Biodiesel Dari Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) Ber-Asam Lemak Bebas 7,78% Dengan Katalis Asam Polistirena Sulfonat(PSS) 1% Dan 4%Dalam Waktu 6 Jam Terhadap Sifat Fisika

BIODIESEL DARI TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK

PAGAR(Jatropha Curcas) BER-ASAM LEMAK BEBAS 7,78%

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA SULFONAT(PSS)

1% DAN 4% DALAM WAKTU 6 JAM TERHADAP SIFAT

FISIKA

TESIS

Oleh :

MARLON RITONGA

097026018/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

2 0 1 1

PENGESAHAN TESIS

Judul Penelitian : BIODIESEL DARI TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha Curcas) BER-ASAM LEMAK BEBAS

7,78% DENGAN KATALIS ASAM

POLISTIRENA SULFONAT(PSS) 1% DAN 4% DALAM WAKTU 6 JAM TERHADAP

SIFAT FISIKA

Nama Mahasiswa : MARLON RITONGA

Nomor Induk Mahasiswa : 097026018

Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Dr.Marhaposan Situmorang Dr.Nimpan Bangun,MSc

Ketua Anggota

Ketua Program Studi Dekan

BIODIESEL DARI TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK

PAGAR(Jatropha Curcas) BER-ASAM LEMAK BEBAS 7,78%

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA SULFONAT(PSS)

1% DAN 4% DALAM WAKTU 6 JAM TERHADAP SIFAT

FISIKA

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

MARLON RITONGA

097026018/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

PERNYATAAN ORISINALITAS

BIODIESEL DARI TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK

PAGAR(Jatropha Curcas) BER-ASAM LEMAK BEBAS 7,78%

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA SULFONAT(PSS)

1% DAN 4% DALAM WAKTU 6 JAM TERHADAP SIFAT

FISIKA

T E S I S

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, Juni 2011

(MARLON RITONGA) NIM : 097026018

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

Nama : MARLON RITONGA N I M : 097026018

Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:

BIODIESEL DARI TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK

PAGAR(Jatropha Curcas) BER-ASAM LEMAK BEBAS 7,78%

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA SULFONAT(PSS)

1% DAN 4% DALAM WAKTU 6 JAM TERHADAP SIFAT

FISIKA

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juni 2011

Telah Diuji

Pada Tanggal : 24 Juni 2011

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Dr. Nimpan Bangun, MSc

2. Dr.Anwar Dharma Sembiring,M.S 3. Dr.Nasruddin MN,M.Eng.Sc. 4. Drs.Nasir Saleh,M.Eng.Sc. 5. Drs.Syahrul Humeidi,M.Sc.

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama : St.Drs. MARLON RITONGA

Tempat/tanggal lahir : Tapanuli Selatan, 23 Pebruari 1966 Agama : Kristen Protestan

Alamat : Jl.Nyiur Blok I No.7 Perum. Kuis Indah Permai Batang Kuis

Email : ritonga_marlon@yahoo.com Telepon /HP : 081361524514

Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 1 Batang Kuis Kab.Deli Serdang Alamat Kantor : Jl. Pendidikan Ds Paya Gambar Kec.Batang Kuis

(20753) Telepon : 061-7388308

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri No.3 Gunung Tua Tamat : 1980 SMP : SMP Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1983 SMA : SMA Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1986 Strata-1 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 1992 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2011

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan kasih dan karunia yang diberikanNya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul “Biodiesel dari Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) Ber-Asam Lemak Bebas 7,78% Dengan Katalis Asam Polistirena Sulfonat(PSS) 1% dan 4% dalam Waktu 6 Jam Terhadap Sifat Fisika”. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof.Dr.dr.Syahrial Pasaribu, DTM&H,M.Sc(CTM)SPA(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Master Sains.

Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Bapak Dr.Nasruddin MN,M.Eng.Sc.dan Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya, penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah meluangkan waktu dan fikiran secara maksimal dalam membimbing dan mengarahkan penulis sehingga tesis ini selesai, serta kepada Bapak Dr.Nimpan Bangun,M.Sc,selaku Anggota Komisi Pembimbing yang sangat membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini.Bapak Kepala SMA Negeri 1 Batang Kuis Drs.Darwin,MM dan rekan-rekan guru yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pemikiran selama penulis mengikuti pendidikan Rekan-rekan mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas

Smatera Utara khususnya Program Studi Magister Ilmu Fisika angkatan 2009 yang senatiasa memberikan motivasi kepada penulis.

Kepada ibunda tercinta Tinar br.Pardede (Op.Roy) yang setiap saat mendoakan penulis selama dalam pendidikan dan penyelesaian tesis ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan sayang yang mendalam buat istri tercinta Mardumaria br Bakara,AM.Keb,SKM yang senantiasa memberikan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada anakku terkasih Irvin Farel Ritonga yang telah memberikan semangat kepada penulis.

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 2011

BIODIESEL DARI TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK

PAGAR(Jatropha Curcas) BER-ASAM LEMAK BEBAS 7,78%

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA SULFONAT(PSS)

1% DAN 4% DALAM WAKTU 6 JAM TERHADAP SIFAT

FISIKA

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan biodiesel minyak jarak pagar (jatropha curcas) melalui proses transesterifikasi.Minyak jarak pagar sebelumnya di uji titrasi diperoleh asam lemak bebasnya 7,78% Proses ini dilakukan dalam autoclave dengan campuran minyak jarak pagar : methanol sebanyak 1:6 mol. Katalis PSS 1% dan 4% Reaksi ini berlangsung pada suhu 80oC dalam waktu 6 jam.Larutan di netralkan dengan amoniak, dan diekstraksi dengan n-Hexana Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan: lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa, kemudian dipisahkan. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan n-heksan secukupnya kemudian dicuci dengan aquadest berulangkali. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4 anhidrous kemudian disaring . Filtrat dimurnikan dengan destilasi biasa,kemudian divakum dan residu ditimbang, Sifat fisisnya seperti viscositas, densitas, titik kabut, bilangan Iod, kadar air dan titik nyala selanjutnya diuji. Dari 50 gr minyak jarak pagar yang di transesterifikasi, selama 6 jam dengan konsentrasi katalis 1% diperoleh bahan FAME kasar 28 gr, konversi metil ester53,73%,viscositas 20,76 cSt, densitas 0,91 gr/cm3,titik kabut 8,00oC, bilangan Iod 67,65 grI2/100gr, kadar air 0,083% dan titik nyala 350C.Untuk 4% diperoleh bahan FAME kasar 40,4 gr, konversi metil ester 77,53%, viscositas 19,76 cSt, densitas 0,90 gr/cm3, titik kabut 1,00oC, bilangan Iod 67,14 grI2/100gr , kadar air 0,0906% dan titik nyala 350C.. Makin bertambah konsentrasi katalis reaksi makin tinggi konversi metil ester. Sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar.

Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarak pagar, katalis, FAME, viscositas, densitas, titik kabut ,bilangan iod, kadar air dan titik

BIODIESEL OF THE JATROPHA CURCAS OIL

TRANSESTERIFICATION WITH 7.78% FREE FATTY ACID USING 1% AND 4% POLYSTIRENE SULPHONATE (PSS) CATALYST FOR 6

HOURS FOR PHYSICAL FEATURES

ABSTRACT

Production of castor oil biodiesel has been done by transesterification process. The castor oil was previously tested for titration and produced 7.78% free fatty acid. The process was done in an autoclave by mixing the materials of castor oil to methanol in 1:6 mole. 1% and 4% of PSS catalyst. The reaction proceed in 80oC for 6 hours. The solution was neutralized by ammoniac and estracted by n-Hexane. The transesterification resulted in 2 layers ; upper layer containing methyl ester (FAME) and the lower layer containing residual glycerol and methanol and then separated. The upper layer of the separating funnel contained FAME added sufficiently by n-hexane, and then washed by aqueous repeatedly. The fraction of hexane was added by anhidrate Na2SO4 and then filtered. The filtrate was distillated by an usual distillation and then vacuumed and the residue weighted. The physical features such as viscosity, density, Iod grade, fogging point and the water content were then tested. Of 50 grs of the transesterificated castor oil for 6 hours in concentration of catalyst 1%, it had resulted in 28 grs crude FAME, converted methyl ester of 53.73%, viscosity of 20.76cSt, density of 0.91 gr/cm3, fogging point of 8.00 C, Iod grade of 67.65 grI2/100 gr, water content of 0.083% and flaming point of 35oC For 4%, it has resulted in 40.4 gr crude FAME, converted methyl ester of 77.53%, viscosity of 19.76 cSt, density of 0.90 gr/cm3, fogging point of 1.00oC, Iod grade of 67.14 grI2/100gr, water content of 0.096% and flaming point of 35oC. The more increased is the catalyst of reaction, the higher is converted methyl ester. The physical features showed that the castor oil-derived biodiesel may be used to be one alternative of substituting solar fuel.

Keywords : Biodiesel, transesterification, castor oil, catalyst, FAME, viscosity, Density, Iod grade, water content and flaming point.

