SAWIT MENGGUNAKAN LIPOZYME TL IM SEBAGAI BIOKATALIS SKRIPSI

REAKSI TRANSESTERIFIKASI DEGUMMED PALM

  OIL

(DPO) UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL

SAWIT MENGGUNAKAN LIPOZYME TL IM

  SEBAGAI BIOKATALIS SKRIPSI Oleh AIRA DARUSMY 100405011 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FEBRUARI 2015

REAKSI TRANSESTERIFIKASI DEGUMMED PALM

  OIL (DPO) UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT MENGGUNAKAN LIPOZYME TL IM SEBAGAI BIOKATALIS SKRIPSI Oleh AIRA DARUSMY 100405011 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FEBRUARI 2015

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

  

REAKSI TRANSESTERIFIKASI DEGUMMED PALM OIL (DPO) UNTUK

MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT MENGGUNAKAN

LIPOZYME TL IM SEBAGAI BIOKATALIS

  dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku

  Medan, 5 Februari 2015 Aira Darusmy

  NIM 100405011

  

PRAKATA

  Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Reaksi Transesterifikasi Degummed Palm Oil (DPO) untuk Menghasilkan Biodiesel Sawit Menggunakan Lipozyme TL IM sebagai Biokatalis”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

  Melalui penelitian ini diperoleh hasil biodiesel dari Degummed Palm Oil (DPO) dengan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis enzim lipase, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar fosil.

  Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar- besarnya kepada Ibu Ir. Renita Manurung, MT.

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

  Medan, 5 Februari 2015 Penulis, Aira Darusmy

  

DEDIKASI

  Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1.

  Kedua orang tua penulis tercinta, Sakirman dan Henny serta abang-abang tercinta, Iqbal dan Kiswa yang telah banyak mendukung penulis sampai saat ini.

  2. Ir. Renita Manurung, MT selaku dosen pembimbing serta koordinator skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  3. Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Mhd. Hendra S Ginting, ST, MT yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

  4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia USU.

  5. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.

  6. Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT sebagai Dosen Pembimbing Akademik.

  7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis

  8. Nur Sri Rahayu atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  9. Walad Wirawan yang memberikan dukungan dan semangat secara spesial kepada penulis.

  10. Semua stambuk 2010 dan senior-senior yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama : Aira Darusmy NIM : 100405011 Tempat, tanggal lahir : Medan, 30 Desember 1991 Nama orang tua : Sakirman dan Henny Alamat orang tua : Jl. Amal Gg. Melati IV No 33 Medan

  Asal Sekolah:

• SD Sultan Iskandar Muda Medan 1998-2004
• SMP Negeri 9 Medan tahun 2004 – 2007
• SMA Negeri 15 Medan tahun 2007 – 2010 Pengalaman Kerja dan Organisasi: 1.

  Covalen Study Group (CSG) periode 2012-2013 sebagai Bendahara Umum 2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012/2013 sebagai Anggota Bakat dan Minat

3. Asisten Laboratorium Kimia Fisika Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2013-2014 modul Viskositas dan Kurva Kelarutan.

  Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal: Transesterification of Degummed Palm Oil (DPO) to Produce Palm Biodiesel By Using Lipozyme TL IM As Biocatalyst

  

ABSTRAK

  Biodiesel umumnya disintesis dengan reaksi transesterifikasi antara trigliserida dan alkohol dengan penambahan katalis asam atau basa sehingga terdapat limbah proses kimia. Proses alternatif lain yaitu dengan menggunakan biokatalis berupa enzim untuk mensintesis biodiesel yang tidak menghasilkan limbah proses kimia. Pada penelitian ini, sintesis biodiesel dari Crude Palm Oil (CPO) yang telah di

  

degumming dan metanol sebagai donor asil telah dilakukan dengan menggunakan

Lipozyme sebagai biokatalis. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji

  pengaruh suhu dan jumlah biokatalis terhadap sintesis biodiesel yang dihasilkan dari CPO serta mengkaji pengaruh penggunaan metanol terhadap aktifitas enzim lipase dalam mengkatalisis sintesis biodiesel melalui reaksi transesterifikasi. Variabel pada penelitian ini adalah jumlah biokatalis dan temperatur, dan responnya terhadap konversi yield pada biodiesel yang disajikan dengan menggunakan metode permukaan respon dengan software Minitab. Reaktan dan produk yang dihasilkan dianalisis dengan menggunakan Gas Chromatography

  

