Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi Dan Konsentrasi Katalis Naoh Dalam Media Etanol Terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Sawit

ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR REAKSI DAN

KONSENTRASI KATALIS NaOH DALAM MEDIA ETANOL

TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK FISIKA

BIODIESEL SAWIT

TESIS

Oleh

ROLANDUS SIPANGKAR

077026021/FIS

S

EK O L A _H

P A

S C

A S A R JA NA

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR REAKSI DAN

KONSENTRASI KATALIS NaOH DALAM MEDIA ETANOL

TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK FISIKA

BIODIESEL SAWIT

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Sekolah Pascasarjana

Universitas Sumatera Utara

Oleh

ROLANDUS SIPANGKAR

077026021/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

2009

Judul Tesis : ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR REAKSI DAN KONSENTRASI KATALIS KOH DALAM MEDIA METANOL TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK FISIKA BIODIESEL SAWIT

Nama Mahasiswa : Rolandus Sipangkar

Nomor Pokok : 077026021

Program Studi : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing,

(Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, MS.) K e t u a

(Dr. Marhaposan Situmorang) Anggota

Ketua Program Studi,

(Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D.)

Direktur,

(Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc.)

Telah diuji pada Tanggal: 25 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, M.S

Anggota : 1. Dr. Marhaposan Situmorang

2. Drs. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 3. Prof. Dr. Timbangen S, M.Sc 4. Drs. Tenang Ginting, M.S

ABSTRAK

Telah dilakukan transesterifikasi minyak kelapa sawit dalam media etanol dengan katalis NaOH pada temperatur reaksi dan konsentrasi katalis yang berbeda-beda. Variasi temperatur reaksi (T1 : 30, T2 : 50, dan T3 : 70) dan variasi konsentrasi katalis

(K1 : 0,375 b/b, K2 : 0,500 b/b, K3 : 0,625 b/b) pada proses transesterifikasi akan

menghasilkan karakteristik fisika Biodiesel Sawit yang berbeda-beda (T1K1, T1K2,

T1K3, T2K1, T2K2, T2K3, T3K1, T3K2, T3K3). Karakteristik yang diuji meliputi

viskositas, densitas, flash point, dan kadar air.

Etil ester yang diperoleh untuk setiap perlakuan dipisahkan, dicuci, disaring, dan dimurnikan dengan distilasi pada suhu 1100C lalu dikarakterisasi.

Biodiesel yang diuji mempunyai hubungan yang linier dengan perubahan temperatur reaksi dan konsentrasi katalis kecuali flash point tidak dipengaruhi perubahan temperatur reaksi dan konsentrasi katalis.

Viskositas mempunyai nilai optimum pada T1K1, minimum pada T3K3. Densitas

mempunyai nilai optimum pada T1K1. Kadar air mempunyai nilai optimum pada

T3K3.

Kata Kunci: Biodiesel, Transesterifikasi, Kelapa Sawit, Viskositas, Densitas, Flash

ABSTRACT

Oil palm has done transesterification in ethanol media with catalyst NaOH in variation temperature reaction and concentration catalyst. Variation temperature reaction (T1 : 300C, T2 : 500C, T3 : 700C) and variation temperature reaction (K1 : 0,375% b/b, K2 : 0,500% b/b, K3 : 0,625% b/b) on transesterification process will produce coconut oil Biodiesel physic characteristic in differenties (T1K1, T1K2, T1K3, T2K1, T2K2, T2K3, T3K1, T3K2, T3K3) characteristics that examine conclude viscosity, density, flash point, and water rate.

Ethyl ester that get for each action is divided, cleaning screening and purred with distillation on 1100C degree and then characterized.

Biodiesel that examine that have connection linier with different temperature of reaction and concentration of catalyst except flash point is not effect the different temperature reaction and concentration catalyst viscosity optimum value on T1K1, minimum on T3K3, Density has optimum value on T1K1, Water rate has optimum value on T3K3 so the result optimum production on temperature and catalyst (T3K3).

Keywords: Biodiesel, Transesterification, Oil Palm, Viscosity, Density, Flash Point and Water Rate.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul “Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi dan Konsentrasi Katalis NaOH dalam Media Etanol terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Minyak Kelapa Sawit”. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Pada kesempatan yang baik ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.A(K). dan Ibu Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa. B, M.Sc.

2. Bapak Ketua dan Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D dan Drs. Nasir Saleh, M.Eng yang juga sebagai staf pengajar yang penuh kesabaran, tidak putus-putusnya memberi motivasi sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

3. Bapak Pembimbing Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, MS dan Dr. Marhaposan Situmorang yang telah mencurahkan ilmu dan buah pikiran dengan penuh kesabaran selama membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

4. Pemerintah Propinsi Sumatera Utara yang telah memberikan biaya Pendidikan selama mengikuti perkuliahan di Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Kepala SMA Negeri 1 Tg. Beringin, Drs. Mangara Sagala dan Dinas Pendidikan Kabupaten Serdang Bedagai atas Rekomendasi melanjutkan pendidikan Sekolah Pascasarjana.

6. Staf Pengajar pada Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

7. Rekan-rekan mahasiswa dan Staf Administrasi Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara angkatan 2007 atas segala dukungan dan kerjasama yang baik.

8. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada istriku E. Natalia br. Simarmata, anakku Thomas Gilbert, Dian Christofer, orang tuaku S. Sipangkar/br. Sitanggang serta mertuaku M. Simarmata/br. Haloho yang senantiasa memberikan dorongan dan pengorbanan kepada penulis dalam menyelesaikan studi.

Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak. Penulis menyadari kekurangan dalam tugas akhir ini, kritik dan saran sangat diharapkan untuk kesempurnaan tesis ini.

Medan, Juni 2009 Penulis,

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar : Drs. Dimar Sinabutar

Tempat dan Tanggal Lahir : Bonandolok, 21 November 1959

Alamat Rumah : Jl. Budi Luhur Gg. Pembangunan No. 98 H Medan HP : 08126450548

Instansi Tempat Bekerja : SMA SWASTA SANTO THOMAS 3 MEDAN Alamat Kantor : Jl. Jendral Gatot Subroto/Jl. Banteng No. 7 Medan Telp : 061 - 8455860

DATA PENDIDIKAN

SD : Negeri Bonandolok Tamat : 1973

SMP : Negeri 1 Pangururan Tamat : 1979

SMA : Negeri 4 Medan Tamat : 1980

Strata-1 : IKIP NEGERI MEDAN Tamat : 1985 Strata-2 : Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Tamat : 2009 Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

RIWAYAT HIDUP... v

DAFTAR ISI... vi

DAFTAR TABEL... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Asumsi Awal ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. Trigiserida dan Lemak ... 4

2.2. Alkohol ... 6

2.3. Proses Pemurnian Minyak Kelapa Sawit ... 7

2.4. Biodisel ... 10

2.5. Proses Produksi Bahan Bakar Biodiesel Sawit ... 11

2.5.1. Transesterifikasi ... 13

2.5.2. Pencucian ... 15

2.5.3. Pemurnian (Purification) ... 17

2.6. Penyimpanan dan Stabilitas ... 17

2.7. Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel ... 19

2.7.2. Densitas ... 21

2.7.3. Titik Nyala (Flash Point) ... 21

2.7.4. Titik Tuang (Pour Point) ... 22

2.7.5. Sisa Karbon (Carbon Residu) ... 22

2.7.6. Nilai Kalor Bahan Bakar ... 23

2.7.7. Bilangan Cetana ... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 24

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 24

3.2. Alat dan Bahan ... 24

3.3. Bagan Penelitian ... 25

3.3.1. Bagan Pengolahan CPO Menjadi RBDPO ... 25

3.3.2. Bagan Pengolahan RBDPO Menjadi Biodiesel ... 26

3.4. Pengolahan CPO Menjadi RBDPO ... 27

3.4.1. Degumming ... 27

3.4.2. Bleaching ... 28

3.4.3. Filterisasi ... 28

3.4.4. Deodorizing ... 29

3.5. Prosedur Pengolahan RBDPO Menjadi Biodiesel ... 30

3.5.1. Preparasi Katalis dengan Etanol ... 30

3.5.2. Pemanasan ... 31

3.5.3. Pencucian ... 32

3.5.4. Penyaringan ... 33

3.5.5. Pemurnian ... 34

3.6. Pengujian Kadar Air Biodisel (%) ... 35

3.7. Pengujian Densitas Biodiesel ... 37

3.8. Pengujian Viskositas Biodiesel ... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 41

4.1. Hasil ... 41

4.1.1. Hasil Pengujian Viskositas ... 41

4.1.2. Hasil Pengujian Densitas ... 43

4.1.3. Hasil Pengujian Flash Point ... 45

4.1.4. Hasil Pengujian Kadar Air ... 46

4.2. Pembahasan ... 48

4.2.1. Pembahasan Hasil Pengujian Viskositas ... 48

4.2.2. Perubahan Hasil Pengujian Densitas ... 48

4.2.3. Pembahasan Hasil Pengujian Flash Point ... 49

4.2.4. Pembahasan Hasil Pengujian Kadar Air ... 50

4.2.5. Hasil Produksi Biodiesel ... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 53

5.1. Kesimpulan ... 53

5.2. Saran ... 54

DAFTAR TABEL

Nomor J u d u l Halaman

DAFTAR GAMBAR

Nomor J u d u l Halaman

2.1. Skema Pengolahan Tandan Buah Segar (TBS) Menjadi RBDPO ... 9

2.2. Proses Pembuatan Biodiesel dari CPO Kelapa Sawit ... 12

2.3. Pendefinisian Kekentalan Dinamis Berdasarkan Hukum Newton Aliran Viskositas... 19

3.1. Bagan Pengolahan CPO Menjadi RBDPO ... 25

3.2. Bagan Pengolahan RBDPO Menjadi Biodiesel ... 26

3.3. Biodisel dan Gliserol Dimasukkan ke dalam Corong Pisah ... 32

3.4. Biodisel Terpisah Lapisannya dengan Air Pencuci di dalam Corong Pisah ... 33

3.5. Penyaringan Biodisel ... 34

3.6. Pemurnian Biodisel pada Temperatur 1100C dalam Oven ... 34

3.7. Penimbangan Cawan dengan Neraca Analisis pada Pengukuran Kadar Air dalam Biodisel ... 36

3.8. Desikator Sebagai Tempat Biodisel untuk Didinginkan ... 36

3.9. Penimbangan Piknometer Berisi Biodisel dengan Neraca Analisis... 37

3.10. Penentuan Viskositas Biodisel dengan Menggunakan Viscometer Redwood ... 39

3.11. Penentuan Flash Point dengan Alat Pensky–Martine Closed Tester ... 40

4.1. (a) Grafik Viskositas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,375 (K1) ... 41

