Proses Metanolisis Degummed Palm Oil (DPO) Dalam Sistem Pelarut Choline Cloride (ChCl) : Gliserol pada Produksi Biodiesel

LAMPIRAN A

DATA BAHAN BAKU

LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis GCMS

Dari perhitungan hasil analisis komposisi asam lemak CPO yang ditunjukkan pada Tabel LA.1 diperoleh berat molekul rata-rata ALB CPO sebesar 271,8017 gr/mol.

Tabel LA.1 Komposisi Asam Lemak CPO Asam Lemak Komposisi

(%)

Berat Molekul (gr/mol)

%Mol

%Mol x BM (gr/mol) Asam Laurat (C12:0) 0,08 200,32 0,1085 0,2174 Asam Miristat (C14:0) 0,61 228,37 0,7260 1,6580 Asam Palmitat (C16:0) 36,37 256,42 38,5517 98,8543 Asam Palmitoleat (C16:1) 0,11 254,41 0,1175 0,2990 Asam Stearat (C18:0) 4,78 284,48 4,5670 12,9921 Asam Oleat (C18:1) 43,01 282,46 41,3871 116,9019 Asam Linoleat (C18:2) 14,49 280,45 14,0432 39,3841 Asam Linolenat (C18:3) 0,19 278,43 0,1855 0,5164 Asam Arakidat (C20:0) 0,28 312,53 0,2435 0,7610 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,08 310,51 0,0700 0,2174

LA.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO

Dari perhitungan hasil analisis komposisi trigliserida CPO yang ditunjukkan pada Tabel LA.2 diperoleh berat molekul rata-rata trigliserida CPO sebesar 853,5496 gr/mol.

Tabel LA.2 Komposisi Trigliserida CPO Trigliserida Komposisi

(%)

Berat Molekul (gr/mol)

%Mol %Mol x BM (gr/mol)

Trilaurin (C39H74O6) 0,1896 639,010 0,1069 0,6828 Trimiristin (C45H86O6) 0,8921 723,160 0,7200 5,2067 Tripalmitin (C51H98O6) 38,7914 807,320 38,4527 310,4360 Tripalmitolein (C51H92O6) 0,1573 801,270 0,1172 0,9389 Tristearin (C57H110O6) 4,6474 891,480 4,5766 40,7997 Triolein (C57H104O6) 42,5686 885,432 41,4613 367,1117 Trilinolein (C57H98O6) 11,9100 879,384 14,0643 123,6793 Trilinolenin (C57H92O6) 0,3003 873,337 0,1857 1,6217 Triarakidin (C63H122O6) 0,3932 975,640 0,2450 2,3899 Trieikosenoin (C63H116O6) 0,1501 969,624 0,0704 0,6828

Jumlah 100% 853,5496

LA.3 Kadar Air dan ALB CPO

Tabel LA.3 menunjukkan kadar air dan ALB CPO. Tabel LA.3 Kadar Air dan ALB CPO

Analisis Sebelum Degumming Setelah Degumming

Kadar Air (%) 2,36 2,50

Kadar ALB (%) 4,71 5,44

% Kenaikan Kadar Air = Setelah degumming – sebelum degumming = 2,50 -2,36

= 0,14 %

% Kenaikan ALB = Setelah degumming – sebelum degumming = 5,44 – 4,71

LAMPIRAN B

DATA PRODUK

LB. 1 Data Densitas Biodiesel

Tabel LB. 1 menunjukkan hasil analisis densitas biodiesel suhu 15 ̊C. Tabel LB.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel Suhu 15 ̊C

Dosis DES %(b/b) Rasio Molar Reaktan Waktu Reaksi (menit) Densitas Biodiesel (g/ml) 0

6 : 1 60 0,864

1,5 0,889

LB.2 Data Viskositas Kinematika Biodiesel

Tabel LB.2 menunjukkan hasil analisis viskositas biodiesel pada suhu 40 ̊C.

Tabel LB.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel Dosis DES %(b/b) Rasio Molar Reaktan Waktu Reaksi (menit)

Waktu Alir (detik) trata-rata Biodiesel

(detik)

Viskositas Kinematik

(cSt)

t1 t2 t3

0

6 : 1 60 390 390 366 382 5,040

1,5 426 400 404 408 5,389

LB.3 Data Yield Metil Ester

Tabel LB.3 menunjukkan hasil yield metil ester. Tabel LB.3 Hasil Yield Metil Ester No Dosis DES (1:2) % (b/b) Ester Content (%) % Yield

1 0 99,21 78,04

2 0,50 71,01 53,96

3 1 84,84 75,50

4 1,50 96,23 85,00

5 2 91,43 75,27

6 2,25 70,97 60,33

LAMPIRAN C

CONTOH PERHITUNGAN

LC.1 Perhitungan Kadar ALB CPO

Kadar ALB = _{10 x Berat sampel}N x V x M %

Keterangan: N = Normalitas larutan NaOH V = Volume larutan NaOH terpakai

M = Berat molekul ALB (BM ALB CPO = 271,8017 gr/mol) LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB CPO

Normalitas NaOH = 0,25 N

Volume larutan NaOH yang terpakai = 4,61 ml BM ALB = 271,8017 gr/mol

Berat CPO = 7 gram

Kadar ALB =

sampel massa x 10 NxVxM % = 7 10 271,8017 85 , 4 25 , 0 x x x % = 4,71 %

LC.1.2 Perhitungan Kadar ALB DPO Normalitas NaOH = 0,25 N

Volume larutan NaOH yang terpakai = 5,6 ml BM ALB = 271,8017 gr/mol

Berat CPO = 7 gram

Kadar ALB =

sampel massa x 10 NxVxM % = 7 10 271,8017 6 , 5 25 , 0 x x x % = 5,44 %

LC.2 Perhitungan Kebutuhan Metanol

Massa CPO = 30 gr

Metanol : CPO = 6 : 1 (mol/mol)

% katalis = 1 % (b/b)

BM Trigliserida = 853,5496 gr/mol Mol CPO =

da Trigliseri BM Massa = mol gr gr / 5496 , 853 30 = 0,035 mol

Mol metanol = 6₁ x 0,035 = 0,21 mol

Maka, massa metanol = mol metanol x BM metanol = 0,21 mol x 32,04 gr/mol = 6,728 gram

Volume metanol =

 m = ml gr gr / 7918 , 0 728 , 6 = 8,497 ml

LC.3 Perhitungan Densitas Biodiesel Volume piknometer = _{densitas air}berat air = 10,9 ml Densitas sampel = _{volume piknometer}berat sampel

Berat piknometer kosong = 14,72 gr = 0,014 kg Berat piknometer + biodiesel = 24,42 gr = 0,0244 kg Berat biodiesel = 9,70 gr = 0,0097 kg

Densitas minyak biodiesel = _{0,0000109 m}0,009 kg₃ = 889,9 kg/m3 Untuk data yang lainnya sama dengan perhitungan di atas. LC.4 Perhitungan Viskositas Biodiesel

sg = densitas sampel_{densitas air}

viskositas sampel = k x sg x t Dimana: t = waktu alir Kalibrasi air:

air (40 o_{C) = 992,25 kg/m}3 _{= 0,99225 g/m}3 _[40] Viskositas air (40 oC) = 0,656 x 10-3 kg/m.s [40] t air = 50 detik

sgair = 1

Viskositas air = k x sg x t 0,656 x 10-3 _{kg/m.s = k x 1 x 50 s} k = 1,312 x 10-5 _kg/m.s Viskositas Biodiesel

t rata-rata biodiesel = 408 detik sg biodiesel = 861,404 kg/m

3

992,25 kg/m3 = 0,879 Viskositas biodiesel = k x sg x t

= 1,312 x 10-5 x 0,879 x 408 = 0,0047 kg/m.s

Viskositas kinematik = 0,0 47₈ kg/m.s

, kg/m3 = 5,389 x 10-6 m2/s = 5,389 mm2_{/s = 5,389 cSt} Untuk data yang lainnya analog dengan perhitungan di atas.

LC.5 Perhitungan Yield Biodiesel Yield = Berat Ester yang diperoleh_{Berat Minyak mula}

- mula × �� �� � � (%) Yield = , gram

30 ���� × 9 , % Yield = 85,00 %

LAMPIRAN D

DOKUMENTASI

Gambar D.1 Foto Proses Pembuatan DES

Gambar D.5 Pemisahan biodiesel dan gliserol hasil reaksi

Gambar D.6 Pencucian biodiesel

Gambar D.8 DES yang dihasilkan

Gambar D.10 Analisis viskositas

LAMPIRAN E

HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN BIODIESEL

LE.1 Hasil Analisis Komposisi Asam Lemak Crude Palm Oil (CPO)

LE.2 Hasil Analisis Biodiesel

Gambar E.3 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan DES 0,5 %

Gambar E.4 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan DES 1 %

Gambar E.5 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan DES 1,5 %

Gambar E.6 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan DES 2 %

Gambar E.7 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan DES 2,25 %

DAFTAR PUSTAKA

[1] Direktorat Jenderal Perkebunan, Statistik Perkebunan Indonesia 2013-2015, Jakarta (2014) 56-57.

[2] Guo, Feng., Zhen Fang, Xiao-Fei Tian, Yun-Duo Long, Li-Qun Jiang, One-Step Production of Biodiesel from Jatropha Oil with High-Acid Value in Ionic Liquid [Bioresour. Technol. 102 (11) (2011)], Bioresource Technology 140 (2013) 447–450.

[3] Setyadji, Mochammad dan Endang Susiantini, Pembuatan Metil Ester (Biodiesel) dari Minyak Jarak Pagar dan Metanol dengan Katalisator Natrium Hidroksida, Prosiding PPI-PDIPTN Puslitbang Teknologi Maju – BATAN (2005).

[4] De Oliveira, Debora, Marco Di Luccio, Carina Faccio, Clarissa Dalla Rosa, Joao Paulo Bender, Nadia Lipke, Silvana Menoncin, Cristiana Amroginski and Jose Vladimir de Oliveira, Optimization of Enzymatic Production of Biodiesel from Castor Oil in Organic Solvent Medium, Applied Biochemistry and Biotechnology (2004) Vol. 113-116.

[5] Hayyan, Maan., Farouq S. Mjalli, Mohd Ali Hashim, Inas M. AlNashef, A Novel Technique For Separating Glycerine From Palm Oil-Based Biodiesel Using Ionic Liquids, Fuel Processing Technology 91 (2010) 116–120.

[6] Radošević, Kristina., Marina Cvjetko Bubalo, Višnje Gaurina Srček, Dijana

Grgas, Tibela Landeka Dragičević, Ivana Radojčić Redovniković. Evaluation Of Toxicity And Biodegradability Of Choline Chloride Based Deep Eutectic Solvents, Ecotoxicology and Environmental Safety 112 (2015) 46–53.

