Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) Dengan Katalis Asam Polistirena Sulfonat (PSS) 4 % Dan 8 % Pada Suhu 1200 C Selama 6 Jam

(1)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha Curcas) DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA

SULFONAT (PSS) 4 % DAN 8 % PADA SUHU 120

C

SELAMA 6 JAM

TESIS

Oleh :

DEDI MARDIANSYAH

107026010

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

(2)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha Curcas) DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA

SULFONAT (PSS) 4 % DAN 8 % PADA SUHU 120

C

SELAMA 6 JAM

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister

Sains Dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program

Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

DEDI MARDIANSYAH

107026010

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

(3)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha Curcas) DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA

SULFONAT (PSS) 4 % DAN 8 % PADA SUHU 120

C

SELAMA 6 JAM

TESIS

Oleh

DEDI MARDIANSYAH

107026010

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

(4)

PENGESAHAN TESIS

Judul Proposal : PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha Curcas) DENGAN KATALIS ASAM

POLISTIRENA SULFONAT (PSS) 4 % DAN 8 % PADA SUHU 1200 C SELAMA 6 JAM

Nama Mahasiswa : DEDI MARDIANSYAH Nomor Induk Mahasiswa : 107026010

Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Menyetujui Komisi Pembimbing

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Nimpan Bangun, M.Sc Dr. Marhaposan Situmorang Ketua Anggota

Ketua Program Studi Dekan

Dr. Nasruddin, MN, M.Eng. Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP 195507061981021002 NIP 196310261991031001

(5)

PERNYATAAN ORISINILITAS

PEMBUATAN

BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha

Curcas)

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA SULFONAT (PSS)

4 % DAN 8 % PADA SUHU 120

0C SELAMA 6 JAM

TESIS

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

Medan, Juli 2012

Dedi Mardiansyah NIM. 107026010

(6)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai Civitas Akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Dedi Mardiansyah Nim : 107026010

Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

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

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha Curcas)

DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA

SULFONAT (PSS) 4 % DAN 8 % PADA SUHU 120

C SELAMA 6 JAM

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

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Medan, Juli 2012

(7)

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama : Dedi Mardiansyah, S.Si

Tempat, Tgl Lahir : Pasir Pengaraian, 16 Desember 1987 Agama : Islam

Alamat Lengkap : Komp. Taman Setia Budi Indah Blok B-14 Medan Telp/ HP : 081371188483

Email : mardian1049@yahoo.co.id Instansi Tempat Bekerja : SMK Swasta Ar-Rahman Medan

Alamat Kantor : Jl. Brigjend. H. Abdul Manaf Lubis No. 58 Medan

DATA PENDIDIKAN

SD : SDN 001 Danau Sati Tamat : 2000 SMP : SMPN 1 Rambah Tamat : 2003 SMA : SMAN 2 Rambah Hilir Tamat : 2006 Strata-1 : FMIPA Fisika Universitas Riau Tamat : 2010 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2012

(8)

Telah diuji pada Tanggal 23 Juli 2012

PANITIA PENGUJI TESIS

KETUA : Dr. Nimpan Bangun, M.Sc ANGGOTA : 1. Dr. Marhaposan Situmorang

2. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 3. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 4. Drs. Herli Ginting, M.S 5. Drs. Adityawarman, M.Si

(9)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... x

BAB I : PENDAHULUAN ... 1

1.1.Latar Belakang ... 1

1.2.Batasan Masalah ... 2

1.3.Perumusan masalah ... 2

1.4.Tujuan Penelitian... 2

1.5.Manfaat Penelitian... 3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. Biodiesel ... 4

2.2. Jenis- jenis Bahan Baku Biodiesel ... 5

2.3. Jarak Pagar (Jatropha Carcas) ... 5

2.4. Katalis... 8

2.5. Katalis Asam Polistirena Sulfonat (PSS) ... 9

2.6. Pengaruh Katalisator Terhadap Laju Reaksi ... 10

2.7. Metanol... 10

2.7.1 Sifat - Sifat Metanol ... 11

2.7.2. Kegunaan Metanol ... 12

2.8. Gliserol ... 12

(10)

2.9. Pengaruh Peningkatan Suhu Pada Reaksi ... 13

2.10. Reaksi Transesterifikasi ... 13

2.11. Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel ... 15

2.11.1. Viskositas ... 15

2.11.2.Densitas (Rapat Massa) ... 16

2.11.3.Titik Kabut (Clound Point)dan Titik Tuang (Puor Point) 16

2.11.4.Bilangan Iod ... 17

2.11.5.Kadar Air ... 17

2.11.6.Bilangan Cetana ... 17

2.12.Persyaratan Kualitas Biodiesel ... 18

2.13.Persyaratan Mutu Solar ... 18

BAB III : METODE PENELITIAN ... 19

3.1.Tempat dan Waktu Penelitian ... 19

3.2.Proses Pembuatan Biodiesel... 19

3.2.1. Alat dan Bahan ... 19

3.3.Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar ... 20

3.4.Prosedur Kerja ... 21

3.5.Pengujian Viskositas ... 22

3.6.Pengujian Densitas (Density) ... 23

3.7.Pegujian Titik Nyala... 25

(11)

3.9.Pengujian Kadar Air. ... 27

3.10.Pengujian Bilangan Iodin ... 28

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN ... 29

4.1. Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar (Jatrohpa Curcas Oil) ... 29

4.2. Pengaruh Jumlah katali Terhadap Perolehan Metil Ester ... 34

4.3. Pengaruh Jumlah Metanol dan Minyak Jarak Terhadap Perolehan Metil Ester ... 35

4.4.Pengaruh Perubahan Suhu Pada Reaksi ... 35

BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN ... 37

4.3.Kesimpulan... 37

4.4.Saran ... 37

DAFTAR PUSTAKA ... 38

(12)

DAFTAR TABEL

Nomor J u d u l Halaman

2.1 Beberapa Sumber Minyak Nabati Sebagai Bahan Baku Biodiesel ... 5

2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar ... 7

2.3 Sifat – Sifat Fisika dan Kimia Metanol... 11

2.4 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 ... 18

2.5 Persyaratan Mutu Solar ... 18

4.1 Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas Oil) Dalam Basis Hitungan 100 gr ... 29

4.2 Massa FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi ... 31

4.3 Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar Dan Perbandingan Jumlah Metanol, Jumlah Katalis, Suhu Reaksi Dan Lama Reaksi ... 33

(13)

DAFTAR GAMBAR

Nomor J u d u l Halaman

3.1 Diagram Pembuatan FAME (Biodiesel) Dari Minyak Jarak Pagar ... 20 4.1 Grafik Perbandingan Jumlah Katalis Terhadap Persentase Metil

Ester ... 34 4.2 Grafik Perbandingan Pengaruh Jumlah Metanol Terhadap Perolehan

Metil Ester. ... 35 4.3 Grafik Hubungan Antara Konversi Suhu dengan Persentase Metil

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor J u d u l Halaman

A Hasi Uji GC Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) ... L-1 B Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium ... L-4

(15)

KATA PENGANTAR

Bismillahirahmanirrahim,

Syukur Alhamdullah penulis sampaikan atas kehadirat Allah SWT dan limpahan rahmat-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Penelitian ini selesai berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada:

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister Studi Ilmu Fisika.

Dekan Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa program Magister Studi Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc, Sekretaris Program studi ilmu fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih yang kepada Bapak Dr. Nimpan Bangun M.Sc selaku pembimbing utama dengan penuh perhatian, telah membimbing dan memberikan arahannya, dan juga kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang yang telah meluangkan waktu dan arahannya dalam membimbing dan mengarahkan sehingga tesis ini selesai.

Kepada Ayahanda (Syaharuddin), Ibunda (Maryam) dan kepada adik-adik tersayang (Delfi Ardiansyah, S.T, Andi Bramudia dan Liliana Saharani) serta seluruh keluarga tercinta yang telah memberi dukungan, doa yang penuh dengan keikhlasan sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian.

Teman satu tim, Muhammad Syafii, Mika Agustina Tarigan dan semua teman angkatan 2010 atas segala pengorbanan dan motivasinya. Semua pihak yang telah mendoakan dan membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

(16)

Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dengan baik, namun demikian penulis menyadari masih ada beberapa kelemahan dari penelitian ini. Untuk itu pada kesempatan ini penulis menyambut baik kritik dan saran dari pembaca demi kesempurnaan penelitan ini.

Terakhir penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu baik langsung maupun tidak langsung dan selama penyusunan penelitian ini maupun dalam presentasi penelitian ini.