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR i

ABSTRAK iii

ABSTRACT iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR

vii i

DAFTAR LAMPIRAN ix

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Batasan Masalah 3

1.3 Perumusan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 4

1.5 Manfaat Penelitian 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Biodiesel 5

2.2 Jarak Pagar (Jatropha Curcas) 6

2.3 Katalis 7

2.4 Asam Polistirena Sulfonat (PSS) 8

2.5 Metanol 9

2.6 Reaksi Transesterifikasi 9

2.7 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 11 2.7.1. Viskositas 11

2.7.2. Densitas (rapat massa) 12

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

Point) 13

2.7.4. Bilangan Iod 13

2.7.5. Kadar Air 14

2.7.6. Bilangan Cetana 14

2.7.7 Flash Point (Titik Nyala) 14

2.8. Persyaratan Kualitas Biodiesel 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 16

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 16

3.2. Proses Pembuatan Biodiesel 16

3.2.1. Alat dan Bahan 16

3.2.2. Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak

Jarak Pagar 17

3.2.3. Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel) 18

3.3. Prosedur kerja 18

3.4 Pengujian Viskositas 20

3.5. Pengujian Massa Jenis (Density 21

3.6. Pengujian Bilangan Iod 23

3.7. Pengujian Titik Kabut (Cloud Point 24

3.8. Pengujian Kadar Air 25

3.9. Pengujian Flash Point 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 28

4.1 Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) 28

4.2 Viscositas 32

4.3 Densitas 34

4.4 Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point 35

4.5 Bilangan Iod 37

4.6 Kadar Air 38

4.7 Flash Point (Titik Nyala) 39

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 41

5.1. Kesimpulan 41

5.2. Saran 41

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel J u d u l Halaman

2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar 7

2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 15

2.3. Persyaratan Mutu Solar 15

4.1. Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak

Jarak Pagar(Jatropha Curcas) Dalam basis hitungan 100 gr 29 4.2. FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi 30

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar J u d u l Halaman

3.1. Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar 17

3.2. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME) 18

4.1. Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan

Konsentrasi Katalis 31

4.2. Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME 33 4.3. Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi

FAME 34

4.4. Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi 36 FAME

4.5 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi

FAME 37

4.6. Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan Prosentase Konversi

FAME 38

4.7. Grafik Hubungan Antara Titik Nyala dengan Prosentase Konversi

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

lampiran J u d u l Halaman

A. Hasil Uji GC Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) L-1

B. Data Hasil Uji Fisis

L-2

C. Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium

BIODIESEL DARI TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK

PAGAR(Jatropha Curcas) BER-ASAM LEMAK BEBAS 7,78%

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA SULFONAT(PSS)

1% DAN 4% DALAM WAKTU 6 JAM TERHADAP SIFAT

FISIKA

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan biodiesel minyak jarak pagar (jatropha curcas) melalui proses transesterifikasi.Minyak jarak pagar sebelumnya di uji titrasi diperoleh asam lemak bebasnya 7,78% Proses ini dilakukan dalam autoclave dengan campuran minyak jarak pagar : methanol sebanyak 1:6 mol. Katalis PSS 1% dan 4% Reaksi ini berlangsung pada suhu 80oC dalam waktu 6 jam.Larutan di netralkan dengan amoniak, dan diekstraksi dengan n-Hexana Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan: lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa, kemudian dipisahkan. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan n-heksan secukupnya kemudian dicuci dengan aquadest berulangkali. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4 anhidrous kemudian disaring . Filtrat dimurnikan dengan destilasi biasa,kemudian divakum dan residu ditimbang, Sifat fisisnya seperti viscositas, densitas, titik kabut, bilangan Iod, kadar air dan titik nyala selanjutnya diuji. Dari 50 gr minyak jarak pagar yang di transesterifikasi, selama 6 jam dengan konsentrasi katalis 1% diperoleh bahan FAME kasar 28 gr, konversi metil ester53,73%,viscositas 20,76 cSt, densitas 0,91 gr/cm3,titik kabut 8,00oC, bilangan Iod 67,65 grI2/100gr, kadar air 0,083% dan titik nyala 350C.Untuk 4% diperoleh bahan FAME kasar 40,4 gr, konversi metil ester 77,53%, viscositas 19,76 cSt, densitas 0,90 gr/cm3, titik kabut 1,00oC, bilangan Iod 67,14 grI2/100gr , kadar air 0,0906% dan titik nyala 350C.. Makin bertambah konsentrasi katalis reaksi makin tinggi konversi metil ester. Sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar.

Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarak pagar, katalis, FAME, viscositas, densitas, titik kabut ,bilangan iod, kadar air dan titik

BIODIESEL OF THE JATROPHA CURCAS OIL

TRANSESTERIFICATION WITH 7.78% FREE FATTY ACID USING 1% AND 4% POLYSTIRENE SULPHONATE (PSS) CATALYST FOR 6

HOURS FOR PHYSICAL FEATURES

ABSTRACT

Production of castor oil biodiesel has been done by transesterification process. The castor oil was previously tested for titration and produced 7.78% free fatty acid. The process was done in an autoclave by mixing the materials of castor oil to methanol in 1:6 mole. 1% and 4% of PSS catalyst. The reaction proceed in 80oC for 6 hours. The solution was neutralized by ammoniac and estracted by n-Hexane. The transesterification resulted in 2 layers ; upper layer containing methyl ester (FAME) and the lower layer containing residual glycerol and methanol and then separated. The upper layer of the separating funnel contained FAME added sufficiently by n-hexane, and then washed by aqueous repeatedly. The fraction of hexane was added by anhidrate Na2SO4 and then filtered. The filtrate was distillated by an usual distillation and then vacuumed and the residue weighted. The physical features such as viscosity, density, Iod grade, fogging point and the water content were then tested. Of 50 grs of the transesterificated castor oil for 6 hours in concentration of catalyst 1%, it had resulted in 28 grs crude FAME, converted methyl ester of 53.73%, viscosity of 20.76cSt, density of 0.91 gr/cm3, fogging point of 8.00 C, Iod grade of 67.65 grI2/100 gr, water content of 0.083% and flaming point of 35oC For 4%, it has resulted in 40.4 gr crude FAME, converted methyl ester of 77.53%, viscosity of 19.76 cSt, density of 0.90 gr/cm3, fogging point of 1.00oC, Iod grade of 67.14 grI2/100gr, water content of 0.096% and flaming point of 35oC. The more increased is the catalyst of reaction, the higher is converted methyl ester. The physical features showed that the castor oil-derived biodiesel may be used to be one alternative of substituting solar fuel.

Keywords : Biodiesel, transesterification, castor oil, catalyst, FAME, viscosity, Density, Iod grade, water content and flaming point.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan industri dan transportasi mengakibatkan meningkatnya kebutuhan bahan bakar. Meskipun Indonesia penghasil minyakbumi,peningkatan kebutuhan tersebut dapat saja menimbulkan krisis bahan bakar pada masa mendatang, . sementara cadangan minyak yang ada semakin berkurang. Bahan bakar ini menimbulkan pencemaran udara karena mengandung belerang dan juga memberikan emisi green house gas seperti gas CO dan CO2 yang tinggi. Jika tingkat penggunaan bahan bakar fosil masih terus seperti sekarang cadangan sumber energi bahan bakar fosil dunia khususnya minyak bumi, diperkirakan hanya akan cukup untuk 10-15 tahun lagi. Karena itu diperlukan bahan pengganti yang bersumber dari bahan yang dapat diperbarukan seperti minyak nabati maupun lemak hewan. (Alamsyah, 2006).

Akhir-akhir ini dunia sangat prihatin terhadap pemanasan global maupun polusi udara.Penggunaan energi berbasis bahan fosil (minyak tanah),batubara,sangat merugikan kepada manusia , misalnya dapat memberikan emisi nitrogen oksida (NO2), belerang oksida (SOx), CO2 , partikel-partikel halus maupun logam-logam berat

Berdasarkan pengukuran satu abad yang lampau suhu udara global telah naik 0,560C.Kenaikan ini disebut dengan perubahan iklim global ataupun pemanasan global. Gas CO2 yang terdapat di udara memberikan pemantulan pemanasan kebumi sehingga suhu bumi akan naik dan diprediksi suhu akan naik 1,50C-5,80C. Pengaruh pemanasan global ini berdampak pada perpindahan daerah pertanian, pergeseran lokasi penyakit tropis, pencairan es di kutub maupun menaiknya permukaaan air laut 9 - 88 cm pada tahun 2040. Karena itu maka perlu penggunaan bahan bakar yang bersifat tidak menaikkan CO2 di udara. Bahan fosil

menghasilkan CO2 yang sangat lambat berubah kembali menjadi bahan fosil.Karena itu disebut bahan tak terpebarukan (unrenewable). Sumber energi seperti minyak atau lemak dapat diupakai untuk bahan bakar yang lebih rendah efek pemanasan globalnya, CO2 yang dihasilkan lebih mudah berubah menjadi lemak atau minyak kembali, melalui fotosintesis. Karena itu kedua bahan itu digolongkan dalam energirenewable. (Gupta dan Dermibas, 2010).

Telah dilaporkan bahwa biodiesel mempunyai keuntungan menghasilkan CO2 lebih rendah daripada bahan bakar solar, demikian juga biodiesel lebih ramah lingkungan daripada solar. Karena itu bahan ini menjadi solusi energi alternatif untuk Green Material. (Gerpen,2005)

Sebagai bahan alternatif energi telah dicoba menghasilkan metil ester disebut FAME dalam penggunaannya disebut biodiesel. Bahan bakar ini ramah lingkungan, tidak mempunyai efek terhadap kesehatan yang dapat dipakai orang sebagai bahan bakar kendaraan bermotor dapat menurunkan emisi bila dibandingkan dengan minyak diesel (Hambali, 2007). Biodiesel terbuat dari minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak biji jarak pagar, minyak kemiri, yang potensial untuk menghasilkan bahan bakar minyak (Nurcholis,2007). Dari beberapa bahan baku tersebut di Indonesia yang punya

prospek untuk diolah menjadi biodiesel adalah jarak pagar dan kelapa sawit. Penggunaan secara langsung minyak nabati kurang baik pada mesin, karena

minyak nabati memiliki berat molekul yang besar, jauh lebih besar dari biodiesel (metil ester), sehingga menghasilkan senyawa yang dapat menghasilkan kerusakan pada mesin, karena membentuk deposit pada injektor, disamping itu memiliki viskositas yang tinggi sehingga pompa penginjeksi bahan bakar di dalam mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan (atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan kedalam kamar pembakaran sehingga hasil dari injeksi tidak berwujud kabut yang mudah menguap melainkan tetesan bahan bakar yang sulit terbakar. Beberapa saran diusulkan untuk mengganti mesin– mesin kendaraan bermotor komersial jika akan menggunakan minyak nabati

secara langsung pengganti bahan bakar solar. Cara lain dapat dibuat dengan mengubah karakteristik minyak nabati sehingga sedapat mungkin menyerupai solar yaitu menjadikan metil ester asam lemak (Suradjaja, 2005).