[7] Reddy, Eragam Ramamohan., Mukesh Sharma, Jai Prakash Chaudhary, Hetal Bosamiya, Ramavatar Meena, One-Pot Synthesis Of Biodiesel From High Fatty Acid Jatropha Curcas Oil Using Bio-Based Basic Ionic Liquid As A Catalyst, Research Articles, Current Science, Vol. 106, No. 10, (2014).

[8] F.S.G. Bagh, K. Shahbaz, F.S. Mjalli, I.M. AlNashef, M.A. Hashim, Electrical Conductivity Of Ammonium And Phosphonium Based Deepeutectic Solvents: Measurements And Artificial Intelligence-Based Prediction, Fluid Phase Equilibria 356 (2013) 30–37.

[9] Zhang, Qinghua., Karine De Oliveira Vigier, Sebastien Royer and Francois Jerome, Deep Eutectic Solvents: Syntheses, Properties And Applications, Chem. Soc. Rev. (2012), 41, 7108−7146.

[10] Hayyan, Adeeb., Mohd Ali Hashim, Maan Hayyan, Farouq S. Mjalli, Inas M. AlNashef, A New Processing Route For Cleaner Production Of Biodiesel Fuel Using A Choline Chloride Based Deep Eutectic Solvent, Journal of Cleaner Production 65 (2014) 246−251.

[11] Zhao, Hua., Cheng Zhang, Tanisha D. Crittle, Choline-Based Deep Eutectic Solvents For Enzymatic Preparation Of Biodiesel From Soybean Oil, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 85– 86 (2013) 243– 247.

[12] Wu, Sheng-Hong., Alvian R. Caparangab, Rhoda B. Lerona, Meng-Hui Li, Vapor Pressure of Aqueous Choline Cloride-Based Deep Eutetic Solvents (Ethaline, Glyceline, Maline and Reline) At 30-70 ᵒC,Thermochimica Acta 544 (2012) 1-5.

[13] Yusof, Rizana., Emilia Abdulmalek, Kamaliah Sirat, Mohd Basyaruddin, Abdul Rahman, Tetrabutylammonium Bromide (TBABr)-Based Deep Eutectic Solvents (DESs) and Their Physical Properties, Molecules (2014), 19, 8011-8026.

[14] Freedman, B., R.O Butterfield, and E.H. Pryde, Transesterification Kinetics of Soybean Oil. J.AmOil.Chem.Soc. (1986).63:1375-1380.

[15] Mahajan, Sonam, S.K. Konar, and David G.B. Boocock. Standard Biodiesel from Soybean Oil by a Single Chemical Reaction. J.Am.Oil.Chem.Soc. (2006). 83:641-645.

[16] Gu, Ling., Wei Huang, Shaokun Tang, Songjiang Tian, Xiangwen Zhang, A Novel Deep Eutectic Solvent For Biodiesel Preparation Using A Homogeneous Base Catalyst, Chemical Engineering Journal 259 (2015) 647–652.

[17] Manurung, Renita., Dania Khaerani Syabri, and Nadya Gema Bestari, Methyl Ester as Biodiesel from Crude Palm Oil (CPO) Using Choline Hydroxide Catalyst, Prosiding in The 22th Regional Symposium Chemical Engineering (2015).

[18] Tahir, Iqmal., Yoeswono. Optimasi Proses Transesterifikasi Minyak Sawit dengan Methanol dan Katalis KOH untuk Pembuatan Biodiesel. Seminar Nasional Kimia Jurusan Pendidikan UNY (2009) 180-184.

[19] Mekhilef, S.S. Siga, R. Saidur, A Review on Palm Oil Biodiesel as a Source of Renewable Fuel, Renewable and Sustainable Energy Reviews (2011) 1938-1945.

[20] Guldhe, Abhishek., Bhaskar Singh, Taurai Mutanda, Kugen Permaul, Faizal Bux, Advances In Synthesis Of Biodiesel Via Enzyme Catalysis: Novel And Sustainable Approaches, Renewable and Sustainable Energy Reviews 41 (2015)1447–1464.

[21] Fauzi, A.H. Mohammad, Nor Aishah Saidina Amin, An Overview Of Ionic Liquids As Solvents In Biodiesel Synthesis, Renewable and Suistainable Energy Reviews 16 (2012) 5770-5786.

[22] Takase, Mohammed., Weiwei Feng, Wei Wang, Xiaoyun Guc, Yang Zhuc, Ting Li, Liuqing Yang, Xiangyang Wua, Silybum marianum oil as a new potential non edible feedstock for biodiesel: A comparison of its production using conventional and ultrasonic assisted method, Fuel Processing Technology 123 (2014) 19–26.

[23] Samart, Chanatip., Chaiyan Chaiya, Prasert Reubroycharoen, Biodiesel Production By Methanolysis Of Soybean Oil Using Calcium Supported On Mesoporous Silica Catalyst, Energy Conversion And Management 51 (2010) 1428–1431.

[24] Ali, Emad., Mohammed K. Hadj-Kali, Sarwono Mulyono, Inas Alnashef, Anis Fakeeha, Farouq Mjalli, Adeeb Hayyan, Solubility Of CO2 In Deep Eutetic Solvents : Experiments And Modelling Using The Peng-Robinson Equation Of State, Chemical Engineering Research And Design (2014), CHERD-1492; No. Of Pages 9.

[25] Harris, Robert Christopher, Physical Properties of Alcohol Based Deep Eutectic Solvents, Thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy at the University of Leicester, (2008).

[26] E. Durand, J. Lecomtea, B. Baréaa, G. Piomboa, E. Dubreucqb, P. Villeneuve, Evaluation of Deep Eutectic Solvents as New Media for Candida Antarctica B Lipase Catalyzed Reactions, Process Biochemistry 47 (2012) 2081–2089. [27] Xu, Kaijia., Yuzhi Wang, Yanhua Huang, Na Li, Qian Wen, A Green Deep

Eutetic Solvents-Based Aqueous Two-Phase System for Protein Extracting, Analytica Chimica Acta (2015), ACA 233687 No. Of Page 12.

[28] Min, Y.N, F.Yon, F.Z. Liu, C.Coto and P.W. Waldrup, Glycerin A New Energy Source for Poultry International Journal of Poultry Science 9 (1) (2010) Page 1-4.

[29] Ringers et. al. Degumming Process for Triglyceride Oils. United States Patent (4,049,686) (1977).

[30] Li, yang., Wei Du, Dehua Liu. Effect of Phospholipids on Free Lipase-Mediated Methanolysis for Biodiesel Production. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 91 (2013) 67-71.

[31] Morad, Madya dr. Noor azian, Madya mustafa kamal abd aziz, Rohani binti Mohd Zin. Process Design In Degumming And Bleaching Of Palm Oil. Centre Of Lipids Engineering And Applied Research (CLEAR) Universiti Teknologi Malaysia (2006).

[32] Choukri, et. al. Improved Oil Treatment Conditions for Soft Degumming. Journal of The American Oil Chemists Society 78 (2001) 1157-1160.

[33] Subroto, Erna. Louis Daniel, M.Yusuf Abduh, Robert Manurung, Hero Jan Heeres, Antonius Augustinus Broekhuis. Purification of Jatropha Oil by Means of a Centrifugal Contractor Separator Device (2016).

[34] Lam, Man Kee, Keat Teong Lee , Abdul Rahman Mohamed. Homogeneous, heterogeneous and enzymatic catalysis for transesterification of high free fatty acid oil (waste cooking oil) to biodiesel: A review. Biotechnology advances 28 (2010) 500 – 518.

[35] Atadashi, I.M.,M.K. Aroua, A.R. Abdul Aziz,N.M.N. Sulaiman. The effects of water on biodiesel production and refining technologies: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3456 -3470.

[36] Eze, Valentine C., Adam P. Harvey, Anh N. Phan. Determination of the kinetics of biodiesel saponification in alcoholic hydroxide solutions. Fuel 140 (2015) 724 – 730.

[37] Ahmad Abbaszaadeh, Barat Ghobadian, Mohammad Reza Omidkhah, Gholamhassan Najafi. Current biodiesel production technologies: A comparative review. Energy Conversion and Management 63 (2012) 138 – 148 [38] Atadashi, I.M.,M.K. Aroua, A.R. Abdul Aziz,N.M.N Sulaiman. The effects of catalysts in biodiesel production: A review. Industrial and Engineering Chemistry 19 (2013) 14-26.

[39] Winarta, Agus. Proses Etanolisis Minyak Sawit dalam Sistem Deep Eutectic Solvent (DES) Berbasis Choline Chloride – Gliserol. Skripsi Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (2016).

[40] Baidawi, Ahmad., Iqbal Latif dan Orchidea Rachmaniah. Transesterifikasi dengan Cosolvent Sebagai Salah Satu Alternatif Peningkatan Yield Metil Ester pada Pembuatan Biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO).

[41] Perez, Raja Nico. Sintesis Biodiesel Dari Refined, Bleached and Deodorized Palm Oil (RBDPO) Menggunakan Co-solvent Deep Eutectic Solvent (DES) Skripsi Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (2016).

[42] Barab́s, Istv́n and Ioan-Adrian Todoruţ. Biodiesel Quality, Standards and Properties, Biodiesel- Quality, Emissions and By-Products, Dr. Gisela Montero (Ed.), ISBN: 978-953-307-784-0, InTech, Available from:

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

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

3.2 Bahan dan Peralatan 3.2.1 Bahan Penelitian

Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain: 1. Minyak sawit

2. Choline Cloride (ChCl)

3. Gliserol (C3H8O3) 4. Metanol (CH3OH) 5. Aquades (H2O)

6. Kalium Hidroksida (KOH) 7. Natrium Hidroksida (NaOH) 8. Etanol (C2H5OH)

9. Phenolftalein (C20H14O4) 10. Asam Fosfat (H3PO4)

3.2.2 Peralatan Penelitian

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

2. Magnetic Stirrer

3. Hot Plate

4. Corong Pemisah

5. Beaker Glass

9. Termometer 10. Corong Gelas 11. Pipet Tetes 12. Statif dan Klem 13. Stopwatch

14. Piknometer

15. Viskosimeter Ostwald

16. Karet Penghisap 17. Buret

18. Gabus

3.3 Rancangan Percobaan

3.3.1 Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES)

Sintesis deep eutectic solvents (DES) dilakukan pada kondisi temperatur 80 ̊C, waktu 1 jam, kecepatan pengadukan 300 rpm, rasio molar ChCl : Gliserol 1:2 [16].

3.3.2 Sintesis Biodiesel

Reaksi transesterifikasi untuk sintesis biodiesel dilakukan dengan variabel tetap berupa kecepatan pengadukan, suhu reaksi, waktu reaksi, rasio metanol : DPO, dan konsentrasi katalis serta variabel bebas berupa katalis dan konsentrasi DES. Kombinasi perlakuan penelitian dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel Run

Rasio Molar Metanol : DPO

(Mol)

Konsentrasi Katalis (%, b/b)

Jenis Katalis Konsentrasi DES (1:2)

(%, b/b) 1

6:1 1

NaOH

0

2 1

3

KOH

0

4 0,50

5 1

6 1,50

7 2

8 9

2,25 2,50

3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Proses Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES) [16] Prosedur sintesis DES adalah sebagai berikut:

1. Choline cloride dan gliserol dengan rasio molar 1:2 dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditutup dengan gabus

2. Campuran dipanaskan di atas hot plate hingga mencapai suhu reaksi 80 ˚C dan sambil dihomogenkan menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan pengadukan 300 rpm selama 1 jam lalu didiamkan hingga mencapai suhu ruangan sebelum digunakan untuk sintesis biodiesel.

