Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kemiri Sunan (Reutealis Trisperma (Blanco) Airy Shaw) Dengan Keberadaan Co-Solvent Aseton dan Katalis Heterogen Natrium Silikat Terkalsinasi

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK KEMIRI
SUNAN (Reutealis Trisperma (Blanco) Airy Shaw)
DENGAN KEBERADAAN CO-SOLVENT
ASETON DAN KATALIS HETEROGEN
NATRIUM SILIKAT TERKALSINASI

SKRIPSI

Oleh

MANGUNSONG, RUBEN R G
100405065

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OKTOBER 2015

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK KEMIRI

SUNAN (Reutealis Trisperma (Blanco) Airy Shaw)
DENGAN KEBERADAAN CO-SOLVENT
ASETON DAN KATALIS HETEROGEN
NATRIUM SILIKAT TERKALSINASI

SKRIPSI
Oleh

MANGUNSONG, RUBEN R G
100405065

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OKTOBER 2015

Universitas Sumatera Utara

`

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :
1. Kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah banyak memeberikan berkat,
kekuatan

dan

penyertaan-Nya

kepada

penulis

sehingga

dapat

menyelesaikan Skripsi ini.
2. Kedua orang tua penulis tercinta, Selfi Marlina Sianipar dan Pandapotan
Simangunsong yang tak henti-hentinya memberikan dukungan moril serta
materil.dalam penyelesain skripsi ini.
3. Serta kakak adik tercinta, Natasya Putri Selpana dan Katherine Ribka
Selpana yang selama ini telah banyak mendukung dalam suka maupun
duka dalam penulis sampai saat ini.
4. Buat semua anggota keluarga yang kumiliki terutama Triana Sianipar dan
Eriani Sianipar yang telah banyak membantu dalam memberikan
dukungan dalam penulisan skripsi ini.
5. Dr. Ir. Muhammad Yusuf Ritonga, MTselaku dosen pembimbing yang
telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan
penelitian dan penulisan skripsi ini.
6. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU

7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia
USU.
8. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku Koordinator Skripsi Departemen
Teknik Kimia USU.
9. Ir. Bambang Trisakti, MT sebagai Dosen Pembimbing Akademik.
10. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen
Teknik Kimia USU yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang
sangat berharga kepada penulis.
11. Buat teman-teman FriendGineer Magi, Dewi, Deril, Poophy, Jekky dan
Lean yang sudah memberikan semangat extra dalam pengerjaan skripsi
ini.

iv
Universitas Sumatera Utara

12. Sahabat sekaligus keluarga terbaik selama di Teknik Kimia Universitas
Sumatera Utara, khususnya semua 58 orang stambuk 2010 tanpa terkecuali
yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, doa,
pembelajaran hidup, dan kenangan tak terlupakan kepada penulis.
13. Rekan-Rekan Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia yang telah

banyak menemani dan memberikan semangat saat pengerjaan penelitian.
14. Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara baik junior
maupun senior yang telah banyak memberi sokongan kepada penulis untuk
menyelesaikan skripsi ini.

v
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua
Alamat orang tua
Jl. Jakarta, Loabakung

: Mangunsong Ruben R G
: 100405065
: Samarinda, 6 Agustus 1994

: Selfi dan Pandapotan
:

Asal Sekolah:
 SD Katholik 3 Wr.Soepratman 2000-2006
 SMP Negeri 1 Samarinda 2006-2008
 SMA Negeri 1 Samarinda 2008-2010
Beasiswa yang diperoleh:
1. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2011
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU
periode 2013/2014 sebagai Pengurus Bidang Bakat dan Minat
2. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik
Kimia FT USU tahun 2013-2015 modul Biodiesel,Pulp,Esterifikasi
dan Resin Urea Formaldehid
3. Unik Kegiatan Mahasiswa Kebaktian Mahasiswa Kristen ( UKM
KMK USU) tahun 2010-2014 sebagai anggota kelompok kecil
4. Yayasan Pemimpin Anak bangsa (YPAB) tahun 2013 sebagai
pengajar
5. USU Young Rular Envoy (UYRE) tahun 2014 sebagai anggota