Semoga tesis ini bermanfaat baik bagi penulis maupun pembaca, amin.

Medan, Juli 2012

(17)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha Curcas) DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA

SULFONAT (PSS) 4 % DAN 8 % PADA SUHU 120

C

SELAMA 6 JAM

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan biodiesel minyak jarak pagar (Jatropha Curcas) melalui proses transesterifikasi. Minyak jarak pagar sebelumnya diuji titrasi diperoleh asam lemak bebas 7,78 %. Proses ini dilakukan dalam autoclave dengan campuran perbandingan minyak jarak pagar dengan metanol adalah 1: 12 mol. Reaksi ini dibantu dengan penggunaan katalis PSS 8 % yang berlangsung dalam waktu 6 jam pada suhu 1200C larutan dinetralkan dengan amoniak, dan diekstraksi dengan n-hexsana. Transesterifikasi ini menghasilkan 2 lapisan, yaitu lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah mengandung gliserol dan metanol sisa. Kemudian ke dua lapisan tersebut dipisahkan, lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan n-heksan secukupnya kemudian dicuci dengan aquadest berulang kali. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4 anhidrus kemudian disaring. Filtrat dimurnikan dengan

destilasi biasa, kemudian divakum dan hasilnya ditimbang. FAME yang telah jadi kemudian diuji dengan Gaskromatografi (GC) untuk mengetahui kandungan hasil reaksinya, dengan rincian metil ester = 93,35 %, monogiserida = 0,348 %, digliserida = 0,448 %, triglisrida = 0,685%.

(18)

MANUFACTURE OF BIODIESEL FROM JATROPHA CURCAS

OIL USING 4 % AND 8% POLISTIRENA SULFONAT ACID

(PSS) CATALYST AT A TEMPERATURE OF 120

C

FOR 6 HOURS

ABSTRACT

Production of castor oil biodiesel has been done by transesterification process. The castor oil was previously tested for titration and produced 77,78 % free fatty acid. The process was done in a autoclave by mixing the materials of castor oil to methanol in 1 : 12 mole. The reaction use 8 % of PSS catalyst in 1200C for 6 hours. The solution was neutralized by ammoniac and estracted by n-hexane. The transesterification resulted in 2 layers : upper layer containing methyl ester (FAME) and the lower layer containing residual glycerol and methanol and than separated. The upper layer of the separating funnel contained FAME added sufficiently by n-hexane, and then washed by aqueous repeatedly. The filtrate was distillated by an usual distillation and than vacuumed and the residue weighted. FAME has finished then tested with Gaskromatografi(GC) to determine the content of the results of the reaction, the breakdown of methyl ester=93.35%, monogiserida=0.348% =0.448% diglycerides, triglisrida=0.685%.

(19)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha Curcas) DENGAN KATALIS ASAM POLISTIRENA

SULFONAT (PSS) 4 % DAN 8 % PADA SUHU 120

C

SELAMA 6 JAM

ABSTRAK

(20)

MANUFACTURE OF BIODIESEL FROM JATROPHA CURCAS

OIL USING 4 % AND 8% POLISTIRENA SULFONAT ACID

(PSS) CATALYST AT A TEMPERATURE OF 120

C

FOR 6 HOURS

ABSTRACT

(21)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sejak beberapa tahun terakhir Indonesia mengalami penurunan produksi minyak nasional yang disebabkan menurunnya secara alamiah (natural decline) cadangan minyak pada sumur-sumur yang berproduksi. Di lain pihak, pertambahan jumlah penduduk telah meningkatkan kebutuhan sarana transportasi dan aktivitas industri yang berakibat pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM). Jika pola konsumsi bahan bakar fosil masih terus menerus seperti sekarang, cadangan sumber energi bahan bakar fosil khususnya minyak bumi diperkirakan hanya akan cukup untuk 10 tahun lagi. Karena itu diperlukan bahan pengganti yang bersumber dari bahan yang dapat diperbarukan seperti minyak nabati maupun lemak hewani (Alamsyah, A.N., 2006). Selain semakin menipisnya jumlah cadangan bahan bakar fosil, alasan penting lain untuk mengurangi penggunaannya adalah masalah kerusakan lingkungan, harga yang terus melambung, dan beban subsidi yang semakin besar.

Telah dilaporkan berbagai metode untuk pembuatan biodiesel dari minyak nabati, yang dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif untuk mesin diesel. Secara umum biodiesel dapat diperoleh melalui reaksi transesterifikasi dengan bantuan katalis. Transestifikasi minyak nabati dengan campuran methanol dikatalis oleh NaOH dan KOH menghasilkan FAME dan gliserol (Marchetti, J.M., 2007).

Sebagai bahan alternatif energi minyak nabati telah dicoba menghasilkan metil ester dalam penggunaannya disebut biodiesel. Namun metil ester yang dihasilkan masih mengandung gliserida, monogliserida, digleserida, dan trigliserida serta gliserol. Oleh karena itu perlu di murnikan lagi. Hasil penelitian sebelumnya telah dilaporkan, dengan kondisi reaksi 4 % polistirena sulfonat (PSS) pada suhu 800 C selama 6 jam telah dianalisa hasil reaksinya. Berat campuran hasil reaksi hanya 36 gr dengan menggunakan 50 gr minyak jarak, dari hasil campuran tersebut ternyata FAME yang dihasilkan 65,6 %, dengan cempuran 19,9 % trigliserida, 8,8 % digliserida dan 1,2 % monogliserida (Sihotang, P., 2011). Dengan alasan tersebut, perlu tindak lanjut untuk memperoleh kondisi dan hasil yang lebih optimum. Misalnya dengan menaikan rasio katalis menjadi 8 %, suhu reaksi menjadi 1200C dan rasio

(22)

metanol menjadi 26 ml sehingga hasil transesterifikasi ini kemudian akan dianalisa secara kimia.

Proses pembuatan biodiesel dimulai dengan pembuatan natrium metoksida dari metanol dan natrium hidroksida (NaOH). Kemudian direaksikan dengan minyak jarak pagar dalam reaktor dan dipanaskan pada suhu sesuai variabel. Hasil dari reaksi ini didiamkan selama 6 jam di dalam corong pemisah sehingga terbentuk dua lapisan dimana lapisan atas adalah biodiesel dan lapisan bawah gliserol. Biodiesel kemudian di lakukan pencucian dengan air (50oC) di dalam corong pemisah untuk menghilangkan pengotor dalam biodiesel. Selanjutnya, biodiesel di lakukan analisa viskositas kinematik, densitas, bilangan iod, dan titik kabut. Bahan ini akan di buat menjadi B5 (campuran solar 95 % dan 5 % FAME) dan B10 (campuran solar 90 % dan 10 % FAME), yang akan di uji sifat fisis dan uji performan motor dieselnya.

1.2. Perumusan Masalah

1. Apakah Asam Polistirena Sulfonat (PSS) 4 % dan 8 % dapat meningkatkan hasil metil ester yang lebih baik.

2. Apakah ada pengaruh peningkatan persen katalis, metanol dan suhu terhadap jumlah metil ester yang dihasilkan.

1.3.Batasan Masalah

Pada penelitian ini masalah dibatasi pada pembuatan biodiesel dari minyak jarak pagar menggunakan bantuan katalis sulfonat polistirena (PSS) dengan menaikkan persen katalis dari 4 % ke 8 % , suhu reaksi dari 800C ke 1200C, metanol dari 13 ml ke 26 ml dengan lama reaksi yang dilakukan adalah 6 jam dan hasilnya dianalisis dengan Gaskromatografi (GC) untuk mengetahui kandungan hasil reaksinya.

1.4. Tujuan Penelitian

1. Meningkatkan kualitas metil ester dari minyak jarak pagar.

(23)

1.5. Manfaat penelitian

1. Mengetahui pengaruh ditingkatkannya persen katalis, jumlah metanol dan suhu terhadap hasil metil ester.

2. Menurunkan persen monoglierida, digliserida dan trigliserida.

3. Penelitian ini dapat memberi informasi ilmiah tentang bahan polimer asam yang bermanfaat sebagai katalis pada reaksi transesterifikasi minyak jarak yang memiliki asam lemak bebas 7,78 %.

(24)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan. Sebuah proses dari transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses ini, tidak seperti minyak sayur langsung, biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, dia lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas (Sufriyani, T.,2006).

Biodiesel merupakan alternatif yang paling dekat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena ia merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Secara konsep, proses pembuatan biodiesel tidaklah rumit. Biodiesel dihasilkan melalui proses yeng disebut reaksi esterifikasi asam lemak bebas atau reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol dan bantuan katalis sehingga dapat menghasilkan metil ester / etil ester asam lemak dengan gilserol.