3. Campuran dianalisis dan siap digunakan sebagai co-solvent dalam proses metanolisis.

3.4.2 Proses Degumming Bahan Baku

Pretreatment bahan baku crude palm oil (CPO) dengan prosedur sebagai

berikut:

1. CPO sebanyak 100 gram dimasukkan ke dalam beaker glass. 2. CPO dipanaskan hingga suhu mencapai 80 °C.

3. Asam fosfat 85% ditambahkan sebanyak 0,15% dari berat CPO yang digunakan.

4. Campuran diaduk pada kecepatan 300 rpm selama 15 menit.

5. Minyak didiamkan hingga suhu 55 °C kemudian disaring menggunakan kertas saring. Filtrat hasil penyaringan yang merupakan DPO diambil sebagai bahan baku sintesis biodiesel.

3.4.3 Proses Sintesis Biodiesel

Prosedur sintesis biodiesel adalah sebagai berikut:

1. DPO, metanol, katalis KOH/NaOH dan DES disiapkan dengan berat tertentu. 2. DPO seberat 30 gram dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan dipanaskan di

atas hot plate hingga mencapai suhu reaksi 60 ˚C.

telah berisi DPO sambil diaduk dengan kecepatan pengadukan 400 rpm selama 1 jam.

4. Setelah metanol dan katalis, DES juga dimasukkan ke dalam labu leher tiga. 5. Hot plate dimatikan dan campuran didinginkan hingga mencapai suhu kamar.

6. Campuran reaksi dimasukkan ke dalam corong pemisah dan dibiarkan hingga terbentuk 2 lapisan.

7. Lapisan bawah yang merupakan campuran gliserol, metanol, katalis dan DES dipisahkan dari lapisan atas.

8. Air panas ditambahkan ke dalam corong pemisah yang berisi lapisan atas dan dikocok untuk mengekstrak pengotor yang masih ada hingga terbentuk kembali 2 lapisan.

9. Lapisan bawah kembali dibuang dan perlakuan ini diulang beberapa kali hingga air cucian berwarna bening.

10. Lapisan atas yang merupakan metil ester dikeringkan. 11. Metil ester yang telah kering ditimbang dan dianalisis.

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

3.4.4 Sketsa Percobaan

3.4.4.1Sketsa Percobaan Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Sintesis DES berbasis Choline Cloride dan Gliserol

Keterangan gambar: 1. Termometer 2. Erlenmeyer 3. Hot Plate

1

2 3

3.4.4.2Sketsa Percobaan Proses Sintesis Biodiesel

Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Sintesis Biodiesel dari DPO Secara Transesterifikasi

1

2

3 4

5

6

4. Labu leher tiga 5. Hot Plate

6. Refluks kondensor Keterangan gambar:

1. Statif dan klem 2. Magnetic Stirrer

3. Termometer

7. Ember

8. Selang air masuk 9. Selang air keluar 1

9

4

6

3 8

7

5 2

3.4.5 Prosedur Analisis

3.4.5.1Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40

Analisis kadar FFA bahan baku CPO dilakukan sesuai dengan AOCS Official

Method Ca 5a-40 dengan prosedur sebagai berikut:

1. Bahan baku CPO sebanyak 7,05 ± 0,05 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer. 2. Etanol 95% sebanyak 75 ml ditambahkan ke dalam erlenmeyer.

3. Campuran dikocok kuat dan dilakukan titrasi dengan NaOH 0,25 N dengan indikator fenolftalein 3-5 tetes. Titik akhir tercapai jika warna larutan berwarna merah rosa dan warna ini bertahan selama 10 detik.

4. Kadar FFA dihitung menggunakan Persamaan 3.1:

Kadar FFA = _e T x V x BM_{pe x} (3.1)

dimana: T = normalitas larutan NaOH V = volume larutan NaOH terpakai M = berat molekul FFA

3.4.5.2Analisis Komposisi Bahan Baku CPO dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS

Komposisi bahan baku CPO serta biodiesel yang dihasilkan akan dianalisis menggunakan instrumen GCMS di Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS).

3.4.5.3Analisis Densitas DES dan Biodiesel dengan Metode Tes OECD 109 Analisis densitas dilakukan menggunakan Metode Tes OECD 109. Untuk pengukuran densitas ini menggunakan peralatan utama yaitu piknometer. Perbedaan berat kosong dan penuh dihitung pada suhu 15 oC. Prosedur analisis densitas DES dilakukan sebagai berikut:

1. Massa piknometer kosong ditimbang.

2. Piknometer dikalibrasi dengan cara diisi dengan air untuk mengetahui volume piknometer.

3. Sampel percobaan dimasukkan ke dalam piknometer 4. Massa sampel ditimbang

5. Densitas sampel percobaan dihitung dengan persamaan: ρsampel = _air

air

m 

sampel m

3.4.5.4Analisis Viskositas DES dan Biodiesel dengan Metode Tes ASTM D 445 Viskositas adalah ukuran hambatan cairan untuk mengalir secara gravitasi, untuk aliran gravitasi dibawah tekanan hidrostatis, tekanan cairan sebanding dengan kerapatan cairan. Satuan viskositas dalam cgs adalah cm2 per detik (Stokes). Satuan SI untuk viskositas m2 per detik (104 St). Lebih sering digunakan centistokes (cSt) (1cSt =10-2 St = 1 mm2/s).

Analisis viskositas dilakukan menggunakan metode tes ASTM D-445. Untuk pengukuran viskositas ini menggunakan peralatan utama yaitu viscosimeter Ostwald

tube tipe kapiler, viscosimeter holder dan bath pemanas pada 40 oC. Prosedur analisis viskositas adalah sebagai berikut:

1. Viscosimeter Ostwald dikalibrasi menggunakan air untuk menentukan konstanta

viskosimeter

2. Kemudian sampel dimasukkan ke dalam viskosimeter

3. Sampel di dalam viskosimeter dihisap dengan karet penghisap hingga melewati batas atas viskosimeter

4. Sampel mengalir ke bagian bawah viskosimeter hingga mencapai batas bawah. 5. Waktu alir sampel dari batas atas hingga batas bawah dicatat.

6. Lalu dihitung viskositas sampel menggunakan persamaan:

Sxt N k 

Dimana :

K = Konstanta kalibrasi viskosimeter (kg/m.detik2₎ N = viskositas (kg/m.s)

S = spesifik graviti

3.5 Flowchart Penelitian

3.5.1 Flowchart Proses Sintesis DES

Gambar 3.3 Flowchart Proses Sintesis DES 3.5.2 Flowchart Pretreatment Bahan Baku

Gambar 3.4 Flowchart Pretreatment Bahan Baku Asam fosfat 85% ditambahkan sebanyak 0,15% dari

berat CPO yang digunakan

CPO sebanyak 100 gram dimasukkan ke dalam beaker glass

CPO dipanaskan hingga suhu mencapai 80 °C Mulai

Selesai

Campuran diaduk dan dihomogenkan pada kecepatan 300 rpm selama 15 menit Minyak didiamkan hingga suhu 55 °C kemudian disaring dan filtratnya diambil

Campuran dipanaskan di atas hot plate hingga mencapai suhu reaksi 80 ˚C dan sambil dihomogenkan menggunakan magnetic

stirrer dengan kecepatan pengadukan 300 rpm selama 1 jam Choline Cloride dan gliserol dengan rasio molar 1:2 dimasukkan ke

dalam erlenmeyer dan ditutup dengan gabus Mulai

Selesai

3.5.3 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel

Metanol dan katalis KOH dicampurkan terlebih dahulu, kemudian dimasukkan bersama DES ke dalam labu leher tiga sambil diaduk

dengan kecepatan pengadukan 400 rpm selama 1 jam

Campuran reaksi dimasukkan ke dalam corong pemisah dan dibiarkan hingga terbentuk 2 lapisan.

Lapisan bawah yang merupakan campuran gliserol, metanol, katalis dan DES dipisahkan dari lapisan atas

Air panas ditambahkan ke dalam corong pemisah yang berisi lapisan atas dan dikocok sehingga terbentuk kembali 2 lapisan DPO, metanol, katalis KOH, dan DES disiapkan dengan berat tertentu.

Hot plate dimatikan dan campuran didinginkan hingga mencapai suhu kamar

Metil ester yang telah kering ditimbang dan dianalisis Mulai

DPO dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan dipanaskan di atas hot plate hingga mencapai suhu reaksi 60 ˚C

Prosedur di atas diulangi untuk variabel proses lainnya seperti yang telah dijelaskan pada rancangan percobaan Lapisan bawah dibuang kembali dan perlakuan ini diulang

beberapa kali hingga air cucian berwarna bening. Lapisan atas yang merupakan metil ester dikeringkan

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Komposisi Bahan Baku Crude Palm Oil (CPO)

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah Crude Palm Oil (CPO). Komposisi asam lemak CPO yang dipakai diketahui dari analisis GCMS. Tabel 4.1 menunjukkan komposisi asam lemak dari CPO.

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) No. Puncak Retention Time

(menit) Komponen Penyusun

Komposisi % (b/b)

1 10,357 Asam Laurat (C12:0) 0,08

2 12,794 Asam Miristat (C14:0) 0,61

3 15,213 Asam Palmitat (C16:0) 36,37

4 15,464 Asam Palmitoleat (C16:1) 0,11

5 17,568 Asam Stearat (C18:0) 4,78

6 17,764 Asam Oleat (C18:1) 43,01

7 18,194 Asam Linoleat (C18:2) 14,49

8 18,760 Asam Linolenat (C18:3) 0,19

9 19,826 Asam Arakidat (C20:0) 0,28

10 20,023 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,08

Dari hasil analisis GC, komposisi asam lemak jenuh CPO diketahui sebesar 42,2 %, sedangkan asam lemak tidak jenuhnya sebesar 57,8 %. Berdasarkan data komposisi asam lemak CPO, maka dapat dihitung berat molekul FFA CPO yaitu sebesar 271,8016 gr/mol, dan berat molekul CPO (dalam bentuk trigliserida) sebesar 853,4571 gr/mol.

4.2 Proses Degumming

Trigliserida merupakan material yang paling penting dalam proses transesterifikasi biodiesel. Komponen utama trigliserida adalah asam lemak, namun biasanya juga terdiri dari komponen-komponen minor misalnya gula, wax, mono dan di-gliserida, asam lemak bebas, dan fosfolipida. Komponen-komponen minor ini sebisa mungkin dihilangkan dari trigliserida sebelum digunakan untuk tujuan tertentu [29]. Kandungan fosfolipida pada minyak dapat mengganggu performa katalis dan mengganggu kestabilan katalis untuk digunakan kembali [30].

