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 Yield

  C, kecepatan pengadukan 300 rpm

  o

Gambar 4.4 Pengaruh Konsentrasi Katalis Novozym 435 Terhadap

  Halaman

  29 Menjadi Metil Ester Menggunakan Pelarut Dimetil Karbonat

Gambar 4.3 Reaksi Transesterifikasi Enzimatis dari Trigliserida

  C, kecepatan pengadukan 300 rpm

  o

  29 Biodiesel, pada waktu reaksi 24 jam, suhu reaksi 60

Gambar 4.2 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Perolehan Yield

  27 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 Baku

  17 Dimetil Karbonat (DMC) dalam Sistem Pelarut

  10 Gambar 2.2 Transesterifikasi Enzimatik Minyak Nabati dengan

Gambar 2.1 Bagian dan Komposisi Buah Sawit

  54 (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 CPO

  11 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 14214/09

  4 Dengan Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dan Penggunaan Katalis Heterogen Novozym 435

Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel

  46