PENGUJIAN MINI REAKTOR PENGOLAH MINYAK BIJI BUAH JARAK MENJADI BIODISEL SKALA 5 LITER PER PROSES

(1)

PENGUJIAN MINI REAKTOR PENGOLAH MINYAK BIJI BUAH JARAK MENJADI BIODISEL SKALA 5 LITER PER PROSES

TUGAS AKHIR

BIDANG KONVERSI ENERGI Diajukan Kepada:

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1)

Oleh :

CATUR ARI WIBOWO 08510113

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

KATA PENGANTAR

Alhamdulilah hirobbil “alamin Segala puji syukur Kehadirat Rabbku ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-Nya. Sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul pengujian mini reactor biodiesel menggunakan buah buji jarak. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan itu terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu ungkapan terima kasih penulis ucapkan atas bantuan yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Ungkapan terima kasih tersebut disampaikan kepada :

1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda Wadeli dan Ibunda Tumini Yulaikah yang selalu memberikan bantuan materiil, mendo`akan, serta memberikan dukungan dalam menimba ilmu selama ini, maaf baru bisa menyeselesaikannya sekarang setelah sekian lama kalian menunggu kelulusan ini.

2. Bapak Ir. Ahmad Fauzan, HS, MT selaku Dosen Pembimbing I dan juga bapak Herry Supriyanto. ST, MT selaku dosen pembimbing II. yang telah memberikan bimbingan, arahan, masukan ide serta saran secara intensif selama penyusunan tugas akhir ini

3. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

Ibu dini kurniati ST, MT yang bersedia membantu kesulitan saat bimbingan dan juga berkenan memberikan literatur kepada penulis

4. Bapak/Ibu Dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama masa kuliah

5. Kakak saya Yeni, Yeti, Yoyok adi putro yang selalu memberikan semangat yang tak henti-hentinya serta materi juga do’anya kepada penulis agar selalu sukses dengan karirnya

(7)

6. Anak-anak mesin khususnya angkatan 2008 genk SIN_B, moh nor “Bos”, sutris “kacong”, wahyu “gaplek”, achmad adi p “bang brow”. hendri octa “tata” dan juga semua anak mesin B. terima kasih banyak atas kebersamaannya dan guyonan yang telah kalian berikan sehingga penulis merasa betah dimalang dan akhirnya penulis bisa menyusul kalian sebagai seorang sarjana…alhamdulilah.

7.Para keluarga besar KOPMAERS yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu terima kasih atas persaudaraan, pelajaran hidup juga pengalaman yang berharga selama ini. Banyak hal yang penulis lalui bersama kalian. BRAVO KOPMA. 8.Bapak Hendi Sutarsa dan Ibu terima kasih sudah menganggap penulis sebagai anak yang selama ini menyusahkan. Terima kasih sudah banyak membantu. 9. mas daris, mas willy, mas lucky, mas deny, juga evan terima kasih sudah sangat baik kepada penulis selama dimalang

10. farida Riza H.,SP yang telah banyak membantu saat pengujian alat dan juga praktikum dilaboratorium peternakan Universitas muhammadiyah malang

11. anak anak kost “gajebo” yang sudah alumni maupun yang masih kost disini. Terima kasih untuk semangatnya juga sindiran-sindiran sehingga penulis bisa bangkit untuk mengerjakan tugas akihir ini dengan baik.

Serta semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu namanya, tetapi sudah banyak mendorong dan membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih penulis ucapkan semoga hari ini, esok maupun suatu hari nanti dapat balasan dari ALLAH SWT. Penulis sadar bahwa dalam meyusun tugas akhir ini terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu penyusunan mengharapkan masukan, saran maupun kritik untuk perbaikan tugas akhir ini.

Akhirnya penulis berharap semoga tugas akhir ini bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi semua pihak yang berkepentingan. Amien.

