28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 KARAKTERISTIK WCO Waste Cooking Oil
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah WCO Waste Cooking Oil. Waste Cooking Oil yang digunakan yaitu minyak hasil sisa penggorengan yang
diperoleh dari pedagang gorengan atau dari usaha kecil menengah.WCO diperoleh dari pedagang gorengan yang terletak di Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan.
Adapun karakteristik WCO Waste Cooking Oil dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 4.1 Karakteristik WCO Waste Cooking Oil Sebelum Pretreatment
Karakteristik Nilai
nis gmL 0,910 kgm
3
3,13 Air
1,241 Gelap, keruh
4.2 PROSES PRETREATMENT WCO Waste Cooking Oil
Sebelum proses Transesterifikasi, dilakukan perlakuan awal yaitu proses pretreatment pada limbah waste cooking oil dengan cara mencampurkan karbon
aktif sebanyak 1 dari minyak jelantah yang telah di panaskan 100 C.Adapun tujuan
dilakukan pretreatment adalah untuk menurunkan kadar air dan angka asam lemak bebas secara signifikan pada waste cooking oil.
Bahan baku untuk proses transesterifikasi harus memiliki angka asam lemak bebas 0,5 - 1 [37].Jikakadar asam lemak bebas tinggi akan mengakibatkan
reaksitransesterifikasi terganggu akibat terjadinyareaksi penyabunan antara katalis dengan asam lemak bebas sehingga menurunkan yield biodiesel [38].
4.2.1 Karakteristik Waste Cooking OilSetelah Pretreatment
Adapun karakteristik Waste Cooking Oil setelah pretreatment dapat dilihat pada tabel 4.2
Tabel 4.2 Karakteristik WCO Waste Cooking Oil setelah Pretreatment
Karakteristik Nilai
Densitas 0,907 kgm
3
ALB 0,82
Kadar Air 0,48
Warna Terang, Jernih
Berdasarkan tabel diatas, dapat dilihat bahwa setelah pretreatment, karakteristik waste cooking oil lebih bagus. Hal ini terlihat dari densitas dan asam
lemak bebas yang semakin menurun sedangkan warna semakin terang jernih. Dari angka asam lemak bebas waste cooking oil sebelum dilakukan pretreatment yaitu
3,13 . Kemudian setelah dilakukan pretreatment, angka asam lemak bebas berkurang menjadi 0,82. Dengan demikian, hasil pretreatment dapat dilanjutkan ke
dalam proses transesterifikasi karena angka asam lemak bebas 1 .
4.2.2 Analisis Komposisi Waste Cooking Oil
Minyak jelantah hasil pre-treatment dilakukan analisis menggunakan GCGas Chromatography untuk mengetahui komposisi asam-asam lemak yang terkandung
di dalamnya. Hasil GC dapat dilihat pada tabel 4.3 dan dalam bentuk kromatogram disajikan pada gambar LD.1
Tabel 4.3 Komposisi Asam Lemak dari Waste Cooking Oil
Jenis Asam
Lemak No
Retention Time menit
Komponen Penyusun Komposisi
bb
Asam Lemak
Jenuh 1
2,635 Asam Dekanoat C
10:0
0,0777 2
5,368 Asam Laurat C
12:0
0,3935 3
8,196 Asam Miristat C
14:0
0,9550 4
11,178 Asam Palmitat C
16:0
41,0134 5
15,920 Asam Arakidat C
20:0
0,3465 6
13,670 Asam Stearat C
18:0
3,9562 Total
46,725 Asam
Lemak Tak
Jenuh 1
14,011 Asam Oleat C
18:1
44,1591 2
14,512 Asam Linoleat C
18:2
8,7113 3
14,933 Asam Linolenat C
18:3
0,0189 4
11,465 Asam Palmitoleat C
16:1
0,2126 5
16,113 Asam Eikosenoat C
20:1
0,1559 Total
53,257. Berdasarkan hasil analisis GC, komposisi asam lemak dari WCO dapat dilihat
pada tabel diatas. Dari hasil analisa, komponen asam lemak yang dominan pada
sampel minyak jelantah terletak pada puncak ke 7 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam oleat sebesar 44,1591, pada puncak ke 4 yaitu asam lemak jenuh
berupa asam palmitat sebesar 41,0134 dan pada puncak ke 8 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam linoleat sebesar 8,7113. Dari hasil analisa gas
kromatografi diperoleh kandungan asam lemak jenuh pada sampel minyak jelantah adalah 46,725 dan asam lemak tidak jenuh sebesar 53,257.