vi
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Biodiesel dapat diproduksi dari baik minyak nabati maupun minyak hewani melalui
proses transesterifikasi. Masalah yang sering timbul dalam proses transesterifikasi
adalah waktu reaksi yang lama karena minyak dan alkohol tidak saling melarut dan
juga pemisahan dan pemurnian katalis yang sulit dengan katalis homogen.
Penambahan co-solvent dapat membantu pencampuran reaktan dan pemakaian
katalis heterogen dapat mengatasi masalah katalis homogen. Dalam penelitian ini,
minyak kemiri sunan dengan FFA 9,1517% sebagai bahan baku sehingga dilakukan
pretreatment dengan esterifikasi sehingga bahan baku memiliki FFA 1,0538%.
Variebel-variabel yang digunakan pada penelitian ini adalah jumlah katalis, waktu,
suhu, dan jumlah co-solvent. Pada penlitian ini setiap variable penelitian dianalisis
terhadap yield yang dihasilkan dnegan mengunakan metode respon pemukaan
(RSM) dengan bantuan software design expert dan didapat yield biodiesel optimum
pada pengunaan katalis sebesar 3%, waktu reaksi 30 menit, suhu 40oC dan jumlah
co-solvent 20%. Produk dianalisis dengan kromatografi gas untuk memperoleh
komposisi biodiesel. Sifat-sifat biodiesel seperti, densitas,viskositas, bilangan

iodine,bilangan asam dan kadar metil ester,trigliserida, digliserida, dan mono
gliserida yang diperoleh telah sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) dan
EN. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa aseton memiliki efektifitas yang yg
tinggi dalam pembuatan biodiesel dari minyak kemiri sunan. Dari analisis potensi
energi dengan mengunakan meteode EPR (Energy Profit Ratio) didapatkan nilai
EPR Sebesar 0,78.
Kata kunci : Biodiesel, co-solvent, kemiri sunan, RSM, transesterifikasi

vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Biodiesel can be produced from either vegetable oil or animal oil through
transesterification process. The problem that often arises in the transesterification
process is the long reaction time because of oil and alcohol are not mutually dissolve
and also separation and purification catalysts are difficult to homogeneous catalysts.
The addition of co-solvent may assist the mixing of the reactants and the use of
heterogeneous catalysts can overcome the problem of homogeneous catalysts.raw
material in this study is Sunan candlenut oil with FFA 9.1517% so it needs to be
pretreated by esterification so that the raw material has a 1.0538% FFA. The

variables used in this study is the amount of catalyst, time, temperature, and the
amount of co-solvent. In this study, each variable was analyzed on the yield
produced using the response surface (RSM) methodology with the help of Design
Expert.The variables used in this study is the amount of catalyst, time, temperature,
and the amount of co-solvent. In this study analyzed each variable to the yield
generated by using the response surface methodology (RSM) with the help of expert
design software. The optimum yield of biodiesel found in the catalyst amount: 3%,
reaction time 30 min, temperature: 40 ° C and co-solvent amount: 20%. The
products were analyzed by gas chromatography to obtain the composition of
biodiesel. The properties of biodiesel, such as density, viscosity, iodine value, acid
value and content of methyl esters, triglycerides, diglycerides, and mono-glycerides
acquired are in accordance with the Indonesian National Standard (SNI) and EN.
The results of this study indicate that acetone has a high effectiveness in making
biodiesel from the Sunan candlenut oil. From potential energy analysys by using
EPR (Energy Profit Ratio) method it found the EPR value 0,78.
Kata kunci : Biodiesel, co-solvent, kemiri sunan, RSM, transesterifikasi

viii
Universitas Sumatera Utara

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

xii

DAFTAR TABEL

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

xv

DAFTAR SINGKATAN

xvii

DAFTAR SIMBOL

xviii

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 LATAR BELAKANG

1

1.2 PERUMUSAN MASALAH

5

1.3 TUJUAN PENELITIAN

5

1.4 MANFAAT PENELITIAN

5

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

7

2.1 BIODIESEL

7

2.2 MINYAK KEMIRI SUNAN

8

2.3 ALKOHOL

9

2.4 KATALIS HETEROGEN

10

2.5 CO-SOLVENT ASETON

11

2.6 TRANSESTERIFIKASI

13

2.7 ANALISIS POTENSI ENERGI

15

BAB III METODE PENELITIAN

18

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

18

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

18
ix
Universitas Sumatera Utara

3.2.1 Bahan

18

3.2.2 Peralatan

18

3.3 PROSEDUR PENELITIAN

19

3.3.1 Preparasi Katalis Natrium Silikat

19

3.3.2 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas

19

3.3.3 Proses Esterifikasi

20

3.3.4 Proses Transesterifikasi

20

3.4 ANALISIS BIODIESEL

21

3.4.1 Analisis Kualitatif

21

3.4.2 Analisis Kuantitatif

21

3.4.2.1 Analisis Densitas

21

3.4.2.2 Analisis Viskositas

222

3.5 FLOWCHART PERCOBAAN

22

3.5.1 Flowchart Preparasi Katalis Natrium Silikat

22

3.5.2 Flowchart Kadar Asam Lemak Bebas

23

3.5.3 Flowchart Proses Esterifikasi

24

3.5.4 Flowchart Proses Transesterifikasi

25

3.5.5 Flowchart Analisis Densitas

26

3.5.6 Flowchart Analisis Viskositas

27

3.6 RANCANGAN PERCOBAAN

28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

30

4.1 HASIL ANALISA BAHAN BAKU

30

4.2 PREPARASI KATALIS NATRIUM SILIKAT TERKALSINASI

32

4.3 PROSES ESTERIFIKASI

33

4.4 OPTIMASI PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK KEMIRI
SUNAN DENGAN KEBERADAAN CO-SOLVENT ASETON
DAN KATALIS NATRIUM SILIKAT TERKALSINASI