Biodiesel pertama kali di kenalkan di Afrika Selatan sebelum perang dunia ke II sebagai bahan bakar kendaraan berat. Bahan bakar nabati biodiesel merupakan kandidat kuat sebagai bahan alternatif pengganti bensin dan solar yang selama ini digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Pemerintah Indonesia telah mencanangkan pengembangan dan implementasi bahan bakar tersebut, bukan hanya untuk menanggulangi krisis energi yang mendera bangsa namun juga sebagai salah satu solusi kebangkitan ekonomi masyarakat.

katalis

(25)

2.2. Jenis- jenis Bahan Baku Biodiesel

Biodiesel adalah senyawa methyl ester atau ethyl ester yang digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan baker minyak bumi. Biodiesel lebih ramah lingkungan karena biodegradable dan non toxic. Pembakaran biodiesel mampu mengurangi emisi sebesar 20%. Biodesel ini diproleh dari tumbuhan dibawah ini ada beberapa jenis tumbuhan yang dapat dijadikan sebagai sumber enrgi alternataif (Hambali, E., 2007).

Tabel. 2.1. Beberapa sumber minyak nabati sebagai bahan baku Biodiesel

Nama Lokal Nama Latin Sumber

Minyak

Isi % Berat Kering

Jarak Pagar Jatropha Curcas Inti biji 40-60

Jarak Kaliki Riccinus Communis Biji 45-50

Kacang Suuk Arachis Hypogea Biji 35-55

Kapok / Randu Ceiba Pantandra Biji 24-40

Karet Hevea Brasiliensis Biji 40-50

Kecipir Psophocarpus Tetrag Biji 15-20

Kelapa Cocos Nucifera Inti biji 60-70

Kelor Moringa Oleifera Biji 30-49

Kemiri Aleurites Moluccana Inti biji 57-69

Kusambi Sleichera Trijuga Sabut 55-70

Nimba Azadiruchta Indica Inti biji 40-50

Saga Utan Adenanthera Pavonina Inti biji 14-28 Sawit Elais Suincencis Sabut dan biji 45-70 + 46-54 Nyamplung Callophyllum Lanceatum Inti biji 40-73

Randu Alas Bombax Malabaricum Biji 18-26

Sirsak Annona Muricata Inti biji 20-30

Srikaya Annona Squosa Biji 15-20

Sumber ( Badan Mesin Kejuruan Persatuan Insinyur Indonesia : 2011)

2.3. Jarak Pagar (Jatropha Curcas)

Jarak Pagar juga dikenal dengan nama jarak budeg, jarak gundul, atau jarak cina. Tanaman yang berasal dari daerah tropis di Amerika Tengah ini tahan kekeringan dan tumbuh dengan cepat. Jarak Pagar berbeda dengan Jarak kaliki atau Jarak kepyar atau Jarak kosta (Ricinus communis), yang mempunyai ciri seperti tanaman singkong racun, buahnya berbulu seperti rambutan. Jarak kepyar juga menghasilkan minyak dan digunakan sebagai bahan baku atau bahan tambahan industri cat vernis, plastik, farmasi, dan kosmetika, sehingga sudah lama dibudidayakan secara komersial di Indonesia. Akan tetapi, minyak jarak

(26)

kepyar tidak cocok digunakan sebagai bahan bakar biofuel karena terlalu kental, jadi hanya bisa digunakan sebagai pelumas.

Jarak kaliki (Ricinus communis), merupakan tanaman tahunan berumur pendek (bianual), berbuah setahun sekali ( terminal ), sedangkan jarak pagar ( Jatropha curcas ) mampu berbuah terus menerus apabila Agroklimatnya mendukung. Jarak pagar mempunyai sosok yang kekar, batang berkayu bulat dan mengandung banyak getah. Tinggi mencapai 5 meter dan mampu hidup sampai 50 tahun. Daun tunggal, lebar, menjari dengan sisi berlekuk-lekuk sebanyak 3 – 5 buah., bunga berwarna kuning kehijauan, berupa bunga majemuk berbentuk malai, berumah satu dan uniseksual, kadang-kadang ditemukan bunga hermaprodit. Jumlah bunga betina 4 – 5 kali lebih banyak daripada bunga jantan. Buah berbentuk buah kendaga, oval atau bulat telur, berupa buah kotak berdiameter 2 – 4 cm dengan permukaan tidak berbulu dan berwarna hijau ketika masih muda dan setelah tua kuning kecoklatan. Apabila ditoreh, batang mengeluarkan getah seperti lateks, berwarna putih atau kekuning-kuningan (Nurcholis, M., 2007). Buah jarak tidak masak serentak Buah jarak pagar terbagi menjadi 3 ruangan, masing-masing ruangan 1 biji. Biji berbentuk bulat lonjong berwarna cokelat kehitaman dengan ukuran panjang 2 cm, tebal 1 cm, dan berat 0,4 – 0,6 gram/biji. Jarak pagar termasuk dalam familia Euphorbiaceae satu famili dengan tanaman karet dan ubikayu.

Adapun kelasifikasi Jarak pagar sebagai berikut : Divisi : Spermatophyta

Sub divisi : Angiospermae

Kelas : Dicotyledonae

Ordo : Euphorbiales

Famili : Euphorbiaceae

Genus : Jatropha

Spesies : Jatropha curcas L.

Jarak Pagar dapat ditemukan tumbuh subur di berbagai tempat di Indonesia. Umumnya terdapat di pagar-pagar rumah dan kebun atau sepanjang tepi jalan, tapi jarang ditemui berupa hamparan. Tanaman Jarak pagar berbentuk pohon kecil maupun belukar besar yang tingginya mencapai lima meter. Cabang-cabang pohon ini bergetah dan dapat diperbanyak dengan biji, setek atau kultur jaringan dan mulai berbuah delapan bulan setelah ditanam dengan produktivitas 0,5 – 1,0 ton biji kering/ha/tahun. Selanjutnya akan meningkat

(27)

secara bertahap dan akan stabil sekitar 5 ton pada tahun ke lima setelah tanam (Brasmato, Y.,2003).

Tabel 2.2. Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar

Karakteristik % Kadar

Asam lemak palmitat Asam lemak Stearat Asam lemak Oleat Asam lemaklinoleat Asam lemak Miristat Asam lemak Arakhidrat

14,5 5,5

50 29,6 0,26 0,15

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

Secara umum terdapat dua tantangan dalam pengembangan proses produksi biodiesel dari minyak jarak yaitu :

1. Reaksi transesterifikasi yang bersifat reversibel dan ketidaklarutan antara minyak dan alkohol reaksi reversibel harus dijaga agar kesetimbangan reaksi bergeser ke arah produk sehingga perolehan biodiesel tinggi. Untuk mencapai hal tersebut, biodiesel atau gliserol harus dipisahkan selama reaksi agar kesetimbangan reaksi bergeser ke arah produk. Reaksi yang tidak sempurna dapat menyebabkan rendahnya kualitas biodiesel karena terdapat zat- zat pengotor seperti Trigliserida, Digliserida, Monogliserida dan kehilangan reaktan.

2. Menggunakan membran reaktor. Membran reaktor memadukan proses reaksi dan proses pemisahan produk dalam satu tahap yang simultan sehingga terjadi pengadukan bahan baku secara kontinu dan menjaga proses perpindahan massa yang besar antara fasa yang saling tidak larut, Membran reaktor dapat melakukan

(28)

pemisahan reaktan yang tidak bereaksi dan produk yang dihasilkan secara kontinu sehingga kesetimbangan reaksi bergeser ke arah produk dan perolehan produk biodiesel tinggi. Minyak jarak pagak sebelum dimasukkan kedalam reaktor terlebih dahulu ditambahkan katalis dalam lartan metanol, sedangkan hasil produksi dari reaktor tersebut adalah biodesel yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar.

2.4. Katalis

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.

Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama:

1. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerap. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. katan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas. 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 dipisahkan dari larutan produksi sehingga dapat digunakan kembali (Bangun, N., 2008).

2. Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Katalis homogen yang banyak digunakan pada reaksi transesterifikasi adalah katalis basa seperti kalium hidrosida (KOH) dan natrium hidrosida (NaOH) (Darnoko, D., 2000). Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:

(29)

A + C → AC (1) B + AC → AB + C (2)

Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi

A + B + C → AB + C

2.5. Katalis Asam Polistirena Sulfonat (PSS)

Katalis yang umum digunakan adalah katalis asam dan basa, asam lebih banyak digunakan sebagai katalis esterifikasi asam-asam lemak bebas (ALB) atau Free Fatty Acid (FFA). Namun katalis ini mempunyai kendala dimana waktu reaksi cendrung berjalan lambat. Agar proses berjalan sedikit lancar maka dapat digunakan asam Polistiren Tersulfonasi Sulfonat karena asam ini dapat membeikan efisiensi dan perpindahan panas yang baik.