Berdasarkan data komposisi asam lemak dari minyak jelantah, maka diperoleh berat molekul rata rata FFA Waste Cooking Oil adalah
270,005
grmol dan berat molekul rata rata Waste Cooking Oil dalam bentuk trigliserida adalah
848,1908
grmol.
4.3 YIELD BIODIESEL KATALIS KOH MURNI DENGAN KATALIS ABU KULIT KAKAO
Pembuatan biodiesel dengan menggunakan katalis abu kulit kakao dibandingkan dengan menggunaan katalis KOH murni yang telah dilakukan oleh
Aladetuyi et al [14], untuk melihat kemampuan katalis abu kulit kakao dalam mentransesterifikasi minyak menjadi biodiesel. Pada penelitian yang dilakukan oleh
aladetuyi et all, diperoleh perbandingan hasil yield biodiesel menggunakan katalis Cocoa Pod Ash dan KOH dengan bahan baku palm kernel oil PKO pada kondisi
reaksi yang sama yaitu temperature 100 C, waktu reaksi 2 jam dan rasio mol metanol
: minyak 5,62:1 molmol 5:1wv sebesar 94 dan 90 . Sehingga penelitian ini menggunakan kulit kakao sebagai katalis pada pembuatan biodiesel.
Katalis yang digunakan pada penelitian yaitu sebesar 4,5, dan 6 wt .Dari hasil analisa AAS Atomic Absorbtion Spectrophometer persentasi K
2
O yang terkandung dalam abu kulit kakao yang di kalsinasi pada suhu 650
C sebesar 54,38. Sehingga banyaknya katalis yang berfungsi dalam reaksi transesterifikasi
dengan menggunakan katalis abu kulit kakao sebesar 2,17 ; 2,71 ; dan 3,26 wt. Yield biodiesel yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 4.4
Tabel 4.4 Perbandingan Yield Biodiesel menggunakan Katalis KOH Murni dengan Abu Kulit Kakao
Katalis Jumlah Katalis
Yield
KOH Murni 0,5 g
90, Abu Kulit Colat 0,5g KOH
1,09 g 94
4.4 PENGARUH VARIABEL WAKTU REAKSI DAN PERSEN KATALIS
TERHADAP YIELD
DAN KEMURNIAN BIODIESELPADA PROSESTRANSESTERIFIKASI
4.4.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Kemurnian
Biodiesel
Adapun hubungan antara waktu reaksi dan persen katalis terhadap kemurnian biodiesel pada kondisi suhu reaksi 65
o
C dan rasio molar alkohol dan minyak 12 : 1 dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.1 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis Terhadap Kemurnian Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65
o
C Pada penelitian ini, berdasarkan gambar 4.1 dapat dilihat bahwa semakin lama
waktu reaksi maka kemurnian biodiesel yang di hasilkan akan semakin meningkat dan akan turun jika waktu reaksi terlalu lama. Seperti yang di tunjukkan gambar 4.1,
pada persen katalis 4 kondisi waktu reaksi 2 jam ke 3 jam dapat dilihat kemurnian meningkat dari 96,82 menjadi 98,98 , akan tetapi menurun pada saat waktu
reaksi 4 jam yaitu 69,81. Ritonga dkk [18] melakukan penelitian tentang produksi metil ester dengan
transesterifikasi minyak sawit menggunakan katalis K
2
O dari kulit buah kelapa. Pada 60
65 70
75 80
85 90
95 100
120 180
240
Ke mu
rn ian
Waktu Menit
4 5
6
penelitian ini, jumlah katalis yang diteliti yaitu 1, 2 dan 3 bb. Kondisi optimumnya didapatkan pada jumlah katalis yaitu pada 1 , rasio molar 6:1 dengan
suhu 65
o
C pada waktu 2 jam dengan kemurnian tertingginya berada pada 92,99 . Kemurnian dari biodiesel akan meningkat dengan seiring bertambah nya waktu
akan tetapi apabila kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka kemurnian akan semakin berkurang [39].
