DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR
i ABSTRAK
iii ABSTRACT
iv DAFTAR ISI
v DAFTAR TABEL
vii DAFTAR GAMBAR
viii DAFTAR LAMPIRAN
ix
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Batasan Masalah 3
1.3 Perumusan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 4
1.5 Manfaat Penelitian 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 Biodiesel
5 2.2
Jarak Pagarl 6
2.3 Minyak Jarak Pagar Jatropha Curcas
6 2.4
Katalis 8
2.5 Methanol
9 2.6
Kosolven 9
2.7 Reaksi Transesterifikasi
10 2.8
Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 12
2.8.1. Viskositas 12
2.8.2. Densitas Rapat Massa 14
2.8.3. Titik KabutCloud Point dan Titik Tuang Puor Point
14 2.8.4. Bilangan Iod
15 2.8.5. Kadar Air
15 2.8.6. Bilangan Cetana
15 2.9. Persyaratan Kualitas Biodiesel
16 2.10. Persyaratan Mutu Solar
17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 18
3.2. Diagram Alir Penelitian 18
3.2.1. Diagram Pembuatan Minyak Jarak Pagar 18
3.2.2. Bagan Uji Karakteristik FAME Biodiesel 19
3.3 Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan Katalis PSS
20 3.3.1. Alat Dan Bahan
20
Universitas Sumatera Utara
3.4. Prosedur Kerja 21
3.5. Pengujian Viskositas 23
3.6. Pengujian Massa Jenis Density 24
3.7. Pengujian Bilangan Iod 26
3.8. Pengujian Titik Kabut Cloud Point 28
3.9. Pengujian Kadar Air 28
3.10. Pengujian Flash Point 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
31
4.1 Transesterifikasi Minyak jarak Pagar 31
4.2 Hasil Uji Fisis
35 4.3
Viscositas 36
4.4 Densitas 37
4.5 Bilangan iod 38
4.6 Hasil Pengujian titik kabut 40
4.7 Kadar air 41
BAB V KESMPULAN DAN SARAN
43
5.1. Kesimpulan 43
5.2. Saran 43
DAFTAR PUSTAKA 44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
J u d u l Halaman
2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar
7 2.2
Persyaratan Kualitas Biodiesl Menurut SNI-04-7182-2006 16
2.3. Persyaratan Mutu Solar
17 4.1.
Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak Jarak Pagar Dalam basis hitungan 100 gr
31 4.2. FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi
33 4.3.
Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Minyak Jarak Pagar Dengan Katalis PSS
34 4.4.
Hasil Uji Fisis 35
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
J u d u l Halaman
3.1. Diagram Pembuatan FAME Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar 18
3.2. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel FAME 19
4.1. Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama Reaksi
34 4.2. Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME
36 4.3. Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi
FAME 37
4.4. Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi FAME
38 4.5. Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi
FAME 40
4.6. Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi FAME
41
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Nomor
Lampiran J u d u l
Halaman
A. Hasil uji titrasi minyak jarak pagar L-1 B. Data Hasil Uji Fisis L-2
C.
Gambar-Gambar Percobaan di laboratorium L-3
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODISEL MINYAK
JARAK PAGARJatropha curcas DENGAN KATALIS POLISTIRENA SULFONATPSS
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak Jarak Pagar berasam lemak bebas ALB 7,78 melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam
sebuah autoclave dengan mencampurkan bahan bahan minyak jarak pagar : methanol sebanyak 1:6 mol, katalis PSS 4 berat dari minyak. Reaksi ini
berlangsung pada suhu 80
o
C dengan variasi waktu, 2 jam, dan 6 jam. Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan yaitulapisan atas mengandung metil
ester FAME dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa. Lapisan atas dipisahkan menggunakan corong pisah, sisa lapisan bawah ditambahkan n-heksan
100 ml dan kemudian digabungkan dengan FAME. Gabungan kemudian dinetralkan dengan amoniak sebanyak 100 ml diikuti penambahan aquadest 100
ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na
2
SO
4
anhidrat kemudian disaring . Filtrat didestilasi memisahkan pelarut, selanjutnya divakum. Residu ditimbang kemudian
diuji sifat fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar air.