Polistiren Tersulfonasi Sulfonat (PSS) merupakan suatu senyawa organik dengan rumus molekul C6H5CH=CH2. Stiren dapat mengalami reaksi adisi kontinyu sehingga akan

terbentuk polimer yang tersusun dari monomer-monomer stiren. Prepolimerizer merupakan awal proses dimulainya polimerisasi stiren. Melalui proses tersebut, stiren akan dipolimerisasi (biasanya dengan menggunakan peroksida sebagai oksidator) diaduk hingga campuran reaksi terkonsentrasi menjadi polimer akibat adanya proses pencampuran yang efisien dan perpindahan panas yang baik. Sulfonasi merupakan suatu reaksi substitusi yang bertujuan untuk mensubstitusi atom H dengan gugus -SO3H pada molekul organik melalui ikatan kimia pada atom karbonnya. Polistiren bersifat impermeabel terhadap proton, akan tetapi polistiren yang telah tersulfonasi akan permeabel terhadap proton karena memiliki gugus sulfonat (-SO3H). Gugus initerbentuk akibat reaksi sulfonasi antara polistiren dengan asetil sulfonat.

Asam Polistirena Sulfonat (PSS) adalah asam yang berbentuk polimer. Keunggulan Polimer ini lebih bercampur homogen terhadap minyak sehingga lebih efektif sebagai katalis transesterifikasi. Pemisahan katalis Asam Polistirena Sulfonat (PSS) lebih mudah dari asam sulfat karena bobot molekulnya lebih besar dan sifat liophilitas lebih tinggi dari asam sulfat dan dapat dipakai kembali sehingga tidak mencemari lingkungan.

(30)

2.6.Pengaruh Katalisator Terhadap Laju Reaksi

Peningkatan produksi hasil reaksi yang dilakukan melalui peningkatan temperatur, kadang-kadang tidak efektif, karena mungkin saja hasil yang diharapkan tidak stabil pada temperaturt inggi. Beberapa penemuan pada awal abad 19 menunjukkan ada sejumlah reaksi yang kecepatan reaksinya dipengaruhi oleh adanya substani yang tidak mengalami perubahan sampai akhir proses.

Katalis didefinisikan sebagai suatu substansi yang mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa terdapat sebaga produk akhir reaksi. Walaupun menurut definisi jumlah katalisator tidak berubah pada akhir reaksi, tetapi tidak berlaku anggapan bahwa katalisator tidak mengawali jalannya reaksi selama reaksi berlangsung. Katalisator akan mengawali penggabungan senyawa kimia akan terbentuk suatu kompleks antara substansi tersebut dengan katalisator. Kompleksnya yang terbentuk hanya merupakan bentuk hasil antara yang akan terurai kembali menjadi produk reaksi dan molekul katalisator.

Katalisator tidak mengalami perubahan pada akhir reaksi, karena itu tidak Memberikan energi kedalam sistem, tetapi katalis akan memberikan mekanisme reaksi alternatif dengan energi pengaktifan yang lebih rendah dibandingkan dengan reaksi tanpa katalis, sehingga adanya katalis akan meningkatkan laju reaksi.

2.7. Metanol

Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Metanol merupakan bentuk alkohol paling

sederhana. Pada keadaan atmosfer metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan dari pada etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri.

Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dan air.

Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut:

(31)

2 CH3OH + 3 O2→ 2 CO2 + 4 H2O

Api dari metanol biasanya tidak berwarna. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati bila berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tak terlihat.

Karena sifatnya yang beracun, metanol sering digunakan sebagai bahan additif bagi pembuatan alkohol untuk penggunaan industri penambahan "racun" ini akan menghindarkan industri dari pajak yang dapat dikenakan karena etanol merupakan bahan utama untuk minuman keras (minuman beralkohol). Metanol kadang juga disebut sebagai wood alcohol

karena ia dahulu merupakan produk samping dari distilasi kayu. Saat ini metanol dihasilkan melului proses multi tahap. Secara singkat, gas alam dan uap air dibakar dalam tungku untuk membentuk gas hidrogen dan karbon monoksida kemudian gas hidrogen dan karbon monoksida ini bereaksi dalam tekanan tinggi dengan bantuan katalis untuk menghasilkan metanol. Tahap pembentukannya adalah endotermik dan tahap sintesisnya adalah eksotermik.

2.7.1 Sifat - Sifat Metanol

Sifat – sifat fisik dan kimia metanol ditunjukkan pada tabel 2.3 berikut :

Tabel 2.3 Sifat – Sifat Fisika dan Kimia Metanol (Perry, 1984) Massa molar 32.04 g/mol

Wujud cairan tidak berwarna Specific gravity 0.7918

Titik leleh –97 °C, -142.9 °F (176 K) Titik didih 64.7 °C, 148.4 °F (337.8 K) Kelarutan dalam air sangat larut

Keasaman (pKa) ~ 15.5

2.7.2 Kegunaan Metanol

Metanol digunakan secara terbatas dalam mesin pembakaran dalam, dikarenakan metanol tidak mudah terbakar dibandingkan dengan bensin. Metanol campuran merupakan

(32)

bahan bakar dalam model radio kontrol. Salah satu kelemahan metanol sebagai bahan bakar adalah sifat korosi terhadap beberapa logam, termasuk aluminium. Metanol, merupakan asam lemah, menyerang lapisan oksida yang biasanya melindungi aluminium dari korosi:

6 CH3OH + Al2O3 L 2 Al(OCH3)3 + 3 H2O

Ketika diproduksi dari kayu atau bahan oganik lainnya, metanol organik tersebut merupakan bahan bakar terbarui yang dapat menggantikan hidrokarbon. Namun mobil modern pun masih tidak bisa menggunakan BA100 (100% bioalkohol) sebagai bahan bakar tanpa modifikasi. Metanol juga digunakan sebagai solven dan sebagai antifreeze, dan fluida pencuci kaca depan mobil. Penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan pembuat bahan kimia lainnya. Sekitar 40% metanol diubah menjadi formaldehyde, dan dari sana menjadi berbagai macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan tekstil.

Dalam beberapa pabrik pengolahan air limbah, sejumlah kecil metanol digunakan ke air limbah sebagai bahan makanan karbon untuk denitrifikasi bakteri, yang mengubah nitrat menjadi nitrogen. Bahan bakar direct- methanol unik karena suhunya yang rendah dan beroperasi pada tekanan atmosfer, ditambah lagi dengan penyimpanan dan penanganan yang mudah dan aman membuat methanol dapat digunakan dalam perlengkapan elektronik.

2.8. Gliserol

Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas 3 atom karbon. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus –OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida.

Sifat fisik dari gliserol merupakan cairan tidak berwarna, tidak berbau, cairan kental dengan rasa yang manis, densitas 1,261, titik lebur 18,20C, titik didih 2900C dan gliserol juga digunakan sebagai penghalus pada krim cukur, sabun, dalam obat batuk dan syrup atau untuk pelembab. Gliserol disebut juga dengan gliserin yang merupakan hasil samping dari reaksi pembentukan biodesel. Gliserol dapat didegredasi secara biologis, tidak beracn dan tidak berbahaya.

(33)

2.9. Pengaruh Peningkatan Suhu Pada Reaksi

Temperatur dalam reaksi merupakan hal yang penting untuk diperhatikan, karena semakin tinggi temperature maka konversi reaksi semakin tinggi karena molekul yang bergerak di dalam larutan memiliki sejumlah tertentu energi potensial dalam ikatan-ikatan atomnya dan sejumlah energi kinetik dalam gerakan atom-atomnya. Dengan pemanasan atau menaikkan suhu, molekul memperoleh tambahan energi kinetik, lebih sering terjadi tumbukan dan lebih bertenaga, dan mengubah energi kinetik menjadi energi potensial.

Agar bereaksi, molekul-molekul yang bertumbukan itu harus mengandung cukup energi potensial untuk mencapai keadaan transisi pada saat bertumbukan dan terjadi pematahan ikatan. Energi yang harus dimiliki molekul untuk melewati keadaan transisi ini merupakan energi aktivasi, sehingga semakin besar energi potensial yang dimiliki molekul akibat pemanasan atau kenaikan suhu, semakin mudah molekul melewati keadaan transisi dan reaksi yang terjadi semakin cepat.

2.10. Reaksi Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida dengan alkohol membentuk metil ester asam lemak (FAME) dan gliserol sebagai produk samping.

Persamaan umum Reaksi transesterifikasi ditunjukkan seperti di bawah ini :

C H₂ C H C H₂ O O O C C C R R R O O O C

H₃ OH

+

C H₂ C H C H₂ OH OH OH

+

R C

O CH₃

Trigliserida

Katalis

Glisrol

Metil ester asam lemak ( FAME )

Metode transesterifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan katalis asam. Katalis asam yang digunakan antara lain seperti asam klorida anhidrat, asam sulfat, maupun turunan sulfonat.

Asam sulfat dalam metanol secara umum sudah banyak dilakukan. Minyak nabati mengalami reaksi transesterifikasi dikatalisis dengan campuran 10% asam sulfat dalam

(34)

metanol sambil dipanaskan. Kemampuan katalisis asam sulfat metanol 1-2% setara dengan sifat asam klorida – metanol 5% dan katalis asam sulfat ini mudah dibuat. Transesterifikasi dengan katalis ini menghasikan alkil ester berjumlah banyak, tetapi berjalan lambat. Faktor perbandingan jumlah alkohol dengan minyak adalah penting. Kelebihan alkohol membuat glisrol sulit untuk diperoleh. Karena itu perbandingan pemakaian alkohol dengan minyak harus dibuat dengan tepat. Dengan prinsip kesetimbangan, maka pemakaian alkohol yang berlebih akan menggeser kesetimbangan kearah kanan sehingga berpengaruh pada peningkatan jumlah ester yang terbentuk.

Mekanisme transesterifikasi dengan katalis asam dapat dilihat pada gambar dibawah ini

R C O

O R₁ H+

R C O

O+ H

R₁

R₂OH

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

O R₂

HOR₁

H+ Ester / Lemak

( alkohol)

Alkil Ester

Reaksi ini akan berlangsung dengan menggunakan katalis alkali pada tekanan atmosfir dan temperatur antara 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

(35)

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, B. 1984).

3. Jenis katalis

Katalis berfungsi untuk memepercepat reaksi dan menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi dapat berlangsung pada suhu kamar sedangkan tanpa katalis reaksi dapat berlangsung pada suhu 250°C, katalis yang biasa digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah katalis basa seperti kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH).

Reaksi transesterifikasi dengan katalis basa akan menghasilkan konversi minyak nabati menjadi metil ester yang optimum (94% - 99%)dengan jumlah katalis 0,5% – 1,5% bb minyak nabati. Jumlah katalis KOH yang efektif untuk menghasilkan konversi yang optimum pada reaksi transesterifikasi adalah 1% bb minyak nabati (Darnoko, D., 2000).

2.11. Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 2.11.1 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. Viskositas 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 viskositas minyak nabati itu sampai mendekati viskositas biodiesel Standar Nasional Indonesia (SNI) dan standar Solar.

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

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

(36)

Viskositas kinematik dapat diukur dengan alat Viskometer Oswald. Persamaan untuk menentukan viskositas kinematik dengan menggunakan Viskometer Oswald :

μ = K x t

….….(2.1)

dimana μ = viscositas kinematik (centi stokes atau cSt) K = konstanta viscometer Oswald

t = waktu mengalir fluida didalam pipa viscometer (detik)

2.11.2 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.

ρ

=

(2.3)

dimana : ρ adalah densitas (kg/m3) m adalah msasa ( kg) v adalah volume (m3)

2.11.3 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

(37)

ketidakjenuhan (angka iodium), jika semakin tinggi ketidak jenuhan maka titik tuang akan semakin rendah dan juga dipengaruhi oleh panjangnya rantai karbon, jika semakin panjang rantai karbon maka titik tuang akan semakin tinggi.

2.11.4 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, G., 1997), 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 I2/100 g) berdasarkan Standart Biodiesel indonesia.

2.11.5 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.

2.11.6 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).

(38)

2.12. Persyaratan Kualitas Biodiesel

Tabel 2.4 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006

Parameter dan Satuannya Batas Nilai Metode Uji Metode Setara

Massa jenis pada 40°C, kg/m3 850 – 890 ASTM D 1298 ISO 3675

Viskositas kinematik pada 40°C, mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0 ASTM D 445 ISO 3104

Angka setana min. 51 ASTMD 613 ISO 5165

Titik nyala (mangkok tertutup),°C min. 100 ASTM D 93 ISO 2710

Titik kabut,°C maks. 18 ASTM D 2500 -

Korosi bilah tembaga (3 jam, 50°C) maks. no. 3 ASTM D 130 ISO 2160

Residu karbon,%-berat, - dalam contoh asli

- dalam 10% ampas distilasi

Maks. 0,05 (maks 0,03)

ASTM D 4530 ISO 10370

Air dan sedimen,%-vol. maks. 0,05 ASTM D 2709 -

Temperatur distilasi 90%, °C maks. 360 ASTM D 1160 -

Abu tersulfatkan,%-berat maks. 0,02 ASTM D 874 ISO 3987

Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 100 ASTM D 5453 prEN ISO 20884

Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 AOCS Ca 12-55 FBI-A05-03

Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 AOCS Cd 3-63 FBI-A01-03

Gliserol bebas,%-berat maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03

Gliserol total,%-berat maks. 0,24 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03

Kadar ester alkil,%-berat min. 96,5 Dihitung*) FBI-A03-03

Angka iodium, g-I2/(100 g) maks. 115 AOCS Cd 1-25 FBI-A04-03

Uji Halphen negatif AOCS Cb 1-25 FBI-A06-03

Sumber : Forum Biodiesel Indonesia

2.13. Persyaratan Mutu Solar

Tabel 2.5. Persyaratan Mutu Solar

(39)

BAB III

METODELOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik USU untuk Proses Transesterifikasi dan untuk Uji sifat Fisika dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan.

3.2.Proses Pembuatan Biodiesel 3.2.1. Alat dan Bahan

1. Alat yang Dibutuhkan a. Beaker Glass 250 ml b. Pipet Tetes

c. Autoclave (Reaktor) d. Hotplate Stirrer e. Magnetic Stirrer f. Corong Pisah g. Neraca Analitia h. Thermometer 1000C i. Indiator Universal

j. Labu Leher Tiga k. Kertas Saring l. Alat Vakum m. Thermostat n. Alat Destilasi

2 Bahan yang Dibutuhkan a. Minyak Jarak Pagar b. Katalis PSS

c. Methanol Kering d. Eter

e. Aquadest

f. N-heksana (C6H14)

g. Na2SO4 anhidrus

h. Aerosol i. Amoniak

(40)

3.3 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar

Gambar 3.1 Diagram Pembuatan FAME (Biodiesel) Dari Minyak Jarak Pagar

Minyak jarak pagar

Yang sudah diketahui kandungan asam lemak Bebasnya 7,78 %

Larutan dicuci dengan aquadest

Larutan diektrksi dengan n-heksana

Larutan dinetralkan dengan amoniak

Ditambahkan katalis PSS Tabung reaktor

Transesterifikasi Metanol kering dan eter

Lapisan bawah Pemisahan lapisan

Lapisan atas

Lapisan didestilisasi Lapisan disaring Ditambahkan Na2SO4

anhidrous

Hasil (FAME murni) Larutan divakum dan hasilnya

ditimbang

Larutan diaduk dan dipanaskan hingga suhu tetap 1200C dalam waktu 6 jam

(41)

3.4Prosedur Kerja 1. Reaksi transesterifikasi

a. Minyak Jarak Pagar dimasukkan kedalam reaktor steinless ALB 7,78 %, dengan tambahan 8 % katalis sulfonat polistirena (PSS), metanol 26 ml pada suhu 1200C dengan lama reaksi yang dilakukan adalah 6 jam.

b. Penentukan jumlah minyak jarak pagar, metanol, katalis PSS, eter dan aerosol. Perbandingan molar minyak jarak pagar terhadap metanol 1 : 12 dan konsentrasi katalis PSS 8 %. Massa minyak jarak pagar ditimbang dengan neraca sebanyak 50 gr (0,053 mol), massa methanol 10,172 gr (0,318 mol), massa katalis PSS 8 % = 50 gr, eter sebanyak 5 ml dan aerosol 0,5 gr. Kemudian bahan-bahan dimasukkan kedalam autoclave (reaktor), selanjutnya autoclave dipanaskan didalam oilbath pada suhu tetap 1200C dan diaduk dengan menggunakan hotplate stirrer selama 6 jam.