Hasil penelitian ini telah sesuai dengan yang dilaporkan oleh Prasertist [39] dimana pada katalis 6 kemurnian meningkat seiring bertambahnya waktu reaksi
dari 2 jam ke 3 jam yaitu dari 98,76 menjadi 99,58 akan tetapi menurun pada waktu reaksi 4 jam yaitu 99,49. Waktu reaksi yang semakin banyak akan
mengurangi kemurnian dari biodiesel yang dihasilkan. Penelitian ini lebih baik dari Ritonga,dkk dikarenakan kemurnian biodiesel
sebesar 99,58 pada kondisi reaksi pada suhu 65 C, rasio molar 12:1, waktu 3 jam
dan persen katalis 6 .
4.4.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Yield Biodiesel
Adapun hasil penelitian pembuatan biodiesel dari Waste Cooking Oildengan variasi waktu reaksi dan persen katalis dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.2 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Yield Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65
o
C Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa semakin lama waktu reaksi maka yield
yang dihasilkan semakin banyak dan apabila waktu reaksi terlalu lama maka yield akan berkurang. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.2 pada persen katalis 6
50,00 60,00
70,00 80,00
90,00 100,00
120 180
240
Y ie
ld
Waktu Menit
4 5
6
pada waktu 120 menit didapatkan yield sebesar 79,61 dan meningkat pada waktu reaksi 180 menit yaitu sebesar 92,68 dan menurun pada waktu 240 menit.
Waktu reaksi yang berlebih dapat menyebabkan penurunan berat metil ester karena waktu reaksi yang lebih lama mengakibatkan reaksi balik reversible
sehingga akan mengurangi produk biodiesel. Karena adanya reaksi balik, yaitu metil ester yang terbentuk kembali menjadi trigliserida sehingga tidak menjamin
bahwa semakin lama waktu reaksi akan menghasilkan produk yang lebih banyak. Peningkatan waktu reaksi tidak meningkatkan yield biodiesel. Sedangkan untuk
waktu reaksi yang terlalu singkat menyebabkan trigliserida belum terkonversi menjadi metil ester sehingga yield yang dihasilkan menjadi kecil [40].
Jumlah katalis yang semakin besar akan menghasilkan yield yang lebih besar juga [10].
Basumatary [41] juga melakukan penelitian transesterifikasi minyak biji jeruk bali dengan katalis K
2
O dari kulit pisang dalam pembuatan biodiesel. Penelitian tersebut menghasilkan yield biodiesel maksimum 93 dengan kondisi reaksi :
temperature reaksi 32 C, waktu 3,5 jam, metanol 20 ml, dan minyak 2 g,persen
katalis 20, aktivasi katalis pada suhu 400 C.
Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa kondisi terbaik yang didapatkan adalah pada waktu reaksi 180 menit, persen katalis 6, suhu reaksi 65
o
C, dan pada rasio molar metanol : minyak 12:1 yang memberikan yield biodiesel sebesar 92,68 .
Hasil penelitian ini sesuai dengan yang dilaporkan oleh Basumatary [41].
4.5 ANALISIS SIFAT FISIK BIODIESEL DARI LIMBAH WASTE COOKING OIL
4.5.1 Analisis Densitas
Adapun hasil analisis densitas biodiesel dengan variasi waktu reaksi dan persen katalis dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.3 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Densitas Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65
o
C Dari gambar 4.3 dapat dilihat bahwa semakin lamawaktu reaksi yang
digunakan maka densitas yang dihasilkan akan semakin kecil.Hal ini disebabkan karena telah terjadi pemutusan gliserol dari trigliserida sehingga terbentuk senyawa
dengan ukuran molekul yang lebih kecil[42]. Densitas atau massa jenis menunjukan perbandingan berat per satuan volume.
Karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalordan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volumebahan bakar.Jika biodiesel memiliki massa jenis
melebihiketentuan, akan terjadi reaksi tidak sempurna pada konversi minyak. Biodiesel dengan mutu seperti ini tidakseharusnya digunakan untuk mesin diesel
karena akanmeningkatkan keausan mesin, emisi, dan menyebabkankerusakan pada mesin[43].
Menurut Standar Nasional Indonesia SNI 04-7182-2012, densitas biodiesel pada suhu 40
o
C adalah 850-890 kgm
3
. Dari hasil penelitian untuk berbagai variasi yang dilakukan diperoleh densitas berkisar 850-880 kgm
3
. Dengan demikian biodiesel yang diperoleh telah memenuhi standar densitas biodiesel.