Proses konversi minyak nabati kedalam bentuk metil ester asam lemak (FAME = Fatty Acid Methyl Ester) pada umumnya dilakukan dengan esterifikasi maupun transesterifikasi. Transesterifikasi minyak nabati dengan campuran metanol dikatalisis oleh NaOH dan KOH menghasilkan FAME dan gliserol (Marchetti, 2007). Proses transesterifikasi menggunakan katalis asam dengan kosolven dimetil eter telah juga dilaporkan (Guan, dkk, 2009). Katalis CaO dipakai pada transesterifikasi minyak nabati telah dilaporkan (Liu, 2005 dan Bangun, 2009). Penggunaan kosolven dietil eter-metanol untuk reaksi transesterifikasi minyak jarak Ricinus (Castor Oil) dikatalisis oleh MgO dan CaO pada 65°C, hasil optimum didapat dengan perbandingan minyak : methanol adalah 1:12. Penggunaan CaO sebagai katalis basa mempunyai banyak keuntungan, seperi tingginya aktifitas, kondisi reaksi yang ringan, masa hidup katalis yang panjang dan biaya katalis yang rendah (Bangun, 2009).

Beberapa faktor terkait dengan reaksi adalah lama reaksi, selain dari jenis pelarut, katalis, suhu reaksi maupun konsentrasi. Konsentrasi reaksi pada transesterifikasi ini perlu dipelajari dangan memvariasi konsentrasi katalis asam sulfonat polistrena untuk mendapat gambaran konversi minyak menjadi metil ester.

1.2 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini, peneliti membatasi masalah yakni : pembuatan sampel biodiesel minyak jarak pagar ber ALB 7,78% dengan katalis asam polistirena sulfonat (PSS) dengan variasi konsentrasi 1% dan 4%

1.3 Perumusan Masalah

1. Apakah Asam Polistirena Sulfonat (PSS) dapat digunakan sebagai katalis Transesterifikasi minyak jarak pagar ber ALB 7,78%

2. Apakah ada pengaruh konsentrasi katalis terhadap metil ester tranesterifikasi minyak jarak pagar ber ALB 7,78% yang dihasilkan.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Untuk menggantikan katalis asam sulfat dengan katalis PSS karena asam sulfat sulit diregenerasi pada proses transesterifikasi.

2. Untuk mengetahui nilai viskositas , massa jenis, titik kabut, bilangan iod, kadar air dan titik nyala untuk konsentrasi asam polistirena sulfonat 1% dan 4%

1.5 Manfaat Penelitian

1. Mengetahui pengaruh konsentrasi dan katalis PSS bahan bakar biodiesel jarak pagar yang sesuai karakteristik mutu solar.

2. Pemisahan katalis PSS ini lebih mudah dari asam sulfat karena bobot molekul nya lebih besar dan sifat liophilitas lebih tinggi dari asam sulfat karena itu tidak mencemari lingkungan.

3. Hasil penelitian dapat memberi informasi ilmiah tentang bahan polimer asam yang berdayaguna pada reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar ber ALB 7,78 %. Polimer ini bercampur homogeny terhadap minyak sehingga dapat diharapkan lebih efekti sebagai katalis trasnesterifikasi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.8Biodiesel

Biodiesel pertama kali dikenalkan di Afrika Selatan sebelum perang dunia II sebagai bahan bakar kendaraan berat.

Biodiesel merupakan bahan bakar jenis methyl ester yang dibuat dari minyak hewan dan tumbuh-tumbuhan. Biodiesel tergolong bahan bakar yang dapat diperbaharui karena deiproduksi dari hasil pertanian , antara lain : jarak pagar (jatropha curcas), kelapa sawit, kedelai, jagung, dan juga bisa dari lemak hewan.

Penggunaan biodiesel cukup sederhana,dapat terurai (biodegradable), tidak beracun , sehingga tidak menghasilkan karbondioksida ke atmosfer, serta emisi yang rendah.Bahan bakar alternatif ini tidak menggunakan modifikasi mesin tertentu untuk penggunaannya, dan menghasilkan energi yang sama dengan bahan bakar diesel umum. Dibandingkan bahan bakar diesel fosil, biodiesel lebih bersih dan dapat juga dipakai sebagai bahan bahan campuran petrodiesel untuk mengurangi potensi pencemaran udara.

Keuntungan-keuntungan dari Biodiesel, antara lain :

1. Bidiesel merupakan satu-satunya bahan bakar alternative yang dapat digunakan dalam berbagai kondisi tanpa harus memodifikasim mesin diesel.

2. Biodiesel mempunyai sifat ramah lingkungan karena dapat berasal dari tumbuhan sehingga dapat dibuat terus menerus.

3. Penghilangan emisi sulfur dioksida (biodiesel tidak mengandung sulfur). 4. Biodiesel dapat digunakan tanpa atau dengan campuran solar dalam

berbagai takaran.

5. Biodiesel memberikan penurunan yang signifikan pada tingkat kekotoran serta karbon monoksida berkurang.

6. Biodiesel dapat mengurangi tingkat CO2 di atmosfer, dimana kadar CO2 yang tinggi akan menaikkan temperature bumi.

7. Biodiesel aman digunakan dan disimpan karena memiliki titik nyala yang tinggi (>100 C )

8. Industri biodiesel juga berdampak baik terhadap faktor ekonomi.Keuntungan ekonomi dari industri biodiesel adalah jumlah lapangan pekerjaan yang bertambah serta pemamfaatan lahan kosong sebagai bahan dasar biodiesel yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Pada prinsipnya, proses pembuatan biodiesel sangat sederhana. Biodiesel dihasilkan melalui proses yang disebut reaksi esterifikasi asam lemak bebas atau reaksi transesterifikasi trigliserida dengan alkohol dengan bantuan katalis dan dari reaksi ini akan dihasilkan metil ester/etil ester asam lemak dan gliserol :

katalis

Minyak lemak + alkohol/metanol biodiesel + gliseril

2.2 Jarak Pagar (jatropha curcas)

Salah satu jenis tumbuhan yang minyaknya bisa digunakan sebagai bahan pembuatan biodiesel adalah jarak pagar (Jatropha curcas). Tanaman ini mulai banyak di tanam di Indonesia semenjak masa penjajahan Jepang. Pada waktu itu,rakyat diperintah oleh pemerintah Jepang untuk membudidayakan tanaman jarak. Hasilnya yang berupa biji digunakan untuk membuat bahan bakar bagi pesawat-pesawat tempur.

Jarak pagar (jatropha curcas) berupa pohon kecil atau perdu. Tanaman ini dapat mencapai umur 50 tahun. Tinggi tanaman pada kondisi normal adalah 1,5 – 5 meter. Percabangannya tidak teratur , dengan ranting bulat dan tebal. Kuilit batang berwarna keabu-abuan atau kemerah-merahan. Apabila ditoreh, batang engeluarkan getah seperti lateks, berwarna putih atau kekuning-kuningan(Nurcholis, 2007).

Jarak pagar tumbuh cepat apabila kondisi lingkungannya sesuai,curah hujan yang sesuai adalah 300 – 700 mm/tahun (Brasmato,2003). Meskipun demikian,tanaman ini tahan hidup di daerah yang sangat kering dengan curah hujan hanya 48 – 200 mm/tahun, tetapi kondisi kelembapan harus tinggi

(Henning,2005). Sebaliknya,jarak pagar juga tetap dapat hidup di daerah yang bercurah hujan tinggi sampai lebih dari 1500 mm/tahun, namun harus berdrainase baik.

Tabel 2.1.Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar

Karakteristik % Kadar

Asam Lemak Palmitat 14,5

Asam Lemak Stearat 5,5

Asam Lemak Oleat 50

Asam Lemak Linoleat 29,6

Asam Lemak Miristat 0,26

Asam Lemak Arakhidrat 0,15

(Soerawidjaja, 2003) Asam lemak jenuh yang banyak dijumpai pada minyak atau lemak adalah asam palmitat dan asam stearat. Sedangkan asam oleat adalah asam lemak tak jenuh yang banyak di jumpai pada minyak atau lemak (Holum, 1990). Lemak adalah trigliserida berbentuk padat pada suhu ruang akibat tingginya kandungan asam lemak jenuh sehingga bertitik leleh tinggi. Sedangkan minyak adalah trigliserida dengan asam lemak tak jenuh tinggi sehingga titik lelehnya lebih rendah dan berbentuk cair pada suhu kamar(Solomon, 1992)

2.3.Katalis

Katalis adalah suatu zat yang berfungsi mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energy aktivasi, namun tidak menggeser letak kesimbangan.Penambahan katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi dan menurunkan kondisi operasi.Katalis bisa berupa basa, asam, atau enzim. Katalis asam lebih banyak digunakan sebagai katalis dalam esterifikasi asam-asam lemak bebas. Kelemahan katalis jenis ini adalah waktu reaksi yang cukup lama dan suhu yang tinggi. Katalis asam yang digunakan adalah H2SO4 dan HCL.Katalis basa yang umum digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah KOH dan NaOH. Katalis basa bersifat higroskopis dan berikatan dengan air saat dicampurkan ke dalam reaktan alkohol.Katalis enzim yang cukup menarik

perhatian adalah enzim lipase. Pengembangan untuk skala komersial sangat terbatas untuk beberapa negara seperti jepang karena memerlukan biaya energi yang tinggi atau hanya digunakan untuk pembuatan bahan kimia khusus dari tipe asam lemak yang spesifik.