Dengan menggunakan minyak jarak pagar 50 gr , diperoleh bahan FAME crude 34 gr, konversi 65,240 selama 2 jam. Viscositas 22,65cSt, densitas 0,91grcm
3
, bilangan Iod 67,05gcm
2
, titik kabut 1.76
o
C, dan kadar air 0,0682. FAME crude sebanyak 40.04 gr dengan konversi77,52, untuk 6 jam. Viscositas 19,26
cSt, densitas 0,90 grcm
3
, bilangan Iod 67,33mgg, titik kabut 1.50
o
C, dan kadar air 0,0736.
Makin lama reaksi makin tinggi konversi reaksi sehingga memberi perubaha penting pada sifat fisis biodiesel. Sifat sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel
turunan minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar.
Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarakPagar katalis, FAME,
viscositas, densitas, bilngan iod, titik kabut, kadar air.
Universitas Sumatera Utara
EFFECT OF REACTION DURATION ON THE CHANGE IN CHARACTERISTICS OF CASTOR OIL PLANT Jatropha curcas
BIODIESEL USING POLY STIRENE PSS CATALYST
ABSTRACT
Production of castor oil derived biodiesel with 7.78 free fatty acid FAA has been done by transesterification process. The process was carried out in an
autoclave by missing the materials of castor oil such as methanol in 1:6 mole, PSS catalyst 4 of the oil Weight. The reaction procced in 80°C with the varyng
time 2 and 6 hours. The transesterification resulted in 2 layers ; upper layer containing methyl ester FAME and the lower layer containing residual glycerol
and methanol. The upper layer was separated by using a separating funnel, the residual lower layers was added by 100 ml n-hexane incorporated into FAME.
The incopration was then neutralized by 100 ml ammoniac followed by the addition of 100 ml aqueos. The fraction was destillated to separate the solvent,
and then vacuumed. The residue was weighted an then tested for the physical features such as viscosity, density, Iod grade, fogging point and the water content.
Using 50 grs castor oil, 34 grs crude FAME was produced, and convertion of 65.24 for 2 hours, viscosity of 22.65cSt, density of 0.9 grcm
3
, Iod grade of 67.05 cm², fogging point of 1.76C, and water content of 0.0682, the crude
FAME of 40.04gr with the conversion of 77.52 for 6 hours. Viscosity of 19.26cSt, density of 0.90 grcm
3
, Iod grade of 67.33 mgg, fogging point of 1.50°C and water content of 0.0736.
The longer is the reaction, the higher is the reaction conversion that resulted in in important changes in the physical features of biodiesel. The physical features
showed that the castor oil-derived biodiesel may be used to be one alternative of substituting solar fuel.
Keywors
: Biodiesel, transterification, castor oil, cataliyst, FAME, viscosity, Density, Iod Grade, fogging point, water content.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Akhir-akhir ini dunia sangat prihatin terhadap pemanasan global maupun polusi udara. Penggunaan energi berbasis fosil minyak tanah,maupun batu bara sangat
merugikan kepada manusia karena dapat memberikan emisi nitrogen oksida NO
x
, belerang SO
2
,CO
2,
partikel-partikel halus maupun logam-logam berat. Dermibas, A., 2010.
Peningkatan suhu udara selama satu abad yang lampau suhu udara global telah naik 0,56
C. Kenaikan ini disebut dengan perubahan iklim global atau pemanasan global.Gas CO
2
yang terdapat di udara memberikan pemantulan pemanasan ke bumi sehingga suhu bumi akan naik dan diprediksi suhu akan naik 1,5
C-5,8 C.
Pengaruh pemanasan global ini berdampak pada perpindahan pertanian,pencairan es di kutup maupun naiknya permukaan air laut 9-88cm pada tahun 2040,karena
itu maka perlu penggunaan bahan bakar bersifat tidak menaikkan CO
2
di udara. Dermibas,A., 2010.
Kebutuhan bahan bakar minyak bumi dari waktu ke waktu terus mengalami peningkatan, seiring dengan penggunaannya di bidang industri maupun
transportasi. sementara cadangan minyak yang ada semakin berkurang. Jika tingkat penggunaan bahan bakar fosil masih terus seperti sekarang cadangan
sumber energi bahan bakar fosil dunia khususnya minyak bumi, diperkirakan hanya akan cukup untuk 10-15 tahun lagi. Karena itu diperlukan bahan pengganti
yang bersumber dari bahan yang dapat diperbarukan seperti minyak nabati maupun lemak hewan. Alamsyah, N., 2006.