835 840
845 850
855 860
865 870
875 880
120 180
240
D en
sitas Kg
m
3
Waktu Menit
4 5
6
4.5.2 Analisis Viskositas
Adapun hasil analisis viskositas kinematik biodiesel dengan variasi waktu
reaksi dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.4 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen katalis terhadap Viskositas Kinematik Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65
o
C dan Rasio Molar Metanol : Minyak 12:1 Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa semakin lamawaktu reaksi yang
digunakan maka viskositas kinematik yang dihasilkan akan semakin rendah. Hal ini disebabkan karena reaksi transesterifikasi mengubah trigliserida menjadi metil ester
yang memiliki ukuran molekul lebih kecil dan mengakibatkan viskositas juga semakin rendah [42].
Viskositasmerupakan salah satu parameter penting dalam kelayakanpenggunaan biodiesel dalam mesin diesel.Viskositas adalah tahanan yang
dimiliki fluida yang dialirkandalam pipa kapiler terhadap gaya gravitasi yang biasanyadinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalir padajarak tertentu.
Jika viskositas semakin tinggi, tahanan akansemakin tinggi. Hal ini sangat penting karena mempengaruhikenerja injektor dalam mesin diesel[43].
Menurut Standar Nasional Indonesia SNI 04-7182-2012, viskositas kinematik biodiesel pada suhu 40
o
C adalah 2,3-6,0 mm
2
s. Dari hasil penelitian untuk berbagai variasi yang dilakukan diperoleh viskositas kinematik berkisar 5,0-6,0 mm
2
s. Dengan demikian biodiesel yang diperoleh telah memenuhi standar viskositas
kinematik biodiesel. 5,2
5,3 5,4
5,5 5,6
5,7 5,8
5,9 6,0
120 180
240 4
5 6
V is
k os
itas mm
2
s
Waktu menit
4.6 PERBANDINGAN PENELITIAN DENGAN PENELITIAN
TERDAHULU
Ritonga dkk [18] melakukan penelitian tentang produksi metil ester dengan transesterifikasi minyak sawit menggunakan katalis K
2
O dari kulit buah kelapa, dimana jumlah katalis yang diteliti yaitu 1, 2 dan 3 bb dengan kondisi
optimumnya pada 1 , rasio molar 6:1 dengan suhu 65
o
C pada waktu 2 jam sehingga kemurnian tertingginya berada pada 92,99 . Penelitian ini lebih baik dari
Ritonga,dkk dikarenakan kemurnian biodiesel sebesar 99,58 pada kondisi reaksi pada suhu 65
C, rasio molar 12:1, waktu 3 jam dan persen katalis 6 .
Basumatary [41] juga melakukan penelitian transesterifikasi minyak biji jeruk bali dengan katalis K
2
O dari kulit pisang dalam pembuatan biodiesel. Penelitian tersebut menghasilkan yield biodiesel maksimum 93 dengan kondisi reaksi :
temperature reaksi 32 C, waktu 3,5 jam, metanol 20 ml, dan minyak 2 g,persen
katalis 20, aktivasi katalis pada suhu 400 C.
Pada penelitian ini, kondisi terbaik yang didapatkan adalah pada waktu reaksi 180 menit, persen katalis 6, suhu reaksi 65
o
C, dan pada rasio molar metanol : minyak 12:1 yang memberikan yield biodiesel sebesar 92,68 . Hasil penelitian ini
sesuai dengan yang dilaporkan oleh Basumatary [41].
4.7 KARAKTERISTIK BIODIESEL YANG DIHASILKAN
Adapun karakteristik biodiesel yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut:
Tabel 4.5 Karakteristik Biodiesel yang Dihasilkan
Rasio Mol AlkoholMinyak
Waktu Jam
Jumlah Katalis
Yield Kemurnian
Densitas kgm
3
Viskositas Kinematik
cSt
12:1 2
4 79,40
96,8248 861,643
5,724978 12:1
3 4
81,96 98,9841
852,573 5,719035
12:1 4
4 58,06
69,1156 847,131
5,703988 12:1
2 5
75,99 97,4268
865,271 5,632336
12:1 3
5 89,06
98,9512 857,108
5,588504 12:1
4 5
81,67 98,8693
853,480 5,570241
12:1 2
6 79,61
98,7690 875,247
5,928198 12:1
3 6
92,68 99,5874
863,457 5,873408
12:1 4
6 89,61
99,4985 852,840
5,500841 Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa kondisi terbaik pada pembuatan
biodiesel menggunakan katalis abu kulit kakao yaitu dengan rasio mol alkohol:minyak 12:1 ; persen katalis 6 ; waktu reaksi 3 jam sehingga dihasilkan
yield sebesar 92,68 dengan kemurnian 99,5874.
39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan adalah :
1. Karakteristik yang dimiliki waste cooking oil tidak layak dilakukan proses
transesterifikasi, sehingga dilakukan pretreatmentdengan menggunakan karbon aktif untuk menurunkan kadar asam lemak bebas ALB dari 3,13 menjadi
0,82, sehingga didapat persentase penurunan ALB WCO setelah pretreatment sebesar 73,80 .
2. Katalis kulit coklat layak digunakan pada pembuatan biodiesel, karena yield
yang dihasilkan lebih besar dari katalis KOH murni.Kandungan K
2
O dalam abu kulit coklat pada temperatur kalsinasi 650
o
C sebesar 54,38 . 3.
Hasil kemurnian dan yield biodiesel yang tertinggi adalah 99,5874 dan 92,68 diperoleh pada suhu operasi 65
o
C dengan persen katalis 6 , rasio molar metanol : WCO sebesar 12:1 selama 3 jam.
4. Penelitian ini telah memenuhi syarat standard biodiesel karena kemurnian yang
tertinggi telah mencapai 99,5874 , sementara standard kemurnian biodiesel harus mencapai 96,5 .
5.2 SARAN
Adapun saran yang dapat diberikan adalah :
1. Penelitian berikutnya disarankan untuk meneliti lebih lanjut lagi variasi yang
sama, namun dengan penggunaan katalis yang lebih tinggi, agar diketahui
pengaruh katalis yang lebih jelas.
2. Penelitian berikutnya disarankan untuk mengkaji pengaruh kandungan K
2
O kulit coklat dan variasi perbandingan rasio molar metanol : WCO terhadap
yield dan kemurnian biodiesel yang dihasilkan.
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan karena diproduksi dari sumber daya alam. Biodiesel umumnya diproduksi secara transesterifikasi minyak
nabati atau lemak hewan dengan alkohol seperti metanol atau etanol dengan adanya katalis asam atau katalis alkali [10].Biodiesel dianggap sebagai sumber energi terbarukan untuk
menggantikan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi dan telah menarik begitu banyak perhatian karena keramahan terhadap lingkungan dan dapat diperbaharui [20]. Biodiesel
yang merupakan pengganti bahan bakar, terbuat dari monoalkil ester rantai panjang asam lemak yang disiapkan dari minyak sayuran terbarukan atau lemak hewan, telah mampu
menjadi pertimbangan menarik sebagai sebuah bahan bakar terbarukan alternatif untuk mesin diesel [21]. Berikut adalah tabel syarat mutu biodiesel sesuai standar SNI 04 – 7182-
2006 [22]. Tabel 2.1Syarat Mutu Biodiesel sesuai standar SNI 04 – 7182- 2006
Properties Nilai
Massa jenis 850 – 890 kgm
3
Viskositas Kinematik 2,3 – 6,0 mm
2
s Angka setana
51 Titik nyala
100 C
Titik kabut 18
C Residu karbon
0,05
2.2 Waste Cooking Oil Minyak Goreng Bekas Jelantah
Minyakjelantahwastecookingoiladalahminyaklimbahyang bisa berasal dari jenis-jenis minyak gorengseperti halnya minyak jagung, minyak sayur,
minyaksamindansebagainya.Minyakini biasanya merupakanminyakbekas pemakaian kebutuhan rumah tangga, umumnyadapatdigunakan kembaliuntuk keperluankuliner
[4]. Minyak jelantah dapat menjadi sumber polusi apabila di buang sembarangan.Pada umumnya minyak goreng bekas mengandung senyawa – senyawa
antara lain: polimer, aldehida, asam lemak, senyawa aromatik dan lakton. Dan pada umumnya minyak goreng bekas tersebut tidak baik untuk kesehatan apabila
kandungan senyawa polar mencapai 25 – 27 karena dapat memperbesar hati, ginjal, jantung dan bersifat karsinogenik [23].
Kategori