Malang, 1 mei 2015

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL ... i

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

LEMBAR ASISTENSI ... iv

LEMBAR PERNYATAAN ... v

ABSTRAK ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiii

I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan ... 3

1.4. Manfaat ... 3

1.5. Batasan Masalah ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Jarak Pagar ... 4

2.2. Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak ... 5

2.2.1 Analisis awal ... 6

2.2.2 Penentuan Waktu Optimum Proses Esterifikasi ... 7

2.2.3. Proses Esterifikasi ... 8

2.2.4. Proses Transesterifikasi ... 8

2.2.5 Hal-hal Yang Mempengaruhi Reaksi Transesterifikasi ... 11

2.2.5 Recovery Methanol ... 12

2.3. Reaktor Mini ... 13

2.4. Literatur Minyak Jarak ... 13

III. METODOLOGI 3.1. Diagram Alir perencanaan ... 15

(9)

3.2. Gambar Mesin Reaktor ... 16

3.2.1. Komponen Reaktor mini ... 17

3.3. Bahan Baku ... 24

3.4. Peralatan pendukung penelitian ... 24

3.5. Langkah-langkah uji coba reaktor mini antara lain ... 29

3.6. Tabel percobaan dengan tiga variable suhu dan kecepatan ... 29

IV. PROSES MANUFAKTUR 4.1. Perhitungan dan Pembahasan ... 30

4.2. Biaya pembelian bahan baku ... 32

V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 33

5.2. Saran ... 33

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Tabel Analisa Awal Minyak Jarak Pagar ... Tabel 2. Tabel bilangan asam ester-minyak ... Tabel 3. Tabel perbandingan karakteristik minyak jarak pagar dan minyak

diesel. ...

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Proses pembuatan biodiesel secara keseluruhan ... 7

Gambar 2. Flowchart Diagram alir ... 23

Gambar 3. Gambar mesin rector mini biodisel ... 24

Gambar 4. Pipa stainlees steel ukuran Ø 22 cm ... 17

Gambar 5. Besi Profil U ... 18

Gambar 6. Besi Plat Persegi ... 18

Gambar 7. Baut, Mur dan Ring ... 19

Gambar 8. Termostat ... 20

Gambar 9. Kran/Ball Valve ... 20

Gambar 10. Pipa Stainlees steel ... 21

Gambar 11. Mikser ... 22

Gambar 12. Lampu Indikator ... 22

Gambar 13. kaca pengintai ... 23

Gambar 14. Heater Pemanas ... 24

Gambar 15. Baskom Persegi ... 25

Gambar 16. corong ... 25

Gambar 17. gelas kimia ... 26

Gambar 18. corong pemisah ... 26

Gambar 19. termometer ... 27

Gambar 20. hot plate stirrer ... 27

Gambar 21. timbangan digital ... 28

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

1. CURUCULUM VITAE 2. GAMBAR DESAIN 3. NASKAH PUBLIKASI

(12)

DAFTAR PUSTAKA Abdullah. (2012). desain reaktor mini.

Aldilah, R. (2010). SMALL BIODIESEL REACTOR.

Lubis dan sugiono ( 1996 http://forda-mof.org/files/Jurnal.pdf

Maftuchah, 2006, Maftuchah dan Zainudin, A. 2006. Optimasi proses Polimerase Chain Reaction DNA genom tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L). Tropika.

Maftuchah and Zainudin, A. 2007-c. Assay of Random Amplified Polymorphic DNA Marker on Jatropha curcas. International Seminar Management of Agricultural Genetic Resources. Indonesian Center for Agricultural Biotechnology and Genetic Resources Research and Development. Indonesian Agency for Agricultural Research and Development.

(Maftuchah, Fauzan, 2011 Achmad Fauzan, Maftuchah, 2011, Jathropa curcas L Standar Quality Analysis Report, BPPT-CEERD UMM- HANWHA- EN3EN

Hambali, Erliza,dkk. 2007. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Jakarta: Penebar Swadaya.

Hambali, Erliza,dkk. 2008. Divesifikasi Produk Olahan Jarak Pagar dan Kaitannya Dengan Corporate Social Responsibility (CSR) Perusahaan Swasta di Indonesia. Bioenergy Alliance.

Swern, D. 1982. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. Ed. 4 Volume 2. John Wiley and Sons. New York.

Khan, A. K. (2002). Research Into Biodiesel Kinetics and Development. The University of Queensland, Queensland.

Knothe, G. 2006. Analyzing biodiesel: standart and other methods. J Am Oil Chem Soc 83:823-833

Noureddini, H., Zhu D. 1997. Kinetics of Transest erification of Soybean Oil. J. Am. Oil Chem. Soc.74:1457-1463.