Katalis dapat digunakan berupa katalis homogen atau heterogen.

a. Katalis homogen merupakan katalis yang mempunyai fasa sama dengan reaktan dan produk.

Katalis homogen yang banyak digunakan pada reaksi transesterifika adalah katalis basa/alkali seperti kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH) (Darnoko, 2000). Penggunaan katalis homogen ini mempunyai kelemahan yaitu: bersifat korosif, berbahaya karena dapat merusak kulit, mata, paru-paru bila tertelan, sulit dipisahkan dari produk sehingga terbuang pada saat pencucian,mencemari lingkungan, tidak dapat digunakan kembali (Widyastuti, 2007). Keuntungan dari katalis homogen adalah tidak dibutuhkannya suhu dan tekanan yang tinggi dalam reaksi.

b. Katalis heterogen merupakan katalis yang mempunyai fasa yang tidak sama dengan reaktan dan produksi.

Jenis katalis heterogen yang dapat digunakan pada reaksi transeseterifikasi adalah CaO, MgO. Keuntungan menggunakan katalis ini adalah: mempunyai aktivitas yang tinggi, kondisi reaksi yang ringan, masa hidup katalis yang panjang biaya katalis yang rendah, tidak korosif, ramah lingkungan dan menghasilkan sedikit masalah pembuangan, dapat dipisahakan dari larutan produksi sehingga dapat digunakan kembali. (Bangun, 2008).

2.4 Asam Polistirena Sulfonat (PSS)

Asam Polistirena Sulfonat (PSS) adalah asam yang berbentuk polimer.Keunggulan Polimer ini lebih bercampur homogen terhadap minyak sehingga lebih efektif sebagai katalis transesterifikasi. Pemisahan katalis Asam Polistirena Sulfonat (PSS) lebih mudah dari asam sulfat karena bobot molekulnya

lebih besar dan sifat liophilitas lebih tinggi dari asam sulfat dan dapat dipakai kembali sehingga tidak mencemari lingkungan.

2.5 Metanol

Jenis alkohol yang selalu dipakai pada proses transesterifikasi adalah metanol dan etanol. Metanol merupakan jenis alkohol yang paling disukai dalam pembuatan biodiesel karena metanol (CH3OH) mempunyai keuntungan lebih mudah bereaksi atau lebih stabil dibandingkan dengan etanol (C2H5OH) karena metanol memiliki satu ikatan carbon sedangkan etanol memiliki dua ikatan carbon, sehingga lebih mudah memperoleh pemisahan gliserol dibanding dengan etanol.

Kerugian dari metanol adalah metanol merupakan zat beracun dan berbahaya bagi kulit, mata, paru-paru dan pencernaan dan dapat merusak plastik dan karet terbuat dari batu bara metanol berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah terbakar dan mudah bercampur dengan air. Etanol lebih aman, tidak beracun dan terbuat dari hasil pertanian, etanol memiliki sifat yang sama dengan metanol yaitu berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah terbakar dan mudah bercampur dengan air. Metanol dan etanol yang dapat digunakan hanya yang murni 99%. Metanol memiliki massa jenis 0,7915 g/m3, sedangkan etanol memiliki massa jenis 0,79

2.6 Reaksi Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida dengan alkohol membentuk metil ester asam lemak (FAME) dan gliserol sebagai produk samping. Persamaan umum Reaksi transesterifikasi ditunjukkan seperti di bawah ini :

C

H₂ OCOR₁

C H C H₂ OCOR₂ OCOR₃

+ 3 CH₃OH Katalis

C

H₂ OH

C H C H₂ OH OH +

R₁ COOCH₃ R₂ COOCH₃ R₃ COOCH₃

Minyak/Lemak _Metanol Glisrol Metil ester

RCOOCH₃ + H₂O _{RCOOH + CH}

3OH

Metil ester _{Asam lemak}

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

Mekanisme reaksi katalisis dengan asam dapat dlihat seperti dibawah ini

R C O

O R₁

H+

R C O

O+ H

R₁

R₂OH

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

O R₂

HOR₁

H+ Ester / Lemak

( alkohol)

Alkil Ester

Reaksi ini akan berlangsung dengan menggunakan katalis alkali pada tekanan atmosfir dan temperatur antara 60oC – 70°C dengan menggunakan alkohol. Proses transesterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor penting antara lain :

1. Lama Reaksi

Semakin lama waktu reaksi semakin banyak produk yang dihasilkan karena keadaan ini akan memberikan kesempatan terhadap molekul-molekul reaktan untuk bertumbukan satu sama lain. Namun setelah kesetimbangan tercapai tambahan waktu reaksi tidak mempengaruhi reaksi.

2. Rasio perbandingan alkohol dengan minyak

Rasio molar antara alkohol dengan minyak nabati sangat mempengaruhi dengan metil ester yang dihasilkan. Semakin banyak jumlah alkohol yang

digunakan maka konversi ester yang dihasilkan akan bertambah banyak. Perbandingan molar antara alkohol dan minyak nabati yang biasa digunakan dalam proses industri untuk mendapatkan produksi metil ester yang lebih besar dari 98% berat adalah 6 : 1 (Freedman et all., 1984).

3. Jenis katalis

Katalis berfungsi untuk memepercepat reaksi dan menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi dapat berlangsung pada suhu kamar sedangkan tanpa katalis reaksi dapat berlangsung pada suhu 250°C, katalis yang biasa digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah katalis basa seperti kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH). Reaksi transesterifikasi dengan katalis basa akan menghasilkan konversi minyak nabati menjadi metil ester yang optimum (94% - 99%)dengan jumlah katalis 0,5% – 1,5% bb minyak nabati. Jumlah katalis KOH yang efektif untuk menghasilkan konversi yang optimum pada reaksi transesterifikasi adalah 1% bb minyak nabati (Darnoko, 2000).

Perubahan trigliserida menjadi metil ester biodiesel meliputi beberapa tahap reaksi.

1. Trigliserida dengan metanol menghasilkan digliserida + metil ester. 2. Digliserida dengan metanol selanjutnya menghasilkan monogliserida +

metil ester.

3. Monogliserida dengan metanol menghasilkan gliserol + metil ester.

Gliserol mempunyai viskositas 1200 c poise, sementara olive oil 81 c poise. Tren viskositas dari minyak atau lemak menjadi gliserol menaik, Dari fakta ini maka viskositas digliserida lebih tinggi dari lemak dan monogliserida lebih tinggi dari digliserida, Viskositas metil ester paling rendah dari ketiga yang lain.

2.7 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 2.7.1 Viskositas

Viskositas (kekentalan) merupakan sifat intrinsik fluida yang menunjukkan resistensi fluida terhadap alirannya, karena gesekan di dalam bagian cairan yang berpindah dari suatu tempat ke tempat yang lain mempengaruhi pengatoman bahan bakar dengan injeksi kepada ruang pembakaran, akibatnya terbentuk pengendapan pada mesin. Viscositas yang tinggi atau fluida yang masih lebih kental akan mengakibatkan kecepatan aliran akan lebih lambat sehingga proses derajat atomisasi bahan bakar akan terlambat pada ruang bakar. Untuk mengatasi hal ini perlu dilakukan proses kimia yaitu proses transesterifikasi untuk menurunkan nilai viscositas minyak nabati itu sampai mendekati viscositas biodiesel Standar Nasional Indonesia (SNI) dan standar Solar.

Pada umumnya viscositas minyak nabati jauh lebih tinggi dibandingkan viscositas solar, sehingga biodiesel turunan minyak nabati masih mempunyai hambatan untuk dijadikan sebagai bahan bakar pengganti solar.

Viscositas dapat dibedakan atas viscositas dinamik (µ) dan viscositas kinematik (v). Viscositas kinematik merupakan perbandingan antara viscositas dinamik (absolute) dengan densitas (rapat massa) fluida.

=_ (2.1) Dengan:

 = Viskositas kinematik (St)  = Viskositas dinamik (poise)  = Rapat massa (g/cm3)

Viscositas kinematik dapat diukur dengan alat Viscometer Oswald. Persamaan untuk menentukan viscositas kinematik dengan menggunakan Viscometer Oswald :

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

K = konstanta viscometer Oswald

t = waktu mengalir fluida didalam pipa viscometer (detik) 

2.7.2 Densitas (Rapat Massa)

Massa jenis menunjukkan perbandingan massa persatuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel persatuan volume bahan bakar.

Kerapatan suatu fluida (ρ) dapat didefenisikan sebagai massa per satuan volume.

v m 

 (2.3)

dengan:

= rapat massa (kg/m3) m = massa (kg)

v = volume (m3)

2.7.3 Titik Kabut (Cloud Point) dan Titik Tuang (Puor Point)

Titik kabut adalah temperatur saat bahan bakar mulai tampak berkeruh bagaikan kabut (berawan = cloudy). Hali ini terjadi karena munculnya kristal-kristal (padatan) di dalam bahan bakar. Meski bahan bakar masih dapat meng-alir pada suhu ini, keberadaan Kristal dalam bahan bakar dapat mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa dan injektor. Titik kabut dipengaruhi oleh bahan baku biodiesel.

Titik tuang adalah temperatur terendah yang masih memungkinkan bahan bakar masih dapat mengalir atau temperatur dimana bahan bakar mulai membeku atau mulai berhenti mengalir, di bawah titik tuang bahan bakar tidak dapat lagi mengalir karena terbentuknya kristal yang menyumbat aliran bahan bakar. Titik tuang ini depengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium), jika semakin tinggi ketidak jenuhan maka titik tuang akan semakin rendah dan juga dipengaruhi oleh panjangnya rantai karbon, jika semakin panjang rantai karbon maka titik tuang akan semakin tinggi.

2.7.4 Bilangan Iod

Bilangan Iod menunjukkan tingkat ketidak jenuhan atau banyaknya ikatan rangkap asam asam lemak penyusun biodiesel. Kandungan senyawa asam lemak takjenuh meningkatkan ferpormansi biodiesel pada temperatur rendah karena senyawa ini memiliki titik leleh (Melting Point) yang lebih rendah (Knote, 2005), sehingga berkorelasi terhadap clout point dan puor point yang rendah. Namun disilain banyaknya senyawa lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen di atmosfer. Biodiesel dengan kandungan bilangan iod yang tinggi akan mengakibatkan tendensi polimerisasi dan pembentukan deposit pada injector noozle dan cincin piston pada saat mulai pembakaran (Panjaitan, 2005).

Nilai maksimum harga angka Iod yang diperbolehkan untuk biodiesel yaitu 115 (g I2/100 g) berdasarkan Standart Biodiesel indonesia.

2.7.5 Kadar Air

Kadar air dalam minyak merupakan salah satu tolak ukur mutu minyak. Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutunya makin baik, hal ini dapat memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas, kandungan air dalam bahan bakar dapat juga menyebabkan turunnya panas pembakaran, berbusa dan bersifat korosif jika bereaksi dengan sulfur karena akan membentuk asam

2.7.6 Bilangan Cetana

Bilangan cetana menunjukkan seberapa cepat bahan bakar mesin diesel yang dapat diinjeksikan keruang bahan bakar agar terbakar secara spontan. Bilangan cetana dari minyak diesel konvensional dipengaruhi oleh struktur hidrokarbon penyusun. Semakin rendah bilangan cetana maka semakin rendah pula kualitas penyalaan karena memerlukan. suhu penyalaan yang lebih tinggi (Hendartono, 2005).

2.7.7. Flash Point (Titik Nyala)

Flash Point (Titik Nyala) dari cairan mudah terbakar adalah suhu terendah dimana bahan bakar tersebut mudah terbakar ketika bereaksi dengan udara.Bila nyala terus terjadi secara terus menerus,maka suhu tersebut dinamakan titik bakar (fire point). Titik nyala yang terlampau tinggi dapat meneyebabkan timbulnya denotasi yaitu ledakan kecil yang tejadi sebelum bahan bakar masuk ruang bahan bakar.Hal ini juga dapat meningkatkan resiko bahaya saat penyimpanan.Semakin tinggi titik nyala dari suatu bahan bakar semakin aman penanganan dan penyimpanan .

2.8 Persyaratan Kualitas Biodiesel

Tabel 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 Parameter dan Satuannya Batas Nilai Metode Uji Metode

Setara Massa jenis pada 40°C, kg/m3 850 – 890 ASTM D 1298 ISO 3675 Viskositas kinematik pada 40°C, mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0 ASTM D 445 ISO 3104 Angka setana min. 51 ASTMD 613 ISO 5165 Titik nyala (mangkok tertutup),°C min. 100 ASTM D 93 ISO 2710 Titik kabut,°C maks. 18 ASTM D 2500 - Korosi bilah tembaga (3 jam, 50°C) maks. no. 3 ASTM D 130 ISO 2160 Residu karbon,%-berat,

- dalam contoh asli

- dalam 10% ampas distilasi

Maks. 0,05

(maks 0,03) ASTM D 4530 ISO 10370 Air dan sedimen,%-vol. maks. 0,05 ASTM D 2709 - Temperatur distilasi 90%, °C maks. 360 ASTM D 1160 - Abu tersulfatkan,%-berat maks. 0,02 ASTM D 874 ISO 3987 Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 100 ASTM D 5453 prEN ISO 20884 Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 AOCS Ca 12-55 FBI-A05-03 Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 AOCS Cd 3-63 FBI-A01-03 Gliserol bebas,%-berat maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Gliserol total,%-berat maks. 0,24 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Kadar ester alkil,%-berat min. 96,5 Dihitung*) FBI-A03-03 Angka iodium, g-I2/(100 g) maks. 115 AOCS Cd 1-25 FBI-A04-03 Uji Halphen negatif AOCS Cb 1-25 FBI-A06-03 Sumber: Forum Biodiesel Indonesia

2.9 Persyaratan Mutu Solar

Tabel 2.3. Persyaratan Mutu Solar

Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji

Massa jenis 40°C, gr/ml 0,82 – 0,87 ASTM D–1298

Visikositas kinetic pada 40°C, cSt 1,6 – 5,8 ASTM D–445

Angka setana Min 45 ASTM D–613

Titik kilat (flash point), °C Maks 150 ASTM D–93 Korosi strip tembaga (3 jam pada 50°C) Min No. 1 ASTM D–130

Residu karbon (% – b/b) Min 0,1 ASTM D–189

Kadar Air dan sedimen,% – v/v Min 0,05 ASTM D–96

Temperatur distilasi 300%, °C Max 40 ASTM D–86

Abu tersulfatkan,% b Min 0,01 ASTM D–974

Belerang, ppm% b Min 0,5 ASTM D–1551

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik USU untuk proses transesterifikasi dan Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan untuk sifat-sifat Fisis. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Pebruari sampai Juni 2011 3.2 Proses Pembuatan Biodiesel

3.2.1 Alat dan Bahan

1. Alat yang dibutuhkan

a. Beaker glass 250 ml k. Labu leher tiga

b. Pipet tetes l. Kertas saring

c. Pipet tetes m. Alat vakum

d. Autoclave (reaktor) n. Thermostat e. Hotplate stirrer o. Alat Destilasi f. Magnetik stirrer

g. Corong pisah h. Neraca Analitis i. Termometer 100 0C j. Indikator Universal 2. Bahan yang dibutuhkan

a. Minyak Jarak Pagar h. Aerosil b. Katalis PSS i. Amoniak

c. Metanol Kering d. Eter

e. Aquadest

f. N-heksan ( C6H14) g. Na2SO4 anhidrous

3.2.2 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar

Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar

Larutan diaduk dan dipanaskan hingga suhu tetap 800C dalam waktu 6 jam

Minyak jarak pagar

Yang Sudah diketahui kandungan asam lemak bebasnya7,78 %

Ditambahkan Metanol kering , aerosol dan eter

Larutan dinetralkan dengan amoniak

Ditambahkan Na2SO4 anhidrous didiamkan selama 3 jam

Lapisan Bawah Lapisan Atas

Larutan disaring

Tabung Reaktor Transesterifikasi

(Autoclave)

Ditambahkan Katalis PSS

1%,4%

Larutan didestilasi

Larutan diektraksi dengan n-Heksan

Larutan dicuci dengan aquadest

Pemisahan Lapisan

Hasil (FAME murni) Larutan divakum pada

tekanan 10 cmHg dan hasilnya ditimbang

3.2.3 Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel)

Gambar 3.2 Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME)

3.3 Prosedur Kerja

1.Pertama sekali minyak jarak pagar di uji Gaskromatografi (GC) untuk mengetahui kadungan asam lemak bebas (FFA) yang digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilkan biodiesel telah ditunjukkan bahwa kandungan asam lemak bebas (FFA) 7,78 % .

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

FAME (Biodiesel) Sifat Fisika V is k o sita s B ila n g an Io d D en sity C lo u d P o in t K ad ar A ir F la sh P o in t

menggunakan Hotplate Stirer selama 6 jam (proses transesterifikasi dapat dilihat pada Lampiran C Gambar 1).

3 Proses Penetralan

a. Setelah diaduk 6 jam, campuran dikeluarkan dari Autoclave dan isinya dimasukkan kedalam gelas ukur, lalu pH campuran diukur dengan menggunakan kertas lakmus didapat pH = 2 (campuran bersifat asam)

b. Sifat asam ini harus dinetralkan dengan memasukkan larutan Amoniak kedalam campuran diaduk hingga merata hingga diperoleh pH campuran = 7, berarti rekasi sudah netral.

c. Setelah pH = 7 (netral),maka untuk memisahkan metil ester dari komponen-komponen lainnya,maka pada campuran diekstraksi dengan n-Hexana . Maka terjadi dua lapisan yaitu lapisan atas dan bawah, kemudian lapisan bawah dipisahkan.

4. Proses Pencucian

Kedalam reaksi dimasukkan aquadest secukupnya, sehingga terjadi 2 lapisan yaitu lapisan atas merupakan metil ester (FAME) dan lapisan bawah merupakan gliserol + air. Lapisan atas dan lapisan bawah dapat dilihat pada lampiran C Gambar 2.

5. Proses Pemisahan biodiesel dengan gliserol

d. Pada proses pemisahan, semuanya dimasukkan kedalam corong pisah lalu ditambahkan n-Hexana dengan tujuan agar zat-zat yang terlarut dan gliserol berpisah secara sempurna dengan biodesel. e. Kemudian gliserol dan lapisan bawah ini dibuang melalui corong

dan tinggal bagian atas yang berupa FAME kasar. Proses pemisahan gliserol dari FAME kasar dapat dilihat pada lampiran C gambar 3.

f. Biodiesel dimasukkan kedalam gelas ukur lalu kedalamnya dimasukkan Na2SO4 dengan tujuan untuk mengikat air yang terdapat di dalam biodesel lalu didiamkan selama 3 jam hingga terbentuk serbuk putih didasar tabung reaksi.

g. Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel dengan menggunakan kertas saring (pemisahan Na2SO4 dari biodiesel dapat dilihat pada lampiran C Gambar 4)

6 Proses pemurnian biodesel

Untuk memurnikan biodiesel dari n-Hexana, metanol dan eter, Biodiesel dimasukkan kedalam labu leher tiga, kemudian didestilasi biasa. Kemudian di Vakum pada tekanan 10 cmHg hingga bahan pelarut habis dan FAME ditimbang dan hasilnnya 28 gr.dapat dilihat dari lampiran C gambar 5.

Dengan prosedur yang sama digunakan untuk transesterifikasi dengan konsentrasi katalis PSS 4 % dalam waktu 6 jam. Untuk hasil FAME 1% dan 4% dapat dilihat lampiran C Gambar 6..