4.1. (b) Grafik Viskositas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,500 (K2) ... 42

4.1. (c) Grafik Viskositas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,625 (K3) ... 42

4.2. (a) Grafik Densitas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,375 (K1) ... 43

4.2. (b) Grafik Densitas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses

Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,500 (K2) ... 44

4.2. (c) Grafik Densitas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses

Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,625 (K3) ... 44

4.3. (a) Grafik Kadar Air Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses

Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,375 (K1) ... 46

4.3. (b) Grafik Kadar Air Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses

Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,500 (K2) ... 47

4.3. (c) Grafik Kadar Air Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses

Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,625(K3) ... 47

4.4. (a) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis 0,375 (K1)... 51

4.4. (b) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit utuk Konsentrasi Katalis 0,500 (K2)... 51

4.4. (c) Grafik Persentase Produksi Biodiesel Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor J u d u l Halaman

1. Hasil Pengujian Viskositas ... 57

2. Hasil Pengujian Densitas... 58

3. Hasil Pengujian Flash Point ... 59

4. Hasil Pengujian Kadar Air ... 60

5. Persentase Hasil Produksi Biodiesel untuk Setiap Pengujian ... 61

6. Karakteristik Biodiesel ... 62

7. Karakteristik Mutu Solar ... 63

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Meningkatnya populasi manusia di bumi dan kebutuhan akan energi seperti bahan bakar tak terbarukan membuat manusia mencari sumber-sumber energi alternatif yang dapat menggantikannya di masa yang akan datang. Minyak bumi merupakan sumber energi tak terbarukan yang saat ini kualitasnya sudah sangat terbatas demikian juga dengan sumber-sumbernya sudah sangat sedikit sekali ditemukan.

Besarnya kebutuhan akan minyak bumi yang tidak diimbangi ketersediaan kuantitasnya membuat harga minyak sangat mahal. Dengan demikian manusia mulai mencari sumber-sumber energi alternatif yang ketersediaan kuantitasnya tidak terbatas (dapat diperbaharui) dan ramah lingkungan.

Indonesia sebagai negara tropis memiliki berbagai jenis tanaman yang dapat dikembangkan sebagai bahan bakar untuk produksi energi. Alternatif untuk menggantikan bahan bakar minyak, baik berupa bio-ethanol sebagai pengganti premium maupun biodiesel sebagai pengganti minyak solar.

Beberapa upaya telah dilakukan dalam penelitian dan pengembangan sumber energi alternatif diantaranya adalah pemanfaatan minyak nabati sebagai bahan bakar pengganti solar. Penggunaan secara langsung minyak nabati ini memiliki kekurangan yang dapat menyebabkan kerusakan pada mesin ataupun menurunnya performansi

mesin, misalnya akibat viskositasnya yang tinggi dapat mengganggu kinerja pompa injector pada proses pengkabutan bahan bakar sehingga hasil dari injeksi tidak berwujud kabut yang mudah menguap melainkan tetesan bahan bakar yang sulit terbakar.

Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan mengkonversi minyak nabati ke dalam bentuk metalester asam lemak (FAME = Fatty Acid Methyl Ester) yang lebih dikenal sebagai biodiesel melalui proses esterifikasi. Bahan bakar biodiesel yang diperoleh dari hasil proses trans-esterifikasi ini masih memiliki karakteristik yang berbeda dengan karakteristik mutu solar, sehingga dengan berbagai konsentrasi maupun teknologi. Diupayakan dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin-mesin diesel. Dalam hal ini bahan bakar solar masih digunakan meskipun ketergantungan terhadap bahan bakar solar telah dapat dikurangi.

Upaya lain yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan perlakuan lain terhadap bahan bakar nabati berupa variasi temperatur reaksi dan variasi konsentrasi katalis. Perlakuan ini diharapkan dapat merubah karakteristik bahan-bahan biodiesel yang akhirnya dapat digunakan secara langsung tanpa melakukan pencampuran dengan bahan bakar solar.

1.2. Perumusan Masalah

Bahan baku biodiesel yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak kelapa sawit. Perubahan temperatur reaksi dan perubahan konsentrasi katalis akan merubah karakteristik bahan biodiesel. Karakteristik yang diukur meliputi viskositas,

densitas, kadar air, titik embun, dan flash point untuk setiap variasi temperatur dan variasi konsentrasi katalis.

1.3. Tujuan Penelitian

Setelah melakukan penelitian ini diharapkan:

1. Mengetahui perubahan karakterstik bahan bakar biodiesel sawit pada temperatur yang berbeda-beda dengan konsentrasi katalis yang sama untuk memperoleh hasil yang lebih sesuai dengan Standar Mutu Solar.

2. Mengetahui perubahan karakteristik bahan bakar biodiesel sawit pada temperatur yang sama dengan konsentrasi katalis yang berbeda untuk memperoleh hasil yang lebih sesuai dengan Standar Mutu Solar.

1.4. Asumsi Awal

Perubahan temperatur reaksi serta konsentrsi katalis diharapkan akan merubah karakteristik bahan bakar biodiesel, akibatnya akan diperoleh karakteristik biodiesel yang paling sesuai dengan standart mutu solar untuk setiap variasi temperatur dan variasi konsentrasi katalis.

1.5. Manfaat Penelitian

1. Mengetahui temperatur reaksi dan konsentrasi katalis bahan bakar biodiesel sawit yang sesuai dengan karakteristik mutu solar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Trigiserida dan Lemak

Minyak dan lemak adalah gliserida dan asam lemak yang disebut juga dengan trigliserida. Ikatan ini terjadi karena ketiga gugus hidroksil (OH) pada gliserol digantikan oleh tiga gugus asam lemak (fatty acid) yaitu RCOO. Nama IUPAC dari minyak dan lemak adalah triasil gliserol, tetapi nama umum yang biasa digunakan adalah trigliserida.

Minyak dan lemak terdapat pada hampir semua bahan pangan dengan kandungan yang berbeda-beda. Kelapa sawit merupakan bahan baku yang potensial untuk menghasilkan minyak. Sebagai bahan pangan, kelapa sawit dapat diolah menjadi minyak goreng, mentega, pemutih dan margarine. Selain sebagai bahan pangan, kelapa sawit dapat juga diolah menjadi produk baru sebagai pengganti minyak bumi seperti bio pelumas, minyak gemuk, bio diesel dan lain-lain. Lemak yang ada dapat dimakan (edible fat) dihasilkan oleh alam bersumber dari bahan nabati atau hewani. Lemak dan minyak yang diperoleh dari berbagai sumber mempunyai sifat kimia dan fisika yang berbeda karena perbedaan jumlah dan jenis ester di dalamnya.

Trigliserida secara umum memiliki rumus struktur sebagai berikut: H2C OOCR1

HC OOCR2

H2C OOCR3

Sifat-sifat trigliserida dari minyak kelapa sawit: a. Sifat Fisis

1. Kelarutan: larut dalam ester, chloroform benzen, sukar larut dalam aceton dan alkohol kecuali pada suhu tinggi dan larut dalam petroleum eter.

2. Densitas: 0,8477 gr/cc pada suhu 80oC. 3. Spesifik gravity: 0,9926 pada suhu 20oC. 4. Berbau, tidak berasa dan berwarna.

5. Titik didih akan naik dengan semakin panjang rantai karbonnya.

6. Titik leleh masing-masing trigliserida tergantung pada kejenuhannya, jika semakin jenuh maka semakin tinggi titik lelehnya.

b. Sifat Kimia

1. Addisi: terjadi ikatan kimia dengan unsur lain terutama pada ikatan rangkap dari gliserida asam lemaknya.

2. Hidrogenasi: terjadi ikatan kimia dengan unsur Hidrogen sehingga rantai karbon tak jenuhnya menjadi jenuh dengan adanya katalis Ni, Pt dan Cu.

3. Hidrolisa penyabunan: terjadi reaksi antara minyak dengan air atau Caustic Soda (basa)

4. Oksidasi: terjadi reaksi kimia antara oksigen dengan asam lemak yang akan mengakibatkan bau tengik pada minyak dan lemak.

2.2. Alkohol

Alkohol yang biasa digunakan dalam reaksi esterifikasi adalah methanol dan ethanol. Methanol mempunyai keuntungan lebih mudah bereaksi atau lebih stabil dibandingkan dengan ethanol. Kerugian dari methanol adalah methanol merupakan zat beracun dan berbahaya. Methanol sangat mudah terbakar bahkan lebih mudah terbakar dibandingkan dengan bensin. Methanol biasa juga disebut metil alkohol. Sedangkan ethanol biasa juga disebut ethyl alkohol. Methanol berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah terbakar dan mudah bercampur dengan air. Methanol dan ethanol yang dapat digunakan hanya yang murni 100%. Methanol merupakan alkohol yang paling banyak digunakan untuk pembuatan biodiesel. Methanol lebih disukai karena hanya memiliki satu ikatan sedangkan etahanol memiliki dua ikatan karbon. Methanol lebih murah dan lebih mudah memperoleh pemisahan gliserin dibanding ethanol. Ethanol lebih aman, tidak beracun dan terbuat dari hasil pertanian. Sedangkan methanol mengandung uap yang berbahaya bagi makhluk hidup dan terbuat dari batubara. Ethanol memiliki sifat yang sama dengan methanol, yaitu berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah terbakar dan mudah bercampur dengan air. Pemisahan gliserin dengan menggunakan ethanol lebih

sulit dari methanol dan jika tidak berhati-hati akan berakhir dengan emulsi (Yoeswono, Iqmal Tahir, 2008). Methanol memiliki massa jenis 0,7915 gr/cm3, sedangkan ethanol memiliki massa jenis 0,79 gr/cm3.