Mass Spectrometry (GCMS). Yield yang diperoleh sebesar 10% - 79% dengan

  waktu reaksi selama 15 jam. Pengaruh variabel terhadap yield dilihat dari suhu reaksi memberikan pengaruh negatif sebesar 0,6738 kali terhadap pembentukan produk biodiesel. Diikuti dengan variabel jumlah biokatalis memberikan pengaruh yang signifikan sebesar 22,8091 kali terhadap pembentukan produk biodiesel. Begitu pula interaksi suhu reaksi dan jumlah biokatalis yang memberikan pengaruh negatif. Sehingga dari hasil analisis yang diperoleh, dapat dikatakan bahwa jumlah biokatalis merupakan faktor yang paling berpengaruh pada sintesis biodiesel. Pada akhirnya, dibutuhkan penelitian yang lebih lanjut mengenai variabel yang berpengaruh pada sintesis biodiesel dan pemakaian ulang lipozyme sebagai biokatalis pada run yang memperoleh yield tertinggi. Yield tertinggi diperoleh pada suhu reaksi 45 °C dan jumlah katalis sebesar 30%. Pada pemakaian ulang lipozyme, dapat dilakukan pengulangan sebanyak empat kali dan memperoleh total penurunan yield sebesar 77%.

  Kata kunci: biodiesel, lipozyme, crude palm oil (CPO), metode permukaan respon

  

ABSTRACT

  Biodiesel is usually synthesis by transesterification of triglycerides and alcohols in the presence of an acid or an alkaline catalyst but it could produce a chemical waste process. An alternative process is using biocatalyst such as enzyme to synthesis biodiesel that couldn’t produce chemical waste process. In this research, the synthesis of biodiesel from crude palm oil (CPO) that through the process of degumming and methanol as acyl donor has been investigated with using of Lipozyme as biocatalyst. The purpose of this experiment is to examine the effect of the temperature and the amount of biocatalyst for the synthesis of biodiesel that produced from palm oil and examine the effect of the use of methanol to the lipase reaction. The variables in this research are the amount of biocatalyst and temperature, and their responses with yield conversion of biodiesel were representated using response surface methodology (RSM) with Minitab software. The reactants and products were analyzed using Gas Chromatography Mass Spectrometry (GCMS). Yield raging from 10-79 % were achieved in 15 hours reaction time. The variable effect of yield can be known from the temperature gives negative result about 0,6738 for the formation of biodiesel product. Afterwards the amount of biocatalyst gives positive result about 22,8091 and interaction between temperature and the amount of biocatalyst give negative result. The results showed that the most influential variable is the amount of biocatalyst. Therefore, this experiment would need further investigation works and analysis and reuse of lipozyme as biocatalyst on the run which obtained the highest yield. The highest yield was obtained at a reaction temperature of 45 ° C and the amount of catalyst by 30%. In the reuse of lipozyme, can be repeated four times and obtained the total of the decrease in yield of 77%.

  Keyword: biodiesel, lipozyme, crude palm oil (CPO), response surface methodology

DAFTAR ISI

   Halaman

  PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN UJIAN SKRIPSI ii

  PRAKATA iii

  DEDIKASI iv

  RIWAYAT HIDUP PENULIS v

  ABSTRACT vii

  DAFTAR ISI viii

  DAFTAR GAMBAR xi

  DAFTAR TABEL xiii

  DAFTAR LAMPIRAN xiv

  DAFTAR SINGKATAN xvi

  DAFTAR SIMBOL xvii

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  2

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  3

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  3

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  5

  2.1 CRUDE PALM OIL (CPO)

  5

  2.2 PROSES DEGUMMING PADA CRUDE PALM OIL (CPO)

  8

  2.3 BIODIESEL

  9

  2.3.1 Pengertian Biodiesel

  9

  2.3.2 Proses Pembuatan Biodiesel

  10

  a. Secara Kimiawi

  10

  b. Secara Enzimatis

  11

  2.4 ENZIM LIPASE SEBAGAI BIOKATALIS

  12

  2.4.1 Pengertian Lipase

  12

  2.4.2 Penggunaan Enzim Lipase sebagai Biokatalis

  13

  a. Lipase Bebas

  13 b. Amobilisasi Lipase

  13

  2.4.3 Lipozyme sebagai Biokatalis

  14

  2.5 MEKANISME KERJA ENZIM

  15

  2.6 POTENSI EKONOMI

  17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  19

  3.1

  19 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

  3.2

  19 BAHAN DAN PERALATAN

  3.2.1

  19 Bahan Penelitian

  3.2.2

  19 Peralatan Penelitian

  3.3 RANCANGAN PERCOBAAN

  20

  3.4 PROSEDUR PENELITIAN

  21

  3.4.1 Prosedur Degumming CPO

  21

  3.4.2 Prosedur Utama

  22

  3.4.3 Prosedur Analisis

  22

  3.4.3.1 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan

  22 Metode Hidrolisis

  3.4.3.2 Analisa Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 23 CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40