3.4 Pengujian Viskositas

Tujuan pengujian viscositas adalah untuk mengukur lamanya waktu aliran minyak untuk melewati batas yang telah dikalibrasi pada alat viskositas kinematik pada suhu 40°C.

Alat dan bahan yang diperlukan : 1. Viskometer

2. Beaker glass

3. Thermometer 2 buah 4. Hot plat

5. Statif 6. Penjepit

7. Balon karet pipet 8. Stopwatch 9. Corong glass 10.Kain lap 11.Biodiesel

Prosedur kerja :

1. Beaker glass yang telah diisi dengan air, diletakkan di atas hot plate. 2. Kemudian kedalam beaker yang berisi air dimasukkan viscometer.

3. Termometer yang satu diletakkan di dalam viscometer dan yang lainnya di dalam beaker glass berisi air.

4. Biodiesel dimasukkan kedalam viscometer dengan menggunakan corong glass 20 mL.

5. Hotplate disetting pada suhu 40°C dan dihubungkan dengan sumber arus listrik.

6. Setelah suhu biodiesel 40°C, lalu disedot menggunakan balon karet pipet sampai melebihi garis atas yang ada pada viskometer.

7. Balon karet dilepas kemudian pipa kapiler ditutup dengan jari.

8. Jari dilepas sehingga biodiesel turun, lalu diukur waktu yang diperlukan biodiesel mengalir dari garis atas hingga garis bawah.

9. Dihitung viskositas biodiesel dengan menggunakan persamaan Viskositas kinematik = konstanta x waktu (detik).

10. Alat uji Viscometer dapat dilihat pada lampiran C gambar 7. 3.5 Pengujian Massa Jenis (Density)

Tujuan pengujian adalah untuk mengetahui massa jenis dari biodiesel minyak jarak pagar

Alat dan Bahan : 1. Piknometer 2. Beaker glass 3. Tissu 4. Water bath 5. N-Hexane 6. Asam kromat 7. Aquades 8. Alkohol 9. Petroleum eter

Prosedur Kerja 1. Standarasi

a. Cuci piknometer (kapasitas 50 mL) dengan asam kromat. Bersihkan dan biarkan beberapa jam. Kosongkan piknometer dan timbang, lalu bilas dengan aquades.

b. Isi dengan aquades yang baru mendidih hingga penuh, didinginkan sampai suhu 20°C dan tempatkan pada waterbath pada suhu 25°C. Tunggu atau biarkan selama 30 menit. Setelah 30 menit atur posisi aquades pada tanda batas dan tutup.

c. Keluarkan dari waterbath, lap hingga kering dengan tissu dan timbang (A) d. Kosongkan piknometer, bilas beberapa kali dengan alkohol kemudian

petroleum eter, Biarkan kering sempurna (sampai hilang bau petroleum eter) dan timbang (B).

e. Hitung berat aquades pada suhu 25oC (X) = (A-B) sebanyak 3 kali. 2. Densitas pada 25/25°C

a. Isi piknometer yang telah kering dengan sampel hingga penuh (yang telah dicairkan)

b. Tempatkan pada waterbath selama 30 menit pada suhu 25oC c. Atur volume biodiesel sampai tanda batas dan tutup

d. Angkat dari waterbath, lap dengan tissu dan keringkan. Selanjutnya timbang (C).

e. Timbang berat piknometer kosong. Seperti halnya pada bagian I (D). Berat jenis pada 25/25°C (Apparent) dihitung berdasarkan (C-D)/X. Lakukan pengulangan sampai 3 kali.

f. Menimbang Piknometer yang berisi sampel dapat dilihat pada Lampiran C Gambar 8.

3. Densitas pada 40/25°C

a. Cara kerjanya hampir sama dengan cara kerja pada 25/25°C, Hanya setting suhu waterbath pada suhu 40oC, Biarkan selama 30 menit dan dinginkan pada temperatur kamar.

c. Berat jenis sampal ditentukan pada suhu tertentu, maka berat jenis pada 25/25oC dihitung sebagai berikut:

G = G’ + 0,00064 (T – 25°C) (3.1) Dimana :

G = Berat jenis pada 25/25°C G’ = Berat jenis pada T / 25°C

T = Suhu dimana berat jenis ditentukan pada 0,00064 adalah koreksi rata-rata untuk 1°C.

Densitas pada 25/25oC G = C suhu pada air Berat botol Berat yak dan botol Berat   25 ) ( ) min ( (3.2)

Densitas pada 60/25oC G = ) 35 000025 , 0 ( 1 { x W F

 (3.3)

Dimana :

F = Berat sampel pada suhu 40°C W = Berat air pada suhu 25°C

3.6 Pengujian Bilangan Iod

Tujuan Pengujian bilangan iod adalah untuk mengetahui seberapa banyak ikatan rangkap pada biodisel minyak jarak pagar. Makin tinggi bilangan Iod semakin mudah rusak biodiesel

Alat dan bahan yang diperlukan: 1. Elemeyer tertutup (500 mL) 2. Labu ukur

3. Pipet 20 mL 4. Dua pipet 25 mL 5. Buret mikro 6. Kertas saring 7. Asam asetat

8. Larutan Kalium Iodida 9. Larutan Indikator 10.Sikloheksan 11.Larutan Wij’s

12.Larutan Na-thiosulfat (Na2S2O3.5H2O) 0,1 N 13.Aquades

Prosedur Kerja :

1. Sampel dimasukkan ke dalam gelas ukur ± 20 mL, Kemudian dipanaskan hingga suhu 130 oC di dalam sebuah oven dengan tujuan agar air yang terdapat dalam sampel menguap selama ± 5 menit.

2. Masukkan gelas ukur yang berisi sampel kedalam waterbath kemudian di dinginkan.

3. Sampel diaduk dengan kecepatan konstan menggunakan termometer agar suhunya merata untuk menghindari terbentuknya

4. Amati suhu termometer, suhu dimana bacaan (skala) termometer tidak dapat dilihat merupakan titik kabut (Cloud Point) dari sampel yang diamati.

Alat uji titik kabut dapat dilihat pada Lampiran C Gambar 10.

3.7 Pengujian Titik Kabut (Cloud Point)

Tujuan Pengujian adalah temperatur dimana sampel mulai terbentuk awan di bawah kondisi test.

Alat dan Bahan : 1. Gelas ukur

2. Thermometer (kisaran – 40oC s/d 60 oC) 3. Waterbath

4. Oven

Prosedur Kerja :

5. Sampel dimasukkan ke dalam gelas ukur ± 20 mL, Kemudian dipanaskan hingga suhu 130 oC di dalam sebuah oven dengan tujuan agar air yang terdapat dalam sampel menguap selama ± 5 menit.

6. Masukkan gelas ukur yang berisi sampel kedalam waterbath kemudian di dinginkan.

7. Sampel diaduk dengan kecepatan konstan menggunakan termometer agar suhunya merata untuk menghindari terbentuknya

8. Amati suhu termometer, suhu dimana bacaan (skala) termometer tidak dapat dilihat merupakan titik kabut (Cloud Point) dari sampel yang diamati.

9. Alat uji titik kabut dapat dilihat pada lampiran C gambar 10 3.8 Pengujian Kadar Air

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

Alat yang digunakan : Mettler Toledo DL 32 Karl Fischer Coulometer Prosedur kerja :

1. Isi “Buku Pemakaian” alat Mettler Toledo DL 32 Karl Fischer Coulometer 2. Isikan Molecular Sieve ke dalam rongga pada bagian dalam tutup Vessel 3. Isikan 1 ampul (5 ml) katolie pada bagian dalam cell

4. Isikan anolie pada bagian luar cell (ketinggian anolie berada di atas katolie) 5. Hubungkan stop kontak pada sumber listrik yang stabil 220V. Tekan tombol

ON pada alat Mettler Toledo DL 32 Karl Fischer Coulometer 6. Tekan tombol “Run“

7. Pilih “method 1“ dan tekan tombol “F3 OK“

8. Alat kan melakukan “Pretitration“, tunggu sampai pretitration selesai dimana alat berada dalam keadan Stand By.

9. Tunggu sampai alat menunjukkan “Drift < 10“ 10. Kemudian tekan tombol “F3 Sampel“

12. Masukkan sampel dengan menggunakan syringe bersih, dimana sampel yang berada dalam syringe tersbut telah diketahui beratnya dan tekan tombol “F3 OK“

13. Pada saat berlangsung “Mix Time“ tekan tombol “F1 Sampel“

14. Masukkan nilai berat sampel yang telah ditimbang tersebut lalu tekan tombol “F3 OK“

15. Tunggu sampai hasil analisa keluar lalu dicatat hasil analisanya

16. Jika telah selesai tekan tombol “F3 OK“ maka alat akan berada dalam keadaan Stand By, ulangi pengerjaan dengan contoh yang lain.

17. Untuk mematikan alat tekan tombol “reset“ dan tekan tombol “ON/OFF“ pada bagian belakang alat

18. Pengujian kadar air dapat dilihat pada Lampiran C Gambar 11

3.9 .Pengujian Flash Point

Tujuan pengujian adalah untuk mengukur Titik Nyala (Flash Piont) dimana suhu terendah bahan bakar dapat terbakar ketika bereaksi dengan udara. Alat yang digunakan : Koehler Model K-16270

Prosedur kerja :

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

3. Sambungkan alat hodle dengan arus listrik 220 volt dengan menekan keposisi 1

4. Tekan tombol ON/OFF keatas pada bagian bawah alat flash point.

5. Putar tombol temperature perlahan-lahan hingga posisi panas yang dikehendaki.

6. Hubungkan selang pipa gas ke tabung gas elpiji

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

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

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

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

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

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Reaksi adalah suatu proses yang berjalan yang dipengaruhi oleh katalis dan waktu, jadi reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar ini diharapkan dapat menghasilkan metil ester asam lemak yang sering disebut FAME (Fatty Acid Methyl Ester). Karena itu penelitian ini perlu mempelajari perubahan minyak jarak pagar menjadi metil ester asam lemak dengan memvariasi konsentrasi katalis. Untuk memperoleh metil ester dilakukan dengan proses transesterifikasi dalam metanol dengan menggunakan katalis asam PSS pada suhu 80°C dengan variasi konsentrasi 1% dan 4% dalam waktu 6 jam.