2.3. Proses Pemurnian Minyak Kelapa Sawit

Tujuan pemurnian pada minyak kelapa sawit adalah untuk menghilangkan rasa, serta bau yang tidak enak, warna yang tidak menarik dan memperpanjang masa simpan minyak sebelum dikonsumsi atau digunakan sebagai bahan mentah dalam industri. Pada unit refinery ini bahan baku CPO (Crude Palm Oil) akan mengalami proses pemurnian untuk memperoleh RBDPO (Refining Bleaching Deodorizing Palm

Oil) dan hasil sampingan PFAD (palm fatty acid destilate). Tahapan-tahapan pada

proses pemurnian ini meliputi:

a. Degumming

Proses ini dilakukan untuk memisahkan gum-gum berupa phospatida, kandungan logam-logam serta bahan-bahan yang mudah teroksidasi dari CPO. Proses

degumming yang dilakukan adalah acid degumming dengan katalis yang digunakan

adalah asam phospatida (H3PO4). CPO yang akan diproses dipanaskan sampai

temperaturnya sekitar 40oC hingga 50oC kemudian ditambahkan H3PO4. CPO yang

b. Bleaching

Proses bleaching adalah proses penyerapan senyawa-senyawa yang berpengaruh terhadap warna dalam CPO dengan menggunakan tanah pemucat (bleaching earth) pada suhu di atas 100oC kemudian memisahkannya dari dari sisa-sisa tanah pemucat. Proses ini bertujuan untuk memperoleh warna minyak CPO yang lebih cerah.

c. Filterisasi

Filterisasi merupakan tahap proses pemurnian yang bertujuan untuk menyaring minyak hasil proses degumming dan bleaching. Pada proses ini karoten dan gum yang terikat pada absorben (tanah pemucat) dipisahkan dari minyak berupa spent earth.

d. Deodorizing

Deodorizing merupakan proses penghilangan asam lemak bebas dengan

prinsip destilasi uap dengan temperatur tinggi, tekanan hampa udara dan injeksi steam. Bau yang kurang sedap atau tengik pada minyak sawit menunjukkan adanya hidrolisa dari trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak bebas. Untuk mendapatkan minyak yang bermutu tinggi maka bau-bauan tersebut harus dihilangkan. Senyawa asam lemak bebas mempunyai berat molekul yang lebih kecil dari minyaknya sehingga asam lemak bebas yang terkandung dalam minyak akan menguap pada proses deodorizing.

Bersamaan dengan proses penguapan dan destilasi ini, bau yang tidak dikehendaki juga menguap atau hilang. Setelah melalui proses deodorizing akan diperoleh RBDPO dengan kadar asam lemak bebas yang lebih rendah.

Skema pengolahan tandan buah segar (TBS) sampai menjadi RBDPO digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.1. Skema Pengolahan Tandan Buah Segar (TBS) Menjadi RBDPO TBS

TANDAN BUAH KOSONG

BRONDOLAN BUAH KELAPA SAWIT

CPO CANGKANG

SABUT

DEGUMMING

BLEACHING

DEODORIZING

REFINING

2.4. Biodisel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang berwarna kekuningan yang viskositasnya tidak jauh berbeda dengan minyak solar. Biodiesel mengandung bahan alam ester yang diproduksi dari minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa minyak jarak pagar dan minyak berbagai tumbuhan lain yang mengandung trigliserida. Biodiesl mulai mendapat perhatian dunia, terutama sebagai alternatif bahan bakar pengganti solar yang memiliki kadar polusi yang rendah, sehingga ramah terhadap lingkungan, dapat diperbaharui, dan mampu mendorong memberikan nilai tambah pada sektor agribisnis.

Emisi gas buang lokal lebih aman. Emisi langsung kendaraan diesel dengan bahan bakar biodiesel lebih tidak beracun dibandingkan dengan bahan bakar solar biasa. Efek pengurangan karbon monoksida yang sangat beracun, efek pengurangan emisi hidrokarbon tak terbakar (unburn hydrocarbon) adalah keuntungan pemakaian biodiesel secara langsung karena membantu pengurangan efek pemanasan global yang sangat berbahaya bagi kehidupan manusia (Biodiesel, 2008. Energy Saver Technology. itb@che.itb.ac.id).

Biodiesel memiliki efek pelumasan yang sangat tinggi, sehingga membuat mesin diesel lebih awet. Biodiesel juga memiliki angka setana relatif tinggi, mengurangi ketukan pada mesin sehingga mesin bekerja lebih mulus. Biodiesel juga memiliki flash point yang lebih tinggi dibandingkan dengan solar, tidak menimbulkan bau yang berbahaya sehingga lebih mudah dan aman untuk ditangani.

Beberapa keunggulan biodiesel adalah sebagai berikut:

a. Bilangan setana tinggi (di atas 50), yakni bilangan yang menunjukkan ukuran baik tidaknya kualitas solar berdasarkan sifat kecepatan bakar dalam ruang bakar mesin. Semakin tinggi bilangan setana semakin cepat pembakaran dan semakin baik efisiensi termodinamisnya.

b. Titik kilat tinggi, yakni temperatur terendah yang dapat menyebabkan uap biodiesl dapat menyala sehingga biodiesel lebih aman dari bahaya kebakaran pada saat disimpan maupun pada saat didistribusikan dari pada solar.

c. Tidak mengandung sulfur dan benzene yang mempunyai sifat karsinogen, serta dapat diuraikan secara alami.

d. Menambah pelumasan mesin yang lebih baik daripada solar sehingga

memperpanjang umur pakai mesin.

e. Dapat dengan mudah dicampur dengan solar biasa dalam berbagai komposisi dan tidak memerlukan modifikasi mesin apapun.

f. Mengurangi asap hitam dari gas buang mesin diesel secara signifikan walaupun penambahan hanya 5% – 10% volum biodiesel kedalam solar (Biodiesel, 2008. Energy Saver Technology. itb@che.itb.ac.id).

2.5. Proses Produksi Bahan Bakar Biodiesel Sawit

Biodiesel atau metil ester dibuat dengan cara mereaksikan trigliserida dengan metanol membentuk senyawa metil ester dan gliserol dengan bantuan basa (NaOH atau KOH) sebagai katalisator. Reaksi ini disebut dengan reaksi transesterifikasi.

Transesterifikasi dilakukan dengan mencampur minyak atau limbah pengolahan minyak (CPO) yang masih mengandung minyak bahan baku biodiesel dengan etanol menggunakan katalisator NaOH. Proses transesterifikasi berlangsung 0,5 – 1 jam pada suhu sekitar 40oC. campuran kemudian didiamkan, sehingga membentuk 2 lapisan, lapisan bawah adalah gliserin dan lapisan atas adalah metal ester (biodiesel).

Agar reaksi berlangsung sempurna, biodiesel dari tahap pertama kemudian direaksikan dengan ethanol (tahap kedua). Hal ini dimaksudkan untuk menurunkan kandungan gliserol total (bebas dan terikat) dalam biodiesel agar tidak terjadi deposit apabila diaplikasikan pada motor (Alamsyah, A.N, 2006).

Proses pembuatan biodiesel dari minyak sawit dapat dilihat pada gambar berikut:

RBDPO

KATALIS

PREPARASI REAKTOR

PEMURNIAN PENCUCIAN

BIODIESEL PEMISAHAN

GLISEROL ETANOL

Pada Gambar 2.2. CPO sebelum dimasukkan kedalam reaktor ditambahkan katalis dan etanol, sedangkan hasil produk dari reactor tersebut adalah biodiesel yang masih memerlukan proses pencucian dan pemurnian sehingga diperoleh biodiesel yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar kendaraan.

2.5.1. Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi disebut juga dengan reaksi alkoholisis yang merupakan reaksi antara trigliserida dengan alkohol membentuk ester dan gliserol sebagai produk samping. Reaksi trans-esterifikasi ini beranalogi langsung dengan hidrilisis dalam asam atau basa.

Reaksi ini menunjukkan persamaan umum:

CH2 — COO — R1 R1 — COO — RI CH2 — OH

|

CH — COO — R2 + 3RI OH R2 — COO — RI + CH — OH

katalis |

CH2 — COO — R3 R3 — COO — RI CH2 — OH

Trigliserida Alkohol Ester Gliserol

Reaksi ini akan berlangsung dengan menggunakan katalis alkali pada tekanan atmosfir dan temperatur antara 60 – 70oC dengan menggunakan methanol/etanol berlebih. Pada tahap ini proses pendiaman (settling) perlu dilakukan hingga reaksi berhenti. Pendiaman ini bertujuan untuk memisahkan campuran menjadi dua lapisa dimana lapisan bagian atas adalah biodiesel sedangkan lapisan bagian bawah adalah gliserol. Penggunaan minyak yang bermutu baik (kandungan asam lemak bebas lebih

kecil dari 1%) sebagai bahan baku akan mempermudah reaksi transesterifikasi. Begitu juga sebaliknya, penggunaan minyak dengan kadar asam lemak bebas lebih dari 1% dapat menimbulkan pembentukan sabun yang akan mempercepat proses emulsi selama pencucian dengan air dan kandungan asam lemak bebas lebih dari 2% maka proses tidak akan berlangsung.

Variable proses yang sangat penting dan berpengaruh pada waktu proses trans-esterifikasi adalah sebagai berikut:

a. Temperatur minyak

Temperatur minyak sebelum bercampur dengan katalis dan methanol/etanol sangat berpengaruhi reaksi temperatur minyak yang biasa berkisar 60oC sebab temperatur tinggi dapat menyebabkan kehilangan methanol/etanol pada reaktor.

b. Temperatur reaksi

Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh temperatur reaksi. Temperatur reaksi yang biasa digunakan untuk proses trans-esterifikasi antara 60 – 70oC pada tekanan atmosfir. Penambahan temperature yang lebih tinggi dapat menunjukkan dampak yang negatif.

c. Ratio perbandingan alkohol dengan minyak

Diantara variable penting yang mempengaruhi ester yang dihasilkan adalah rasio molar antara alkohol dan minyak nabati. Perbandingan molar antara alkohol dan minyak nabati yang biasa digunakan dalam proses industri untuk mendapatkan produksi methyl ester yang lebih besar dari 98% berat adalah 6 : 1. Perbandingan

molar tinggi antara alkohol dan minyak nabati dapat mengganggu pemisahan gliserol.

d. Jenis katalis dan konsentrasinya

Alkali metal hidroksida adalah katalis yang efektif digunakan dalam trans-esterifikasi dibandingkan dengan katalis asam (acidic catalyst). Kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH) adalah katalis yang biasa digunakan dalam pembuatan biodiesel. Keuntungan penggunaan katalis basa dalam reaksi pembuatan ester khususnya pembuatan ester adalah akan mempercepat proses reaksi dan dapat dilakukan pada suhu kamar atau lebih rendah. Sedangkan penggunaan katalis asam hanya mampu mereaksikan ester dengan alkohol pada suhu di atas 100oC. Keuntungan lain penggunaan katalis basa adalah akan mempermudah pemisahan gliserol metal ester karena gliserol akan segera mengendap didasar reaktor. Konsentrasi katalis alkali yang digunakan antara 0,5 hingga 1% dari berat minyak nabati yang digunakan. Selanjutnya penambahan konsentrasi katalis diatas 1% tidak menambah pengaruh dan hanya menambah biaya produksi saja.

2.5.2. Pencucian

Salah satu proses yang terkait dalam pembuatan biodiesel adalah proses pencucian yang dilakukan setelah proses trans-esterifikasi. Pencucian dilakukan dengan perbandingan antara air pencuci dengan biodiesel yang biasa digunakan adalah 1/3 air dan 2/3 biodiesel pada suhu 50 – 60oC.

Proses pencucian bertujuan menghilangkan kelebihan media etanol katalis yang digunakan pada proses tras-esterifikasi serta menghilangkan trigliserida yang tidak bereaksi pada biodiesel yang dapat menyebabkan terjadinya emulsi pada biodiesel. Selain itu pencucian ini juga bertujuan untuk memperoleh atau menurunkan pH hingga pH 6 – 8.

Beberapa variabel penting dalam proses pencucian biodiesel adalah sebagai berikut:

a. Temperatur

Temperatur pada proses pencucian biodiesel berkisar antara 50 – 60oC. Pencucian pada temperatur yang lebih tinggi akan menyebabkan terjadinya emulsi dan akan membentuk biodiesel semakin susah terpisah dari air.

b. Perbandingan antara air dengan biodiesel

Perbandingan antara air dengan biodiesel berpengaruh terhadap mutu biodiesel. Perbandingan umum yang bias digunakan dalam pencucian adalah 1/3 air dan 2/3

biodiesel.

c. Kecepatan pengadukan

Kecepatan pengadukan dapat mempercepat laju pencucian, sehingga memudahkan air untuk mengikat campuran-campuran lain dalam biodiesel seperti katalis sisa, etanol sisa dan lain-lain.

2.5.3. Pemurnian (Purification)

Tahap ini bertujuan untuk menghilangkan/mengurangi kadar air yang terkandung dalam biodiesel sehingga diperoleh biodiesel dengan tingkat kemurnian yang tinggi. Proses pemurnian ini merupakan proses destilasi yaitu proses pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya. Pemurnian ini dilakukan dengan cara pemanasan pada suhu antara 100oC – 110oC (di atas titik didih air)

2.6. Penyimpanan dan Stabilitas

Biodiesel dapat mengalami degradasi jika disimpan dalam waktu yang lama disertai dengan kondisi tertentu. Degradasi biodiesel pada umumnya disebabkan oleh proses oksidasi. Beberapa faktor yang mempengaruhi degradasi biodiesel antara lain keberadaan asam lemak tak jenuh, kondisi penyimpanan (tertutup/terbuka, temperatur dan sebagainya), unsur logam, dan peroksida. (Leung, dkk., 2006) menemukan bahwa temperatur tinggi (40oC) yang disertai dengan keberadaan udara terbuka menyebabkan degradasi yang sangat signifikan pada penyimpanan biodiesel hingga 50 minggu. Konsentrasi asam meningkat pada biodiesel yang telah terdegradasi. Hal ini disebabkan oleh putusnya rantai asam lemak metal ester menjadi asam-asam lemak. Mereka menemukan bahwa faktor keberadaan air tidak terlalu signifikan mempengaruhi proses degradasi. Namun demikian, keberadaan air (yang terpisah dari biodiesel) dapat membantu pertumbuhan mikroorganisme (Environment Canada, 2006). Temperatur tinggi (40oC) yang tidak disertai dengan keberadaan udara terbuka; sebaliknya udara terbuka tanpa keberadaan temperatur tinggi, tidak

menyebabkan degradasi yang signifikan pada biodiesel yang disimpan dalam waktu lama (hingga 50 minggu). Dalam penelitiannya, (Leung, dkk., 2006) menggunakan

rapeseed oil sebagai bahan baku biodiesel.

Kontak antara biodiesel dengan logam dan elastomer selama proses penyimpanan juga mempengaruhi stabilitas biodiesel (Environment Canada, 2006). Ditemukan bahwa logam tembaga (copper) memiliki efek katalis oksidasi yang paling kuat untuk biodiesel. Oksidasi pada biodiesel dapat menyebabkan terbentuknya hidroperoksida yang selanjutnya terpolimerisasi dan membentuk gum; hal ini dapat menyebabkan penyumbatan pada filter atau saluran bahan bakar mesin diesel (Environment Canada, 2006). Standard Eropa, EN 14214, mengatur uji stabilitas biodiesel terhadap oksidasi, yakni dengan cara memanaskan biodiesel pada 110oC selama tak kurang dari 6 jam.

Harga viskositas biodiesel dapat dijadikan sebagai ukuran terjadi tidaknya proses degradasi pada biodiesel. Menemukan bahwa biodiesel minyak Castor yang digunakan dapat mengalami degradasi, dicirikan dengan kenaikan viskositas yang sangat tinggi, jika dikenai temperatur yang sangat tinggi (210oC) dalam jangka waktu lebih dari 10 jam. Degradasi ini terjadi diduga karena terjadinya proses oksidasi dan polimerisasi pada biodiesel (Indarto, Y.S, 2006).

2.7. Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel

2.7.1. Viskositas

Viskositas (kekentalan) merupakan sifat fluida untuk melawan tegangan geser pada waktu bergerak atau mengalir, atau kekentalan dapat didefenisikan sebagai besarnya tahanan fluida untuk mengalir di bawah pengaruh tekanan yang dikenakan. Hukum viskositas Newton, menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas. Maka besarnya harga kekentalan merupakan perbandingan antara tegangan geser yang bekerja dengan kadar geseran.

u

 

Gambar 2.3. Pendefinisian Kekentalan Dinamis Berdasarkan Hukum Newton Aliran Viskositas

Dari gambar secara matematis dapat ditulis: D i a m

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . .

y y

µ =

y u

∂

∂τ ... (2.1)

dengan:

µ = kekentalan dinamik (Poise)

τ = tegangan geser fluida (Newton/m2)

∂u = kecepatan relatif kedua permukaan (m/s)

∂y = tebal lapisan filem fluida (m)

Kekentalan dinamik disebut juga kekentalan absolut viskositas gas meningkat terhadap suhu, tetapi viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Untuk tekanan-tekanan yang biasa, viskositas tidak tergantung pada tekanan dan tergantung pada suhu saja, untuk tekanan yang sangat besar gas-gas dan kebanyakan cairan menunjukkan variasi viskositas yang tidak menentu terhadap tekanan.

Viskositas kinematik merupakan perbandingan antara viskositas dinamik (absolute) dengan densitas (rapat massa) fluida.

ρ μ

υ= ... (2.2) dengan:

υ = viskositas kinematik (St)

μ = viskositas dinamik (poise)

ρ = rapat massa (kg/m3)

Viskositas kinematik berubah terhadap suhu dalam jangka yang lebih sempit dari viskositas dinamik.

Satuan kekentalan dinamik (absolute) adalah Poise (P), atau senti Poise (cP). Satuan kekentalan kinematik adalah stoke (St), atau senti stoke (cSt).

1 P = 100 cP ; 1 St = 100 cSt. Satuan internasional untuk kekentalan dinamik adalah Ns/m2 sama dengan kg/ms, sedangkan untuk kekentalan kinematik adalah m2/s. Dengan demikian diperoleh hubungan:

1 P = 10–1 Ns/m2 dan 1 cP = 10–3 Ns/m2 1 St = 10–4 m2/s dan 1 cSt = 10–6 m2/s

Untuk mengubah dari viskositas kinematik (υ) menjadi viskositas dinamik (μ), kita perlu mengalikan υ dengan ρ dalam kg/m3. untuk mengubah dari Stoke menjadi Poise kita mengalikan dengan kerapatan massa dalam g/cm3, yang nilai angkanya sama dengan gravitasi jenis.

2.7.2. Densitas

Densitas suatu fluida (ρ) dapat didefinisikan sebagai massa per satuan volume.

v m

=

ρ ... (2.3) dengan:

ρ = rapat massa (kg/m3) m = massa (kg)

v = volume (m3)

2.7.3. Titik Nyala (Flash Point)

Titik nyala (Flash Point) dari cairan mudah terbakar adalah suhu terendah

dimana bahan bakar tersebut dapat bereaksi dengan udara. Jika nyala terus terjadi secara terus-menerus, maka suhu tersebut dinamakan titik bakar (fire point). Titik

apabila titik nyala terlampau rendah akan menyebabkan timbulnya denotasi yaitu ledakan kecil yang terjadi sebelum bahan bakar masuk ruang bakar. Hal ini juga dapat meningkatkan resiko bahaya saat penyimpanan. Semakin tinggi titik nyala dari suatu bahan bakar semakin aman penanganan dan penyimpanannya. Flash point lebih

diperlukan untuk pertimbangan keamanan dalam penyimpanan bahan bakar tersebut dan tidak memiliki efek yang signifikan pada unjuk kerja motor diesel (Indartono, Y.S, 2007).

Berikut contoh titik nyala bahan bakar: 1. Solar

Flash Point: > 62oC (143oF) 2. Jet fuel

Flash Point: > 38oC (1000F) 3. Minyak tanah

Flash Point: > 38 – 72oC (100 – 162oF) 4. Bensin

Flash Point: > 43oC

2.7.4. Titik Tuang (Pour Point)

Titik Tuang (Pour Point) adalah suhu terendah di mana bahan bakar dapat

dialirkan untuk daerah bersuhu rendah, bahan bakar dipersyaratkan tidak membeku. Titik tuang yang terlalu tinggi akan mempersulitkan pengaliran bahan bakar.

Sisa Karbon (carbon residu) yang tertinggi pada proses pembakaran akan

menyebabkan terbentuknya endapan yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Hal ini dapat menyebabkan bagian-bagian pompa injeksi bahan bakar menjadi aus. Dengan demikian semakin rendah sisa karbon, semakin baik efisiensi motor tersebut.

