PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION SKRIPSI
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION SKRIPSI OLEH : PASCALIS NOVALINA S 110405076 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA AGUSTUS 2015
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT
DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION
SKRIPSI
OLEH :
PASCALIS NOVALINA S
110405076
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2015
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP BUAH SAWIT DENGAN
TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION
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, 10 Agustus 2015 Pascalis Novalina S
NIM 11405076
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP BUAH SAWIT DENGAN
TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia- Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Biodiesel dari Mesokarp Buah Sawit dengan Teknologi Reactive
Extraction
”, 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 mesokarp buah sawit dengan teknologi reactive extraction menggunakan katalis novozyme 435, 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 Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si.
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, 10 Agustus 2015 Penulis, Pascalis Novalina S
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1.
Kedua orang tua penulis tercinta, Parlin Sitorus dan Romelly Simanjuntak yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
2. Seluruh keluarga penulis terutama opung tercinta, adik-adikku Rickhy, Bryan, Melani, Maktua, Paktua, Tulang, Nantulang, Bapauda, Nanguda, Amangboru, Namboru, dan sepupu (Apin, Fifi, Monik) semuanya yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Dr. Ir. Taslim, M.Si, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. yang
Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT, dan Bode Haryanto, ST, MT, PhD telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
5. Bapak Dr. Ir. Tjahjono Herawan dan Ibu Meta Rivani, ST, selaku pembimbing lapangan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian dan penyelesaian skripsi ini.
6. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia USU.
7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.
8. Dr. Ir. Zuhrina Masyithah, MT, sebagai Dosen Pembimbing Akademik .
9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis
10. Seluruh pegawai di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang telah membantu dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
11. Arya Josua Simanullang selaku partner penelitian atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini dan untuk dukungan serta semangat yang diberikan secara spesial kepada penulis.
12. Widi Aulia Widakdo, S.Pd sahabat tersayang yang selalu ada setiap waktu memberikan saran dan motivasi kepada penulis hingga saat ini.
13. Sahabat-sahabat terbaikku di Teknik Kimia, D’IVY (Windi, Anita, Golda) William, Johan dan semua teman stambuk 2011 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
14. Rekan-rekan semasa menjabat asisten di Laboratorium Proses Industri Kimia Teknik Kimia USU, Kak Ely, Kak Sari, Bang Ruben, Bang Ridho, Rahayu, Nadya, Aidil, Nora, dan Aidil.
15. Kakak dan abang senior yang telah memberikan saran dan motivasi kepada penulis.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Pascalis Novalina S NIM : 110405076 Tempat, tanggal lahir : Batam, 12 April 1993 Nama orang tua : Parlin Sitorus dan Romelly
Simanjuntak Alamat orang tua : Perum. Mutiara Indah Blok A3 No.26, Batam
Asal Sekolah: SD Swasta Kartini I Batam tahun 1999 – 2005 SMP Negeri 11 Batam tahun 2005 – 2008 SMA Negeri 1 Batam tahun 2008 – 2011 Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara 2011 – 2015 Beasiswa yang diperoleh: 1.
Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik tahun 2012 2. Beasiswa Dinas Pendidikan Kepulauan Riau tahun 2013&2014
Pengalaman Kerja dan Organisasi: 1.
Ikatan Mahasiswa Kepulauan Riau - Medan (IMKR-Medan) periode 2012-2013 sebagai Anggota Bidang Dana dan Usaha (Danus) 2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2012/2013 sebagai Sekretaris Bidang Pengembangan Bakat dan Minat (Bakmi) 3. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik
Kimia FT USU tahun 2014-2015 modul Reaktor Fasa Cair, Esterifikasi, Transesterifikasi Biodiesel, dan Proses Pembuatan Pulp.