34

4.5 VALIDASI MODEL

46

4.6 EFEKTIFITAS CO-SOLVENT

48

4.7 KARAKTERISTIK BIODIESEL DARI MINYAK KEMIRI SUNAN

49

x
Universitas Sumatera Utara

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

50

5.5 KESIMPULAN

50

5.5 SARAN

51

DAFTAR PUSTAKA

52

xi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Mekanisme Reaksi Pembuatan Biodiesel dengan
Natrium Silikat

11

Gambar 2.2 Mekanisme Umum Transesterifikasi

14

Gambar 3.1 Garis Besar Tahapan-Tahapan Penelitian

19

Gambar 3.2 Flowchart Preparasi Katalis Natrium Silikat

22

Gambar 3.3 Flowchart Kadar Asam Lemak Bebas

23

Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi

24

Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi

25

Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas

26

Gambar 3.7 Flowchart Analisis Viskositas

27

Gambar 4.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Komposisi Asam Lemak
Minyak Kemiri Sunan

30

Gambar 4.2 Reaksi Pembentukan Asam Linoleat Terkonjugasi

31

Gambar 4.3 Proses Preparasi Natrium Silikat

33

Gambar 4.4 Kontur %Yield Biodiesel Untuk Jumlah Katalis Dan Waktu
Pada Suhu 40oc Dan Co-Solvent 20%

37

Gambar 4.5 Kontur %Yield Biodiesel Untuk Katalis Dan Suhu Reaksi
Dengan Waktu Reaksi 30 Menit Dan Co-Solvent 20%

39

Gambar 4.6 Kontur %Yield Biodiesel Untuk Jumlah Katalis Dengan
Jumlah Co-Solvent Pada Suhu Reaksi 40 Oc Dan Waktu
Reaksi 30 Menit

40

Gambar 4.7 Kontur %Yield Biodiesel Untuk Waktu Reaksi Dengan
Suhu Reaksi Pada Jumlah Katalis 3% Dan Jumlah
Co-Solvent 20%
Gambar 4.8

42

Kontur %Yield Biodiesel Untuk Jumlah Co-Solvent
Dengan Waktu Reaksi Pada Jumlah Katalis 3% Dan Waktu
Reaksi 40oc

43

Gambar 4.9 Kontur %Yield Biodiesel Untuk Jumlah Co-Solvent
Dengan Suhu Reaksi Pada Jumlah Katalis 3% Dan Waktu
Reaksi 30 Menit

45

xii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.10

Hubungan Nilai Aktual dengan Nilai Prediksi dari
Run 1 Sampai run 30

46

Gambar 4.11

Efek Aseton Vs Yield

48

Gambar L4.1

Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 20

66

Gambar L4.2

Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Tanpa
Co-Solvent

67

Gambar L4.3

Hasil Analisis AAS

68

Gambar L5.1

Bahan Baku Minyak Kemiri Sunan

69

Gambar L5.2

Proses Analisis Kadar FFA

69

Gambar L5.3

Natrium Silikat Terkalsiasi 140 Mesh

70

Gambar L5.4

Analisa Densitas

70

Gambar L5.5

Analisa Bilangan Iodin

71

Gambar L5.6

Proses Esterifikasi

71

Gambar L5.7

Hasil Esterifikasi

72

Gambar L5.8

Proses Transesterifikasi

72

Gambar L5.9

Filtrasi Katalis

72

Gambar L5.10

Proses Destilasi Dengan Rotary Evaporator

73

Gambar L5.11

Proses Pemisahan Gliserol

73

Gambar L5.12

Pencucian Metil Ester

73

Gambar L5.13

Pengeringan Metil Ester

74

Gambar L5.14

Biodiesel Minyak Kemiri Sunan

74

Gambar L6.1 Data Rancangan Percobaan

75

Gambar L6.2 Hasil Pengolahan Data Dengan Design Expert

75

xiii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1

Penelitian – Penelitian Esterifikasi Terdahulu

3

Tabel 1.2

Penelitian – Penelitian Transesterifikasi Terdahulu

3

Tabel 2.1

Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar (Biofuel)
Jenis Biodiesel