2.7.6. Nilai Kalor Bahan Bakar

Nilai kalor bahan bakar menentukan jumlah konsumsi bahan bakar yang digunakan setiap satuan waktu. Makin tinggi nilai kalor bahan bakar menunjukkan bahwa pemakaian bahan bakar semakin sedikit. Tidak ada standard khusus yang menentukan nilai kalor maksimal yang harus dimiliki bahan bakar mesin diesel.

2.7.7. 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 karena memerlukan suhu penyalaan yang lebih tinggi (Indartono Y.S, 2007).

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

a. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Tekhnik Kimia Industri Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan Jalan Medan Tenggara VII Medan. b. Penelitian ini dilakukan dari bulan Januari sampai dengan April 2009.

3.2. Alat dan Bahan

a. Alat yang dibutuhkan

1. Neraca 2. Oven 3. Gelas ukur 4. Erlenmeyer 5. Corong 6. Corong pisah 7. Statif

8. Termometer 9. Mixer Magnetic

10. Cleveland Over Cup

11.Picrometer 12.Pipet tetes

13.Rotari Vacum Filter 14.Botol Reagen

b. Bahan yang diperlukan

1. CPO

2. NaOH

3. Etanol 4. H3PO4

5. Bleaching Earth 6. Agvades

3.3. Bagan Penelitian

3.3.1. Bagan Pengolahan CPO Menjadi RBDPO

CPO

Gambar 3.1. Bagan Pengolahan CPO Menjadi RBDPO

DEGUMMING BLEACHING FILTERISASI DEODORIZING

3.3.2. Bagan Pengolahan RBDPO Menjadi Biodiesel

Gambar 3.2. Bagan Pengolahan RBDPO Menjadi Biodiesel T2: 500C

T3: 700C

RBDPO + ETANOL T1: 300C

KARAKTERISASI KATALIS TEMPERATUR Kadar air Flash point Densitas Viskositas K A R A K T E R T2, K2 K A R A K T E R T2, K1 K A R A K T E R T1, K3 K A R A K T E R T1, K2 K A R A K T E R T1, K1 K A R A K T E R T3, K3 K A R A K T E R T3, K2 K A R A K T E R T3, K1 K A R A K T E R T2, K3 HASIL PENELITIAN

K1: 0,375 % b/b

PEMBAHASAN

K2: 0,500 % b/b

PENCUCIAN K3: 0,625 % b/b

PEMURNIAN

3.4. Pengolahan CPO Menjadi RBDPO

Tujuan proses ini adalah menghilangkan rasa bau yang tidak enak, warna yang tidak menarik dan memperpanjang masa simpan minyak sebelum dikonsumsi atau digunakan sebagai bahan mentah dalam industri.

3.4.1. Degumming

Tujuan proses ini dilakukan untuk memisahkan gum-gum berupa phospatida, kandungan logam-logam serta bahan-bahan yang mudah teroksidasi dari CPO.

Alat dan bahan yang digunakan: 1. Asam phosphatida ( H3PO4 )

2. CPO

3. Gelas ukur 4. Thermometer 5. Water bath

6. Mixer pengaduk

Prosedur kerja

1. Dimasukkan CPO kedalam gelas ukur, kemudian dipanaskan dalam water bath hingga suhu mencapai 50oC.

2. H3PO4 ditambahkan sebanyak 0,05% v/v kedalam CPO yang dipanaskan, lalu

3.4.2. Bleaching

Tujuan proses bleaching adalah untuk menyerap senyawa-senyawa yang

berpengaruh terhadap warna dalam CPO. Alat dan bahan yang digunakan:

1. Bleaching Earth

2. Oven

3. CPO hasil degumming

Prosedur kerja

1. Reaktor yang digunakan pada proses degumming dimasukkan ke dalam oven,

dipanaskan hingga suhu mencapai 100oC.

2. Dimasukkan tanah pemucat kedalam reaktor sebanyak 20% dari berat CPO yang ada dalam reaktor dan dilakukan pengadukan hingga merata.

3. Setelah pengadukan, dibiarkan selama 1 jam kemudian reaktor didinginkan untuk proses selanjutnya.

3.4.3. Filterisasi

Filterisasi merupakan tahap proses pemurnian yang bertujuan untuk menyaring minyak hasil proses degumming dan bleaching. Pada proses ini karoten

dan gum yang terikat pada absorben. Alat dan bahan yang digunakan: 1. Kertas saring

2. Penyaring vakum 3. CPO hasil bleaching

Prosedur kerja

1. Dimasukkan CPO hasil degumming dan bleaching kedalam corong yang telah

dilapisi dengan kertas saring, lalu diset kedalam penyaring vakum.

2. Penyaring vakum dihidupkan, minyak hasil penyaringan akan ditampung dalam tabung penyaring vakum.

3.4.4. Deodorizing

Tujuan proses ini adalah untuk menghilangkan asam lemak bebas dengan menggunakan prinsip destilasi uap dengan temperatur tinggi pada tekanan hampa udara.

Alat dan bahan yang digunakan: 1. Oven

2. Gelas ukur

3. Minyak hasil proses Filterisasi Prosedur kerja

1. Minyak hasil proses Filterisasi dituangkan kedalam gelas ukur (reactor) lalu

dimasukkan ke dalam oven.

2. Suhu oven diatur hingga suhunya di atas 140oC dan dibiarkan selama 1 jam lalu didinginkan.

3.5. Prosedur Pengolahan RBDPO Menjadi Biodiesel Alat dan bahan yang digunakan:

1. Beaker glass 500 ml 2. Water bath

3. Thermometer

4. Satu set alat magnetic stirrer

5. Neraca analisis 6. Corong pisah 7. Gelas ukur 50 ml 8. Oven

9. Vaccum filter

10.CPO 11.Etanol

12.KOH ; 0,375%, 0,5% dan 0,625 b/b dari CPO

3.5.1. Preparasi Katalis dengan Etanol

Prosedur kerja

a. CPO ditimbang dengan neraca analisis sesuai volume yang telah ditetapkan, dan catat beratnya.

b. Timbang KOH masing-masing 0,375% b/b (K1); 0,5% b/b (K2); 0,625% b/b (K3)

dari berat CPO.

c. Masing-masing KOH tersebut di atas dilarutkan dengan etanol dengan

3.5.2. Pemanasan Prosedur kerja

a. Dimasukkan sampel RBDPO ke dalam Beaker glass 500 ml sesuai volume yang telah ditetapkan.

b. Water bath diletakkan di atas alat magnetik stirer dan dihidupkan untuk

memanaskan RBDPO.

c. Beaker glass yang sudah berisi RBDPO dipanaskan dalam water bath untuk temperatur masing-masing temperatur 30oC (T1), 50oC (T2), dan 70oC (T3), lalu

tambahkan H2SO4 5% dari volume sampel RBDPO.

d. Dihidupkan alat magnetik stirer, kemudian dilakukan pemusingan terhadap RBDPO dengan magnetik stirer dengan mengatur kecepatan putaran sesuai dengan yang telah ditetapkan. Kecepatan pengadukan 800 rpm.

e. Setelah temperatur yang diinginkan tercapai, maka ditambahkan campuran etanol dan katalis KOH sesuai konsentrasi dan temperatur yang diinginkan. Pemanasan ini dilakukan untuk T1K1, T1K2, T1K3, T2K1, T2K2, T2K3, T3K1, T3K2, dan T3K3

dengan lama pemanasan sekitar 2 jam.

f. Setelah itu, campuran dimasukkan ke dalam corong pisah dan dibiarkan 24 jam hingga terbentuk lapisan yang memisahkan antara biodisel (lapisan atas) dengan gliserol (lapisan bawah).

g. Kemudian larutan dipisahkan, dengan membuka katup corong pisah

Gambar 3.3. Biodisel dan Gliserol Dimasukkan ke dalam Corong Pisah

3.5.3. Pencucian

Prosedur kerja

a. Dipanaskan aquades hingga temperatur 60oC dengan perbandingan volume 1/3 air

dan 2/3 biodisel.

b. Kemudian dimasukkan biodisel ke corong pisah. Selanjutnya dimasukkan juga aquades yang sudah dipanaskan tadi kedalam corong pisah.

c. Corong pisah dikocok hingga homogen pada corong pisah dan dibiarkan kira-kira ½ hingga 2 jam agar campuran terpisah.

d. Air pencuci yang terletak pada lapisan bawah dibuang. e. Setelah itu, Biodisel diukur volumenya dengan gelas ukur.

Gambar 3.4. Biodisel Terpisah Lapisannya dengan Air Pencuci di dalam Corong Pisah

3.5.4. Penyaringan

Prosedur kerja

a. Peralatan penyaring vakum dipasang, lalu dihubungkan dengan arus listrik.

b. Dituangkan biodisel yang hendak disaring ke dalam corong penyaring yang telah di pasangkan dengan kertas saring wattman.

c. Kemudian alat penyaring dihidupkan untuk menyaring biodisel.

d. Setelah penyaringan biodisel yang disaring diambil untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam gelas ukur untuk mengukur volumenya.

Gambar 3.5. Penyaringan Biodisel

3.5.5. Pemurnian

Prosedur kerja

a. Biodisel dimasukkan ke dalam beaker gelass, lalu dimasukkan ke oven dan tutup oven.

b. Oven dihidupkan dengan temperatur pemanasan 110oC selama 1 jam.

c. Diukur volume biodisel dengan gelas ukur setelah pemurnian dan hitung berapa

yield point biodisel yang diperoleh.

3.6. Pengujian Kadar Air Biodisel (%)

Tujuan pengujian kadar air ini adalah untuk mengukur kandungan air yang masih ada dalam biodiesel.

Peralatan/bahan yang digunakan adalah: 1. Satu set oven

2. Cawan porselin 3. Gegep Kayu 4. Desikator 5. Neraca Analisis 6. Biodiesel Prosedur kerja

1. Oven dihidupkan dan dipastikan alat tersebut dalam keadaan baik. 2. Diatur temperatur oven pada suhu 110oC.

3. Cawan porselin dimasukkan ke dalam oven untuk menguapkan kandungan air. 4. Setelah beberapa saat dipanaskan pada temperatur 110oC, cawan diambil untuk

dimasukkan dalam desikator.