4.1 Transesterifikasi Minyak jarak pagar (jatropha curcas Oil)

Sebelum ditranesterifikasi, minyak jarak pagar terlebih dahulu di uji titrasi untuk mengetahui kandungan asam lemak yang terdapat di dalam minyak sehingga dapat dihitung jumlah trigliseridanya. Hasil uji titrasi minyak jarak pagar selengkapnya dapat dilihat pada lampiran A.Untuk mendapatkan jumlah konversi minyak jarak menjadi metil ester maka dibuat basis hitungan dalam 100 gr lemak atau trigliserida. Dalam 100 gr lemak menghasilkan metil ester asam lemak dalam bentuk persen asam lemak seperti data Gaskromatografi (GC) lampiran A.

Untuk memperoleh persen konversi trigliserida dapat di jabarkan dan dilihat dari tabel berikut ini.

Tabel 4.1 Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak Jarak Pagar(Jatropha CurcasOil) Dalam basis hitungan 100 gr

Nama Asam MR Asam lemak % Asam Lemak Massa Metil ester Asam Lemak Jlh mol Asam Lemak Massa Rumus Trigliserida Jlh mol Trigliserida Massa Trigliserida (gr)

C12 214 0,1412 0,1412 0,00066 638 0,000220 0,140320

C14 242 0,1276 0,1276 0,000527 722 0,000176 0,126897

C16 270 13,3349 13,3349 0,049389 806 0,016463 13,269049

C18 298 7,257 7,257 0,024352 890 0,008117 7,224530

C18F1 296 41,7708 41,7708 0,141118 884 0,047039 41,582643 C18F2 294 30,7242 30,7242 0,104504 878 0,034835 30,584861 C18F3 292 2,9396 2,9396 0,010067 872 0,003356 2,926177

C20 326 0,0916 0,0916 0,000281 974 0,000094 0,091225

Jumlah 95,945703

Keterangan : C12 = Asam Laurat C14 = Asam miristat C16 = Asam Palminat C18 = Asam Stearat C18F1 = Asam Oleat C18F2 = Asam Linoleat C18F3 = Linolenat

C20 = Asam Arachidat

Contoh hitungan : nama asam lemak C12 : mempunyai rumus CH3(CH2)10COOCH3.Persen asam lemak = 0,1412 berarti jumlahnya (Massa Asam lemak = 0,1412 gr).Masssa rumus = 214 ,maka jumlah mol asam lemak C12 = 0,00066.Massa rumus trigliserida C12 itu = 638.Jumlah mol trigliserida = 0,00066 / 3 = 0,000220 mol,setara dengan 0,000220 x 638 (Massa rumus trigliserida = 0,140320).Dari hitungan diatas maka diperoleh untuk 100 gr asam lemak memerlukan massa trigliserida 95,945703 gr.Artinya dalam 95,945703 gr minyak jarak menghasilkan metil ester 100 gr.

Berdasarkan Tabel 4.1 jumlah trigliserida yang terkandung dalam 100 gram minyak jarak sebelum di transesterifikasi adalah 95,945703 gr.

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

FAME (teori) =

da trigliseri Berat

yak Berat min

x 100 gr (4.1)

FAME (teori) =

gr gr 945703 , 95 50

x 100 gr FAME (teori) = 52,11328gr

Artinya jika transesterifikasi berlangsung sempurna 100%, dari 50 gr minyak jarak pagar akan menghasilkan jumlah metil ester sebanyak 52,1132gr.

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

Tabel 4.2 FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi

Produksi FAME (Lama Reaksi 6 jam)

Konsentrasi Katalis

1 % 4% jam

FAME kasar yang dihasilkan 28 gr 40.4 gr

Jadi prosentase konversi FAME dapat dihitung dengan :

a.Minyak jarak pagar 50 gr, katalis PSS 1% dalam waktu 6 jam % konversi FAME =

teori FAME

kasar FAME

x 100%

% konversi FAME =

gr gr 1132 , 52 28

x 100% % konversi FAME = 53,73 %

b.Minyak jarak pagar 50 gr katalis PSS 4% dalam waktu 6 jam

% konversi FAME =

teori FAME

kasar FAME

x 100%

% konversi FAME =

gr gr 1132 , 52

4 , 40

x 100% % konversi FAME = 77,53 %

Prosentase konversi FAME terhadap variasi konsentrast katalisi dapat digambarkan seperti pada grafik di bawah ini :

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Prosentasi Konversi FAME dengan Konsentrasi Katalis

Dari grafik dapat dilihat bahwa produksi FAME minyak jarak pagar yang diperoleh dari hasil percobaan dengan katalis PSS 1% untuk lama reaksi 6 jam prosentase konversi FAME sebesar 53.73 %,sedangkan dengan katalis PSS 4% lama reaksi 6 jam prosentase konversi FAME sebesar 77.53 %. Dari grafik dapat dilihat ada kenaikan prosentase konversi FAME dari katalis 1% ke katalis 4% dalam waktu reaksi 6 jam. Berdasarkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa

semakin besar konsentrasi katalis semakin banyak produksi konversi FAME atau produksi konversi FAME berbanding lurus dengan konsentrasi katalis reaksi. Maka dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi katalis reaksi untuk lama reaksi 6 jam jam semakin besar produksi FAME.

Metil Ester Asam Lemak (FAME) dari hasil transesterifikasi kemudian dilakukan pengujian sifat-sifat fisikanya seperti viscositas, densitas, titik kabut (cloud point), bilangan iod, kadar aid an titik nyala (Flash Point). Hasil pengujian sifat-sifat fisis dan prosentase konversi fame dapat dilihat pada tabel di bawah ini (hasil uji fisis selengkapnya dapat dilihat pada lampiran B).

Tabel 4.3. Hasil Uji Fisis

Parameter

Konsentrasi

Katalis Reaksi (%) dalam 6 jam

1 % 4 %

Viscositas 40°C 20,76 cSt 19,76 cSt

Densitas 40°C 0,91 gr/cm3 0,90 gr/cm3

Cloud Point 8,00 0C 1,00 0C

Bilangan Iod 67,65 mg/g 67,14 mg/g

Kadar Air 0,083% 0,0906%

Flash Point 350C 350C

% Konversi FAME 53,73% 77,53%

4.2 Viscositas

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap Biodiesel minyak jarak pagar dengan katalis PSS (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara viscositas pada suhu 40°C dengan prosentase konversi FAME untuk variasi konsentrasi katalis 1% dan 4% dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

Gambar 4.2 Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentasi konversi FAME

Dari grafik hubungan Viscositas terhadap prosentase konversi FAME pada gambar 4.2 menunjukkan bahwa semakin naik prosentase konversi FAME semakin turun viscositasnya. Viscositas larutan berkaitan dengan kekentalan, semakin besar viscositasnya semakin kental larutannya. Semakin kental bahan bakar biodiesel maka energi pembakarannya makin besar, jadi makin besar viscositas maka kalor yang dihasilkan untuk pembakaran biodiesel itu makin besar. Oleh karena itu semakin besar viscositas semakin kurang bagus pada mesin selain itu juga jalannya bahan bakar kedalam ruang mesin semakin kurang lancar. Dari grafik dapat disimpulkan semakin besar konsentrasi katalis PSS maka viskositas biodiesl yang di hasilkan semakin berkurang. Dalam reaksi itu sudah terdapat metil ester yang tinggi,tetapi masih bercampur dengan monogliserida.Sementara dalam konsentrasi 1% kandungan digliserida dan monogliserida masih tinggi bercampur dengan metil ester hal ini didasarkan dari perubahan spesifik densitas atau spesifik graffiti dari minyak 0,89 gr/ml menjadi gliserol 1,26 gr/ml.

Gliserol mempunyai viscositas 1.200 c poise,sementara olive oil 81c poise.Tren viskositas dari minyak atau lemak menjadi gliserol menaik. Dari fakta

ini maka viskositas digliserida lebih tinggi dari lemak dan monogliserida lebih tinggi dari gliserida dan viskositas metil ester paling rendah dari ketiga yang lain. Dari hasil penelitian diperoleh rentang viskositas biodiesel minyak jarak pagar antara 20.76 cSt – 19.76 cSt. Jika dibandingkan dengan Standard Biodiesel Indonesia viskositas berada pada rentang 2,3 cSt – 6,0 cSt dengan metode uji ASTM D-445 dan viscositas standard mutu solar pada rentang 1,6 cSt – 5,8 cSt dengan metode uji ASTM D-445, maka dapat disimpulkan viscositas hasil penelitian ini masih berada di bawah Standard Biodiesel Indonesia dan Standard Mutu Solar. Bahan bakar dengan viskositas rendah akan lebih mudah dialirkan dan sistem injeksi akan lebih baik.

4.3 Densitas

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap Biodiesel minyak jarak pagar dengan katalis PSS (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara densitas pada suhu 40°C dengan prosentase konversi FAME untuk variasi konsentrasi katalis 1% dan 4% dalam waktu 6 jam dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi FAME

Secara teori massa jenis digliserida, monogliserida, trigliserida maupun freegliserida lebih besar dari massa jenis metil ester asam lemak (FAME).

Dari grafik hubungan antara densitas terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa nilai densitas turun sesuai dengan meningkatnya produksi metil ester (FAME), ini dapat terjadi disebabkan oleh berkurangnya kadar air dan gliserida tetap tinggal di dalam FAME yang mengakibatkan kerapatan massa (Densitas) berkurang. Oleh karena itu massa jenis (densitas) metil ester diharapkan supaya sekecil mungkin. Dari grafik dapat dilihat ada kecenderungan turunnya densitas seiring dengan meningkatnya konsentrasi katalis PSS.