Knothe, Gerhard, Robert O. Dunn, Marv in O. Bagby. 2002. Biodiesel: The Use of Vegetable Oils and Their Derivatives as Alternative Diesel Fuels. National Center for Agricultural Utilizati on Research. Agricultural Research Service. U.S. Department of Agriculture, Peoria.

(13)

Freedman, B., Pryde Eh, Mounts Tl. 1984. Vari ables Affecting the Yields of Fatty Esters from Transesterified Vegeta ble Oils. J. Am. Oil Chem. Soc. 61:1638-1643

Korus, Roger A.,Dwight S. Hoffman, Na rendra Bam, Charles L. Peterson, David C. Drown. 2000. Transesterification Process to Manufacture Ethyl Ester of Rape Oil. Department of Chemical Engineering. Univ ersity of Idaho, Moscow.

Darnoko, D. and M. Cheryan 2000. Kinet ics of palm oi l transesterification in batch reactor. J. Am. Oil Chem. Soc. 77:1263-1237.

Dmytryshyn, S.L., A.K. Dalai, S.T. Chaudari, H.K. Mishra and M.J. Reaney. 2004. Synthesis and characterization of vegetable oil derived esters: Evaluation of their diesel additive properties.Bioresource Technology 92:55-64

Dorado., M.P., E. Ballesteros, J.A. De Almeida, C. Schellert, H.P. Lohrlein and R. Krause. 2002. An alkali-catalyzed transesterification process for high free fatty acid waste oils. Transaction of American Society of Agricultural Engineers 45(3): 525-529.

Lang, X., A.K. Dalai, N.N. Bakhshi, M.J. Reaney and P.B. Hertz. 2001. Preparation and characterization of bio-diesels from various bio-oils. Bioresouce Technology 80: 77-82.

Foidl, N., G. Foidl, M. Sanchez, M. Mittelbach, and S. Hackle.1996. Jatropha curcas for biodiesel production in Nicaragua. Bioresouce Technology 58(1): 77-82.

Ma, F. and M.A.Hanna. 1999. Biodiesel production : A Review. Bioresource Technology 70: 77-82.

Gerpen, J.V. 2004 . Biodiesel Production and Quality. Department of Biological and Agricultural Engineering. University of Idaho, Moscow.

(14)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan jumlah penduduk yang semakin meningkat menyebabkan permintaan energi semakin meningkat pula. Sektor energi memiliki peran penting dalam rangka mendukung kelangsungan pembangunan Nasional (Lubis dan Sugiyono, 1996). Energi sebagian besar digunakan dalam sektor rumah tangga, industri, dan transportasi, sedangkan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam, dan batu bara yang selama ini merupakan sumber energi utama jumlahnya semakin menipis (Indarti, 2001). Oleh karena itu dibutuhkan suatu bahan bakar alternatif sebagai bahan bakar pengganti bahan bakar fosil. Bahan bakar alternatif tersebut harus mudah di dapat, karakteristiknya tidak jauh dengan bahan bakar fosil, harganya terjangkau serta ramah terhadap lingkungan.

Saat ini untuk pengembangan teknologi reaktor mini banyak diramaikan oleh perusahaan kecil menengah berlomba lomba untuk memproduksi alat pengolahan minyak nabati sebagai biodiesel. (Aldilah, 2010). Dalam hal ini pengembangan suatu alat biodiesel bertujuan untuk mendesain ulang dan menguji sebuah alat demonstrasi unit reaktor mini pengolah minyak nabati sebagai biodiesel yang telah ada pada saat ini.

Riset tentang Jathropa curcas di UMM juga telah menghasilkan bibit unggul tahan kekeringan, produktivitas buah, dan rendemen minyak tinggi. (Maftuchah, 2006, 2007) Riset tersebut merupakan kerjasama dengan Balai Penelitian Tanaman Tembakau dan Serat (Balittas) Malang dan PT.Alegria Indonesia. Pengujian dan percobaan Crude Jatrhopa Oil (CJO) yang dilaksanakan bersama BPPT menunjukkan kualitas yang sangat baik yaitu FFA( Free Fatty Acid) < 4%. (Maftuchah, Fauzan, 2011). Disebabkan kadar FFA yang rendah maka pembuatan biodiesel menggunakan bahan baku CJO ini langsung menggunakan proses transesterifikasi yang jauh lebih sederhana dan murah dibandingkan bila kadar FFA > 5% yang harus melalui esterifikasi lebih dulu.