Universitas Sumatera Utara
Sebagai bahan alternatif energi telah dicoba menghasilkan metil ester disebut FAME dalam penggunaannya disebut biodiesel. Bahan bakar ini ramah
lingkungan, tidak mempunyai efek terhadap kesehatan yang dapat dipakai orang sebagai bahan bakar kendaraan bermotor dapat menurunkan emisi bila
dibandingkan dengan minyak diesel Hambali, E., 2007. Biodiesel terbuat dari minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak biji jarak pagar,
minyak kemiri, yang potensial untuk menghasilkan bahan bakar minyak Nurcholis, M., 2007.
Penggunaan secara langsung minyak nabati kurang baik pada mesin, karena minyak nabati memiliki berat molekul yang besar, jauh lebih besar dari biodiesel
metil ester, sehingga menghasilkan senyawa yang dapat menghasilkan kerusakan pada mesin, karena membentuk deposit pada injektor, disamping itu
memiliki viskositas yang tinggi sehingga pompa penginjeksi bahan bakar di dalam
mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan atomization yang baik
ketika minyak nabati disemprotkan kedalam kamar pembakaran sehingga hasil dari injeksi tidak berwujud kabut yang mudah menguap melainkan tetesan bahan
bakar yang sulit terbakar. Beberapa saran diusulkan untuk mengganti mesin– mesin kendaraan bermotor komersial jika akan menggunakan minyak nabati
secara langsung pengganti bahan bakar solar. Cara lain dapat dibuat dengan mengubah karakteristik minyak nabati sehingga sedapat mungkin menyerupai
solar yaitu menjadikan metil ester asam lemak Suradjaja, T.H., 2005.
Proses konversi minyak nabati kedalam bentuk metil ester asam lemak FAME = Fatty Acid Methyl Ester pada umumnya dilakukan dengan esterifikasi
maupun transesterifikasi. Transesterifikasi minyak nabati dengan campuran metanol dikatalisis oleh NaOH dan KOH menghasilkan FAME dan gliserol
Marchetti, J.M., 2007. Proses transesterifikasi menggunakan katalis asam dengan kosolven dimetil eter telah juga dilaporkan Guan, G., dkk, 2009. Katalis
CaO dipakai pada transesterifikasi minyak nabati telah dilaporkan Liu, 2005 dan Bangun, N., 2009. Penggunaan kosolven dietil eter-metanol untuk reaksi
Universitas Sumatera Utara
transesterifikasi minyak jarak Ricinus Castor Oil dikatalisis oleh MgO dan CaO pada 65°C, hasil optimum didapat dengan perbandingan minyak : methanol
adalah 1:12. Penggunaan CaO sebagai katalis basa mempunyai banyak keuntungan, seperi tingginya aktifitas, kondisi reaksi yang ringan, masa hidup
katalis yang panjang dan biaya katalis yang rendah Bangun, N., 2009.
Beberapa faktor terkait dengan reaksi adalah lama reaksi, selain dari jenis pelarut, katalis, suhu reaksi maupun konsentrasi. Kecepatan reaksi pada
transesterifikasi ini perlu dipelajari dangan memvariasi waktu untuk mendapat gambaran kecepatan konversi minyak menjadi metil ester. Semakin lama interval
waktu reaksi, diharapkan semakin banyak FAME yang dihasilkan. Penelitian ini akan dicoba transesterifikasi minyak iarak pagar memakai katalis PSS, dalam
metanol-dietil eter pada suhu 80°C sebagai variabel tetap dan waktu sebagai variabel kontrol.
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, peneliti membatasi masalah yakni :pembuatan sampel biodiesel turunan minyak jarak pagar ber ALB 7,78 dengan katalis asam
sulfonat polistirena PSS ,sedangkan lama reaksi yang dilakukan adalah 2 jam dan 6 jam
1.3 Perumusan Masalah
1. Apakah ada pengaruh lama reaksi terhadap perubahan metil ester turunan
minyak jarak pagar. 2.