5. Setel dingin, diambil cawan porselin dan dimasukkan biodisel sesuai volume yang sudah ditentukan.

6. Cawan porselin berisi biodisel dimasukkan ke dalam oven dan dipanaskan pada temperatur 110oC selama 4 jam.

7. Cawan porselin dikeluarkan dari oven untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam desikator.

8. Setelah dingin, timbang cawan berisi biodisel yang sudah dipanaskan tersebut dan dicatat beratnya.

9. Selanjutnya dihitung kadar air dalam biodisel dengan persamaan sebagai berikut:

Kadar Air (%) =

Awal Biodiesel Berat

Akhir Biodiesel Berat

-Awal Biodiesel Berat

x 100%

Gambar 3.7. Penimbangan Cawan dengan Neraca Analisis pada Pengukuran Kadar Air dalam Biodisel

3.7. Pengujian Densitas Biodiesel

Tujuan pengujian densitas adalah untuk mendapatkan perbandingan massa zat cair dengan volume pada suhu kamar.

Alat dan bahan yang digunakan: 1. Picnometer

2. Neraca analisis Prosedur kerja

1. Neraca analisis dihidupkan dan diperiksa apakah alat dalam keadaan baik. 2. Massa piknometer ditimbang dengan neraca analisis.

3. Dicatat angka yang tercatat pada neraca analisis.

4. Dimasukkan biodisel ke dalam piknometer dan menutup dengan rapat. 5. Ditimbang berat piknometer berisi biodisel dengan neraca analisis. 6. Dicatat angka yang tercatat pada neraca analisis.

7. Dihitung density biodisel dengan menggunakan persamaan:

ρ (gram/cm3) =

volume massa

3.8. Pengujian Viskositas Biodiesel

Tujuan pengujian viskositas adalah untuk mengukur lamanya waktu aliran minyak untuk melewati batas yang telah dikalibrasi pada alat viskositas kinetik pada suhu 40oC.

Alat dan bahan yang dibutuhkan: 1. Satu set Viscometer Redwood 2. Stopwatch

3. Biodiesel

4. Minyak Pelumas SAE 40 Prosedur kerja

1. Disiapkan aliran arus pemanas ke alat yang digunakan.

2. Dimasukkan media pemanas ke dalam wadah bagian luar Viskometer Redwood dan memasang termometer.

3. Katup aliran keluar sampel di wadah bagian dalam ditutup kemudian dimasukkan sampel sampai tanda batas.

4. Menyambungkan kabel arus listrik pemanas ke sumber arus, kemudian

melakukan pemanasan sampai temperatur yang ditetapkan (40oC).

5. Setelah tepat pada temperatur yang ditetapkan (40oC), pemanasan dihentikan dan dibuka penutup aliran keluar bagian dalam, kemudian menampungnya ke dalam

Flash Glass sampai tanda batas sambil menghidupkan stopwatch.

6. Setelah sampai pada tanda batas stopwatch dihentikan, dicatat temperatur dan lamanya proses.

7. Dihitung viskositas biodisel dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: 96 , 1 1 40 x t C pada

Viskositas o = ρ ... (3.1)

atau 96 , 1 1 ) ( 40 x t Cst atau Cp C pada

Viskositas o = ρ ... (3.2)

Gambar 3.10. Penentuan Viskositas Biodisel dengan Menggunakan Viscometer

Redwood

3.9. Pengujian Flash Point Biodiesel

Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui titik-nyala bahan bakar pada temperatur terendah.

Alat dan bahan yang digunakan adalah: 1. Termometer

2. Pensky – Martine Closed Tester 3. Magnet stirrer

4. Gas dan tungkul gas 5. Biodiesel

Prosedur kerja

1. Dimasukkan sampel ke dalam wadah sampai tanda batas dan memasukkan wadah tersebut ke dalam alat ukur.

2. Alat dihidupkan, kontrol arus dan tegangan diatur, wadah ditutup dan dikunci. 3. Pengaduk dihidupkan dan nyala api uji dengan mengatur bukaan tabung elpiji. 4. Termometer diamati dan sampel dipanaskan sampai suhu yang ditentukan serta

menguji nyala setiap kenaikan 2oC dengan memutar tuas pada penutup wadah searah dengan jarum jam. Diamati apakah api menyala atau tidak pada bukan di atas penutup wadah.

5. Jika telah mendekati titik nyala, uji nyala setiap kenaikan 1oC dan dicatat apakah api menyala atau tidak pada bukaan di atas penutup wadah.

6. Jika nyala api hidup, maka nyala pertama adalah titik nyala sampel yang dianalisa.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

4.1.1. Hasil Pengujian Viskositas

Hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel sawit untuk berbagai perlakuan temperatur dan konsentrasi katalis diperoleh hasil pengujian viskositas biodiesel seperti terlampir pada Lampiran 1.

Grafik viskositas terhadap berbagai perlakuan suhu dan konsentrasi katalis pada proses pembuatan biodiesel sawit dapat digambarkan sebagai berikut:

(70, 2.5139) (50, 2.4293)

(30, 2.3741)

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

V is k o s it a s   (c S t)

Gambar 4.1. (a) Grafik Viskositas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

(70, 2.5139) (50, 2.4997)

(30, 2.3741)

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

V is k o s it a s   (c S t)

Gambar 4.1. (b) Grafik Viskositas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

0,500 (K2)

(70, 2.5139) (50, 2.4997)

(30, 2.4155)

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

V is k o s it a s   (c S t)

Gambar 4.1. (c) Grafik Viskositas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

Grafik viskositas terhadap perlakuan suhu untuk berbagai konsentrasi katalis merupakan grafik yang linier. Grafik ini menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu pada proses pembuatan biodiesel maka viskositas biodiesel akan semakin besar.

Berdasarkan data karakteristik mutu solar dengan metode uji ASTM D-445. Batas nilai viskositas pada suhu 40oC, berada pada rentang 1,6 cSt – 5,8 cSt. Hasil pengujian viskositas biodiesel untuk berbagai suhu dan konsentrasi katalis diperoleh rentang viskositas 2,4360 cSt – 2,5281 cSt, berarti masih berada rentang nilai viskositas solar.

Tabel hasil pengujian viskositas untuk setiap perlakuan dapat diperlihatkan pada Lampiran 1.

4.1.2. Hasil Pengujian Densitas

Hasil pengujian Densitas Biodiesel minyak kelapa untuk berbagai perlakuan suhu dan konsentrasi katalis dapat digambarkan pada grafik berikut:

(30, 0.8600) (50, 0.8800) (70, 0.8850)

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

D e n s it a s   (g r/ c m 3 )

Gambar 4.2. (a) Grafik Densitas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

(70, 0.8850) (50, 0.8800)

(30, 0.8600)

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

D e n s it a s   (g r/ c m 3 )

Gambar 4.2. (b) Grafik Densitas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

0,500 (K2)

(70, 0.8850) (50, 0.8800)

(30, 0.8600)

0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

D e n s it a s   (g r/ c m 3 )

Gambar 4.2. (c) Grafik Densitas Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

Dari data karakteristik mutu solar diperoleh bahwa rentang densitas solar berada pada 0,82 gr/cm3 – 0,87 gr/cm3. Rentang Densitas Biodiesel yang diperoleh dari Forum biodiesel Indonesia berkisar 0,850 gr/cm3 – 0,890 gr/cm3. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Densitas yang diperoleh masih berada dalam rentang standart mutu biodiesel Indonesia. Dari grafik dapat dianalisis bahwa konsentrasi katalis tidak mempengaruhi Densitas Biodiesel minyak kelapa. Tetapi perlakuan suhu pada proses pembuatan biodiesel menunjukkan adanya perubahan densitas biodiesel. Tabel hasil pengujian densitas untuk setiap perlakuan dapat diperlihatkan pada Lampiran 2.

4.1.3. Hasil Pengujian Flash Point

Hasil pengujian flash point Biodiesel minyak kelapa untuk berbagai perlakuan suhu dan konsentrasi katalis pada proses pembuatan biodiesel minyak kelapa dapat

diperlihatkan pada tabel berikut: Tabel 4.1. Flash Point Biodiesel

Perlakuan Flash Point (oC)

T1K1 172 T1K2 172 T1K3 173 T2K1 172 T2K2 172 T2K3 172 T3K1 172 T3K2 172 T3K3 172

Hasil pengujian tersebut menunjukkan tidak adanya pengaruh yang signifikan perlakuan suhu dan konsentrasi katalis terhadap nilai Flash Point Biodiesel minyak kelapa. Nilai standart Flash Point untuk biodiesel Indonesia sesuai SNI minimum 100oC, sedangkan untuk solar maksimum 150oC. Nilai flash point yang diperoleh pada pengujian ini sebesar 172oC sama dengan nilai Flash Point biodiesel sawit produksi PPKS (Pusat Penelitian Kelapa Sawit) Medan. Tabel hasil pengujian Flash

Point dapat diperlihatkan pada Lampiran 3.

4.1.4. Hasil Pengujian Kadar Air

Hasil pengujian kadar air Biodiesel minyak kelapa untuk berbagai perlakuan suhu reaksi dan konsentrasi katalis reaksi dapat digambarkan pada grafik berikut.

(70, 0.0123) (30, 0.0506) _{(50, 0.0489)}

0.0000 0.0100 0.0200 0.0300 0.0400 0.0500 0.0600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

K a d a r   Ai r   (% )

Gambar 4.3. (a) Grafik Kadar Air Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

(70, 0.0111) (50, 0.0488)

(30, 0.0499)

0.0000 0.0100 0.0200 0.0300 0.0400 0.0500 0.0600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

K a d a r   Ai r   (% )

Gambar 4.3. (b) Grafik Kadar Air Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

0,500 (K2)

(70, 0.0017) (50, 0.0481)

(30, 0.0497)

0.0000 0.0100 0.0200 0.0300 0.0400 0.0500 0.0600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

K a d a r   Ai r   (% )

Gambar 4.3. (c) Grafik Kadar Air Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi Katalis

0,625(K3)

Hasil pengujian kadar air biodiesel menunjukkan bahwa kadar air terendah diperoleh pada temperatur reaksi tertinggi (70oC). Ketiga grafik tersebut

menunjukkan hubungan yang signifikan antara kadar air biodiesel dengan temperatur reaksi. Tabel hasil pegujian kadar air untuk setiap perlakuan dapat diperlihatkan pada Lampiran 4.

4.2. Pembahasan

4.2.1. Pembahasan Hasil Pengujian Viskositas

Dari hasil penelitian diperoleh rentang viskositas biodiesel sawit 2,3741 cSt – 2,5139 cSt untuk setiap perlakuan. Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia viskositas berada pada rentang 2,3 cSt – 6,0 cSt, Biodiesel Produksi PPKS 5,55 cSt, viskositas solar 3,6 cSt menunjukkan bahwa viskositas Biodiesel dari hasil penelitian ini lebih baik untuk digunakan pada motor diesel. Bahan bakar dengan viskositas rendah akan lebih mudah dialirkan dan sistem injeksi akan lebih baik.

Tabel perbandingan viskositas biodiesel hasil penelitian ini dengan viskositas Standart Biodiesel Indonesia, Biodiesel produksi PPKS Medan, serta viskositas Solar untuk setiap perlakuan dapat diperlihatkan pada Lampiran 1.

4.2.2. Pembahasan Hasil Pengujian Densitas

Densitas dari hasil penelitian ini berada pada rentang 0,86 gram/cm3 – 0,885 gram/cm3. Densitas pada Standar Biodiesel Indonesia berada pada interval 0,850 gram/cm3 – 0,890 gram/cm3. Densitas Biodiesel produksi PPKS 0,8624 gram/cm3 sedangkan Densitas bahan bakar Solar sebesar 0,84 gram/cm3 (rentang Densitas Solar 0,82 gram/cm3 – 0,87 gram/cm3).

Densitas biodiesel pada setiap perlakuan yang diperoleh pada penelitian ini masih memenuhi untuk Standart Biodiesel Indonesia tetapi 77,78% hasil Densitas yang diperoleh dari perlakuan tidak memenuhi untuk standart mutu solar. Tabel perbandingan Densitas Biodiesel hasil penelitian ini dengan Densitas Standar Biodiesel Indonesia, Biodiesel Produksi PPKS Medan, serta Densitas Solar dapat diperlihatkan pada Lampiran 2.

4.2.3. Pembahasan Hasil Pengujian Flash Point

Flash Point yang diperoleh dari hasil penelitian ini sebesar 172oC masih berada dalam rentang Flash Point Standart Biodiesel Indonesia (min. 100oC) dan melampaui batas Flash Point bahan bakar solar (maks. 150oC).

Jika dibandingkan dengan nilai Flash Point bahan bakar Biodiesel Produksi PPKS Medan yang juga memiliki besar yang sama, yaitu 1720C menunjukkan bahwa hasil yang diperoleh ini masih layak untuk digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk mesin-mesin diesel.

Flash Point tidak memiliki efek pada unjuk kerja motor diesel. Titik nyala

(Flash Point) lebih diperlukan untuk pertimbangan keamanan dalam penyimpanan dari bahan bakar tersebut. Semakin tinggi angka setananya, maka semakin rendah titik penyalaannya (Flash Point).

Tabel perbandingan Flash Point hasil penelitian ini dengan Flash Point Standart Biodiesel serta bahan bakar solar dapat diperhatikan pada Lampiran 3.

4.2.4. Pembahasan Hasil Pengujian Kadar Air

Dari hasil pengujian diperoleh rentang kadar air dari 0,0017% – 0,0506%. Kadar air terendah diperoleh untuk perlakuan T3K3 sedangkan kadar air tertinggi

diperoleh untuk perlakuan T1K1. Dari data hasil pengujian ini diperoleh bahwa

persentase kandungan kadar air akan mengalami penurunan yang signifikan jika suhu reaksi dinaikkan. Hal ini juga terjadi akibat sampel yang digunakan bukan CPO melainkan CPO yang telah diolah menjadi RBDPO. Hilangnya zat-zat pengotor pada sampel akan mengakibatkan terjadinya reaksi yang lebih sempurna pada proses trans-esterifikasi dan berkurangnya ikatan zat-zat pengotor terhadap air.

Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia (Kadar Air maks. 0,05%), Biodiesel Produksi PPKS Medan (0,05%), serta Kadar Air Solar (maks. 0,05%), hasil penelitian ini masih berada dalam batas standart dan untuk beberapa perlakuan hasil pengujian ini jauh lebih baik. Rendahnya kadar air diharapkan akan menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna pada motor diesel.

Tabel perbandingan kadar air hasil pengujian ini dengan kadar air Biodiesel Produksi PPKS Medan, Standart Biodiesel Indonesia, dan Standart Mutu Solar dapat diperlihatkan pada Lampiran 4.

4.2.5. Hasil Produksi Biodiesel

Persentase volume produksi biodiesel sawit dari pengolahan RBDPO menjadi Biodiesel dari setiap perlakuan pada pengujian ini berada pada rentang 36% – 97,3333% dari volume sampel. Persentase tertinggi terjadi pada perlakuan T1K2 dan

produksi sebesar 91,7778%, untuk suhu 50oC sebesar 70,1111%, untuk suhu 70oC sebesar 38,2222% untuk setiap variasi konsentrasi katalis.

Grafik persentase Produksi Biodiesel untuk setiap perlakuan digambarkan sebagai berikut: (70, 36.0000) (50, 50.6667) (30, 82.6667) 0.0000 10.0000 20.0000 30.0000 40.0000 50.0000 60.0000 70.0000 80.0000 90.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0_{C )}

P ro d u k s i   (% )

Gambar 4.4. (a) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk Konsentrasi

Katalis 0,375 (K1)

(70, 40.0000) (50, 72.3333) (30, 97.3333) 0.0000 20.0000 40.0000 60.0000 80.0000 100.0000 120.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

P ro d u k s i   (% )

Gambar 4.4. (b) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit utuk Konsentrasi Katalis

(70, 38.6667) (50, 87.3333)

(30, 95.3333)

0.0000 20.0000 40.0000 60.0000 80.0000 100.0000 120.0000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S uhu R e a ksi T (0C )

P ro d u k s i    (% )

Gambar 4.4. (c) Grafik Persentase Produksi Biodiesel Biodiesel terhadap Perlakuan Suhu Reaksi Proses Pembuatan Biodiesel Sawit untuk

Konsentrasi Katalis 0,625 (K3)

Dengan menginterpretasikan ketiga grafik hasil produksi biodiesel tersebut dapat disimpulkan bahwa hasil produksi akan menurun dengan kenaikan suhu reaksi. Artinya hasil produksi berbanding terbalik dengan suhu reaksi untuk setiap konsentrasi katalis yang tetap.

Penurunan hasil produksi ini terjadi akibat laju reaksi yang semakin cepat seiring dengan kenaikan suhu tanpa diimbangi dengan kecepatan pengadukan. Pengadukan yang kurang sempurna akan mengakibatkan ketidak sempurnaan pembentukan ester, sehingga hasil produksi Biodiesel berkurang. Kesalahan pada pengadukan juga dapat menyebabkan terjadinya penyabunan (emulsi) dan pembentukan ester akan gagal. Tabel persentase hasil produksi dapat diperlihatkan pada Lampiran 5.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan biodiesel sawit yang dilakukan, maka dapat disimpulkan:

1. Viskositas mempunyai hubungan yang linier dengan kenaikan temperatur reaksi dan konsentrasi katalis. Nilai terbaik untuk viskositas diperoleh pada temperatur reaksi 300C – 500C dengan kosentrasi katalis 0,375% – 0,500% b/b. Viskositas yang diperoleh dengan perlakuan ini jauh lebih baik dari solar.

2. Flash Point Biodiesel Sawit tidak dipengaruhi oleh perubahan temperatur reaksi

maupun konsentrasi katalis. Flash Point biodiesel yang diproses dengan perlakuan ini memenuhi standart mutu biodesel Indonesia.

3. Densitas Biodesel Sawit tidak mengalami perubahan yang signifikan terhadap kenaikan temperatur reaksi maupun perubahan konsentrasi katalis. Densitas paling optimal diperoleh pada temperatur reaksi 300C – 500C untuk konsentrasi 0,375% – 0,500% b/b.

4. Kadar air biodiesel mempunyai hubungan yang linier dengan kenaikan suhu dan konsentrasi katalis. Kadar air yang paling minimum diperoleh pada suhu 700C untuk konsentrasi katalis 0,625% yaitu sebesar 0,0017%.

5. Persentase hasil produksi biodiesel sawit akan menurun dengan kenaikan suhu reaksi. Hasil produksi yang paling optimum diperoleh pada suhu 300C dan konsentrasi 0,500%.

6. Karakteristik biodiesel sawit yang diperoleh dari RBDPO lebih mendekati standart mutu solar dan lebih baik untuk kadar air dan viskositas bahan bakar.

5.2. Saran

Hendaknya dilakukan penelitian lanjutan dengan memvariasikan kecepatan pengadukan pada rentang 800 rpm – 1200 rpm terhadap suhu dan konsentrasi katalis untuk memperoleh hasil yang lebih optimum.

DAFTAR PUSTAKA

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

Biodiesel, 2008. Energy Saver Technology, itb@che.itb.ac.id.

Boedoyo, Sidik, M., 2007. “Teknologi Proses Pencampuran Biodiesel dan Minyak

Solar di Indonesia”.

Environmenmt Canada , 2006, “A Critical Review of Biodiesel as Transportation

Fuel in Canada“ http:/www.ec.gc.ca/Transport/publication/Biodiesel. Diakses

desember 2008

Indartono, Y.S, 2007. “Mengenal Biodiesel: Karakteristik, Produksi Hingga

Performance Mesin“.

FX. Lilik Tri Muliantara dan Koes Sulistiadji, 2007. “Biodiesel, Bahan Bakar

Campuran Ramah Lingkungan“.

Hart, H. 1983. “Organic Chemistry”, 6th ed., Houghton Mifflin Co.

Knothe, 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.

Leung, DYC., Koo, BCP., Y., 2006. Degredation of Biodiesel Under Different

Storage Conditions. Bioresource Technology. 97, 250 – 256.

Manurung, Renita, 2006. “Transesterifikasi Minyak Nabati”. Jurnal Teknologi

Proses. Departemen Teknik Kimia USU.

Nasution, M.A., 2007. “Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Biodiesel Sawit

terhadap Konsumsi dan Emisi Mobil Diesel Type Common Rail”. PPKS

Medan.

Rao, Venkates Wara, T., 2000. “Experimental Investigation of Methyl Esters of

Non-Edible Oil As Biodiesel On C.I Engine”. Annamacharya Institute of

Sudadiyo, Sri, 2007. “Studi tentang Waktu Tunda Penyalaan Bahan Bakar Diesel CN

40 Dengan Tambahan Di-Tert-Butyl Peroxide (DTBP)”. Universitas Ibnu

Khaldun. Bogor.