8

Tabel 2.2

Asam Lemak Penyusun Kemiri Sunan

9

Tabel 2.3

Sifat –Sifat Metanol

10

Tabel 2.4

Karakteristik Beberapa Co-Solvent

13

Tabel 2.5

Kebutuhan Listrik Proses Pembuatan Biodiesel

16

Tabel 2.6

Total Energi Input

16

Tabel 2.7

Jumlah Energi Output

17

Tabel 3.1

Perlakuan Terkode Reaksi Transesterifikasi

28

Tabel 3.2

Central Composite Design (CCD) untuk 4 Faktor

28

Tabel 4.1

Komposisi Asam Lemak dari Miyak Kemiri Sunan

30

Tabel 4.2

Sifat Fisika dari Minyak Kemiri Sunan

32

Tabel 4.3

Karakteristik Minyak Hasil Esterifikasi

34

Tabel 4.4

Hasil Yield Biodiesel dari Berbagai Perlakuan

35

Tabel 4.5

Pemilihan Model Persamaan Statistik

35

Tabel 4.6

Analysys Variance (ANOVA) terhadap Yield

36

Tabel 4.7

Nilai Aktual dan Nilai Perdiksi Yield Biodiesel

47

Tabel 4.8

Karakteristik Biodiesel Minyak Kemiri Sunan

49

Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Minyak Kemiri Sunan

60

Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Minyak Kemiri Sunan

60

Tabel L2.1 Hasil Analisis Yield Biodiesel

61

xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU
L1.1

60

KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU
MINYAK KEMIRI SUNAN HASIL
ANALISA GCMS

L1.2

60

KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU
MINYAK KEMIRI SUNAN

60

LAMPIRAN B DATA PENELITIAN

61

L2.1

61

DATA YIELD BIODIESEL

LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN
L3.1

PERHITUNGAN KADAR FFA MINYAK
KEMIRI SUNAN

62

L3.2

PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL

63

L3.3

PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL

63

L3.4

PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL

64

L3.5

PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL

64

L3.6

PERHITUNGAN BILANGAN IODINE

65

L3.7

PERHITUNGAN KADAR AIR BAHAN BAKU

65

LAMPIRAN D HASIL ANALISIS BIODIESEL
L4.1
LAMPIRAN E

62

HASIL ANALISIS BIODIESEL

66
66

DOKUMENTASI PENELITIAN

69

L5.1

GAMBAR BAHAN BAKU

69

L5.2

PROSES ANALISIS KADAR FFA

69

L5.3

NATRIUM SILIKAT TERKALSIASI 140 MESH 70

L5.4

ANALISA DENSITAS

70

L5.5

ANALISA BILANGAN IODIN

71

L5.6

PROSES ESTERIFIKASI

71

L5.7

HASIL ESTERIFIKASI

72

L5.8

PROSES TRANSESTERIFIKASI

72

L5.9

FILTRASI KATALIS

72

xv
Universitas Sumatera Utara

L5.10 PROSES DESTILASI DENGAN ROTARY
EVAPORATOR

LAMPIRAN F

73

L5.11 PROSES PEMISAHAN GLISEROL

73

L5.12 PENCUCIAN METIL ESTER

73

L5.13 PENGERINGAN METIL ESTER

74

L5.14 BIODIESEL MINYAK KEMIRI SUNAN

74

ANALISA STATISTIK DENGAN DESIGN EXPERT

75

L6.1

DATA RANCANGAN PERCOBAAN

75

LF.2

HASIL PENGOLAHAN DATA DENGAN
DESIGN EXPERT

75

xvi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
AAS

Atomic Absorption Spectrophotometry

ANOVA

Analysys of Variance

BM

Berat Molekul

CCD

Central Composite Design

cSt

Centistokes

dkk

dan kawan kawan

et al

et alia

EPR

Energy Profit Ratio

FAME

Fatty Acid Methyl Ester

FFA

Free Fatty Acid

GC

Gas Chromatography

PSCO

Pretreated Sunan Candlenut Oil

rpm

rotary per minute

RSM

Respon Surface Methodology

SNI

Standar Nasional Indonesia

xvii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SIMBOL
Simbol

Keterangan

Dimensi

T

Suhu

o

c

Normalitas larutan NaOH

N

V

Volume larutan NaOH terpakai

Ml

M

Berat molekul FFA

gr/mol

m

Berat sampel

Kg

ρ

Massa jenis

kg/m3

t

Waktu alir

S

k

Konstanta alir

kg/m.s2

C

xviii
Universitas Sumatera Utara