(15)

Dalam hal ini, mahasiswa UMM telah berupaya untuk membuat dan menguji sebuah mesin reaktor mini yang berfungsi untuk mereaksikan bahan metanol dengan minyak menjadi biodisel. (Nur Arifin, 2011). Biodiesel dapat digunakan untuk BBM Genset, Kendaraan Diesel, Burner atau Mesin Diesel lainnya. Reaktor mini ini merupakan salah satu jawaban yang baik untuk menjawab kebutuhan dalam pengolahan minyak nabati (Jatropha curcas) sebagai biodiesel guna menanggulangi kebutuhan BBM di Indonesia yang meningkat di masa yang akan datang. (Lestari, 2012).

Desain mesin ini dirancang dengan gaya sentrifugal dari bawah ke atas, dan didesain lebih baik untuk menghasilkan biodiesel yang berkualitas baik dan pengoperasian alat yang lebih cepat. Desain ini dirancang dengan kapasitas 5 liter minyak jarak dan dirancang untuk bekerja selama 24 jam. Desain ini dirancang dengan diameter yang lebih minimalis agar mudah dalam perawatan dan dapat dipindah-pindahkan juga desain alat ini sangat efisien.Bahasan dalam naskah ini di peruntukkan sebagai upaya mendapatkan sebuah desain mesin reaktor mini pengolah minyak jarak (Jatropha curcas) yang lebih sempurna dan efisien dalam pembuatan biodiesel.

Dari uraian diatas maka pada tugas akhir ini akan dilakukan pengujian mesin reactor dengan tujuan untuk mengetahui performa dan karakteristiknya agar didapatkan hasil bahan bakar biodiesel yang bagus dan bisa digunakan sebagai bahan bakar alternative pengganti bahan bakar fosil yang nantinya bisa diproduksi secara masal.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana desain pengujian Demonstrasi Unit Reaktor Mini Pengolah Minyak Jarak (Jatropha) Menjadi Biodiesel dengan Kapasitas 5 liter Per Proses?

2. Bagaimanakah kapasitas aktual mesin yang dirancang tersebut?

3. Apakah kualitas biodiesel yang dihasilkan sudah memenuhi standar yang telah ditentukan SNI?

(16)

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari pengujian alat ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui desain pengujian Unit Demonstrasi Reaktor Mini Pengolah Minyak Jarak (Jatropha) Menjadi Biodiesel dengan Kapasitas 5 liter Per Proses?

2. Untuk mengetahui kapasitas aktual mesin yang dirancang 3. Untuk menentukan kualitas biodiesel yang dihasilkan

1.4 Manfaat

Adapun manfaat dari pengujian alat ini adalah sebagai berikut:

1. Dengan dibuat dan diujinya reaktor biodiesel sederhana kapasitas 5 liter per proses ini, maka pengembangan teknologi dan distribusi energi alternatif akan lebih mudah. Mesin reaktor mini ini tidak hanya mengolah bahan baku dari tanaman jarak pagar saja, namun beberapa bahan baku yang lain dapat di olah untuk menghasilkan biodiesel seperti dari : CPO (minyak sawit), Kopra, Jelantah (minyak sisa penggorengan).

2. Dalam lingkup perguruan tinggi, produksi reaktor mini ini dapat digunakan dalam hal praktikum pembuatan ataupun pemprosesan minyak jarak (jatropha) sebagai bahan baku biodiesel.

1.5 Batasan Masalah

Untuk membahas permasalahan yang ada agar sesuai dengan tujuan yang diinginkan, maka dilakukan pembatasan masalah agar tidak meluas. Adapun pembatasan masalah tersebut adalah :

1. Menganalisa dan pengambilan data dari mesin yang dirancang

2. Pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan hasil sampel biodiesel dari jarak pagar menjadi biodisel dari alat yang telah dirancang

3. Mengetahui kapasitas dan karakteristik dari hasil minyak biodiesel 4. Proses pengujian menggunakan metode trans ekterifikasi.