Susilo, B., 2008. “Transesterifikasi Biodiesel dengan Ultrasonic”– http://prasetya. brawijaya.ac.id. Diakses desember 2008.

Widodo, 2007. “Studi Penggunaan Microwave pada Proses Transesterifikasi”. Universitas Petra.

Yoeswono, Triyono dan Iqmal Tahir, 2008. “Kinetika Transesterifikasi Minyak

Kelapa Sawit dengan Metanol Menggunakan Katalis Kalium Hidroksida”.

LAMPIRAN 1

Hasil Pengujian Viskositas

Viskositas

Perlakuan Viskositas

(cSt)

Biodiesel PPKS Medan

(cSt)

Standart Biodiesel Indonesia

(cSt)

Solar

(cSt)

T1K1 2,3741 5,55 2,3 – 6,0 3,6

T1K2 2,3741 5,55 2,3 – 6,0 3,6

T1K3 2,4155 5,55 2,3 – 6,0 3,6

T2K1 2,4293 5,55 2,3 – 6,0 3,6

T2K2 2,4997 5,55 2,3 – 6,0 3,6

T2K3 2,4997 5,55 2,3 – 6,0 3,6

T3K1 2,5139 5,55 2,3 – 6,0 3,6

T3K2 2,5139 5,55 2,3 – 6,0 3,6

LAMPIRAN 2

Hasil Pengujian Densitas

Densitas

Perlakuan Densitas

(gr/cm3)

Biodiesel PPKS Medan

(gr/cm3)

Standart Biodiesel Indonesia

(gr/cm3)

Solar

(gr/cm3)

T1K1 0,860 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T1K2 0,860 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T1K3 0,875 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T2K1 0,880 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T2K2 0,880 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T2K3 0,880 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T3K1 0,885 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T3K2 0,885 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

LAMPIRAN 3

Hasil Pengujian Flash Point

Flash Point

Perlakuan Flash Point

(oC)

Biodiesel PPKS Medan

(oC)

Standart Biodiesel Indonesia

(oC)

Solar

(oC)

T1K1 172 172 min. 100 98

T1K2 172 172 min. 100 98

T1K3 173 172 min. 100 98

T2K1 172 172 min. 100 98

T2K2 172 172 min. 100 98

T2K3 172 172 min. 100 98

T3K1 172 172 min. 100 98

T3K2 172 172 min. 100 98

LAMPIRAN 4

Hasil Pengujian Kadar Air

Kadar Air

Perlakuan Kadar Air

(%)

Biodiesel PPKS Medan

(%)

Standart Biodiesel Indonesia

(%)

Solar

(%)

T1K1 0,0506 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T1K2 0,0499 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T1K3 0,0497 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T2K1 0,0489 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T2K2 0,0488 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T2K3 0,0481 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T3K1 0,0123 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T3K2 0,0111 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

LAMPIRAN 5

Persentase Hasil Produksi Biodiesel Untuk Setiap Pengujian Volume Perlakuan

Berat Sampel

(gram)

Volume Sampel (ml)

Setelah Dipisahkan

(ml)

Setelah Dicuci

(ml)

Setelah Disaring

(ml)

Setelah Pemurnian

(ml)

% Biodiesel (volume)

T1K1 134,98 150 147 140 136 124 82,6667

T1K2 134,98 150 163 160 156 146 97,3333

T1K3 134,98 150 158 157 150 143 95,3333

T2K1 134,98 150 140 176 138 76 50,6667

T2K2 134,98 150 157 121 115 108,5 72,3333

T2K3 134,98 150 146 144 135 131 87,3333

T3K1 134,98 150 70 69 58 54 36,0000

T3K2 134,98 150 129 143 90 60 40,0000

LAMPIRAN 6

Karakteristik Biodiesel

Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji

Massa jenis 40oC, gr/ml 0,850 – 0,890 ASTM D–1298

Visikositas kinetic pada 40oC, mm²/s 2,3 – 6,0 ASTM D–445

Angka setana Min 48 ASTM D–613

Titik kilat (mangkok tertutup), oC Min 100 ASTM D–93

Korosi strip tembaga (3 jam pada 50oC) Maks No 3 ASTM D–130

Residu karbon (% – 6) Maks 0,3 ASTM D-4530

Air dan sedimen, % – volume Maks 0,05 ASTM D–2709

Temperature distilasi 90%, oC Maks 360 ASTM D–1160

Abu tersulfatkan, % b Maks 0,02 ASTM D–974

Belerang, ppm – b (mg/kg) Maks 80 ASTM D–5453

LAMPIRAN 7

Karakteristik Mutu Solar

Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji

Massa jenis 40oC, gr/ml 0,82 – 0,87 ASTM D–1298

Visikositas kinetic pada 40oC, mm²/s 1,6 – 5,8 ASTM D–445

Angka setana Min 45 ASTM D–613

Titik kilat (mangkok tertutup), oC Maks 150 ASTM D–93

Korosi strip tembaga (3 jam pada 50oC) Min No. 1 ASTM D–130

Residu karbon (% – 6) Min 0,1 ASTM D–189

Air dan sedimen, % – volume Min 0,05 ASTM D–95

Temperatur distilasi 300%, oC Max 40 ASTM D–86

Abu tersulfatkan, % b Min 0,01 ASTM D–974

Belerang, ppm % wt Min 0,5 ASTM D–1551

Hasil Pengujian Densitas

Densitas Perlakuan Densitas

(gr/cm3)

Biodiesel PPKS Medan

(gr/cm3)

Standart Biodiesel Indonesia

(gr/cm3)

Solar (gr/cm3)

T1K1 0,860 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T1K2 0,860 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T1K3 0,875 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T2K1 0,880 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T2K2 0,880 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T2K3 0,880 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T3K1 0,885 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T3K2 0,885 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

T3K3 0,885 0,8624 0,85 – 0,89 0,84

Rolandus Sipangkar : Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi Dan Konsentrasi Katalis Naoh Dalam Media Etanol Terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Sawit, 2009

Hasil Pengujian Flash Point

Flash Point Perlakuan Flash Point

(oC)

Biodiesel PPKS Medan

(oC)

Standart Biodiesel Indonesia

(oC)

Solar (oC)

T1K1 172 172 min. 100 98

T1K2 172 172 min. 100 98

T1K3 173 172 min. 100 98

T2K1 172 172 min. 100 98

T2K2 172 172 min. 100 98

T2K3 172 172 min. 100 98

T3K1 172 172 min. 100 98

T3K2 172 172 min. 100 98

T3K3 172 172 min. 100 98

Rolandus Sipangkar : Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi Dan Konsentrasi Katalis Naoh Dalam Media Etanol Terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Sawit, 2009

Hasil Pengujian Kadar Air

Kadar Air Perlakuan Kadar Air

(%)

Biodiesel PPKS Medan

(%)

Standart Biodiesel Indonesia

(%)

Solar (%)

T1K1 0,0506 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T1K2 0,0499 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T1K3 0,0497 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T2K1 0,0489 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T2K2 0,0488 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T2K3 0,0481 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T3K1 0,0123 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T3K2 0,0111 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

T3K3 0,0017 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05

Rolandus Sipangkar : Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi Dan Konsentrasi Katalis Naoh Dalam Media Etanol Terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Sawit, 2009

Persentase Hasil Produksi Biodiesel Untuk Setiap Pengujian Volume Perlakuan Berat Sampel (gram) Volume Sampel (ml) Setelah Dipisahkan (ml) Setelah Dicuci (ml) Setelah Disaring (ml) Setelah Pemurnian (ml) % Biodiesel (volume)

T1K1 134,98 150 147 140 136 124 82,6667

T1K2 134,98 150 163 160 156 146 97,3333

T1K3 134,98 150 158 157 150 143 95,3333

T2K1 134,98 150 140 176 138 76 50,6667

T2K2 134,98 150 157 121 115 108,5 72,3333

T2K3 134,98 150 146 144 135 131 87,3333

T3K1 134,98 150 70 69 58 54 36,0000

T3K2 134,98 150 129 143 90 60 40,0000

T3K3 134,98 150 131 74 62 58 38,6667

Rolandus Sipangkar : Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi Dan Konsentrasi Katalis Naoh Dalam Media Etanol Terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Sawit, 2009

Karakteristik Biodiesel

Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji

Massa jenis 40oC, gr/ml 0,850 – 0,890 ASTM D–1298

Visikositas kinetic pada 40oC, mm²/s 2,3 – 6,0 ASTM D–445

Angka setana Min 48 ASTM D–613

Titik kilat (mangkok tertutup), oC Min 100 ASTM D–93

Korosi strip tembaga (3 jam pada 50oC) Maks No 3 ASTM D–130

Residu karbon (% – 6) Maks 0,3 ASTM D-4530

Air dan sedimen, % – volume Maks 0,05 ASTM D–2709

Temperature distilasi 90%, oC Maks 360 ASTM D–1160

Abu tersulfatkan, % b Maks 0,02 ASTM D–974

Belerang, ppm – b (mg/kg) Maks 80 ASTM D–5453

Sumber: Forum Biodiesel Indonesia

Rolandus Sipangkar : Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi Dan Konsentrasi Katalis Naoh Dalam Media Etanol Terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Sawit, 2009

Rolandus Sipangkar : Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi Dan Konsentrasi Katalis Naoh Dalam Media Etanol Terhadap Perubahan Karakteristik Fisika Biodiesel Sawit, 2009

USU Repository © 2008

Karakteristik Mutu Solar

Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji

Massa jenis 40oC, gr/ml 0,82 – 0,87 ASTM D–1298

Visikositas kinetic pada 40oC, mm²/s 1,6 – 5,8 ASTM D–445

Angka setana Min 45 ASTM D–613

Titik kilat (mangkok tertutup), oC Maks 150 ASTM D–93

Korosi strip tembaga (3 jam pada 50oC) Min No. 1 ASTM D–130

Residu karbon (% – 6) Min 0,1 ASTM D–189

Air dan sedimen, % – volume Min 0,05 ASTM D–95

Temperatur distilasi 300%, oC Max 40 ASTM D–86

Abu tersulfatkan, % b Min 0,01 ASTM D–974

Belerang, ppm % wt Min 0,5 ASTM D–1551