Untuk mengetahui nilai, viskositas, titik kabut, bilangan iod, kadar air, densitas, untuk lama reaksi 2 jam dan 6 jam.
Universitas Sumatera Utara
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk menggantikan katalis asam sulfat dengan katalis PSS karena asam
sulfat sulit diregenerasi pada proses transesterifikasi. 2.
Mengetahui perubahan metil ester turunan minyak jarak pagar akibat pengaruh lama reaksi.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Mengetahui pengaruh lama reaksi dan katalis PSS bahan bakar biodisel
minyak jarak pagar yang sesuai dengan karakteristik mutu solar. 2.
Hasil penelitian dapat memberikan informasi ilmiah tentang bahan polimer asam yang berdaya pada reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar ber
ALB 7,78 . Polimer ini lebih bercampur homogen terhadap minyak sehingga diharapkan dapat lebih efektif sebagai katalis transesterifikasi.
3. Pemisahan katalis PSS ini lebih mudah dari asam sulfat karena bobot
molekul nya lebih besar dan sifat liophilitas lebih tinggi dari asam sulfat karena itu tidak mencemari lingkungan.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.9 . Biodiesel
Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono – alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar
mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak nabati misalnya: minyak sawit, minyak kelapa, minyak kemiri, minyak jarak pagar, dan minyak
berbagai tumbuhan yang mengandung trigliserida. Biodisel tergolong bahan bakar yang dapat diperbaharui karena diproduksi
dari hasil pertanian, antara lain: Jarak Pagar Jatropha curcas, kelapa sawit, kedelai, jagung, kapas, dan juga bisa dari lemak hewan. Penggunaan biodiesel
cukup sederhana,dapat terurai biodegradable, tidak beracun dan pada dasarnya bebas kandungan belerang sulfur. Biodiesel memiliki kelebihan dibandingkan
dengan solar antara lain: 1.
Termasuk bahan bakar yang dapat diperbaharui 2.
Tidak memerlukan modifikasi mesin diesel yang telah ada 3.
Tidak memperparah efek rumah kaca karena siklus karbon yang terlibat Pendek.
4. Kandungan energi yang hampir sama dengan kandungan enrgi petroleum
diesel sekitar 80 dari petroleum disel. 5.
Penggunaan biodisel dapat memperpanjang usia mesin diesel karena memberikan lubrikasi lebih daripada bahan bakar petroleum.
6. Aman digunakan karena lebih terurai daripada gula, kandungan racunnya 10
kali lebih rendah daripada garam,memiliki plash point yang tinggi yaitu sekitar 200
C, sedangkan bahan bakar diesel petroleum flash pointnya hanya sekitar 70
C. 7.
Bilangan setana yang lebih tinggi daripada petroleum diesel.
Universitas Sumatera Utara
8. Hasil pembakaran dari biodisel ini,90 mengurangi total hydrocarbon yang
tidak terbakar,75 -90 mengurangi senyawa hidrokarbon aromatic, secara signifikan mengurangi karbon monoksida dan 90 mengurangi resiko
kanker.