4. K3M English Club Fakultas Teknik 2011-2013
Artikel yang akan dipublikasikan dalam jurnal : Pengaruh Variasi Variabel Reaksi pada Proses Ekstraksi Reaktif
Mesokarp Sawit Untuk Menghasilkan Biodiesel
ABSTRAK
Metode konvensional untuk produksi biodiesel diperlukan minyak yang diekstrak dari biomassa sebelum dapat ditransesterifikasikan menjadi asam lemak metil ester (FAME). Ekstraksi reaktif dapat digunakan untuk menghasilkan biodiesel dengan perolehan yield tinggi, biaya produksi yang rendah, mengurangi waktu reaksi dan penggunaan reagen serta co-pelarut, sehingga mempermudah untuk menghasilkan biodiesel. Dalam penelitian ini, ekstraksi reaktif diterapkan untuk menghasilkan biodiesel dari CPO hasil ekstraksi mesokarp buah sawit menggunakan dimetil karbonat sebagai pelarut dan reagen, dan novozym®435 sebagai katalis. Metanol digantikan oleh dialkil karbonat, terutama dimetil karbonat. Dimetil karbonat dapat digunakan sebagai pelarut dan sebagai reagen, ekstraksi reaktif sehingga sangat mudah untuk diaplikasikan. Variabel yang dipelajari meliputi suhu reaksi (50, 60, dan 70 °C), waktu reaksi (8, 16, 24 jam), rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit (50:1, 60:1, 70:1 n/n), jumlah konsentrasi novozym®435 (5%, 10%, 15% b/b). Dan
yield biodiesel tertinggi diperoleh pada kondisi suhu reaksi 60 °C, waktu reaksi 24
jam, rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit 60:1 (n/n), dan konsentrasi novozym®435 sebesar 10% b/b.
Kata kunci: biodiesel, dimetil karbonat, Novozym®435, mesokarp buah sawit,
ekstraksi reaktif.
ABSTRACT
The conventional method for biodiesel production required oil that was extracted from the biomass before it can be transesterified into fatty acid methyl esters (FAME). Reactive extraction can be used to produce biodiesel to achieve high yields, low production costs, reduce the reaction time and the use of reagents as well as co- solvent, so it simplify to produce biodiesel. In this study, reactive extraction applied to produce biodiesel of CPO in palm fruit fiber from mesocarp using dimethyl
®
carbonate as a solvent and reagents, and novozym 435 as catalyst. Methanol replaced by dialkyl carbonate, especially dimethyl carbonate. Dimethyl carbonate can be used as solvent and as reagents, so reactive extraction is very easy to aplied. The variables were studied that reaction temperature (50, 60, and 70 °C), reaction time (8, 16, 24 hours), the molar ratio of reactants palm mesocarp to DMC (1:50,
®
1:60, 1:70 mol), the amount of novozym 435 concentration (5%, 10%, 15% wt). The results showed that the highest biodiesel yield can be achivied at conditions temperature of 60 °C, reaction time 24 hours, molar ratio of reactants palm mesocarp
® to DMC 1:60, and novozym 435 concentration of 10wt%.
®
Keywords: biodiesel, dimethyl carbonate, Novozym 435, palm mesocarp, reactive
extraction.DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT
viii DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
DAFTAR SINGKATAN xv
DAFTAR SIMBOL xvi
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
6
1.3 Tujuan Penelitian
6
1.4 Manfaat Penelitian
6
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
8
2.1 BIODIESEL
8
2.2 BAHAN
10
2.2.1 Mesokarp Buah Sawit
10
2.2.2 Dimethyl Carbonate (DMC)
12
2.2.3 Novozym 435
13
2.3 EKSTRAKSI REAKTIF
15
2.4 TRANSESTERIFIKASI
16
2.5 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT
18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
20
3.1
20 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
3.2
20 BAHAN DAN PERALATAN
3.2.1
20 Bahan Penelitian
3.2.2
20 Peralatan Penelitian
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN
21
3.4 PROSEDUR PENELITIAN
22
3.4.2 Proses Esktraksi Reaktif
22
3.4.2 Prosedur Analisis
22
3.4.2.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku
22
3.4.2.2 Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Bahan
23 Baku Mesokarp Buah Sawit
3.4.2.3 Analisis Kemurnian Biodiesel yang Dihasilkan
23
3.4.2.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan
23
3.4.2.5 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 24
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
24
3.5.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku
24
3.5.2 Proses Ekstraksi Reaktif
25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
26
4.1 ANALISIS BAHAN BAKU MESOKARP BUAH SAWIT
26
4.2 PROSES REAKTIF EKSTRASI
29
4.2.1 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Perolehan Yield
29 Biodiesel
4.2.2 Pengaruh Konsentrasi Katalis Terhadap Perolehan Yield 31` Biodiesel
4.2.3 Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Perolehan Yield
32 Biodiesel
4.3 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL
34
4.3.1 Analisis Densitas Biodiesel
34
4.3.2 Analisis Viskositas Biodiesel
35 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
37
5.1 KESIMPULAN
37