Degumming adalah proses pemisahan getah yang tidak diinginkan, yang

biasanya dapat mengganggu stabilitas minyak pada tahap selanjutnya. Degumming dapat dilakukan dengan menambahkan asam fosfat atau asam sitrat pada konsentrasi tertentu pada CPO [31]. Komponen utama yang harus dipisahkan dari trigliserida adalah fosfatida karena ia memiliki kemampuan mengemulsi yang kuat dan cenderung lebih kompleks dengan logam pro-oksidan serta berperan penting dalam mengganggu kestabilan oksidatif minyak [29,32,33].

4.2.1 Komposisi Kandungan Asam Lemak Bebas (ALB)

Kadar asam lemak bebas (ALB) pada bahan baku CPO sebelum degumming adalah 4,71 % dan setelah degumming (DPO) adalah 5,44 %. Gambar 4.1 menunjukkan kadar ALB pada CPO sebelum dan setelah proses degumming.

Gambar 4.1 Kadar ALB CPO Sebelum dan Setelah Degumming.

Gambar 4.1 menunjukkan peningkatan kadar asam lemak bebas sebesar 0,73 % dari CPO menjadi DPO. Degumming dapat meningkatkan sedikit kadar asam lemak bebas karena sifat asam fosfat yang ditambahkan dapat menghidrolisis trigliserida dengan pemanasan. Kandungan ALB dalam minyak akan bereaksi dengan katalis dan membentuk sabun, mengurangi konversi, meningkatkan viskositas dan emulsi sehingga reaksi ini tidak diinginkan. Kadar asam lemak bebas yang digunakan untuk proses transesterifikasi katalis basa sebaiknya serendah mungkin (0,5-2 %). Jika minyak yang digunakan memiliki kadar ALB lebih dari 6 %, maka transesterifikasi

katalis basa tidak dapat dijalankan [34, 31]. 0

1 2 3 4 5

CPO DPO

AL

B

,

4.2.2 Komposisi Kadar Air

Kadar air pada bahan baku CPO sebelum degumming adalah sebesar 2,36 %, dan setelah degumming, kadar air naik menjadi 2,5 %. Peningkatan kadar air pada CPO dan DPO seperti ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Kadar Air CPO Sebelum dan Setelah Degumming.

Air yang terdapat dalam minyak akan mempercepat terjadinya hidrolisis pada trigliserida dan meningkatkan kadar ALB dalam minyak, karena air bereaksi dengan trigliserida, asam lemak atau ester melalui reaksi hidrolisis. Kandungan air dan ALB dalam minyak mempengaruhi performa katalis basa atau asam yang digunakan. Pada transesterifikasi katalis basa, air dan ALB memberikan efek negatif diantaranya dapat membentuk sabun, mengkonsumsi katalis, mengurangi keefektifan katalisisnya sehingga akan menurunkan konversi trigliserida menjadi metil ester dan menghasilkan

yield rendah. Kandungan air dalam bahan baku harus dijaga seminimal mungkin. Degumming dapat menaikkan kadar air karena adanya kadar air yang terdapat dalam

asam fosfat yang ditambahkan kedalam minyak. Untuk menurunkan kadar air, dapat dilakukan bleaching menggunakan bleaching earth [31,35].

Kandungan air dalam minyak yang lebih dari 0,3 % masih dapat dilakukan proses transesterifikasi katalis basa homogen, namun melalui proses ini akan diperoleh hasil yang lebih sedikit akibat adanya saponifikasi [36]. Dari hasil penelitian ini, kadar air setelah degumming mencapai 2,5 % dan masih dapat dilakukan proses transesterifikasi.

Penambahan DES pada transesterifikasi biodiesel dapat mengurangi potensi terjadinya reaksi samping saponifikasi. DES mampu meminimalkan kontak langsung antara metil ester dan NaOH [16].

0 1 2 3

CPO DPO

Ka

da

r

Air

4.3 Pengaruh DES pada Produksi Biodiesel

Deep Eutectic solvent (DES) adalah alternatif dari Ionic Liquid (IL) yang dibuat

dari campuran quarternary ammonium salt dengan pendonor ikatan hidrogen (HBD) [9]. DES yang digunakan dalam penelitian ini dibuat dari campuran choline chloride sebagai quarternary ammonium salt dan gliserol sebagai HBD dengan rasio molar 1:2. DES yang disintesis memiliki densitas 1,1714 gr/cm3 dan viskositas 185,8712 cP pada 30 ̊C.

4.3.1 Pengaruh Penggunaan Katalis pada Produksi Biodiesel

Salah satu jenis katalis yang umum digunakan dalam proses transesterifikasi biodiesel adalah katalis basa homogen. Katalis basa homogen yang digunakan biasanya natrium hidroksida atau kalium hidroksida dengan konsentrasi 0,4 % sampai 2 % dari berat minyak [37]. Percobaan transesterifikasi biodiesel dengan menggunakan dua katalis berbeda dilakukan dengan perbandingan yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.

(a) (b)

Gambar 4.3 Transesterifikasi biodiesel menggunakan Katalis NaOH (a) Tanpa DES (b) dengan penambahan DES.

Gambar 4.3 menunjukkan proses transesterifikasi biodiesel menggunakan katalis NaOH yang dilakukan terhadap percobaan dengan dan tanpa penambahan DES. Transesterifikasi dengan penambahan DES tidak berhasil karena diperoleh hasil reaksi berupa padatan. Dengan demikian penelitian untuk variasi DES pada proses

Penambahan DES dalam reaksi transesterifikasi dapat mempertahankan 2 fase yang terbentuk, yaitu fase metil ester dan gliserol. FAME tidak larut dalam campuran DES/metanol, sehingga kontak antara FAME dan NaOH secara signifikan akan berkurang dan FAME akan tetap menjadi fase tunggal. Hasil reaksi samping berupa saponifikasi dapat diminimalisir dan proses pemisahan serta pencucian lebih mudah dilakukan [16]. Akan tetapi pada penelitian yang dilakukan, penambahan DES pada reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis NaOH tidak dapat mempertahankan 2 fase yang terbentuk. FAME dan NaOH larut ke dalam metanol dan membentuk saponifikasi sehingga mengurangi yield metil ester dan mempersulit proses pemisahan serta pencucian.

(i) (ii)

Gambar 4.4 Transesterifikasi biodiesel menggunakan Katalis KOH (i) Tanpa DES (ii) dengan penambahan DES.

Gambar 4.4 menunjukkan proses transesterifikasi biodiesel menggunakan katalis KOH baik dengan maupun tanpa penambahan DES memperoleh hasil ester dan gliserol. Variasi DES yang diberikan pada transesterifikasi biodiesel menggunakan katalis KOH dilanjutkan sesuai dengan variabel yang telah ditentukan.

Pemisahan ester hasil transesterifikasi lebih mudah dilakukan jika menggunakan katalis KOH dibandingkan katalis NaOH ataupun CH3ONa, karena sabun kalium yang terbentuk lebih lembut dan tidak tenggelam ke dalam fase gliserol. Oleh karena itu penggunaan katalis KOH lebih sering digunakan pada produksi biodiesel, terutama untuk bahan baku minyak bekas pakai [38].

4.3.2 Pengaruh DES pada Yield Biodiesel

Analisis pengaruh DES sebagai co-solvent terhadap yield biodiesel dilakukan dengan mengaplikasikan berbagai jumlah DES dan membandingkannya dengan yield biodiesel tanpa co-solvent. Gambar 4.5 menunjukkan grafik yield biodiesel berdasarkan dosis DES yang diberikan.

Gambar 4.5 Yield biodiesel vs jumlah DES

Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa yield biodiesel yang dihasilkan tanpa penambahan DES adalah sebesar 78,05 % kemudian pada penambahan DES (1:2) sebanyak 0,5 % (b/b) terjadi penurunan yield secara drastis dibandingkan dengan tanpa penambahan DES. Kemudian terjadi peningkatan yield pada penambahan DES 1 % dan 1,5 % (b/b). Akan tetapi yield terus menurun setelah penambahan DES sebanyak 2 % hingga 2,5 % (b/b).

Hasil penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa penambahan DES dalam proses metanolisis DPO tidak memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan tanpa penambahan DES. Diantara keenam variasi penambahan DES diperoleh yield tertinggi 85,00 % pada penambahan DES sebanyak 1,5 % (b/b). Hasil yield biodiesel dari proses etanolisis minyak sawit dalam sistem DES berbasis ChCl:gliserol yang dilakukan oleh Winarta (2016) diperoleh hasil yield tertinggi pada penambahan DES (1:2) sebanyak 2 %. Hasil yield yang diperoleh adalah sebesar 83,67 % [39].

Sifat fisika dari suatu DES berbeda dipengaruhi oleh pemilihan HBD, temperatur 0 15 30 45 60 75 90

0,00 0,50 0,10 1,50 2,00 2,25 2,50

Y ield B iodi ese l, %

Perubahan dari garam organik/ rasio molar HBD berdampak signifikan terhadap viskositas DES dan juga mempengaruhi konduktivitas DES [9]. Konduktivitas ionik dari suatu DES mempengaruhi kemampuan transfer massa dari minyak dan alkohol dalam proses transesterifikasi biodiesel.

Pada mekanisme reaksi transesterifikasi menggunakan katalis basa, OH- dari katalis akan bereaksi dengan metanol untuk menghasilkan ion metoksida CH3O- yang bertindak sebagai nukleofil untuk reaksi transesterifikasi [16].

K+ + OH- + CH3O- + H+ CH3OK + H2O

Dosis katalis dan rasio metanol/minyak yang tepat sangat mempengaruhi reaksi pembentukan ion metoksida, dimana ketersediaan metoksida akan mempengaruhi

yield FAME (Fatty Acid Methyl Esters) yang diperoleh. Dosis katalis yang rendah

tidak akan menghasilkan cukup metoksida untuk menghasilkan yield FAME yang tinggi. Rasio molar metanol/minyak yang rendah juga akan membatasi pasokan ion nukleofilik antara metoksida dan trigliserida karena akan terjadi peningkatan ikatan hidrogen dan penurunan molekul metanol bebas dalam campuran reaksi. Gugus hidroksil dalam DES mungkin akan bersaing dengan metanol untuk bereaksi dengan katalis KOH pada reaksi pembentukan metoksida, sehingga menurunkan metoksida yang terbentuk dan juga menurunkan yield FAME yang diperoleh [16].

Oleh sebab itu rendahnya yield yang diperoleh pada penambahan co-solvent DES di bawah 1,5 % dalam sintesis biodiesel diperkirakan karena adanya persaingan antara gugus hidroksil dalam DES dan metanol. Gugus hidroksil dalam DES dan metanol bersaing untuk bereaksi dengan katalis KOH pada reaksi pembentukan metoksida.

Penambahan DES di atas 1,5 % juga dapat mengurangi yield ester yang dihasilkan. Hal ini karena gliserol berlebih pada DES cenderung mengikat metanol sehingga mengganggu reaksi transesterifikasi. Co-solvent yang ditambahkan harus tepat dosisnya agar alkohol, asam lemak, trigliserida dan co-solvent dapat membentuk larutan single phase. Asam lemak jenuh, tak jenuh dan sifat polaritas dari jenis asam lemak dan trigliserida menentukan jumlah co-solvent yang dibutuhkan [16,40].

Selain itu, metanol yang mengandung gugus hidroksil OH- juga mungkin akan mengikat anion halida ChCl dalam DES sehingga menghasilkan beberapa molekul metanol bebas dalam reaksi, dengan demikian akan menghambat reaksi dan menurunkan yield biodiesel yang diperoleh. Jumlah metanol yang tersedia untuk reaksi

0 20 40 60 80 100

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,25 2,50

Ke

murnian

Ester

, %

Jumlah DES, % (b/b)

transesterifikasi sintesis biodiesel juga akan berkurang dan menyebabkan menurunnya

yield biodiesel. Ilustrasi mekanisme reaksi transesterifikasi trigliserida dengan

penambahan co-solvent DES ditunjukkan dalam Gambar 4.6 [41].

Gambar 4.6 Reaksi Transesterifikasi sintesis Biodiesel dengan penambahan DES sebagai co-solvent [41]

4.3.3 Pengaruh DES pada Kemurnian Ester

Metil ester yang diperoleh setelah proses pemisahan dianalisis dengan GCMS (Gas Cromatography Mass Spectometry) dan diperoleh hasil seperti ditunjukkan pada Gambar 4.7.

Dari Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa kemurnian ester yang dihasilkan tanpa penambahan DES adalah sebesar 99,03 % kemudian pada penambahan DES sebanyak 0,5 % (b/b) terjadi penurunan kemurnian ester, kemudian meningkat pada penambahan DES 1 % dan 1,5 % (b/b). Akan tetapi kemurnian ester terus menurun setelah penambahan DES sebanyak 2 % hingga 2,5 % (b/b). Dari keseluruhan percobaan, diperoleh kemurnian ester tertinggi 99,03 % yaitu pada biodiesel tanpa penambahan DES.

Penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa penambahan DES dalam jumlah kurang dari 1,5 % (b/b) hanya menghasilkan kemurnian ester yang rendah, kemudian jika ditambahkan lebih dari 1,5 % (b/b) dapat menginhibisi reaksi sehingga mengurangi kemurnian ester. Hasil penelitian lain yang dilakukan dengan penambahan co-solvent DES berbasis ChCl/gliserol pada rasio molar 1:2 sebanyak 9,27 % (b/b) mampu meningkatkan FAME dengan kemurnian hingga 98% dimana nilai ini lebih tinggi dari FAME tanpa penambahan co-solvent DES, yaitu hanya berkisar 81% [16]. Karakteristik DES dipengaruhi oleh jenis dan rasio molar garam dan donor ikatan hidrogen, sehingga dapat mempengaruhi DES sebagai co-solvent dalam sintesis kimia [14].

Pada proses etanolisis minyak sawit dalam sistem DES berbasis ChCl:gliserol yang dilakukan oleh Winarta (2016), diperoleh hasil kemurnian ester tertinggi pada penambahan DES (1:2) sebanyak 2 %. Hasil kemurnian ester tertinggi yang diperoleh adalah sebesar 99,72 % [39]. Jika dibandingkan dengan hasil penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa penggunaan DES lebih baik digunakan dalam proses etanolisis daripada proses metanolisis biodiesel.

4.3.4 Pengaruh DES pada proses pemisahan biodiesel

Gambar 4.8 menunjukkan proses pemisahan gliserol dengan metil ester tanpa menggunakan co-solvent DES dan dengan co-solvent DES.

Gambar 4.8 Proses Pemisahan (a) Tanpa DES (b) Dengan DES

Gambar 4.8 diambil setelah 1 menit hasil transesterifikasi dimasukkan ke dalam corong pisah. Dapat dilihat bahwa setelah 1 menit, hasil reaksi transesterifikasi tanpa co-solvent DES membentuk 3 lapisan. Lapisan paling atas adalah lapisan ester, kemudian lapisan kedua adalah emulsi antara ester, gliserol, dan sabun, selanjutnya lapisan paling bawah adalah lapisan gliserol. Sedangkan hasil reaksi transesterifikasi dengan co-solvent DES, membentuk dua lapisan dengan cepat. Hanya dalam hitungan detik hasil reaksi membentuk 2 lapisan. Lapisan atas adalah ester dan lapisan bawah merupakan fasa gliserol.

Dari hasil pengamatan pemisahan fasa antara reaksi dengan DES dan tanpa DES, dapat dilihat bahwa waktu pemisahan yang dibutuhkan untuk reaksi dengan DES lebih cepat dibanding tanpa DES, dan lapisan atas tidak lagi mengandung gliserol, sehingga penambahan DES dapat digunakan untuk mempermudah proses pemisahan ester dan gliserol. Pemisahan gliserol dan metil ester dari hasil transesterifikasi dengan

co-solvent DES sangat jelas berlangsung cepat dan sempurna, sehingga pemurnian

tambahan untuk fasa FAME dianggap tidak perlu dilakukan [16]. 4.4 Pengaruh penambahan DES pada fasa metanol-minyak

Salah satu faktor yang mempengaruhi transfer massa dalam proses transesterifikasi biodiesel adalah kelarutan dua zat berbeda. Metanol dan minyak tidak larut pada suhu ruangan jika tidak diberikan perlakuan pengadukan. Pengadukan mekanik diberikan pada saat proses transesterifikasi biodiesel.

Gambar 4.9 Perbandingan Fasa Metanol Minyak tanpa dan dengan Penambahan DES Gambar 4.9 merupakan hasil observasi kondisi dari minyak dan metanol yang dilakukan dalam tabung reaksi. Dari hasil pengamatan yang dilakukan, dapat dilihat pada penambahan DES dan tanpa penambahan DES setelah pengadukan, antara minyak dan metanol tidak terlihat adanya meniscus pada interfacial area. Meniscus adalah kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung reaksi. Meniscus terjadi karena besarnya gaya adhesi atau kohesi pada zat.

DES yang ditambahkan akan bekerja pada interfacial area antara minyak dan etanol, membentuk meniscus dan capillary bridge, membuat gaya tarik-menarik antar molekul minyak dan etanol sehingga mengurangi surface tension dan mempercepat transfer massa dan dapat menjadi media reaksi antara etanol dan minyak [39]. Sedangkan pada penelitian yang dilakukan, baik dengan penambahan DES dan tanpa DES tidak terdapat meniscus, sehingga hal ini mungkin menjadi salah satu penghambat transfer massa dalam transesterifikasi biodiesel.

4.5 Karakteristik Biodiesel

Karakteristik biodiesel yang dihasilkan serta perbandingannya dengan Standar ASTM D6751 dan SNI 04-7182-2006 dapat dilihat pada tabel 4.2. Salah satu patokan dari kualitas biodiesel adalah perbandingan dari sifat fisik dan kimianya dengan salah satu standar yang memadai. Standar dari biodiesel selalu diperbaharui, disebabkan evolusi dari mesin pembakar, standar emisi, evaluasi dari bahan baku yang digunakan untuk produksi biodiesel, dan lain-lain. Standar umum yang dipakai untuk kualitas biodiesel dipengaruhi oleh beberapa faktor, yang berbeda dari setiap daerah, termasuk

karakteristik dari bahan bakar diesel yang ada, tipe mesin diesel yang umum, peraturan emisi untuk mesin tersebut, perkembangan dan kondisi iklim dari negara atau daerah tempat produksi, dan tujuan dari pemakaian biodiesel. Standar biodiesel Brazil dan A.S dapat diaplikasikan untuk FAME dan fatty acid ethyl esters (FAEE), dan standar biodiesel Eropa hanya diaplikasikan untuk FAME [42]. Tabel 4.2 menunjukkan data karakteristik dari biodiesel yang dihasilkan pada penelitian ini dan perbandingannya dengan Standar ASTM D6751 dan SNI 04-7182-2006.

Tabel 4.2 Perbandingan Karakteristik Biodiesel Hasil Penelitian dengan Standar ASTM D6751 dan SNI 04-7182-2006.

Biodiesel Hasil

Penelitian Standar ASTM

D6751

Standar SNI 04-7182-2006 Parameter Unit Tanpa

DES

DES (1:2) 1,5 %

Ester Content

Densitas pada 15 ̊C Densitas pada 40 ̊C Viskositas kinematik pada 40 ̊C

Flash Point Free Glycerine Total Glycerine Monoglyceride content Diglyceride content Triglyceride content % (m/m) kg/m3 kg/m3 mm2_/s ̊C % (m/m) % (m/m) % (m/m) % (m/m) % (m/m) 99,03 862,4 * 5,04 * * * 0,26 0,49 0 96,23 889,9 * 5,39 * * * 0,54 0,26 3,15 - - - 3,5-5 > 130 < 0,02 < 0,24 < 0,80 < 0,20 < 0,20 > 96,5 - 850-900

2,3 - 6 > 100 < 0,02 < 0,24 - - - *Tidak dilakukan pengujian

Dari hasil uji beberapa karakteristik biodiesel, dapat dilihat bahwa biodiesel yang disintesis pada penelitian ini belum memenuhi keseluruhan standar ASTM D6751 dan SNI 04-7182-2006. Hal ini menunjukkan penambahan co-solvent DES dalam proses metanolisis DPO tidak sesuai karena tidak mampu menghasilkan biodiesel yang memenuhi standar kualitas biodiesel.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan adalah: 1. Proses degumming yang dilakukan pada bahan baku CPO meningkatkan

kadar ALB sebesar 0,73 % yang menyebabkan getah dan impuritis berkurang dimana getah dan impuritis dapat mengganggu kestabilan oksidatif minyak dan memiliki kemampuan mengemulsi yang kuat sehingga harus dilakukan proses degumming sebagai pretreatment awal pada CPO.

2. Hasil proses metanolisis DPO dalam sistem pelarut DES berbasis ChCl : Gliserol tidak sebaik hasil proses etanolisis DPO dalam sistem pelarut DES berbasis ChCl : Gliserol. Kemurnian ester yang diperoleh dari proses metanolisis adalah 96,23 % sedangkan hasil kemurnian ester pada proses etanolisis adalah 99,72 %.

3. Pada reaksi metanolisis, metanol berperan ganda yaitu sebagai HBD dan reaktan sehingga DES berbasis ChCl : Gliserol tidak cocok digunakan dalam proses metanolisis DPO dalam produksi biodiesel.

4. Hasil yield metil ester tertinggi adalah 85,00 % diperoleh pada kondisi operasi 60°C dengan dosis katalis 1 % (b/b), rasio molar metanol : CPO sebesar 6:1, dan dosis DES 1,5 % selama 60 menit.

5. Analisis fisik yang dilakukan pada biodiesel yaitu analisis densitas dan viskositas kinematik pada biodiesel tanpa DES memperoleh hasil berturut-turut yaitu 862,4 kg/m3 _{dan 5,04 cSt dan dengan penambahan DES} sebanyak 1,5 % memperoleh hasil berturut-turut yaitu 889,9 kg/m3 dan 5,389 cSt. Kandungan monogliserida, digliserida, dan trigliserida pada metil ester dengan penambahan DES lebih besar dibandingkan dengan tanpa DES.

5.2 SARAN

Saran yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan adalah:

Sebaiknya dilakukan penelitian selanjutnya untuk mendapatkan kondisi optimal pembuatan biodiesel dari DPO dengan menggunakan co-solvent DES dengan HBD yang berbeda..

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Potensi Minyak Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Industri

Indonesia adalah penghasil kelapa sawit terbesar di dunia, dan kemudian peringkat kedua diduduki oleh Malaysia sebagai penghasil serta pengekspor kelapa sawit dunia [18]. Produksi kelapa sawit di Indonesia mengalami peningkatan dari tahun 2013 hingga 2014. Dimana pada tahun 2013 jumlah produksi kelapa sawit sebesar 27,7 ton dan meningkat pada tahun 2014 menjadi sebesar 29,4 ton [1].

Kelapa sawit merupakan bahan baku biodiesel yang paling prospektif dibandingkan dengan minyak nabati lainnya. Minyak kelapa sawit memiliki nilai produksi yang paling tinggi, namun kebutuhan pupuk dan pestisida yang dibutuhkan perkebunan tergolong rendah. jumlah CPO yang diperoleh dari minyak sawit tergantung pada pohon sawit dan juga usia pohon.

Dari semua minyak nabati yang ada dipasaran dunia saat ini, CPO dan RPO (Refined Palm Oil) menduduki urutan pertama. Telah terbukti bahwa minyak kelapa sawit memiliki nutrisi yang baik sebagai minyak goreng yang digunakan sehari hari. Selain digunakan sebagai minyak untuk memasak, CPO juga sangat berpotensi digunakan sebagai bahan baku biodiesel. Biodiesel yang berasal dari palm oil dan

jatropha oil adalah sumber energi terbarukan yang paling potensial untuk masa

depan [19].

Biodiesel merupakan bahan bakar yang atraktif, terbarukan, dan biodegradable digunakan untuk mesin diesel dan sistem pemanas. Sebagai salah satu alternatif bahan bakar mesin diesel, biodiesel dapat diperoleh dari minyak nabati, lemak hewani atau minyak mikroalga melalui proses transesterifikasi trigliserida dan metanol dengan bantuan katalis basa, asam atau enzim [16].

2.2Proses Produksi Biodiesel

Untuk memperoleh yield maksimum dari biodiesel ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu : jenis bahan baku, tipe dan konsentrasi katalis, kemurnian reaktan, kadar FFA bahan baku, temperatur, waktu reaksi, serta rasio molar alkohol dan minyak [20]. Selain itu, ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk

menghasilkan biodiesel dari bahan baku yang telah tersedia, diantaranya adalah pencampuran, microemulsion, pirolisis (thermal cracking), dan transesterifikasi [21]. Namun, sejauh ini metode transesterifikasi adalah yang paling umum digunakan [2]. Transesterifikasi didefinisikan sebagai suatu proses dimana ester dan trigliserida bereaksi dengan alkohol dengan bantuan katalis dan menghasilkan Fatty Acid Metil

Ester (FAME) sebagai produk utama dan gliserol sebagai produk samping [21].

Penelitian terdahulu juga telah membandingkan metode transesterifikasi konvensional (600 rpm) dengan ultrasonication assisted method (40 kHz) pada proses transesterifikasi minyak biji Silybum marianum menjadi biodiesel.

Ultrasonication assisted method dengan menggunakan metanol mendapatkan yield

tertinggi sebesar 95,75% setelah 20 menit. Sedangkan proses transesterifikasi konvensional mendapatkan yield di bawah 95,75 % untuk bahan yang sama. Dan dari penelitian tersebut disimpulkan bahwa ultrasonication assisted method memberikan

yield yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode konvensional [22].

2.2.1 Sintesis Biodiesel menggunakan katalis homogen dan heterogen

Sistem produksi biodiesel secara konvensional yaitu penggunaan katalis homogen pada saat sintesis biodiesel, misalnya menggunakan larutan NaOH/KOH sebagai katalis untuk mempercepat waktu reaksi. Namun, permasalahan yang muncul pada penggunaan katalis ini adalah tercemarnya air sehingga tidak ramah lingkungan. Penggunaan katalis heterogen dianggap sebagai solusi yang mungkin dilakukan untuk masalah ini. Katalis heterogen yang sesuai untuk proses transesterfifikasi dapat dibagi atas 2 tipe yaitu : Katalis alkali padat dan katalis alkali pendukung [23].

Sebuah percobaan transesterifikasi minyak kedelai menggunakan katalis heterogen yaitu kalsium oksida dan mesoporous silika dilaporkan memperoleh yield sebesar 95 % pada kondisi maksimum 60 ᵒC dan waktu reaksi selama 8 jam dengan katalis kalsium oksida sebanyak 15 % wt ditambah mesoporous silika sebanyak 5 % wt minyak kedelai [23].

2.2.2 Sintesis Biodiesel menggunakan katalis enzim

Proses konversi minyak sebagai bahan baku hingga menjadi biodiesel secara enzimatik dipercaya lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan cara konvensional. Penggunaan enzim lipase sebagai katalis pada proses sintesis biodiesel mampu menghasilkan kualitas biodiesel yang lebih murni dan tidak menghasilkan limbah perairan. Dan dapat disimpulkan, proses sintesis biodiesel secara enzimatik dapat menggantikan sintesis biodiesel yang menggunakan katalis asam atau basa karena lebih ramah lingkungan [20].

2.2.3 Sintesis Biodiesel menggunakan Pelarut Organik

Pelarut organik dan pelarut anorganik umumnya digunakan dalam sintesis biodiesel sebagai katalis, pelarut enzimatik untuk proses transesterifikasi, maupun sebagai agen ekstraksi untuk mengekstraksi lipid sebelum dikonversi menjadi biodiesel. Meskipun banyak pelarut tersedia dan dapat diperoleh dengan harga terjangkau, isu-isu mengenai volatilitas, toksisitas, bahaya fisik dan pencemaran lingkungan kemungkinan dapat mengurangi penggunaan pelarut konvensional di masa depan [21].

Pelarut organik yang umum digunakan dalam sintesis biodiesel yaitu metanol dan n-heksana [22,23]. Walaupun pelarut ini sangat penting dalam proses industri, namun banyak pelarut yang bersifat mudah terbakar, dan sangat berpotensi menyebabkan gangguan kesehatan, terutama VOC (Volatile Organic Compound). Paparan VOC dapat menyebabkan efek kesehatan, tergantung pada jenis VOC, konsentrasi VOC dan panjang eksposur. Dan dengan adanya sinar matahari, VOC dapat bereaksi dengan nitrogen oksida dan kimia lainnya untuk menghasilkan ozon, yang merupakan komponen utama dari asap. Paparan asap dapat menyebabkan gangguan kesehatan terutama yang berkaitan dengan masalah pernapasan.

Oleh karena meningkatnya kesadaran tentang resiko dari penggunaan pelarut ini, proses pencarian pelarut alternatif menjadi prioritas utama. Hingga akhirnya ditemukan Ionic Liquids (ILs) sebagai pelarut yang ramah lingkungan [21].

2.2.3.1Sintesis Biodiesel menggunakan ILs

Ionic Liquids merupakan garam organik yang terbentuk dari senyawa anion

dan kation yang memiliki titik didih dan tekanan uap rendah [19]. ILs dikenal sebagai garam yang cair pada temperatur dibawah 100

°C.

Sintesis biodiesel yang menggunakan ILs sebagai pelarut akan menghasilkan yield yang tinggi dan waktu reaksi yang lebih singkat [2].

ILs diketahui sebagai pelarut organik dengan karakteristik-karakteristik yang dimilikinya sehingga dapat menggantikan pelarut organik konvensional pada sintesis biodiesel [21]. Diantara sifat sifat yang dimiliki ILs yaitu bertekanan uap rendah, tidak mudah menguap, konduktivitas tinggi dan potensi untuk digunakan kembali cukup baik [7].

Selain berfungsi sebagai pelarut dalam sintesis biodiesel, ILs juga dapat bertindak sebagai katalis menggantikan katalis basa, asam maupun katalis enzim dalam proses transesterifikasi biodiesel. Akan tetapi, harga ILs yang sangat mahal menjadi salah satu kendala bagi industri untuk menggunakannya [21].

2.2.3.2Sintesis Biodiesel menggunakan DES

Dibandingkan dengan ILs konvensional, ternyata ILs dan DES memiliki banyak kesamaan manfaat dan sifat kimia bahkan DES memiliki kelebihan yaitu tidak bersifat toksik dan harganya relatif murah [11]. DES tersedia dalam keadaan yang lebih murni dan tidak reaktif terhadap air, sehingga sifat toksik dari DES dapat diminimalisir [5].

Penambahan DES dalam jumlah yang tepat pada transesterifikasi biodiesel dapat meningkatkan yield yang dihasilkan. Selain itu, juga dapat meminimalkan terjadinya reaksi samping saponifikasi dan memudahkan proses pemisahan serta pemurnian biodiesel. Penambahan DES dapat mempertahankan dua fase yang ada. Ketika FAME (Fatty Acid Methyl Esters) tidak larut dalam fase DES/metanol, maka kontak langsung antara FAME dan NaOH secara signifikan berkurang dan menjadikan FAME sebagai fase tunggal. Oleh karena itu, reaksi samping saponifikasi dapat berkurang [16].

2.3Deep Eutectic Solvent (DES)

DES memiliki daya tarik di dunia industri sebagai pelarut ramah lingkungan atau sebagai katalis untuk suatu reaksi [24]. DES pada umumnya dibentuk dari suatu campuran hydrogen bond donor (HBD)/donor ikatan hidrogen dengan garam halida dan akan menghasilkan cairan dalam suhu kamar yang memiliki titik leleh lebih rendah dari masing-masing komponen penyusunnya [11]. Dikatakan Deep Eutetic

Solvent karena ketika dua komponen dicampur dengan rasio yang sesuai, maka titik

eutektik akan terbentuk [25].

DES yang berwujud cairan bening terbentuk dengan cara mencampur garam dan HBD pada rasio molar tertentu. Pada rasio molar tersebut HBD memiliki kemampuan yang kuat untuk membentuk interaksi ikatan hidrogen dengan ChCl. Cairan bening atau fasa baru DES ini menunjukkan adanya penurunan nilai titik beku dan umumnya ditandai dengan titik beku yang lebih rendah dari kedua padatan penyusunnya [9].

Gambar 2.1 Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran [26]

Sama seperti ILs, DES memiliki titik leleh yang dekat dengan suhu ruangan, volatilitas rendah dan stabilitas yang tinggi. Akan tetapi, DES tidak seperti kebanyakan ILs karena DES bersifat mudah terurai, murah dan sangat mudah untuk disintesis. Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, jumlah publikasi yang didedikasikan untuk penggunaan DES telah jauh meningkat [27].

2.4Sintesis DES

Area terbesar dari suatu DES tersebut lebih banyak dipenuhi dengan garam ammonium kuartener dan HBD hanya sebagai pengompleks dari DES [26]. Sintesis DES tidaklah sulit, karena dapat dilakukan hanya dengan satu langkah sintesis, tanpa perlu melakukan penjernihan sebelum maupun setelahnya. Berbagai DES dapat disintesis dengan alkohol, asam, amida, amina atau gula sebagai HBD dan ChCl sebagai garam kationik [27].

DES disintesis dari garam berbasis amonium atau fosfonium yang digabungkan dalam rasio yang berbeda dengan berbagai jenis donor ikatan hidrogen, seperti alkohol, urea, asam karboksilat (asam oksalat, asam sitrat, asam suksinat atau asam amino), poliol (gliserol, karbohidrat), ester, eter, amida, dan garam logam terhidrasi, seperti klorida, nitrat dan asetat [28,9] Salah satu keuntungan yang paling penting dari penggunaan DES ini adalah dapat digunakan berulang kali (recyclability) [24].

Gambar 2.2 Sintesis DES dari ChCl dan Gliserol [25]. 2.4.1 Choline Cloride (ChCl)

Ketika ChCl dicampur dengan kebanyakan donor ikatan hidrogen atau halida logam, sifat fisik ChCl hampir selalu meningkat dibanding penggunaan garam amonium kuartener lainnya dan depresi titik beku cenderung menjadi salah satu yang terbesar. Contohnya adalah campuran ChCl : urea dengan titik beku masing-masing 303 °C dan 135 °C, campuran ini menunjukkan viskositas yang lebih rendah dari kebanyakan sistem lainnya yang mengandung garam amonium yang berbeda dan konduktifitasnya sering lebih tinggi ketika menggunakan ChCl [24].

Alasan utama ChCl menjadi sebuah garam amonium kuaterner adalah ChCl merupakan garam amonium kuaterner asimetris dengan kelompok fungsional polar. Sifat asimetris molekul tersebut akan mengurangi titik beku molekul cairan ionik,

Pengadukan Panas 80 ˚C

2.4.2 Gliserol

Gliserol adalah sebuah molekul kecil yang merupakan bagian terpenting dari metabolisme. Gliserol merupakan komponen struktur pembentuk trigliserida dan fosfolipid [27].

Salah satu halangan yang cukup serius untuk penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif adalah proses yang complicated dan biaya proses pemurnian biodiesel yang tidak sedikit. Penghilangan gliserin dari biodiesel dilakukan karena apabila di dalam biodiesel mengandung gliserin dengan jumlah banyak ia dapat merusak kualitas biodiesel.

Teknik pemisahan yang biasanya dilakukan pada proses produksi biodiesel kelapa sawit menggunakan katalis basa KOH. Ada beberapa metode yang biasa dipakai dalam pemisahan FAME dari komponen-komponen. Dan ada 2 metode yang dapat diterima untuk pemurnian biodiesel, yaitu pencucian basah dan pencucian kering. Pada pencucian basah menggunakan air sebagai media pencucinya. Metode ini dengan mudah dapat menghilangkan kontaminan-kontaminan dari biodiesel karena sifat air dan minyak yang mempunyai sifat kelarutan tinggi. Sedangkan untuk pencucian kering, ia menggantikan air dengan ion exchange [5].

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sumber bahan bakar fosil yang semakin langka menyebabkan harga minyak mentah meningkat. Upaya dalam mencari alternatif bahan bakar lain yang lebih ramah lingkungan dan tentunya dapat diperbaharui telah banyak dikembangkan, salah satunya adalah biodiesel. Biodiesel dapat diproduksi dari minyak nabati dan lemak hewani. Bahan baku yang paling potensial di Indonesia adalah CPO (Crude

Palm Oil), dengan kapasitas produksi sebesar 29,4 juta ton pada tahun 2014 [1].

Minyak nabati yang ada di pasaran dunia saat ini, CPO dan RPO (Refined Palm

Oil) menduduki urutan pertama. Penggunaan RPO sebagai bahan baku biodiesel

tergolong mahal, karena proses refining minyak kelapa sawit tersebut membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Peneliti ingin mencoba menggunakan DPO (Degummed

Palm Oil) sebagai bahan baku biodiesel ini, dimana CPO hanya akan diberikan

perlakuan degumming untuk memisahkan getah dari minyak.

Metode yang umum digunakan dalam menghasilkan biodiesel adalah transesterifikasi. Transesterifikasi yang disebut juga reaksi alkoholisis merupakan reaksi kimia yang melibatkan trigliserida dan alkohol serta adanya katalis untuk membentuk ester dan gliserol [2]. Selain adanya alkohol dan katalis, dibutuhkan pelarut di dalam proses transesterifikasi untuk melarutkan CPO dengan alkohol. Pelarut yang digunakan biasanya adalah pelarut organik seperti n-heksana dan metanol [3,4].

Pelarut organik yang digunakan ini memiliki kelemahan diantaranya adalah: (1) ketidakmampuannya dalam menguraikan bahan anorganik dan bahan-bahan logam yang berbeda serta memiliki polaritas tinggi, (2) memiliki tekanan uap yang tinggi, (3) bersifat racun bagi kesehatan, (4) serta bersifat mudah menguap dan terbakar [5]. Hal ini mendorong dilakukannya upaya mengembangkan pelarut yang ramah lingkungan.

dunia sebagai generasi baru pelarut ramah lingkungan yang berpotensi di berbagai bidang industri karena sifatnya yang bertekanan uap rendah, tidak mudah menguap, konduktivitas tinggi, dan potensi untuk digunakan kembali cukup baik [6,7].

Terlepas dari sifatnya yang ramah lingkungan, ILs juga memiliki kekurangan yaitu: (1) ketersediaan ILs konvensional yang terbatas seperti imidazolium dan piridinium sehingga mengakibatkan harga ILs sangat mahal, (2) umumnya biodegradasinya rendah [6], (3) proses pemurnian multi tahap yang diperlukan untuk memurnikan ILs setelah disintesis membutuhkan biaya produksi yang cukup tinggi [8], (4) dibutuhkan tingkat kemurnian yang tinggi karena adanya pengotor walaupun dalam jumlah sedikit akan mempengaruhi sifat fisik ILs [9]. Pada saat ini telah ditemukan pelarut ramah lingkungan alternatif yang lebih ekonomis, yaitu DES (Deep Eutectic Solvent) [10].

ILs dan DES memiliki banyak kesamaan manfaat dan sifat fisika. Dalam proses persiapannya DES lebih sederhana dibandingkan dengan ILs konvensional [10]. DES juga memiliki kelebihan lain diantaranya toksisitas rendah dan harga yang relatif murah, tidak beracun, tidak reaktif dengan air, dan mudah terurai sehingga berpotensi sebagai pelarut ramah lingkungan yang dapat menggantikan ILs dalam berbagai aplikasi industri [11,12,13].

DES berbasis ChCl (Choline Cloride) dan Gliserol telah diaplikasikan sebagai pelarut pada proses ekstraksi gliserol dalam sintesis biodiesel. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa perbandingan rasio ChCl : Gliserol yang memberikan hasil ekstraksi gliserol terbaik pada saat proses pemurnian adalah 1:1 [5].

Pada proses transesterifikasi biodiesel, co-solvent DES digunakan sebagai salah satu strategi untuk mengatasi keterbatasan transfer massa trigliserida dan alkohol membentuk ester. Perbedaan kelarutan antara minyak dan alkohol menjadi penyebab terganggunya transfer massa. Keterbatasan transfer massa inilah yang menyebabkan

lag time (4 menit pertama setelah reaksi berlangsung) sebelum terbentuk metil ester

dalam jumlah yang signifikan pada transesterifikasi dengan metanol (metanolisis), sehingga pembentukan metil ester berjalan lebih lambat [14,15].

Hal tersebut telah dibuktikan dalam penelitian yang dilakukan oleh Gu dkk. (2015). Penambahan DES berbasis choline chloride (ChCl) : gliserol dengan rasio (1:2) sebanyak 9,27 % (b/b) mampu meningkatkan yield biodiesel hingga 98%

dimana nilai ini lebih tinggi dari yield biodiesel tanpa penambahan co-solvent DES, yaitu hanya berkisar 81%. Selain itu, penggunaan DES sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel ini memiliki kelebihan, seperti meminimalkan jumlah penggunaan pelarut volatil (metanol), mempercepat, dan memudahkan pemurnian biodiesel yang diperoleh [17].

Zhao, dkk (2013) juga mengaplikasikan DES berbasis ChCl : Gliserol (1:2) dan

Choline acetate (ChOAc) : gliserol (1:1,5 dan 1:2) sebagai media persiapan enzim

sebelum digunakan dalam proses pembuatan biodiesel dari minyak kedelai. Proses enzimatik dengan menggunakan DES berbasis ChCl : gliserol memberikan hasil konversi transesterifikasi terbaik diantara yang lainnya [11].

Evaluasi toksisitas dan kemampuan terurainya DES berbasis choline cloride dengan 3 hydrogen bond donor (HBD) yang berbeda yaitu ChCl : Glycerol, ChCl :

Glucose, dan ChCl : Oxalic Acid telah dilakukan dalam sebuah penelitian. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa DES berbasis choline cloride dengan HBD gliserol adalah yang terbaik di antara ketiga HBD yang diuji [6].

Dari beberapa hasil penelitian yang dilaporkan di atas, dapat disimpulkan bahwa DES berbasis ChCl : Gliserol adalah yang terbaik dalam sintesis biodiesel secara kimiawi. Oleh karena itu, peneliti ingin mengkaji mengenai penggunaan DES dalam sintesis biodiesel menggunakan DPO sebagai bahan baku.

1.2 Rumusan Masalah

DES yang disintesis dari ChCl sebagai garam halida organik dan gliserol sebagai donor ikatan hidrogennya merupakan salah satu pelarut yang banyak diaplikasikan dalam sintesis biodiesel. Namun penggunaan DES berbasis ChCl dan gliserol sebagai co-solvent dalam metanolisis DPO belum dilaporkan. Oleh karena itu, perlu diketahui pengaruh jumlah DES sebagai co-solvent dalam reaksi metanolisis dengan bahan baku DPO.

1.3Tujuan Penelitian

1.4Manfaat Penelitian

Memperoleh informasi mengenai kelayakan dan potensi penggunaan DES berbasis ChCl : Gliserol dalam sintesis biodiesel berbahan baku DPO.

1.5Ruang Lingkup

1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.

2. Bahan baku yang digunakan adalah CPO, choline chloride (ChCl), gliserol (C3H8O3), natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), metanol (CH3OH), aquades (H2O), etanol (C2H5OH), phenolftalein (C20H14O4), dan asam fosfat (H3PO4).

3. Sintesis deep eutectic solvents (DES) dilakukan dengan kondisi reaksi: a. Variabel tetap

 Kecepatan pengadukan = 300 rpm [16]

 Suhu = 80 ᵒC [16]

 Waktu = 1 jam [16]

b. Parameter yang diuji

 Densitas dengan metode tes OECD 109  Viskositas dengan metode tes ASTM D 445

4. Reaksi transesterifikasi untuk sintesis biodiesel dilakukan dengan kondisi reaksi:

a. Variabel tetap

 Massa DPO = 30 gram

 Kecepatan pengadukan = 400 rpm [17]

 Suhu = 60 ˚C [17]

 Waktu = 1 jam [17]

 Rasio mol metanol : DPO = 6 : 1 [18]  Konsentrasi katalis = 1 % berat DPO [18] b. Variabel bebas

 Katalis = KOH dan NaOH

c. Parameter yang diuji

 Komposisi bahan baku CPO dengan menggunakan GC-MS  Kadar FFA dan kadar air bahan baku DPO Metode Tes AOCS

Official Method Ca 5a-40

 Densitas biodiesel dengan metode tes OECD 109.  Viskositas biodiesel dengan metode tes ASTM D 445

ABSTRAK

Deep Eutectic Solvent (DES) dapat dibuat dari campuran a quarternary ammonium salt dan hydrogen bond donour. DES merupakan pelarut yang tidak beracun dan biodegradable dibanding pelarut organik seperti n-heksana serta memiliki harga

yang lebih murah dibandingkan Ionic Liquid lainnya. Aplikasi DES sebagai

co-solvent pada proses metanolisis biodiesel pada bahan baku degummed palm oil

(DPO) dilakukan untuk mengetahui pengaruh jumlah DES yang digunakan. Pada penelitian ini, DES dibuat dari campuran Choline Cloride (ChCl) dan gliserol dengan rasio molar 1:2. Campuran ChCl dan gliserol dipanaskan hingga suhu 80 °C dan sambil dihomogenkan dengan kecepatan pengadukan 300 rpm selama 1 jam. Hasil

yield metil ester tertinggi yang diperoleh adalah 85,00 % dengan kemurnian ester

96,23 % dan rasio molar metanol : DPO 6:1, jumlah DES 1,5 %, katalis 1 %, temperatur reaksi 60 °C, dan kecepatan pengadukan 400 rpm. DES sebagai cosolvent dalam metanolisis tidak mampu meningkatkan yield metil ester yang diperoleh dibandingkan dengan hasil yield biodiesel tanpa penambahan DES.

Kata kunci: Biodiesel, Co-solvent, Crude Palm Oil, Deep Eutectic Solvent Metanolisis

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO)

DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)

: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL

SKRIPSI

Oleh

SITI MAISARAH

120405048

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO)

DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)

: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL

SKRIPSI

Oleh

SITI MAISARAH

120405048

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA

PRODUKSI BIODIESEL

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 27 Januari 2017

Siti Maisarah NIM 120405048

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA

PRODUKSI BIODIESEL

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 26 Januari 2017 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, 27 Januari 2017

Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

Ir.Renita Manurung, MT Ir.Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19681214 199702 2 002

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

(Dr. Ir. Taslim, M.Si) (Dr. Erni Misran, S.T., M.T) NIP. 19650115 199003 1 002 NIP. 19730913 200003 2 001

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Proses Metanolisis Degummed Palm Oil (DPO) dalam Sistem Pelarut Choline Choride (ChCl) : Gliserol Pada Produksi Biodiesel”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri tentang penggunaan DES dalam proses transesterifikasi biodiesel dengan menggunakan bahan baku minyak sawit.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Renita Manurung, MT., selaku Dosen Pembimbing dan Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Ibu Erni Misran ST, MT, Ph.D., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.

3. Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Kedua Orangtua penulis Alm. Rinaldi dan Sukrisna serta Abangda Sukri Rahmadhani, Amd dan Sukri Rachmadsyah, Amd yang telah memberikan dukungannya secara penuh baik moril dan materil sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

6. Bapak Mariadi yang telah memberikan saran dan bantuan dalam penyelesaian skripsi ini.

7. Debbie Aditia Ramadhani, selaku partner penelitian penulis yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

8. Keluarga GA yang terdiri dari Nisaul Fadilah Dalimunthe, Muliani Syahputri, Ghendis Ekawati Ayu, Muhammad Syukri, Faris Alanjani, Dede M. Taher, Abror Z., Alm. Jakaria Nasution, Syofwan Dwie Yudha, Askalani Iqbal, Gewa Handika, Irsa Septiawan, Salwa Jody, M. Bairuni, dan Putri Ramadhani yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

9. Keluarga Geng C yang terdiri dari Nike Taruna, Piety Maria P.S, Brigitta Alphantaria, Meilia, Muliani Syahputri, Ghendis Ekawati, Debbie A. Ramadhani, dan Nisaul Fadilah Dalimunthe yang selalu berbagi suka dan duka dalam menjalani kehidupan di Teknik Kimia ini.

10.Teman-teman angkatan 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

11.Keluarga Laboratorium Kimia Analisa Tahun ajaran 2014/2015 dan 2015/2016.

12.Abang dan Kakak senior, adik-adik junior yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Januari 2017 Penulis

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk,

Papa dan Mama tercinta,

Alm. Rinaldi dan Sukrisna

Serta Abang-abang tersayang,

Sukri Rahmadhani, A.md dan Sukri Rachmadsyah, A.md.

Mereka adalah keluarga terhebat yang telah membesarkan, mendidik, dan

mendukung dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.

Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan doa yang tiada henti kalian

berikan selama ini.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Siti Maisarah NIM : 120405048

Tempat/tgl lahir : Medan, 4 Mei 1994

Nama orang tua : Alm. Rinaldi dan Sukrisna Alamat orang tua :

Jl. Datuk Kabu Gg. Verdi Desa Tembung, Kecamatan Percut Sei. Tuan, Kabupaten Deli Serdang Sumatera Utara.

Asal sekolah

 SD Negeri 19 Tanjung Medan tahun 2000 - 2006  SMP Negeri 1 Ampek Angkek tahun 2006 - 2009  SMA Negeri 1 Bukittinggi tahun 2009 - 2012 Pengalaman organisasi/kerja:

1. PEMA FT USU periode 2013/2014 sebagai anggota Keuangan dan Perlengkapan

2. HIMATEK USU periode 2014 - 2015 sebagai anggota bidang Humas 3. HIMATEK USU periode 2015-2016 sebagai anggota Departemen

Pendidikan dan Kaderisasi

4. Covalen Study Group (CSG) FT USU periode 2014-2015 sebagai anggota

Bendahara Umum.

5. Asisten Laboratorium Kimia Analisa Departemen Teknik Kimia USU periode 2014/2015 – 2015/2016.

6. Kerja Praktek di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. Desa Sosor Ladang Porsea tahun 2016.

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran 8 Gambar 2.2 Sintesis Deep Eutetic Solvents (DES) dari ChCl dan Gliserol 12 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)

dari Choline Cloride dan Gliserol 19

Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Sintesis Biodiesel Secara Transesterifikasi 20 Gambar 3.3 Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES) 23 Gambar 3.4 Flowchart Pretreatment Bahan Baku 23 Gambar 3.5 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel 24 Gambar 4.1 Kadar ALB CPO Sebelum dan Sesudah Degumming 26 Gambar 4.2 Kadar Air CPO Sebelum dan Setelah Degumming 27 Gambar 4.3 Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis NaOH (a) Tanpa

DES (b) dengan Penambahan DES 28

Gambar 4.4 Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis KOH (i) Tanpa

DES (ii) dengan Penambahan DES 29

Gambar 4.5 Yield biodiesel vs jumlah DES 31

Gambar 4.6 Reaksi Transesterifikasi Sintesis Biodiesel dengan Penambahan

DES sebagai co-solvent 32

Gambar 4.7 Kemurnian Ester vs Jumlah DES 32

Gambar 4.7 Proses Pemisahan (a) Tanpa DES (b) Dengan DES 32 Gambar 4.8 Perbandingan Fasa Metanol Minyak tanpa dan dengan Penambahan

DES 32

Gambar D.1 Foto Proses Pembuatan DES LD-1

Gambar D.2 Foto Proses Degumming Minyak Sawit LD-1 Gambar D.3 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel LD-2 Gambar D.4 Foto Proses Pembuatan Biodiesel LD-2

xiii

Gambar D.10 Analisis viskositas LD-5

Gambar D.11 Analisis densitas LD-5

Gambar E.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO LE-1 Gambar E.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Tanpa DES LE-2 Gambar E.3 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan

DES 0,5 % LE-3

Gambar E.4 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan

DES 1 % LE-4

Gambar E.5 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan

DES 1,5 % LE-5

Gambar E.6 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan

DES 2 % LE-6

Gambar E.7 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan

DES 2,25 % LE-7

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel 14 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) 22

Tabel 4.2 Karakteristik Biodiesel 33

Tabel LA.1 Komposisi asam lemak CPO LA-1

Tabel LA.2 Komposisi trigliserida CPO LA-1

Tabel LA.3 Kadar Air dan ALB CPO LA-2

Tabel LB.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel Suhu 15 oC LB-1 Tabel LB.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel LB-1

xv

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU 41

LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis

GCMS 41

LA.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO 41

LA.3 Kadar Air dan ALB CPO 42

LAMPIRAN B DATA PENELITIAN 43

LB.1 Data Densitas Biodiesel 43

LB.2 Data Viskositas Kinematik Biodiesel 43

LB.3 Data yield Etil Ester 43

LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN 44

LC.1 Perhitungan Kadar ALB CPO 44

LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB CPO 44 LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB DPO 44 LC.2 Perhitungan Kebutuhan Metanol 45 LC.3 Perhitungan Densitas Biodiesel 46 LC.4 Perhitungan Viskositas Biodiesel 46

LC.5 Perhitungan Yield Biodiesel 47

LAMPIRAN D DOKUMENTASI 48

LAMPIRAN E HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN BIODIESEL 53 LE.1 Hasil Analisis Komposisi Asam Lemak CPO 53

LE.2 Hasil Analisis Biodiesel 54

DAFTAR SINGKATAN

ALB Asam Lemak Bebas

CPO Crude Palm Oil

DES Deep Eutectic Solvent

DPO Degummed Palm Oil

FAEE Fatty Acid Etil Ester

FAME Fatty Acid Metil Ester

FFA Free Fatty Acid

GCMS Gas Chromatography Mass Spectometry

HBD Hidrogen Bond Donour

ILs Ionic Liquids

RPO Refined Palm Oil

xvii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

b/b Perbandingan berat bahan – berat bahan baku %

N Normalitas N

V Volume ml

M Berat Molekul gr/mol

m Massa gr

ρ Massa jenis gr/ml