2. Proses penetralan

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

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

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

3. Proses pencucian

Kedalam reaksi dimasukkan aquades secukupnya, sehingga terjadi 2 lapisan yaitu lapisan atas merupakan metil ester (FAME) dan lapisan bawah merupakan gliserol ditambah air. Lapisan atas dan lapisan bawah dapat.

4. Proses pemisahan biodiesel dengan gliserol

a. Pada pemisahan, semuanya dimasukkan kedalam corong pisah lalu ditambah n-Hexana dengan tujuan agar zat-zat yang terlarut dan gliserol berpisah secara sempurna dengan biodiesel.

(42)

b. Kemudian gliserol dan lapisan bawah ini dibuang melalui corong dan tinggal bagian atas yang berupa FAME kasar, proses pemisahan gliserol dari FAME kasar.

c. Biodiesel dimasukkan kedalam gelas ukur lalu dimasukkan lagi Na2SO4 dengan

tujuan untuk mengikat air yang terdapat didalam biodiesel lalu didiamkan selama 3 jam hingga terbentuk serbuk putih didasar tabung reaksi.

d. Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodiesel dengan menggunakan kertas saring.

5. Proses pemurnian biodiesel

Untuk memurnikan biodiesel dari n-hexana, metanol dan eter. Biodiesel dimasukkan kedalam labu leher tiga, kemudian didestilasi biasa. Kemudian di vakum hingga pelarut habis dan FAME ditimbang dan hasilnya 28 gr.

3.5. Pengujian Viskositas

Tujuan Pengujian viskositas adalah untuk mengukur lamanya waktu aliran minyak untuk melewati batas yang telah dikalibrasi pada alat viskositas kinemtik pada suhu 400C.

Alat dan bahan yang diperlukan: 1. Viskometer

2. Beaker glass

3. Thermometer 2 buah 4. Corong glass

5. Kain lap 6. Hotplate 7. Statif 8. Penjepit

9. Balon karet pipit 10.Stopwatch 11.Biodesel

Prosedur Kerja :

1. Beaker gelas yang telah diisi dengan air, diletakkan diatas hotplate. 2. Kemudian dimasukkan viskometer kedalam beaker yang berisi air.

(43)

3. Satu termometer diletakkan didalam viskometer dan yang lainnya di dalam beaker glass berisi air.

4. Biodesel dimasukkan kedalam viskometer dengan menggunkan corong glass 20 ml. 5. Hotplate disetting pada suhu 400C dan dihubungkan dengan sumber arus listrik. 6. Setelah suhu biodesel 400C, kemudian disedot menggunakan balon karet pipet sampai

melebihi garis atas yang ada pada viskometer.

7. Balon karet yang dilepas kenudian pipa kapiler ditutup dengan jari.

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

9. Dihitung viskositas biodesel dengan menggunakan persamaan viskositas kinematik = Konstanta x waktu (detik)

3.6. Pengujian Densitas (Density)

Tujuan Pengujian adalah untuk mengetahui berat jenis dari biodesel turunan minyak jarak pagar.

Alat dan Bahan: 1. Piknometer 2. Beaker Glass 3. Tissu

4. Water bath 5. N-heksana 6. Asam Kromat 7. Aquades 8. Alkohol 9. Petrolium eter

Prosedur Kerja: 1. Standarisasi

a. Cuci piknometer (kapasitas 50 ml) dengan asam kromat. Kemudian dibersihkan dan dibiarkan beberapa jam. Kekosongan piknometer dan timbang, lalu bilas dengan aquades.

(44)

b. Isi dengan aquades yang baru mendidih hingga penuh, didingankan sampai suhu 200C dan tempatkan pada waterbath pada suhu 250C. Biarkan sampai 30 menit. Setelah 30 menit atur posisi aquades pada tanda batas dan tutup.

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

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

e. Hitung berat aquades pada suhu 250C (X) = (A-B) sebanyak 3 kali.

2. Densitas pada 25/250C

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

b. Tempatkan pada waterbath selama 30 menit pada suhu 250C. c. Atur volume biodesel sampai tanda batas dan tutup.

d. Angka dari waterbath, lap dengan tissu dan keringkan selanjutnya di timbang (C).

e. Timbang berat piknometer kosong. Seperti halnya pada bagian I(D). Berat jenis pada 25/250C (Apparent) dihitung berdasarkan (C-D)/X. Lakukan pengulangan sampai 3 kali.

f. Menimbang piknometer yang berisi sampel.

3. Densitas pada 40/250C

a. Cara kerja hampir sama dengan cara kerja pada suhu 25/250C, hanya setting suhu waterbath pada suhu 400C, dibiarkan selama 30 menit dan didinginkan pada suhu kamar.

b. Bersihkan botol sanpai kering dengan lap atau tisu dan timbang.

c. Berat jenis sampel ditentukan pada suhu tertentu, maka berat jenis pada pada 25/250C dihitung sebagai berikut:

G = G’+ 0,00064 (T-250C) ………..(3.1) Dimana:

G = Berat jenis pada 25/250C G’ = Berat jenis pada 40/250C

T = Suhu dimana berat jenis ditentukan pada 0,00064 adalah koreksi rata-rata untuk 10C

(45)

Densitas pada 25/250C

G = ……….(3.2)

Densitas pada 40/250C

G = ………. (3.3)

Dimana :

G = Berat jenis pada 25/250C G’ = Berat jenis pada 40/250C W = Berat air pada suhu 250C

3.7. Pegujian Titik Nyala

Titik nyala adalah suhu terendah sesuatu bahan bakar dapat terbakar bila bereaksi dengan udara.

Peralatan :

 Koehler Model K-16270

Prosedur kerja :

1. Isi wadah sampel pada plash point dengan sampel yang akan di analisis. 2. Pasang thermometer standart pada alat flash point pada tempatnya.

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

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

5. Putar tombol temperatur perlahan hingga posisi panas yang dikehendaki. 6. Hubungkan selang pipa gas ke tabung gas elpiji.

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

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

(46)

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

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

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

3.8. Pengujian Titik Kabut (Cloud Point)

Pengujian ini adalah untuk mengethui temperatur dimana sampel mulai terbentuk awan dibawah kondisi test.

Alat dan Bahan :

1. Gelas Ukur

2. Thermometer (Parameter – 400C s/d 600C) 3. Waterbath

4. 0ven 5. Biodesel

Prosedur kerja:

1. Sampel dimasukkan kedalam gelas ukur 20 ml, kemudian dipanaskan hingga suh 1300C didalamsebah oven dengan tujuan agar air yang terdapat dalam sampel menguap 5 Menit.

2. Masukkan gelas ukur yang berisi sampel kedalam waterbath kemudian didinginkan.

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

4. Amati suhu termometer, suhu dimana bacaaan skala termometer tidak dapat dilihat merupakan titik kabut (cloud point) dari sampel diamati.

(47)

3.9. Pengujian Kadar Air.

Kadar air diuji untuk mengukur kandungan air yang masih ada didilam biodesel. Alat dan Bahan : Metlerr Telode DL 32 Karl Fischer Coulemeter.

Prosedur Kerja :

1. Mengisi buku pemakaian alat Mettler Telode DL 32 Karl Fisher Coulometer.

2. Isikan Moleculer Sieve kedala rongga pada bagian dalam tutup vissel. 3. Isikan 1 ampul (5 ml) katolie pada bagian dalam cell.

4. Isikan anolie pada bagian luar cell (ketinggian anolie berada diatas katolie).

5. Hubungkan stop kontak pada sumber listrik stabil 220V. Tekan tombol ON pada alat Mettler Telode DL 32 Karl Fischer Coulemeter.

6. Tekan tombol “Run”

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

8. Alat akan melakukakn “Pretitration”. Kemudian tunggu sampai pretitration selesai dimana alat berada dalam keadaan Stand By.

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

11.Masukkan “Mix Time” sesuai kebutuhan dan tekan tombol “F3 OK”. 12.Masukkan sampel dengan menggunakan syringe bersih, dimana sampel

yang berada dalam syringe tersebut telah diketahui beratnya dan tekan tombol “F3 OK”.

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

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

15.Tnggu sampai hasil analisa keluar lalu dicatat hasil analisanya.

16.Jika telah selesai ditekan tombol “F3 OK” maka alat akan berada dalam keadaan Stand By. Ulangi pengerjaan dengan contoh yang lain.

