan pelarut non polar (kloroform) terhadap kemurnian gliserol yang dihasilkan.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui rasio mol (n n⁄ ) asam klorida yang optimum pada proses asidifikasi dan rasio volum (v v⁄ ) kloroform serta waktu reaksi yang optimum pada proses ekstraksi untuk menghasilkan kemurnian gliserol dengan kadar yang tertinggi.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Memperoleh gliserol yang murni sebagai produk utama dan asam lemak bebas sebagai produk samping.

2. Memberi pengetahuan kepada peneliti tentang pemurnian gliserol dengan metode asidifikasi dengan asam klorida (HCl) dan ekstraksi dengan kloroform

3. Sebagai referensi kepada peneliti selanjutnya yang tertarik untuk meneliti metode apa yang menjadi metode terbaik untuk pemurnian gliserol

4

1.5 RUANG LINGKUP

1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. 2. Bahan baku yang digunakan adalah crude gliserol hasil samping

pembuatan biodiesel dengan kemurnian 74,7161 %

3. Asidifikasi dengan asam klorida dilakukan dengan kondisi reaksi: a. Variabel tetap

 Suhu = 70 oC [19]

 Waktu = 60 menit [19]

b. Variabel bebas

 Rasio mol (n n⁄ ) HCl : gliserol = 1:1; 3:1; 5:1

4. Ekstraksi dengan kloroform dilakukan dengan kondisi reaksi: a. Variabel tetap

 Kecepatan pengadukan = 200 rpm [14]

 Suhu = 50 oC

b. Variabel bebas

 Rasio volum (v v⁄ ) gliserol : pelarut = 1:1; 1,5:1; 2:1

 Waktu ekstraksi = 20 menit:40 menit:60 menit 5. Analisis yang dilakukan adalah:

a. Analisis komposisi bahan baku gliserol dengan menggunakan GC b. Analisis kadar air dengan menggunakan metode Standard ISO

2097-1972

c. Analisis kadar abu dengan menggunakan metode Standard ISO 2098-1972

d. Analisis pH dengan menggunakan pH meter

e. Analisis komposisi gliserol yang dihasilkan dengan menggunakan GCMS

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk memurnikan gliserol dengan metode asidfikasi menggunakan asam klorida, ekstraksi menggunakan kloroform dan adsorpsi dengan kabon aktif. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara, Medan. Percobaan diawali dengan pretreatment gliserol dengan asam klorida dengan variabel uji rasio mol (n n⁄ ) asam yang ditambahkan (1:1; 1:3; 1:5), dilanjutkan dengan ekstraksi dengan pelarut kloroform dengan variabel uji rasio volume (v v⁄ ) pelarut (1:1, 1:1,5; 1:2) dan waktu ekstraksi (20 menit, 40 menit, 60 menit). Bahan baku crude gliserol yang digunakan adalah hasil samping pabrik biodiesel dengan kadar 74,7161 % dan setelah proses pemurnian menghasilkan kadar gliserol tertinggi sebesar 90,9082%. Setelah tahapan asidifikasi dan ekstraksi kemudian dilanjutkan dengan adsorpsi dengan menggunakan karbon aktif. Bahan baku dan hasil gliserol yang sudah dimurnikan dianalisa densitas, kadar air, kadar abu dan kadar gliserol dan juga analisa komposisi menggunakan Kromatografi Gas. Hasil kemurnian terbaik didapatkan pada rasio mol (n n⁄ ) asidifikasi 1:1, rasio volume (v v⁄ ) pelarut 1:1 dan waktu ekstraksi 60 menit dengan kadar gliserol sebesar 90,9082% dengan densitas 1,2710 gr/ml , kadar air 0,2183%, kadar abu 8% dan MONG (Matter Organic non Glycerol ) 1,1357%.

Kata kunci : gliserol, asidifikasi, ekstraksi, adsorpsi

ABSTRACT

The purpose of this study is to purify glycerol with acidification method using chloride acid, extraction using chloroform and adsorption using activated carbon. This research was done in the Chemical Process IndustryLaboratorium, Chemical Engineering, University of North Sumatra, Medan. This research was begun with the pretreatment of glycerol using chloride acid with the variable of test mole ratio (n/n) acid added 1:1 ; 1;3 ; 1:5, continued with extraction by the solvent chloroform using the variable of test volume ratio (v/v) solvent 1: 1, 1: 1.5, 1: 2 and the extraction time 20, 40, and 60 minutes. The raw material is used, the crude glycerol was the byproduct of biodiesel plants with 74.7161% content and after the purification process of glycerol to produce the highest content of 90.9082% . After acidification and extraction stages, the purification process was followed by adsorption using activated carbon. The raw materials and the results of glycerol purify process was analyzed the density, moisture content, ash content, glycerol content and also composition analysis using Gas Chromatography. The purest resultwas obtained is at mole ratio (n/n) acidification of 1: 1, the ratio of the volume (v/v) solvent 1: 1.5 and 20 minutes extraction with the glycerol content of

90.9082%, density of 1,271gr / ml, water content 0,2183%, ash content of 8% and MONG (Matter Organic non Glycerol) 1.1357%.