5.2 SARAN
37 DAFTAR PUSTAKA
38
DAFTAR GAMBAR
31 Perolehan Yield Biodiesel, pada rasio molar reaktan 60:1, suhu reaksi 60
52 dalam Vial Gambar L4.8 (a) Alat mengukur viskositas dan densitas biodiesel,
52 Gambar L4.7 (a) Biodiesel yang Dihasilkan, (b) Penyimpanan Biodiesel
51 Gambar L4.6 Proses Evaporasi
51 Gambar L4.5 Penyaringan Hasil Proses Ekstraksi Reaktif
50 Gambar L4.4 (a) Proses Ekstraksi Reaktif, (b) Hasil Proses Reaksi
50 Dibungkus, (c) Novozym 435 Setelah Digunakan Gambar L4.3 Foto Proses Ekstraksi CPO dari Mesokarp Sawit
50 Dihancurkan Gambar L4.2 (a) Novozym 435 Sebelum Digunakan, (b) Novozym 435
C, kecepatan pengadukan 300 rpm Gambar L4.1 (a) Mesokarp Setelah Diiris, (b) Mesokarp Setelah
o
32 Biodiesel, pada Konsentrasi katalis novozym 435 10%, suhu reaksi 60
Gambar 4.5 Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Perolehan YieldC, kecepatan pengadukan 300 rpm
o
Gambar 4.4 Pengaruh Konsentrasi Katalis Novozym 435 TerhadapHalaman
29 Menjadi Metil Ester Menggunakan Pelarut Dimetil Karbonat
Gambar 4.3 Reaksi Transesterifikasi Enzimatis dari TrigliseridaC, kecepatan pengadukan 300 rpm
o
29 Biodiesel, pada waktu reaksi 24 jam, suhu reaksi 60
Gambar 4.2 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Perolehan Yield27 CPO
25 Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak
24 Gambar 3.2 Flowchart Proses Ekstraksi Reaktif
Gambar 3.1 Flowchart Analisis Kadar Minyak Bahan Baku17 Dimetil Karbonat (DMC) dalam Sistem Pelarut
10 Gambar 2.2 Transesterifikasi Enzimatik Minyak Nabati dengan
Gambar 2.1 Bagian dan Komposisi Buah Sawit54 (b) Hasil pembacaan nilai viskositas dan densitas biodiesel,
(c) Hasil pembacaan nilai viskositas dan densitas biodiesel duplo, (d) Salinan hasil pembacaan nilai viskositas dan densitas biodiesel
68 Gambar L5.15 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 14
81 Gambar L5.28 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 27
80 Gambar L5.27 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 26
79 Gambar L5.26 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 25
78 Gambar L5.25 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 24
77 Gambar L5.24 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 23
76 Gambar L5.23 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 22
75 Gambar L5.22 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 21
74 Gambar L5.21 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 20
73 Gambar L5.20 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 19
72 Gambar L5.19 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 18
71 Gambar L5.18 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 17
70 Gambar L5.17 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 16
69 Gambar L5.16 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 15
67 Gambar L5.14 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 13
Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO
66 Gambar L5.13 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 12
65 Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11
64 Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 10
63 Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9
62 Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 8
61 Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7
60 Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6
59 Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5
58 Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4
57 Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3
56 Gambar L5.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2
Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1
(Crude Palm Oil)
55
82
DAFTAR TABEL
21 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)
46 Tabel L2.3 Data Yield dan Kemurnian Metil Ester
46 Tabel L2.2 Data Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel
45 Tabel L2.1 Data Hasil Analisis Densitas Biodiesel
35 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis GCMS 45 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO
35 Tabel 4.5 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Metil Ester
34 Tabel 4.4 Hasil Analisis Viskositas Metil Ester
28 Tabel 4.3 Hasil Analisis Densitas Metil Ester
27 Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh pada CPO
15 Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian
Halaman
13 Tabel 2.5 Sifat-Sifat Biokatalis Novozym 435
11 Tabel 2.4 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Dimetil Karbonat
Tabel 2.3 Komposisi Komponen Utama dalam CPO11 2001-2013
Tabel 2.2 Data Volume dan Nilai Ekspor CPO Indonesia pada TahunTabel 2.1 Standar Biodiesel Berdasarkan ASTM D 6751/09, EN 14214/03, 9 dan Pr EN 14214/094 Dengan Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dan Penggunaan Katalis Heterogen Novozym 435
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel46