Telah diuji pada Tanggal : 14 Juni 2010
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Marhaposan Situmorang
Anggota : 1. Drs. Nimpan Bangun Msc 2. Prof Dr. Eddy Marlianto Msc
3. Prof Dr. Timbangen S. Msc 4. Dr. Anwar Darma S. Ms
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : Januaris
Pane Tempat dan Tanggal Lahir : Huta Gonting, 4 Januari 1959
Alamat Rumah : Jln. Tangguk Bahagia 2 No. 244 Blok II Griya
Martubung Medan
GryaTeleponHP : 061-6841358 081370744689
Instansi Tempat Bekerja : SMA Laksamana Martadinata
Alamat Kantor : JL. Pertempuran No. 125 P. Brayan Medan
Telepon : 061-669100
DATA PENDIDIKAN SD
: Negeri Rinabolak Tamat : 1970
SMP : SMP Swasta Repelita Sihorbo
Tamat : 1973 SMA
: SMA Negeri Barus Tamat : 1976
Strata-1 : IKIP Negeri Medan Tamat : 1980
Strata-2 : Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Tamat : 2010
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmatNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan
penulisan tesis ini dengan judul “Analisis Sifat Sifat Fisis Biodiesel B10, B20 Dan Uji Emisi Gas Buang Dari Turunan Minyak Kemiri Melalui
Transesterifikasi Dengan Katalis Basa KOH”. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan yang baik ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: Bapak Rektor Universitas
Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM H, Msc CTM Sp.A K. dan Bapak Dekan Prof. Dr. Eddy Marlianto, Msc. Bapak Ketua dan
Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc dan Drs. Nasir Saleh, M.Eng. yang
juga sebagai staf pengajar yang penuh kesabaran, tidak putus-putusnya memotivasi sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Bapak Pembimbing Dr.
Marhaposan Situmorang dan Drs. Nimpan Bangun, Msc. yang telah banyak mencurahkan ilmu dan buah pikiran dengan penuh kesabaran selama
membimbing penulis dalam melaksanakan tugas akhir sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan
biaya pendidikan selama penulis mengikuti pendidikan di Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Bapak Kepala SMA Swasta Laksamana Martadinata
Ir. Rabukit Damanik, Bapak Suparman selaku Kepala Bengkel Auto 2000 yang memberikan fasilitas untuk menguji emisi gas buang dan rekan guru-guru yang
telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan.
Staf Pengajar pada sekolah Pascasarjana Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara khususnya. Rekan-rekan Mahasiswa Sekolah
Pascasarjana Universitas Sumatera Utara khususnya Program Studi Magister Ilmu Fisika angkatan 2008 dan seluruh Staf Administrasi Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara yang penuh kesabaran memberikan pelayanan yang terbaik. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan sayang yang
mendalam istri tercinta Elprida E. br. Pasaribu yang senantiasa memberikan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan
Universitas Sumatera Utara
penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada ananda tersayang Boby Chandra S. Pane, Elya Putri br. S.
Pane yang berkorban untuk selalu ditinggalkan selama penulis mengikuti studi.
Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak, dan penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam
tugas akhir ini kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya.
Medan, Juni 2010 Penulis,
Januaris Pane
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS SIFAT FISIS BIODIESEL B10, B20 DAN UJI EMISI GAS BUANG DARI TURUNAN
MINYAK KEMIRI MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS BASA KOH
ABSTRAK
Biodisel dari minyak kemiri belum banyak dilaporkan orang, karena itu perlu dikaji,proses pembuatan minyak kemiri dilakukan dengan cara menghaluskan
terlebih dahulu kemudian dilakukan ektraksi dan menghasilkan larutan minyak kemiri. Larutan minyak kemiri dirotavavor dihasilkan minyak kemiri
murni,kemudian dilakukan uji GC, minyak kemiri di transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa KOH, dicampur dengan methanol, diadakan pencucian
dengan air, diadakan pemisahan, dilakukan pemurnian didapatkan FAME biodiesel, FAME ini dicampurkan dengan minyak solar pada perbandingan
tertentu untuk B10 10 FAME + 90 minyak solar untuk B20 20 FAME + 80 minyak solar. Dilakukan uji karakteristik untuk mengetahui apakah produk
yang diperoleh memenuhi standar nasional Indonesia yang berlaku. Diperoleh hasil uji terhadap biodiesel B10, B20 sbb : densitas B10 0,819 grcm
3
viskositas B10 3,99cSt B20 4,11cSt flash point B10 57
o
C B20 58
o
C cloud point B10 -0,4
o
C B20 4,5
o
C Kadar air B10 0,03 B20 0,09 bilangan iod B10 27,08 gI
2
100 mg B20 36,22 gI
2
100mg. Kemudian dilakukan uji emisi gas buang B10, B20, minyak solar dan hasilnya adalah : B10 16 B20 6,5 minyak solar 24,5 .
Kata kunci : ektraksi, rotavavor, transesterifikasi,karakteristik B10, B20 :
densitas, viscositas, flash point, cloud point,kadar air, bilangan iod, emisi gas buang.
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS FISICAL,CEMICAL AND EXHAUSTED GAS EMISSION OF B10 AND B20 DERIVE FROM HAZELNUT OIL UNDER TRANESTERIFICATION
USE CATALYST KOH
ABSTRACT
Cundel nut oil wash found by several treating stepscore cundel nut was grainded that extracted using solven hexan. Hexan solution wash eva vorated to get oil said
hazelnut oil.This oil characteristic using gc to know faty acid compotition.
The furder work, hazelnut oil was tranesterificate in metanol hexan for three hours have 65
o
C katalisze KOH. resulting FAME, The FAME was severated and furified,by washing wich delute hidhrochlorid acid. FAME wash extraktic by
hexan and then isolated after evavoration the FAME was use as fuel by consentration B10 and B20.the characteristic of B10 : density 0,819gcm
3
viscosity 3,99cSt flash point 57
o
C cloud point -0,4
o
C water content 0,03 Iodine number 27,8 gI
2
100mg. then exhaust emission test B10 16 smiler word on B20 : Density 0,829grcm
3
viscosity 4,11cSt flash point 58
o
C cloud point - 4,5
o
C Water 0,09 Iodine Number 36,22gI
2
100mg then the exhaust emission test B20 6,5 petrodiesel 24
KeyWords : extraction, rotavavor, transesterification, B10, B20, characteristics :
density, viscosity, flash point, cloud point, watwer content, iodine number, exhaust gas emissions.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman PERNYATAAN ORISINALITAS
i PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
ii PENETAPAN PANITIA PENGUJI
iii DAFTAR RIWAYAT HIDUP
iv KATA PENGANTAR
v ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR LAMPIRAN xiii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1.1. Latar Belakang
1 1.1.2.
Batasan Masalah 2
1.2. Perumusan Masalah
2 1.3.
Tujuan Penelitian 2
1.4. Hipotesis 3
1.5. Mamfaat Penelitian
3 BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN
4 2.1
Biodiesel 4 2.2
Bahan Baku Biodiesel 8
2.3 Tanaman Kemiri
11 2.4
Komponen Minyak Nabati 11
2.4.1 Trigliserida 11
2.4.2 Asam Lemak
12
Universitas Sumatera Utara
2.5 Bahan Baku Untuk Proses Produksi Biodiesel
12 2.5.1
Alkohol 12 2.5.2
Katalis 13 2.6
Reaksi Transesterifikasi 14
2.6.1 Faktor faktor yang mempengaruhi reaksi
Transesterifikasi. 15 2.6.1.1
Pengaruh air dan kandungan asam lemak bebas 15
2.6.1.2 Perbandingan molar alcohol dengan minyak
nabati 15
2.6.1.3 Jenis Katalis
15 2.6.1.4
Tempratur 16 2.6.1.5
Lama Reaksi 16
2.6.1.6 Pengadukan 16
2.6.1.7 Kosolvent Eter
16 2.7
Pembuatan B10 B20 17
2.7.1 Pembuatan B10
17 2.7.2
Pembuatan B20 17
2.8 Emisi Gas Buang
17 2.8.1
Sumber 18 2.8.2
Komposisi Kimia 18
2.8.3 Bahan Penyusun
18 2.8.4
Partikulat 18 2.9
Jenis Emisi Gas Buang 19
2.9.1 Unburned Hydrocarbon UHC
19 2.9.2
Gas Karbon Monoksida CO 20
2.9.3 Nitrogen Oksida NOx
21 2.10
Pengendalian Emisi Gas Buang 21
2.10.1 Uji Emisi
22 2.10.2
Uji Emisi Motor Diesel 24
2.11 Sifat sifat fisik dari bahan bakar mesin diesel
25 2.11.1
Viskositas 25 2.11.2
Densitas 27 2.11.3
Flash Poit 27
2.11.4 Kadar air
28 2.11.5
Titik kabut 28
2.11.6 Titik tuang
28 2.11.7
Sisa Karbon 28
2.11.8 Nilai Kalor Bahan Bakar
29 2.11.9
Bilangan Cetana 29
2.11.10 Analisa Bilangan Iod
29 BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
32 3.2
Bahan dan Alat 32
3.2.1 Bahan yang digunakan
32
Universitas Sumatera Utara
3.2.2 Alat yang dibutuhkan
32 3.3
Rancangan penelitian 33
3.3.1 Pengolahan minyak kemiri
33 3.3.2
Pembuatan Biodiesel FAME 33
3.3.3 Pembuatan B10 B20
34 3.4
Pelaksanaan Penelitian 34
3.4.1 Langkah Langkah Pembuatan Biodiesel Dengan
Reaksi Transesterifikasi 34
3.4.2 Reaksi Transesterifikasi dengan menggunakan
katalis KOH 35
3.4.2.1 Uji Gaskromatografi Minyak Kemiri
35 3.4.2.2
Mencampurkan katalis KOH dengan metahanol 36
3.4.2.3 Mencampur minyak kemiri dengan potassium
Metoxide dan Eter 37
3.4.2.4 Proses Pencucian
37 3.4.2.5
Proses Pemisahan Biodiesel dengan Gliserol 37
3.4.2.6 Proses Pemurnian Biodiesel
38 3.4.3
Pengujian sifat sifat fisik 38
3.4.3.1 Pengujian Densitas
38 3.4.3.2
Pengujian Viscositas 40
3.4.3.3 Pengujian Titik Nyala
43 3.4.3.4
Pengujian titik kabut 44
3.4.3.5 Pengujian kadar air
45 3.4.3.6
Pengujian Bilangan Iod 47
3.4.4 Proses Pembuatan B10 B20
48 3.4.4.1
Prosedur kerja pembuatan B10 48
3.4.4.2 Prosedur Kerja Pembuatan B20
49 3.4.5
Prosedure kerja Emisi Gas Buang 50
3.4.5.1 Prosedure Emisi Gas Buang Minyak Solar
52 3.4.5.2
Prosedure emisi gas buang B10 54
3.4.5.3 Prosedure Emisi gas buang B20
55 BAB IV HASIL DAN PEMBAHANSAN
4.1 Hasil 57
4.1.1 Hasil Pengujian Densitas
57 4.1.2
Hasil Pengujian Viscositas 58
4.1.3 Hasil Pengujian Flash Point
59 4.1.4
Hasil Pengujian titik kabut 59
4.1.5 Hasil Pengujian Kadar Air
60 4.1.6
Hasil Pengujian Bilangan Iod 61
4.1.7 Hasil Pengujian Emisi Gas Buang
62 4.2
Pembahasan hasil pengujian 63
4.2.1 Pembahasan Hasil Pengujian Densitas
63 4.2.2
Pembahasan Hasil Pengujian Viscositas 64
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Pembahasan Hasil Pengujian flash Point
65 4.2.4
Pembahasan Hasil Pengujian Cloud Point 66
4.2.5 Pembahasan Hasil Pengujian Kadar Air
67 4.2.6
Pembahasan Hasil Pengujian Bilangan Iod 67
4.2.7 PembahasanHasil Pengujian Emisi Gas Buang
68 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 70
5.2 Saran 70
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor Tebel
J u d u l Halaman
Tabel 2.1 Hasil pengukuran ganda emisi gas buang minyak solar
6 Tabel 2.2
Hasil pengukuran B10 6
Tabel 2.3 Hasil pengukuran B20
7 Tabel 2.4
Jenis tanaman baku biodiesel 10
Tabel 2.5 Jenis asam lemak yang terkandung dalam kemiri
11 Tabel 2.6
Efek Polutan 20
Tabel 2.7 Opasitas
25 Tabel 2.8
Karakteristik Biodiesel SNI 30
Tabel 2.9 Karakteristik Minyak Solar
31 Tabel 4.1
Hasil pengujian Densitas 63
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Viscositas
64 Tabel 4.3
Hasil Pengujian Flash Point 65
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Cloud Point
66 Tabel 4.5
Hasil Pengujian Kadar Air 67
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Bilangan Iod
68 Tabel 4.7
Hasil Pengujian Emisi Gas Buang 69
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR GRAFIK
Nomor Gambar
J u d u l Halaman
Gambar 4.1 Grafik Densitas 57
Gambar 4.2 Grafik Viskositas 58
Gambar 4.3 Grafik flash Point 59
Gambar 4.4 Grafik Cloud Poimt Titik Kabut 60
Gambar 4.5 Grafik Kadar Air 61
Gambar 4.6 Grafik Bilangan Iod 62
Gambar 4.7 Grafik Emisi Gas Buang 63
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
J u d u l Halaman
Gambar 3.1 Biji kemiri yang dihaluskan L-1
Gambar 3.2 Biji kemiri di Ektraksi
L-1 Gambar 3.3
Minyak kemiri sedang di rotavavor L-2
Gambar 3.4 Minyak kemiri dicampur katalis KOH L-2
Gambar 3.5 Minyak kemiri dicampurPotassiumdan Eter L-3
Gambar 3.6 Proses Pencucian L-3
Gambar 3.7 Lapisan bawah giserol bercampur Air L-4
Gambar 3.8 Pemisahan biodiesel dengan gliserol L-4
Gambar 3.9 Gliserol dikeluarkan dari corong pisah L-5
Gambar 3.10 Biodiesel dicampur denganNa2SO4 L-5
Gambar 3.11 Biodiesel disaring untuk memisahkan Na2SO4 L-6
Gambar 3.12 Pemurnian biodiesel dari n-Hexan L-6
Gambar 3.13 Biodiesel di Destilasi L-7
Gambar 3.14 Piknometer L-7
Gambar 3.15 Visconometer L-8
Gambar 3.16 Flash Point Koechler K-16270 L-8
Gambar 3.17 Pengujian Cloud Point L-9
Gambar 3.18 Penimbangan Neraca Analitis L-9
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.19 Desikator L-10
Gambar 3.20 Sampel homogen setelah ditambah Wijs L-10
Gambar 3.21 Sampel ditambah 15 KI warna biru L-11
Gambar 3.22 Sampel ditambah Natrium thiosulfat L-11
Gambar 3.23 Biodiesl B10 L-12
Gambar 3.24 Biodiesel B20 L-12
Gambar 3.25 Smoke meter L-13
Gambar 3.26 Truk Dyna 110 PS Pengujian Emisi L-13
Gambar 3.27 Probe dipasang pada knalpot L-14
Gambar 3.28 Probe dipasang pada mesin L-14
Gambar 3.29 Pengjian emisi gas buang solar L-15
Gambar 3.30 Pengujian emisi gas buang B10 L-15
Gambar 3.31 Pengujian emisi gas buang L-16
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS SIFAT FISIS BIODIESEL B10, B20 DAN UJI EMISI GAS BUANG DARI TURUNAN
MINYAK KEMIRI MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS BASA KOH
ABSTRAK
Biodisel dari minyak kemiri belum banyak dilaporkan orang, karena itu perlu dikaji,proses pembuatan minyak kemiri dilakukan dengan cara menghaluskan
terlebih dahulu kemudian dilakukan ektraksi dan menghasilkan larutan minyak kemiri. Larutan minyak kemiri dirotavavor dihasilkan minyak kemiri
murni,kemudian dilakukan uji GC, minyak kemiri di transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa KOH, dicampur dengan methanol, diadakan pencucian
dengan air, diadakan pemisahan, dilakukan pemurnian didapatkan FAME biodiesel, FAME ini dicampurkan dengan minyak solar pada perbandingan
tertentu untuk B10 10 FAME + 90 minyak solar untuk B20 20 FAME + 80 minyak solar. Dilakukan uji karakteristik untuk mengetahui apakah produk
yang diperoleh memenuhi standar nasional Indonesia yang berlaku. Diperoleh hasil uji terhadap biodiesel B10, B20 sbb : densitas B10 0,819 grcm
3
viskositas B10 3,99cSt B20 4,11cSt flash point B10 57
o
C B20 58
o
C cloud point B10 -0,4
o
C B20 4,5
o
C Kadar air B10 0,03 B20 0,09 bilangan iod B10 27,08 gI
2
100 mg B20 36,22 gI
2
100mg. Kemudian dilakukan uji emisi gas buang B10, B20, minyak solar dan hasilnya adalah : B10 16 B20 6,5 minyak solar 24,5 .
Kata kunci : ektraksi, rotavavor, transesterifikasi,karakteristik B10, B20 :
densitas, viscositas, flash point, cloud point,kadar air, bilangan iod, emisi gas buang.
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS FISICAL,CEMICAL AND EXHAUSTED GAS EMISSION OF B10 AND B20 DERIVE FROM HAZELNUT OIL UNDER TRANESTERIFICATION
USE CATALYST KOH
ABSTRACT
Cundel nut oil wash found by several treating stepscore cundel nut was grainded that extracted using solven hexan. Hexan solution wash eva vorated to get oil said
hazelnut oil.This oil characteristic using gc to know faty acid compotition.
The furder work, hazelnut oil was tranesterificate in metanol hexan for three hours have 65
o
C katalisze KOH. resulting FAME, The FAME was severated and furified,by washing wich delute hidhrochlorid acid. FAME wash extraktic by
hexan and then isolated after evavoration the FAME was use as fuel by consentration B10 and B20.the characteristic of B10 : density 0,819gcm
3
viscosity 3,99cSt flash point 57
o
C cloud point -0,4
o
C water content 0,03 Iodine number 27,8 gI
2
100mg. then exhaust emission test B10 16 smiler word on B20 : Density 0,829grcm
3
viscosity 4,11cSt flash point 58
o
C cloud point - 4,5
o
C Water 0,09 Iodine Number 36,22gI
2
100mg then the exhaust emission test B20 6,5 petrodiesel 24
KeyWords : extraction, rotavavor, transesterification, B10, B20, characteristics :
density, viscosity, flash point, cloud point, watwer content, iodine number, exhaust gas emissions.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar belakang.