Keywords : glycerol, acidification, extraction, adsorption

PEMURNIAN GLISEROL DENGAN METODE

ASIDIFIKASI ASAM KLORIDA DAN EKSTRAKSI

DENGAN PELARUT KLOROFORM

SKRIPSI

Oleh

WINDI MONICA SURBAKTI

110405108

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JUNI 2016

PEMURNIAN GLISEROL DENGAN METODE

ASIDIFIKASI ASAM KLORIDA DAN EKSTRAKSI

DENGAN PELARUT KLOROFORM

SKRIPSI

Oleh

WINDI MONICA SURBAKTI

110405108

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JUNI 2016

PRAKATA

Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan proposal penelitian ini. Proposal penelitian ini berjudul “Pemurnian Gliserol Dengan Metode Asidifikasi Asam Klorida dan Ekstraksi Dengan Pelarut Kloroform”

Selama pelaksanaan dan penulisan proposal penelitian ini, penulis dibantu oleh banyak pihak, sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Mersi Suriani Sinaga, S.T, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian dan penyelesaian penelitian ini

2. Ibu Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Dosen Penguji I dan Ibu

Dr.Zuhrina Masyithah, S.T., M.Sc selaku Dosen Penguji II yang telah banyak memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penyelesaian skripsi ini.

3. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu sangat diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk

membantu dalam penyempurnaan skripsi ini.

Medan, Juni 2016

Penulis

ix

3.3 Rancangan Percobaan 15

3.3.1 Asidifikasi 15

3.3.2 Ekstraksi dengan Pelarut 15

3.4 Prosedur Penelitian 16

3.4.1 Pretreatment Bahan Baku 16

3.4.2 Proses Ekstraksi dengan Kloroform 16

3.4.3 Proses Adsorpsi 17

3.4.4 Sketsa Percobaan 17

3.4.4.1 Sketsa Percobaan Proses Asidifikasi 17 3.4.4.2 Sketsa Percobaan Proses Proses Ekstraksi

dengan Pelarut Kloroform 18

3.4.5 Prosedur Analisis 18 3.4.5.1 Analisis Komposisi Bahan Baku Gliserol

menggunakan GCMS 18

3.4.5.2 Analisis Kadar Air dengan Metode Tes

Standard Method ISO 2097-1972 18 3.4.5.3 Analisis Kadar Abu dengan Metode Tes

Standard Method ISO 2098-1972 18 3.4.5.4 Analisis Kadar MONG yang Dihasilkan 19 3.4.5.5 Analisis pH Gliserol yang Dihasilkan 19 3.4.5.6 Analisis Kadar Gliserol 19

3.5 Flowchart Penelitian 21

3.5.1 Flowchart Asidifikasi 21

3.5.1 Flowchart Proses Ekstraksi dengan Kloroform 22

3.5.1 Flowchart Proses Adsorpsi 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 23

4.1 KARAKTERISTIK CRUDE GLISEROL 23

4.2 PEMURNIAN GLISEROL 24

4.3 PENGARUH ASIDIFIKASI TERHADAP KEMURNIAN

GLISEROL 29

4.4 PENGARUH RASIO PELARUT DAN WAKTU EKSTRAKSI TERHADAP KEMURNIAN GLISEROL 30

4.5 KARAKTERISTIK GLISEROL YANG TELAH

DIMURNIKAN 32

4.5.1 DENSITAS GLISEROL 36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 38

4.1 KESIMPULAN 38

4.2 SARAN 38

DAFTAR PUSTAKA 40

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Minyak menjadi Biodiesel dan Gliserol 5 Gambar 2.2 Pertumbuhan Jumlah Gliserol yang Dihasilkan Seluruh Dunia 6

Gambar 2.3 Reaksi Netralisasi Basa Kalium 10

Gambar 2.4 Reaksi Pemecahan Sabun 10

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Asidifikasi dengan Asam Klorida 17 Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Ekstraksi Gliserol dengan Menggunakan