Densitas dari hasil penelitian ini berada pada rentang 0,90 gram/cm3 – 0,91 gram/cm3. Densitas pada Standar Biodiesel Indonesia berada pada interval 0,850 gram/cm3 – 0,890 gram/cm3 dengan metode uji ASTM D 1298 dan densitas standard mutu solar berada pada interval 0,82 gram/cm3 – 0,87 gram/cm3 dengan metode uji ASTM D 1298. Jadi densitas dari hasil penelitian ini masih berada sedikit di atas dalam rentang mutu biodiesel Indonesia dan mutu solar.

4.4 Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point)

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar dengan variasi konsentrasi 1% dan 4% dalam waktu reaksi 6 jam dapat dilihat seperti (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara titik kabut dengan prosentase konversi FAME untuk variasi konsentrasi 1% dan 4% dapat digambarkan seperti grafik di bawah ini :

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi FAME

Titik kabut menyatakan temperatur saat bahan bakar mulai tampak berkeruh bagaikan kabut. Titik kabut juga ditentukan oleh ketidakjenuhan yang digambarkan oleh bilangan iod, makin tinggi bilangan iod makin rendah titik kabutnya dan semakin rendah bilangan iod semakin tinggi titik kabutnya.

Dari grafik hubungan antara Cloud Point terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.5 menunjukkan bahwa semakin naik prosentase konversi FAME semakin naik nilai titik kabutnya. Naiknya nilai titik kabut (cloud point) disebabkan oleh turunnya bilangan iod yang digambarkan oleh perbedaan asam lemak tak jenuh.

Berdasarkan data karakteristik mutu biodiesel dengan metode uji ASTM D 2500 batas máximum nilai titik kabut 18°C, maka nilai titik kabut biodiesel dari minyak jarak pagar pada percobaan ini antara 1,000C s/d 8,00°C masih berada di bawah nilai titik kabut standart biodiesel indonesia sehingga biodisel minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi dapat digunakan di daerah yang bertemperatur lebih rendah dari 18°C. Semakin rendah nilai titik kabut biodiesel semakin bagus digunakan didaerah yang suhunya dingin.

4.5 Bilangan Iod

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar dengan katalis PSS (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara bilangan Iod dengan prosentase konversi FAME untuk variasi konsentrasi katalis 1% dan 4% dalam waktu 6jam dapat digambarkan seperti grafik berdasarkan tabel di bawah ini :

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi FAME

Bilangan Iod menunjukkan untuk melihat seberapa banyak ikatan rangkap yang ada pada biodiesel. Semakin tinggi bilangan iod semakin banyak ikatan rangkapnya dan makin tinggi bilangan iod viscositasnya makin kecil karena biodiesel makin encer sehingga biodiesel gampang rusak. Grafik hubungan bilangan iod terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.5 menunjukkan bahwa meningkatnya produksi FAME pada pembuatan biodiesel minyak jarak pagar menyebabkan turunnya nilai bilangan iod. Untuk konsentrasi 1 % dan waktu reaksi 6 jam jumlah produksi FAME 53,73% dan bilangan iodnya 67,65 mg/g dan konsentrasi 4% dalam waktu 6 jam jumlah produksi FAME 77,53% dan bilangan Iodnya 67,14 mg/g. Berdasarkan data karakteristik mutu biodiesel

dengan metode uji AOCS Cd 1-25 bahwa batas bilangan iod yang diperkenankan untuk biodiesel adalah maks 115 gI2/100gr, maka bilangan Iod pada percobaan ini antara 67,14 gI2/100gr – 67,65 gI2/100gr masih berada pada rentang standar mutu biodiesel Indonesia.

4.6 Kadar Air

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar dengan variasi konsentrasi katalis 1% dan 4% lama reaksi 6 jam (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara kadar air dengan prosentase konversi FAME untuk digambarkan seperti grafik di bawah ini :

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi FAME

Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutu biodiesel makin baik, karena kadar air yang kecil dapat memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas.

Berdasarkan grafik hubungan kadar air terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.6, kadar air dari percobaan ini antara 0,083% - 0,0906%. Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia kadar air maks 0,05% dengan metode uji ASTM D 2709 maka hasil penelitian ini menunjukkan kadar air yang terdapat dalam biodiesel minyak jarak pagar dengan katalis PSS 1% dan 4%

sedikit diatas Standar biodiesel Indonesia, tetapi kadar air biodiesel minyak jarak pagar ini dapat ditekan sehingga berada pada rentang standar biodiesel SNI dengan cara pada saat proses pencucian dan pemurnian dibuat lebih bersih dan maksimal. Tingginya kadar air dapat menyebabkan kualitas minyak kurang bagus.

4.7.Flash Point (Titik Nyala)

Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar dengan variasi konsentrasi katalis 1% dan 4% lama reaksi 6 jam (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara titik nyala (Flash Point) dengan prosentase konversi FAME untuk digambarkan seperti grafik di bawah ini :

Gambar 4.7 Grafik Hubungan antara Titik Nyala dengan Prosentase Konversi FAME

Flash Point (Titik Nyala) dari cairan mudah terbakar adalah suhu terendah dimana bahan bakar tersebut mudah terbakar ketika bereaksi dengan udara. Bila nyala terus terjadi secara terus menerus,maka suhu tersebut dinamakan titik bakar (fire point). Titik nyala yang terlampau tinggi dapat meneyebabkan timbulnya denotasi yaitu ledakan kecil yang tejadi sebelum bahan bakar masuk ruang bahan akar. Hal

ini juga dapat meningkatkan resiko bahaya saat penyimpanan.Semakin tinggi titik nyala dari suatu bahan bakar semakin aman penanganan dan penyimpanannya.

Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia Titik nyala min.1000C maks dengan metode uji ASTM D 93 maka hasil penelitian ini menunjukkan titik nyala yang terdapat dalam biodiesel minyak jarak pagar dengan katalis PSS 1% dan 4% masih dibawah Standar biodiesel Indonesia, tetapi titik nyala biodiesel minyak jarak pagar ini dapat ditekan sehingga berada pada rentang standar biodiesel SNI dengan cara pada saat proses pencucian dan pemurnian dibuat lebih bersih dan maksimal terutama metanolnya. Tingginya titik nyala dapat menyebabkan penyimpanan minyak kurang aman.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan terhadap sifat-sifat fisika biodiesel pada minyak jarak pagar (jatropha curcas) dari hasil reaksi transesterifikasi, maka dapat disimpulkan :

1. Transesterifikasi minyak jarak pagar dengan katalis asam polistirena sulfonat (PSS) waktu 6 jam dapat menghasikan metil ester 53,73 % konversi FAME dengan konsentrasi PSS 1% dan mengalami kenaikan menjadi 77,53 % konversi FAME dengan konsentrasi PSS 4 %.

2. Pengaruh hasil metil ester (53,73% dengan 77,53%) dalam reaksi itu terhadap sifat fisis seperti Viskosita berubah 20,76 cSt menjadi 19,76 cSt, densitas 0, 91 gr/cm3 menjadi 0,90 gr/cm3, titik kabut 8,00°C menjadi 1,00°C,bilangan iod 67,65 grI2/100gr menjadi 67,14 grI2/100gr, kadar air 0,083% menjadi 0,0906%, dan titik nyala 350C tidak mengalami perubahan (konstan).

5.2 Saran

Dari data konversi metil ester terdapat ada hubungan metil ester terhadap konsentrasi katalis reaksi. Pada konsentrasi 4% diperoleh prosentase konversi metil ester lebih tinggi daripada 1%.. Seharusnya FAME yang tinggi memberikan kadar air yang makin kecil dan di imbangi dengan titik nyala yang standard. Hal penyimpangan ini diduga karena minimnya perlakuan pencucian pada langkah pemurnian. Jumlah gliserol yang naik harus diimbangi jumlah air untuk pencucian, sedangkan pemurnian dari metanol dilakukan pemvakuman yang optimum.

DAFTAR PUSTAKA

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

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

Brasmanto,Y.2003.Biji Jarak,Pemanfaatan dan Kegunaannya di Masa Mendatang,dalam :klik Benih.Vol.2.No.01.Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan

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

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

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

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

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

Gupta,R.B.and,Dermibas,A .2010. Gasoline,Diesel and Ethanol Biofuels from Gases and Plant.Cambride.University Press.New York.

Gerpen,J.V.2005.Biodiesel Procesyng and Production Tehnology.86;1097 – 1107. Hendartono, T., 2005. Pemanfaatan Minyak Dari Tumbuhan Untuk Pembuatan

Biodiesel, www.Biodiesel.org.

Henning,.R.K,2004”Integrate Rural Development by Ultilization of Jatropha curcas L (JCL) as Raw Material and Renewable Energy” dalam : International Conferency Renewable 2004.1 – 4

Lampiran B Data Hasil Uji Fisis

Lampiran C Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium

Gambar1: Autoclave (Reaktor) Gambar Gambar 2 : Hasil transesterifikasi FAME tempat reaksi transesterifikasi, dan Gliserol

suhu 80 oC, 2700 rpm

Gambar 3 : Pemisahan gliserol Gambar 4 : Untuk memurnikan biodiesel

dari FAME dari n-Hexana, Metanol dan Eter,

Biodiesel didestilasi atau divakum L-3

Gambar 5: Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel

dengan menggunakan kertas saring.

FAME 1% ,6 jam FAME 4% ,6 jam

.

Gambar 7 : Alat Uji Viscometer Gambar 8 : Menimbang piknometer yang berisi sampel

Gambar 9 : Alat Uji Bilangan Iod Gambar 10 : Alat Uji Titik Kabut

Gambar 11. Pengujian kadar air .