17. Untuk mematikan alat tekan tekan tombol “ reset” dan tekan tombol “ON/OFF” Pada Bagian belakang alat.

(48)

3.10. Pengujian Bilangan Iodin

Pengujian iod ini untuk mengetahui seberapa banyak ikatan rangkap pada biodesel turunan minyak jarak pagar. Makin tinggi bilangan iod emakin mudah rusak biodesel.

Alat yang digunakan :

1. Enleymeyer tertutup (500 mL) 2. Labu Ukur

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

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

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

(49)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.Transestrifikasi Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas Oil)

Reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar menggunakan bantuan katalis sulfonat polistirena (PSS) dengan rasio katalis 4 % dan 8 % , suhu reaksi 1200C dan metanol 26 ml dengan lama reaksi yang dilakukan adalah 6 jam telah dilakukan dan hasil reaksi diuji dengan Gaskromatografi (GC) untuk mengetahui kandungan hasil reaksinya.

Hasil reaksi berupa campuran metil ester asam lemak yang sering disebut FAME (Fatty Acid Methyl Ester) beserta dengan gliserol dipengaruhi oleh katalis dan suhu, karena katalis dan suhu mampu mempercepat laju reaksi pada proses transesterifikasi.

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

Tabel. 4.1 Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas Oil) Dalam Basis Hitungan 100 gr

Nama asam MR Asam lemak % Asam lemak Massa metil ester asam lemak (gr) Jumlah asam lemak Massa rumus trigliserida (gr) Jumlah mol trigliserida Massa trigliserida (gr) C12 C14 C16 C18 C18F1 C18F2 C18F3 C20 214 242 270 298 296 294 292 326 0,1412 0,1276 13,3349 7,257 41,7708 30,7242 2,9396 0,0916 0,1412 0,1276 13,3349 7,257 41,7708 30,7242 2,9396 0,0916 0,00066 0,000527 0,049389 0,024352 0,141118 0,104504 0,010067 0,000281 638 722 806 890 884 878 872 974 0,000220 0,000176 0,016463 0,008117 0,047039 0,034835 0,003356 0,000094 0,140320 0,126897 13,269049 7,224530 41,584861 30,584861 2,926177 0,091225 Jumlah 95,945703

(50)

Keterangan : C12 = Asam Larutan

C14 = Asam miristat

C16 = Asam Palminat

C18 = Asam Stearat

C18F1 = AsamOleat

C18F2 = Asam Linoleat

C18F3 = Linoleat

C20 = Asam Arachidat

Contoh hitungan :

Nama asam lemak C12 : mempunyai rumus CH3(CH2)10COOCH3. Persen asam

lemak = 0,1412 berarti jumlahnya (Massa Asam Lemak = 0,1412 gr). Massa rumus = 214, maka jumlah mol asam lemak C12 = 0,00066. Massa rumus trigliserida C12 itu = 638.

Jumlah mol trigliserida = 0,00066/3 = 0,000220 mol, setara dengan 0,000220 x 638 (massa rumus trigliserida = 0,140320). Dari hitungan diatas maka diperoleh untuk 100 gr asam lemak memerlukan massa trigliserida 95,945703 gr. Artinya dalam 95,945703 gr minyak jarak menghasilkan metil ester 100 gr.

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

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

gr iserida berattrigl yak Berat 100 min (teori)

FAME _×

     = gr gr gr 100 945703 , 95 50 (teori)

FAME _×

     = gr 1128 , 52 (teori) FAME =

(51)

Artinya jika proses transesterifikasi berlangsung sempurna 100 %,dari 50 gr minyak jarak pagar akan menghasilkan jumlah metil ester sebanyak 52,1128 gr.

Untuk mendapatkan metil ester asam lemak (FAME) dari minyak jarak pagar, maka dilakukan dengan proses transesterifikasi dalam methanol dengan menggunakan katalis asam PSS pada suhu 1200C dari 50 gr minyak jarak pagar yang ditransesterifikasi diproleh FAME kasar dengan variasi konsentrasi katalis PSS. FAME kasar adalah FAME yang mengandung campuran metil ester, monogliserida, digliserida dan trigliserida sehingga hasilnya seperti tabel dibawah ini.

Table 4.2 Massa FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi

No Produksi FAME Massa FAME Kasar Yang Dihasilkan 1.

Rasio PSS 8 %, pada suhu 1200C

Rasio PSS 4 %, pada suhu 1200C

Rasio PSS 4 %, pada suhu 800C (Ritonga, M., 2011)

Rasio PSS 8 %, pada suhu 800C (Sihotang, P., 2011)

48,13 gram

48,0 gram

40,4 gram

40,04 gram

Jadi, persentase konversi FAME dapat dihitung dengan :

1. Minyak Jarak Pagar 50 gr Katalis PSS 8% Dalam Waktu 6 Jam dan Suhu 1200C

% 100 FAME % ×      = FAMEteori FAMEkasar konversi

(52)

% 100 1128 , 52 13 , 48 FAME % _×      = gr gr konversi % 35 , 92 FAME

%konversi =

Setelah dihitung dengan alat Gaskromatografi (GC), maka diperoleh : ME = 93,35 %, MG = 0,348 %, DG = 0,448 %, TG = 0,685 %

2. Minyak Jarak Pagar 50 gr Katalis PSS 4 % Dalam Waktu 6 Jam dan Suhu 1200C

% 100 FAME % ×      = FAMEteori FAMEkasar konversi % 100 1128 , 52 0 , 48 FAME % _×      = gr gr konversi % 10 , 92 FAME

%konversi =

Setelah dihitung dengan alat Gaskromatografi (GC), maka diperoleh : ME = 91,732 %, MG = 0,808 %, DG = 0 , TG = 0,5,615 %

3. Minyak Jarak Pagar 50 gr Katalis PSS 4% Dalam Waktu 6 Jam dan Suhu 800C (Ritonga, M., 2011)

% 100 FAME % ×      = FAMEteori FAMEkasar konversi % 100 1128 , 52 4 , 40 FAME % _×      = gr gr konversi % 53 , 77 FAME

%konversi =

Setelah dihitung dengan alat Gaskromatografi (GC), maka diperoleh : ME = 14,990 %, MG = 1,031%, DG = 16,095%, TG = 63,281%

(53)

4. Minyak Jarak Pagar 50 gr Katalis PSS 4% Dalam Waktu 6 Jam dan Suhu 800C (Sihotang, P., 2011)

% 100 FAME % ×      = FAMEteori FAMEkasar konversi % 100 1128 , 52 04 , 40 FAME % _×      = gr gr konversi % 83 , 76 FAME

%konversi =

Setelah dihitung dengan alat Gaskromatografi (GC), maka diperoleh : ME = 65,56 %, MG = 1,16 %, DG = 8,854 %, TG = 19,893 %

Tabel 4.3 Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar Dan Perbandingan Jumlah Metanol, Jumlah Katalis, Suhu Reaksi Dan Lama Reaksi.

N o Minyak jarak (gr) Volume metanol (ml) Jlh katalis (%) Suhu (0C)

Lama reaksi (jam) Massa campuran ME,MG, DG,TG (gr)

Campuran ME,MG,DG,TG (%)

ME MG DG TG

1 50 26 8 % 120 6 48,13 93,350 0,348 0,448 0,685 2 50 26 4 % 120 6 48,10 91,732 0,808 0 5,615

3 50 26 4 % 80 6 40,04 65,560 1,160 8,854 19,893

2 50 13 4 % 80 6 40,4 14,990 1,031 16,095 63,281

Catatan : ME = metil ester MG = monogliserida DG = digliserida TG = trigliserida

Dari grafik dapat dilihat bahwa produksi FAME minyak jarak pagar yang diperoleh dari hasil percobaan dengan katalis PSS 4 % untuk lama reaksi 6 jam prosentase konversi

(54)

PSS 4 % untuk lama reaksi 6 jam persentase konversi FAME sebesar 76,83% (Sihotang, P., 2011), sedangkan pada percobaan berikutnya dengan menaikkan konsentrasi katalis PSS menjadi 8 % untuk lama reaksi tetap 6 jam, maka persentase konversi FAME meningkat menjadi 92,35%. Berdasarkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi katalis yang digunakan berbanding lurus dengan besarnya produksi FAME yang dihasilkan.

4.2 Pengaruh Jumlah Katalis Terhadap Perolehan Metil Ester

Dengan dinaikkannya jumlah katalis polistirena sulfonat dalam reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar menjadi 2 kali lebih besar dari 4 % menjadi 8 % dalam jumlah minyak jarak yang sama, diperoleh hasil metil ester meningkat dari 91,732 % menjadi 93,350 %. Dapat juga dilihat jumlah trigliserida yang terdapat pada campuran hasil reaksi menurun dari 5,615 % menjadi 0,685 %, hal ini membuktikan bahwa semakin besar jumlah katalis poilistirena sulfonat yang digunakan dalam reaksi transesterifikasi, semakin besar juga metil ester yang dihasilkan.

Perbandingan jumlah katalis terhadap perolehan metil ester.

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Pengaruh Jumlah Katalis Terhadap Perolehan Metil Ester.

91.732

93.35

91.6 91.8 92 92.2 92.4 92.6 92.8 93 93.2 93.4 93.6

0 2 4 6 8 10

(55)

4.3 Pengaruh Jumlah Metanol dan Minyak Jarak Terhadap Perolehan Metil Ester Dari tabel 4.3 terlihat bahwa dengan melipat gandakan jumlah metanol menjadi 2 kali lebih besar dari 13 ml menjadi 26 ml pada reaksi transesterifikasi menyak jarak dengan metanol, maka metil ester yang dihasilkan meningkat dari 14,99 % menjadi 65,56 %. Hal ini juga dibuktikan dengan jumlah trigliserida yang terdapat dalam campuran hasil reaksi semakin menurun dari 63,281 % menjadi 19,893 %. Ini berarti bahwa semakin besar jumlah metanol yang digunakan dalam reaksi trasesterifikasi maka semakin banyak metil ester yang terbentuk.

Perbandingan pengaruh jumlah metanol terhadap perolehan metil ester.

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Pengaruh Jumlah Metanol Terhadap Perolehan Metil Ester.

4.3 Pengaruh Perubahan Suhu Pada Reaksi

Suhu dalam reaksi merupakan hal yang penting untuk diperhatikan, karena semakin tinggi temperature maka konversi reaksi semakin tinggi karena molekul yang bergerak di dalam larutan memiliki sejumlah energi potensial tertentu dalam ikatan-ikatan atomnya dan sejumlah energi kinetik dalam gerakan atom-atomnya. Dengan pemanasan atau menaikkan suhu, molekul memperoleh tambahan energi kinetik, lebih sering terjadi tumbukan dan lebih bertenaga, dan mengubah energi kinetik menjadi energi potensial. Hal ini terlihat pada saat menaikkan suhu dari 800C menjadi 1200C maka diperoleh kenaikan persentase metil ester

14.99

65.56

0 10 20 30 40 50 60 70

0 5 10 15 20 25 30

(56)

dari 65,56 % menjadi 93,35 % dan jumlah persentase trigliserida semakin menurun dari 19,893 % menjadi 0,685 %, ini membuktikan dengan dinaikkannya suhu reaksi transesterifikasi maka jumlah metil ester yang dihasilkan juga semakin besar.

Perbandingan pengaruh kenaikan suhu terhadap persentase metil ester adalah.

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Konversi Suhu dengan Persentase Metil Eser

65.56

93.35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 20 40 60 80 100 120 140

(57)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

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

1. Transesterifikasi minyak jarak pagar dengan katalis asam polisterena sulponat (PSS) 8 % untuk lama reaksi 6 jam persentase konversi FAME sebesar 92,35 %.

2. Semakin besar persentase katalis, suhu dan jumlah metanol pada proses transesterifikasi akan semakin meningkatkan persentase hasil produksi FAME.

3. Dengan dinaikkannya persentase katalis dari 4 % menjadi 8 % maka persentase metil ester naik dari 91,732 % menjadi 93,35 %.

4. Kenaikan suhu dari 800C menjadi 1200C menaikkan tingkat persentase metil ester dari 65,56 % menjadi 93,35 %.

5. Dengan menaikkan jumlah methanol dari 13 ml menjadi 26 ml dapat menaikkan tingkat persentase metil ester dari 14,99 % menjadi 65,56 %.

5.2. Saran

Katalis asam Polistirena Sulfonat (PSS) sangant baik digunakan pada reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar, tetapi teknik pembuatannya sangat rumit. Hal ini dikernakan kecilnya reaktor (autoclave) yang digunakan, sehingga pengerjaannya harus dilakukan berulang-ulang.

(58)

DAFTAR PUSTAKA

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

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

Brasmato, Y., 2003. Biji Jarak, Pemanfaatan dan Kegunaan di Masa Mendatang : Benih.Vol.2.No.01. Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan.

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

Frank, G. 2004. The Chemistry of Oil And Fats. Publish in USA and Canada.

Guan, G., Kasabe, K,. Sakura, N., and Moriyama, K. 2009. Transesterification of vegetable oil to biodiesel fuel using acid catalyst in the presence of dimethyl eter. Fuel 88: 81-86.

Hambali, E., 2007. Teknologi Bioenergi. Argo Media, Jakarta.

Jannu, H., 2010. Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Kemiri dengan Menggunakan Katalis CaO dan Cosolvent Eter. F-MIPA USU. Medan.

Knote, G., Ounn, R.O., and Bugby, M.O., 1997. Biodiesel: The Ve of Vegetable Oils and Their Derivatives as Alternative Diesel Fuels, Fuels and Chemicals From Biomass. ACS Symposium Series.

Marchetti, J.M., V.U. Miguel, and A.F. Errazu. 2007. Possible Methods For Biodiesel Production, Renewable And Sustainable Energy Review.

(59)

Ritonga, M.,2011. Biodiesel dari Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) Ber – Asam Lemak Bebas 7,78% dengan Katalis Asam Polistirena Sulfonat (PSS) 1% dan 4% dalam Waktu 6 Jam Terhadap Sifat Fisika. Tesis, Jurusan Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara.

Nabi, M. N., 2009. Influence of Biodiesel Addition to Fischer-Tropsch Fuel on Diesel Engine Performance and Exhaust Emissions. Norwegian University of Science and Technology (NTNU), 7491 Trondheim, Norway.

Nurcholis, M., 2007. Jarak Pagar dan Biodiesel. Seri Budi Daya.

Rachmaniah, O., 2000. Study Kinetika Transesterifikasi Dengan Katalis Asam (HCL) Minyak Mentah Dedak Menjadi Biodiesel. Medan

Solomon, G., 1992. Organic Chemistry. 5thed, John Wiley % Sons, Canada.

Siboro, J., 2010. Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karateristik Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah Menggunakan Katalis CaO. Medan

Sihotang, P., 2011. Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) Dengan Menggunakan Katalis Polistirena Sulfonat (PSS). Universitas Sumatera Utara.

Sitorus, P., 2011. Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas ) Penggunakan Katalis KOH 4 % Dengan Variasi Lama Reaksi 2 ; 4 dan 6 Jam. Tesis, Jurusan Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara.

Sivaprakasam, S., 2007. Optimization of the Transesterification Process for Biodiesel Production and Use of Biodiesel in a Compression Ignition Engine. Department of Mechanical Engineering, Annamalai UniVersity, Annamalainagar 608 002, Chidambaram, Tamil Nadu, India.

(60)

Soerawidjaja., T.H., 2003. Mengenai Standar Metode Uji Biodiesel di Indonesia. Kelompok Penelitian dan Pengembangan Energi ITB, Bandung.

Sufriani, T., 2006. Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas Oil) dengan Proses Transesterifikasi. Institute Teknologi Sepuluh November.

Yusikan, F. 2006. Optimasi Komposisi Katalis Campuran Fe2(SO4)3. X H2O dan H2SO4

Dalam Sintetis Metil Ester Melalui Reaksi Transesterifikasi Minyak Goring Bekas Sebagai Bahan Biodiesel.

(61)

L-1

(62)

(63)

Transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha Curcas) Pada Konsentrasi Katalis PSS 4 %, Selama 6 Jam dengan Suhu 1200C dan perbandingan Methanol dan Minyak Adalah 12 : 1

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

Lampiran B Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium

Gambar 1 : Autovlave (Reaktor) Gambar 2: Proses Ekstraksi tempat reaksi transesterifikasi

Gambar 3: Hasil transesterifikasi FAME Gambar 4 : Pemisahan gliserol dan Gliserol dari FAME

(69)

Gambar 5 : Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel Gambar 6 : Rotavapor

dengan menggunakan kertas saring

Gambar 7 : Untuk memurnikan biodiesel dari n-Hexana, Metanol dan Eter, Biodiesel didestilasi

atau divakum

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Lampiran B Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium

Gambar 1 : Autovlave (Reaktor) Gambar 2: Proses Ekstraksi tempat reaksi transesterifikasi

(6)

Gambar 5 : Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel Gambar 6 : Rotavapor dengan menggunakan kertas saring

Gambar 7 : Untuk memurnikan biodiesel dari n-Hexana, Metanol dan Eter, Biodiesel didestilasi