Kloroform Sebagai Pelarut 18

Gambar 3.3 Flowchart Asidifikasi Bahan Baku 21

Gambar 3.4 Flowchart Proses Ekstraksi dengan Pelarut 22

Gambar 3.5 Flowchart Proses Adsorpsi 22

Gambar 4.1 Proses Asidifikasi Gliserol dengan Asam Klorida 24 Gambar 4.2 Proses Asidifikasi Gliserol dengan Asam Klorid Endapan

Garam Yang Terbentuk dari Hasil Penetralan 26 Gambar 4.3 Lapisan yang Terbentuk Saat Ekstraksi dengan Kloroform 27 Gambar 4.5 Hubungan Asidifikasi Terhadap Kemurnian Gliserol 29 Gambar 4.6 Hubungan Volume Pelarut dan Waktu Ekstraksi Terhadap

Kemurnian Gliserol 30

Gambar 4.7 Reaksi Pembentukan Trigliserida 34

Gambar 4.8 Hubungan Mol Asidifikasi Terhadap Densitas Gliserol 36 Gambar L1.1 Hasil Kromatografi Gas Crude Gliserol 45 Gambar L1.2 Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Asidifikasi 1:1,

Pelarut 1:1,5 , 20 Menit 46

Gambar L1.3 Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Asidifikasi 1:1,

Pelarut 1:1, 60 Menit 47

Gambar L1.4 Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Asidifikasi 1:3,

Pelarut 1:2, 60 Menit 48

Gambar L1.5 Hasil Kromatografi Gas Gliserol Murni Rasio Asidifikasi 1:5,

Pelarut 1:2, 60 Menit 49

Gambar L3.1 Crude Gliserol 56

Gambar L3.2 Hasil Penambahan Asam Klorida 56 Gambar L3.3 Garam yang Terbentuk Setelah Penetralan 57 Gambar L3.4 Ekstraksi Gliserol dengan Kloroform 57 Gambar L3.5 Adsorpsi Gliserol dengan Karbon Aktif 58

Gambar L3.6 Gliserol Murni 58

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Karakteristik Umum Gliserol Untuk Beberapa Sampel 7 Tabel 2.2 Karakteristik Crude Gliserol dan Commercial Gliserol 7

Tabel 2.3 Teknologi Pemurnian Gliserol 9

Tabel 2.4 Parameter Standard Gliserol 10

Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Kimia Kloroform 13

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Asidifikasi 15

Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Ekstraksi dengan Kloroform 15

Tabel 4.1 Sifat Fisika Crude Gliserol 23

Tabel 4.2 Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Asidifikasi 1:1, Rasio Pelarut 1:1 dan Waktu

Ekstraksi 60 menit 32

Tabel 4.3 Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Asidifikasi 1:1, Rasio Pelarut 1:1,5 dan Waktu

Ekstraksi 20 menit 32

Tabel 4.4 Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Asidifikasi 1:3, Rasio Pelarut 1:2 dan Waktu

Ekstraksi 60 menit 33

Tabel 4.5 Hasil Analisis GC untuk Sampel Gliserol yang telah Dimurnikan dengan Rasio Asidifikasi 1:5, Rasio Pelarut 1:2 dan Waktu

Ekstraksi 60 menit 33

Tabel 4.6 Sifat Fisika Crude Gliserol, Gliserol Hasil Pemurnian, dan

Gliserol Standard 35

Tabel. L2.1 Densitas Gliserol yang Telah Dimurnikan 52

Tabel. L2.2 Kadar Gliserol Hasil Pemurnian 53

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil Analisa 45

L1.1 Crude Gliserol 45

L1.2 Gliserol Murni 46

Lampiran 2 Perhitungan 50

L2.1 Crude Gliserol 50

L2.1.1 Densitas 50

L2.1.2 Kadar Air 50

L2.1.3 Kadar Abu 51

L2.2 Gliserol Hasil Pemurnian 51

L2.2.1 Densitas 51

L2.2.2 Kadar Gliserol 53

L2.2.3 Kadar Air 54

L2.2.4 Kadar Abu 54

L2.2.5 Kadar MONG (Matter Organic Non Glycerol) 55

Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian 56

L3.1 Crude Gliserol 56

L3.2 Crude Gliserol Dengan Penambahan HCl 56 L3.3 Garam Yang Terbentuk Setelah Penetralan 57 L3.4 Ekstraksi Gliserol Dengan Kloroform 57 L3.5 Proses Adsorpsi Gliserol Dengan Karbon Aktif 58

L3.6 Gliserol Murni 58