  3.4.3.3 Analisa Komponen Asam Lemak Dalam Bahan

  23 Baku CPO dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS

  3.4.3.4 Analisa Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan

  23 dengan Metode Tes ASTM D 445

  3.4.3.5 Analisa Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan

  24 Metode Tes OECD 109

  3.5 FLOWCHART PENELITIAN

  25

  3.5.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO

  25

  3.5.2 Flowchart Sintesis Biodiesel dengan Reaksi Transesterifikasi 25

  3.5.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode 27 Hidrolisis

  3.5.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 28 CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40

  3.5.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan

  29 dengan Metode Tes ASTM D 445

  3.5.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan

  30 dengan Metode Tes OECD 109 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  31

  4.1 ANALISIS BAHAN BAKU CRUDE PALM OIL (CPO)

  31

  4.2 ANALISIS PENGARUH VARIABEL PERCOBAAN

  34

  4.2.1 Pengaruh Interaksi Variabel Suhu Reaksi dengan Jumlah

  35 Biokatalis

  4.3 PEMAKAIAN ULANG (REUSE) LIPOZYME

  37

  4.4 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM LIPOZYME

  39

  4.5 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL

  40

  4.5.1 Analisis Kemurnian Metil Ester

  40

  4.5.2 Analisis Densitas

  41

  4.4.2 Analisa Viskositas Kinematik

  41 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  43

  5.1 KESIMPULAN

  43

  5.2 SARAN

  44 DAFTAR PUSTAKA

  45

  

DAFTAR GAMBAR

  35 Biokatalis

  61 Gambar L5.1 Kromatogram Standar GC-MS CPO (Crude Palm Oil)

  60 Gambar L4.9 Foto Analisa Viskositas

  60 Gambar L4.6 Foto Analisa Densitas

  59 Gambar L4.5 Foto Produk Akhir Biodiesel

  59 Gambar L4.4 Foto Penyaringan Enzim

  58 Gambar L4.3 Foto Hasil Transesterifikasi

  58 Gambar L4.2 Foto Proses Transesterifikasi

  Gambar L4.1 Foto Proses Degumming CPO

Gambar 4.6 Diagram Aktivitas Enzim Oleh Lipozyme Sebelum Pemakaian 39 dan Setelah Pemakaian Ulang IV

  38 Biodiesel

Gambar 4.5 Hubungan Jumlah Pemakaian Terhadap Perolehan Yield

  36 Biokatalis

Gambar 4.4 Kontur % Yield Biodiesel untuk Suhu Reaksi vs JumlahGambar 4.3 Surface % Yield Biodiesel untuk Suhu Reaksi vs Jumlah

  Halaman

  32 CPO

Gambar 4.2 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak

  31 Degumming

  30 Gambar 4.1 Analisa Kadar ALB terhadap CPO Sebelum dan Sesudah

  29 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan

Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan

  CPO

Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 28

  25 Hidrolisis

  25 Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Utama

  16 Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Degumming pada CPO

  15 Gambar 2.3 Mekanisme Ping Pong Bi-Bi

  7 Gambar 2.2 Mekanisme Produksi Enzimatik FAME

Gambar 2.1 Produksi CPO di Indonesia

  62 Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO

  63

  67 Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9

  71 Pengulangan III Gambar L5.19 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3

  70 Pengulangan II Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3

  70 Gambar L5.17 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3

  69 Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 13

  69 Gambar L5.15 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 12

  68 Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11

  68 Gambar L5.13 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 10

  67 Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 8

   (Crude Palm Oil)

  66 Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7

  66 Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6

  65 Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5

  65 Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4

  64 Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3

  64 Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2

  63 Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1

  Gambar L5.3 Kromatogram Standar GC Biodiesel (Crude Palm Oil)

  71 Pengulangan IV

  

DAFTAR TABEL

Halaman

  34 Tabel 4.4 Persyaratan Kualitas Biodiesel

  53 Tabel L.2.4 Data Penurunan Yield

  53 Tabel L.2.3 Hasil Yield dan Total Penurunan Yield Biodiesel

  53 Tabel L.2.2 Hasil Analisa Viskositas Biodiesel

  52 Tabel L.2.1 Hasil Analisa Densitas Biodiesel

  51 Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO

  51 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO

  41 Tabel 4.6 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel 42 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO

  40 Tabel 4.5 Hasil Analisis Densitas Biodiesel

  34 Tabel 4.3 Perkiraan Parameter Model Persamaan Statistik

Tabel 1.1 State of The Art Synthesis Biodiesel

  33 Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh

  21 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)

  20 Tabel 3.2 Central Composite Design (CCD) untuk 2 Variabel

  10 Tabel 3.1 Perlakuan Terkode untuk Reaksi Transesterifikasi

  7 Tabel 2.4 Persyaratan Kualitas Biodiesel

  6 Tabel 2.3 Produksi Minyak Kelapa Sawit (CPO) di Provinsi Riau (ton)

  5 Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Sawit dan Minyak Inti Sawit

  2 Tabel 2.1 Standar Mutu Minyak Kelapa Sawit

  54