Pada prinsipnya, proses pembuatan biodiesel sangat sederhana. Biodiesel dihasilkan melalui proses yang disebut reaksi esterifikasi asam lemak bebas atau
reaksi transesterifikasi trigliserida dengan alkohol dengan bantuan katalis dan dari reaksi ini akan dihasilkan metil esteretil ester asam lemak dan gliserol :
katalis Minyak lemak + alkoholmetanol
biodiesel + gliseril
2.10 . Jarak Pagar Jatropha curcas
Jarak Pagar berasal dari tanaman jarak pagar jatropha curcas termasuk golongan tanaman Euphorbiaceace, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Ada 4
jenis tanaman jarak pagar yang sering dijumpai di Indonesia, yaitu kalikikastor Ricinus comunis , jarak pagar jatropha curcas , jarak gurita jatrpha multifida ,
dan jarak landi jatropha gossypifolia. Jarak pagar berbentuk pohon kecil atau belukar dengan tinggi mencapai 5
meter dan bercabang tidak teratur. Batang jarak pagar berkayu, berbentuk silindris, dan bergetah. Tanaman jarak pagar dapat tumbuh didaerah tropis,
maupun sub-tropis, bisa tumbuh di lahan yang tidak produktif dan dapat hidup hingga 50 tahun Prihamdana,2005
2.11 . Minyak Jarak Pagar Jatropha curcas Oil
Minyak jarak mentah dimurnikan menjadi Minyak jarak murni pure jatropha oil dengan cara menghilangkan kandungan lemak dan gum didalamnya. Minyak
jarak pagar alami ini dapat digunakan langsung tanpa proses lanjutan . Misalnya Untuk mengoperasikan mesin genset dan mesin pembangkit listrik. Selain itu juga
Universitas Sumatera Utara
dapat digunakan sebagai minyak bakar, seperti untuk kompor, penghangat ayam boiler, dan lampu penerangan Nurholis,M., dkk,2007 Baru-baru ini minyak jarak
pagar digunakan sebagai bahan bakar Biodiesel. Mobil dapat berjalan dengan menggunakan bahan bakar ini tanpa memerlukan modifikasi mesin yang sangat
berarti Minyak jarak Pagar cocok sebagai alternatip bahan baku biodisel karena:
a. Sifat fisika-Kimianya sesuai dengan sifat- bahan baku untuk memproduksi
biodisel. b.
Tidak termasuk minyak pangan c.
Tanaman jarak dapat tumbuh baik di lahan kering kritis sehingga berpotensi mengubah lahan kritis menjadi bahan produktif
Minyak jarak pagar yang akan diproses menjadi biodiesel mempunyai komposisi asam lemak seperti pada tabel berikut :
Tabel II.1.Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar a
Karakteristik Kadar
Asam Lemak Palmitat 14.5
Asam Lemak Stearat 5.5
Asam Lemak Oleat 50
Asam Lemak Linoleat 29,6
Asam Lemak Miristat 0,25
Asam Lemak Arakhidrat 0,15
Soerawidjaja,2003
Universitas Sumatera Utara
2.12 . Katalis
Katalis adalah suatu zat yang berfungsi mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi, namun tidak menggeser letak keseimbangan.
Penambahan katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi dan menurunkan kondisi operasi. Tanpa katalis reaksi transesterifikasi baru dapat berjalan pada suhu
250 C. Ketika reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalis yang sama
seperti pada awal kita tambahkan.
Katalis yang dapat digunakan dapat berupa katalis homogen atau heterogen. a.
Katalis homogen merupakan katalis yang mempunyai fasa sama dengan reaktan dan produk.
Katalis homogen yang banyak digunakan pada reaksi transesterifika adalah katalis basaalkali seperti kalium hidroksida KOH dan natrium hidroksida
NaOH Darnoko, D., 2000. Penggunaan katalis homogen ini mempunyai kelemahan yaitu: bersifat korosif, berbahaya karena dapat merusak kulit, mata,
paru-paru bila tertelan, sulit dipisahkan dari produk sehingga terbuang pada saat pencucian,mencemari lingkungan, tidak dapat digunakan kembali
Widyastuti, L., 2007. Keuntungan dari katalis homogen adalah tidak dibutuhkannya suhu dan tekanan yang tinggi dalam reaksi.
b. Katalis heterogen merupakan katalis yang mempunyai fasa yang tidak sama
dengan reaktan dan produksi. Jenis katalis heterogen yang dapat digunakan pada reaksi transeseterifikasi
adalah CaO, MgO. Keuntungan menggunakan katalis ini adalah: mempunyai aktivitas yang tinggi, kondisi reaksi yang ringan, masa hidup katalis yang
panjang biaya katalis yang rendah, tidak korosif, ramah lingkungan dan menghasilkan sedikit masalah pembuangan, dapat dipisahakan dari larutan
produksi sehingga dapat digunakan kembali.Bangun, N., 2008.
Universitas Sumatera Utara
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 CH
3
OH mempunyai keuntungan lebih mudah bereaksi atau lebih stabil dibandingkan dengan etanol C
2
H
5
OH 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 gm
3
, sedangkan etanol memiliki massa jenis 0,79 gm
3
.
2.13 Kosolven
Metode transesterifikasi dalam pembuatan biodiesel merupakan reaksi yang lambat karena berlangsung dalam dua fase, permasalahan tersebut dapat di atasi
dengan penambahan kosolven kedalam campuran minyak nabati, metanol dan katalis, sehingga penambahan kosolven bertujuan untuk membentuk sistem
larutan menjadi berlangsung dalam satu fase. Reaksi transesterifikasi tanpa kosolven ternyata berlangsung lambat dan menghasilkan metil ester yang kurang
signifikan dibanding penambahan kosolven Baidawi, A., 2007, Hal ini terjadi karena adanya perbedaan kelarutan antara minyak nabati dengan metanol, dalam
metanol campuran reaktan membentuk dua lapisan membentuk dua fase dan diperlukan waktu beberapa saat agar minyak nabati dapat larut di dalam metanol.
Universitas Sumatera Utara
Salah satu cara untuk mengatasi keterbatasan transper massa perbedaan kelarutan minyak nabati dan metanol adalah dengan menambahkan kosolven kedalam
campuran.
Yang dapat digunakan sebagai kosolven diantaranya : dietil eter, THF tetrahidronfuran, 1,4-dioxane, metal tersier butil ester MTBE dan diisopropyl
eter.
2.7. Reaksi Transesterifikasi
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida dengan alkohol membentuk metil ester asam lemak FAME dan gliserol sebagai produk
samping.
Persamaan umum Reaksi transesterifikasi ditunjukkan seperti di bawah ini :
C H
2
OCOR
1
C H
C H
2
OCOR
2
OCOR
3
+ 3 CH
3
OH Katalis
C H
2
OH C
H C
H
2
OH OH
+ R
1
COOCH
3
R
2
COOCH
3
R
3
COOCH
3
MinyakLemak Metanol
Glisrol Metil ester
RCOOCH
3
+ H
2
O RCOOH + CH
3
OH Metil ester
Asam lemak
R1, R2, R3 adalah rantai karbon asam lemak jenuh maupun asam lemak tak jenuh.
Universitas Sumatera Utara
Mekanisme reaksi katalisis dengan asam dapat dlihat seperti dibawah ini :
R C
O O
R
1
H
+
R C
O O
+
H R
1
R
2
OH R
C O
O
+
O H
R
2
H R
1
R C
O O
+
H R
2
R C
O O
R
2
HOR
1
H
+
Ester Lemak alkohol
Alkil Ester
Reaksi ini akan berlangsung dengan menggunakan katalis alkali pada tekanan atmosfir dan temperatur antara 60 – 70°C dengan menggunakan alkohol. Proses
transesterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor penting antara lain : 1.
Lama Reaksi Semakin lama waktu reaksi semakin banyak produk yang dihasilkan karena
keadaan ini akan memberikan kesempatan terhadap molekul-molekul reaktan untuk bertumbukan satu sama lain. Namun setelah kesetimbangan tercapai
tambahan waktu reaksi tidak mempengaruhi reaksi. 2.
Rasio perbandingan alkohol dengan minyak Rasio molar antara alkohol dengan minyak nabati sangat mempengaruhi
dengan metil ester yang dihasilkan. Semakin banyak jumlah alkohol yang dugunakan maka konversi ester yang dihasilkan akan bertambah banyak.
Perbandingan molar antara alkohol dan minyak nabati yang biasa digunakan dalam proses industri untuk mendapatkan produksi metil ester yang lebih
besar dari 98 berat adalah 6 : 1 Freedman et all., 1984. 3.
Jenis katalis Katalis berfungsi untuk memepercepat reaksi dan menurunkan energi aktivasi
sehingga reaksi dapat berlangsung pada suhu kamar sedangkan tanpa katalis reaksi dapat berlangsung pada suhu 250°C, katalis yang biasa digunakan
dalam reaksi transesterifikasi adalah katalis basa seperti kalium hidroksida
Universitas Sumatera Utara
KOH dan natrium hidroksida NaOH. Reaksi transesterifikasi dengan katalis basa akan menghasilkan konversi minyak nabati menjadi metil ester
yang optimum 94 - 99 dengan jumlah katalis 0,5 – 1,5 bb minyak nabati. Jumlah katalis KOH yang efektif untuk menghasilkan konversi yang
optimum pada reaksi transesterifikasi adalah 1 bb minyak nabati Darnoko, D., 2000.
2.8 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel
2.8.1 Viskositas
Viskositas kekentalan merupakan sifat intrinsik fluida yang menunjukkan resistensi fluida terhadap alirannya, karena gesekan di dalam bagian cairan yang
berpindah dari suatu tempat ke tempat yang lain mempengaruhi pengatoman bahan bakar dengan injeksi kepada ruang pembakaran, akibatnya terbentuk
pengendapan pada mesin. Viscositas yang tinggi atau fluida yang masih lebih kental akan mengakibatkan kecepatan aliran akan lebih lambat sehingga proses
derajat atomisasi bahan bakar akan terlambat pada ruang bakar. Untuk mengatasi hal ini perlu dilakukan proses kimia yaitu proses transesterifikasi untuk
menurunkan nilai viscositas minyak nabati itu sampai mendekati viscositas biodiesel Standar Nasional Indonesia SNI dan standar Solar.
Pada umumnya viscositas minyak nabati jauh lebih tinggi dibandingkan viscositas solar, sehingga biodiesel turunan minyak nabati masih mempunyai
hambatan untuk dijadikan sebagai bahan bakar pengganti solar.
Universitas Sumatera Utara
Viscositas dapat dibedakan atas viscositas dinamik µ dan viscositas kinematik v. Viscositas kinematik merupakan perbandingan antara viscositas
dinamik absolute dengan densitas rapat massa fluida. υ =
2.1
Dengan: = Viskositas kinematik cSt
= Viskositas dinamik poise
= Rapat massa gcm
3
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
Universitas Sumatera Utara
2.8.2 Densitas Rapat Massa
Massa jenis menunjukkan perbandingan massa persatuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin
diesel persatuan volume bahan bakar.
Kerapatan suatu fluida ρ dapat didefenisikan sebagai massa per satuan
volume.
v m
2.3
dengan: = rapat massa kgm
3
m = massa kg v = volume m
3
2.8.3 Titik Kabut Cloud Point dan Titik Tuang Puor Point
Titik kabut adalah temperatur saat bahan bakar mulai tampak berkeruh bagaikan kabut berawan = cloudy. Hali ini terjadi karena munculnya kristal-
kristal padatan di dalam bahan bakar. Meski bahan bakar masih dapat meng-alir pada suhu ini, keberadaan Kristal dalam bahan bakar dapat mempengaruhi
kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa dan injektor. Titik kabut dipengaruhi oleh bahan baku biodiesel.
Titik tuang adalah temperatur terendah yang masih memungkinkan bahan bakar masih dapat mengalir atau temperatur dimana bahan bakar mulai membeku
atau mulai berhenti mengalir, di bawah titik tuang bahan bakar tidak dapat lagi mengalir karena terbentuknya kristal yang menyumbat aliran bahan bakar. Titik
tuang ini depengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan angka iodium, jika semakin tinggi ketidak jenuhan maka titik tuang akan semakin rendah dan juga dipengaruhi
oleh panjangnya rantai karbon, jika semakin panjang rantai karbon maka titik tuang akan semakin tinggi.
Universitas Sumatera Utara
2.8.4 Bilangan Iod
Bilangan Iod menunjukkan tingkat ketidak jenuhan atau banyaknya ikatan rangkap asam asam lemak penyusun biodiesel. Kandungan senyawa asam lemak
takjenuh meningkatkan ferpormansi biodiesel pada temperatur rendah karena senyawa ini memiliki titik leleh Melting Point yang lebih rendah Knote, 2005,
sehingga berkorelasi terhadap clout point dan puor point yang rendah. Namun disilain banyaknya senyawa lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan
senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen di atmosfer. Biodiesel dengan kandungan bilangan iod yang tinggi akan mengakibatkan tendensi polimerisasi
dan pembentukan deposit pada injector noozle dan cincin piston pada saat mulai pembakaran Panjaitan, F., 2005.
Nilai maksimum harga angka Iod yang diperbolehkan untuk biodiesel yaitu 115 g I
2
100 g berdasarkan Standart Biodiesel indonesia.
2.8.5 Kadar Air
Kadar air dalam minyak merupakan salah satu tolak ukur mutu minyak. Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutunya makin baik, hal ini dapat
memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas, kandungan air dalam bahan bakar dapat juga
menyebabkan turunnya panas pembakaran, berbusa dan bersifat korosif jika bereaksi dengan sulfur karena akan membentuk asam
2.8.6 Bilangan Cetana
Bilangan cetana menunjukkan seberapa cepat bahan bakar mesin diesel yang dapat diinjeksikan keruang bahan bakar agar terbakar secara spontan. Bilangan
cetana dari minyak diesel konvensional dipengaruhi oleh struktur hidrokarbon penyusun. Semakin rendah bilangan cetana maka semakin rendah pula kualitas
penyalaan karena memerlukan. suhu penyalaan yang lebih tinggi Hendartono, T., 2005.
Universitas Sumatera Utara
2.9 Persyaratan Kualitas Biodiesel
Tabel 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006
Parameter dan Satuannya Batas
Nilai Metode Uji
Metode Setara
Massa jenis pada 40°C, kgm
3
850 – 890 ASTM D 1298
ISO 3675 Viskositas kinematik pada 40°C, mm
2
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 mgkg maks. 100
ASTM D 5453 prEN ISO 20884
Fosfor, ppm-b mgkg maks. 10
AOCS Ca 12-55 FBI-A05-03
Angka asam, mg-KOHg 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-I
2
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
Universitas Sumatera Utara
2.10 Persyaratan Mutu Solar
Tabel 2.3. Persyaratan Mutu Solar Parameter Satuannya
Batas Nilai
Metode Uji
Massa jenis 40°C, grml 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 – bb
Min 0,1 ASTM D–189
Kadar Air dan sedimen, – vv 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
Sumber: www.pertamina.com
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU untuk proses transesterifikasi dan Pusat Penelitian Kelapa Sawit PPKS Medan untuk sifat-
sifat Fisis. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Pebruari sampai Juni 2011 3.2. Diagram Alir Penelitian
3.2.1 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar
Gambar 3.1 Diagram Pembuatan FAMEBiodiesel dari minyak jarak pagar
Larutan diaduk dan dipanaskan hingga suhu tetap 80 Variasi waktu 2 jam,,6 jam
Minyak jarak pagar Yang Sudah diketahui kandungan asam lemak
bebasnya7,78 Ditambahkan Metanol kering
yang sudah dilarutkan dalam eter
Larutan dinetralkan dengan amoniak
Ditambahkan Na
2
SO
4
anhidrous didiamkan selama 3 jam
Lapisan Bawah Lapisan Atas
Larutan disaring Tabung Reaktor
Transesterifikasi Ditambahkan
Katalis PSS
Larutan didestilasi Larutan diektraksi dengan n-Heksan
Larutan dicuci dengan aquadest Pemisahan Lapisan
Hasil FAME murni
Larutan divakum dan hasilnya ditimbang
Universitas Sumatera Utara
3.2.2. Bagan Uji Karakteristik FAME Biodiesel
Gambar 3.2 Bagan Uji Karakteristik Biodiesel FAME FAME
Biodiesel
Sifat Kimia Sifat Fisika
V is
k o
si ta
s B
ila n
g a
n I
o d
D e
n si
ty C
lo u
d P
o in
t K
a d
a r A
ir F
la sh
P o
in t
Universitas Sumatera Utara
3. 3. Proses Pembuatan FAME Biodiesel Dengan Menggunakan Katalis PSS 3.3.1 Alat dan Bahan
1. Alat yang dibutuhkan
a. Beaker Gelass 250 ml
b. Gelas Ukur 25 ml
c. Pipet Tetes
d. Autoclave Reaktor
e. Hotplate Stirer
f. Magnetik Stirer
g. Corong Pisah
h. Neraca Analitis
i. Termometer 100
C j.
Kertas Lakmus k.
Labu Leher 3 l.
Kertas Saring m.
Alat Vakum n.
TermostatAlat o.
Destilasi
2. Bahan yang dibutuhkan
a. Minyak Jarak Pagar jatropha Curcas
b. Katalis PSS
c. Eter
d. Metanol Kering
e. Aerosil
f. N-Heksan
g. Aquadest
h. Na
2
SO
4
anhidrous
Universitas Sumatera Utara