KONVERSI MINYAK JELANTAH MENJADI BIODIESEL MENGGUNAKAN KATALIS ZEOLIT TERAKTIVASI H2 SO4
KONVERSI MINYAK JELANTAH MENJADI BIODIESEL
2
4 MENGGUNAKAN KATALIS ZEOLIT TERAKTIVASI H SO
Diajukan Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh :
MUHAMMAD
061330400324
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2016
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN LAPORAN AKHIR
KONVERSI MINYAK JELANTAH MENJADI BIODIESEL
MENGGUNAKAN KATALIS ZEOLIT TERAKTIVASI H2 SO
4 Oleh:
MUHAMMAD
0613 3040 0324
Palembang, Agustus 2016 Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Mustain Zamhari, M.Si Ir. Fadarina HC., M.T. NIP 196106181989031004 NIP 195803151987032001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Kimia
Adi Syakdani, S.T., M.T.
NIP 196904111992031001
Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji Di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Pada Tanggal 3 Agustus 2016 Tim Penguji:
1. Dr. Ir. Abu Hasan, M.Si ( )
NIP. 196410231992031001
2. Ir. Aisyah Suci Ningsih, M.T. ( )
NIP. 196902191994032002
3. Idha Silviyati, S.T.,M.T. ( )
NIP. 1975072920050120034. Ir. Muhammad Taufik, M.Si ( ) NIP. 195810201991031001 Palembang, Agustus 2016 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia Adi Syakdani, S.T., M.T.
MOTTO :
- “Barang siapa yang menempuh suatu jalan untuk menuntut ilmu, Allah akan
memudahkan baginya jalan ke surga ” (HR Muslim)
- “'Barangsiapa yang bersungguh-sungguh maka dia akan berhasil.”
- “Jangan belajar berdiri setelah kita jatuh, belajarlah bediri ketika melihat orang
lain jatuh .” (Yuli Rachmiyani)
- “Tidak ada suatu rezeki yang Allah berikan pada seorang hamba yang lebih luas
baginya dari pada sabar. (HR.Al-Hakim) (Penulis)
Kupersembahkan Untuk:
Allah Swt dan Nabi Muhammad Saw.
Kedua Orang tua ku yang selalu saya sayangi. Adik ku yang saya cintai.
Seluruh Teman-Teman seperjuangan yang telah banyak memberikan bantuan. Semua keluargaku. Almamaterku yang selalu ku banggakan.
ABSTRAK
Konversi Minyak Jelantah Menjadi Biodiesel Menggunakan Katalis Zeolit
2
4 Teraktivasi H SO
(Muhammad, 2016, 50 Halaman, 23 Tabel, 25 Gambar, 4 Lampiran) Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari variasi konsentrasi senyawa aktivasi zeolit dan penggunaan katalis zeolit teraktivasi H
2 SO 4 terhadap
biodiesel dari minyak goreng bekas. Pembuatan biodiesel dari bahan baku minyak goreng bekas ini sebelumnya dilakukan proses esterifikasi yang bertujuan untuk menurunkan %FFA > 5% menjadi < 5% dengan bantuan pelarut yang sama yaitu metanol dan katalis zeolit yang diaktivasi oleh H SO , kemudian dilanjutkan ke
2
4
tahap selanjutnya yaitu proses transesterifikasi. Proses transesterifikasi minyak goreng bekas dalam metanol untuk menghasilkan biodiesel menggunakan katalis
2
4
basa (KOH). Peninjauan konsentrasi H SO dan jumlah katalis yang digunakan terhadap produk biodiesel yang dihasilkan perlu dilakukan untuk mendapatkan produk biodiesel yang memenuhi standar. Proses esterifikasi minyak goreng bekas yang menggunakan katalis zeolit teraktivasi H
2 SO 4 dan jumlah zeolit yang
digunakan dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi senyawa aktivasi zeolit
2
4
(H SO ) yaitu 0,5 M, 1 M, 1,5 M, 2 M, 2,5 M dan variasi zeolit yang digunakan sebesar 0,5 gr, 1 gr, 1,5 gr. Penelitian ini dilakukan dengan cara mencampurkan minyak goreng bekas, metanol dan zeolit yang telah diaktivasi dalam gelas kimia 250 ml dengan kondisi operasi 60 C selama 3 jam dan hasilnya dipisahkan didalam corong pisah lalu didiamkan selama 24 jam. Dari penelitian diperoleh kondisi
2
4
optimum pada penggunaan senyawa aktivasi H SO dengan konsentrasi 1 M dan massa zeolit sebesar 0,5 gr. Hasil analisis sifat fisik dan kimia biodiesel yang diperoleh %konversi 91%, densitas 0,8776 gr/ml, bilangan asam 0,787 mgKOH/gr, titik nyala 184,9
C, viskositas 3,1396 cSt, dan % FFA 0,3915. Produk biodiesel yang dihasilkan telah memenuhi standar mutu biodiesel indonesia.
Kata kunci : Minyak goreng bekas, Esterifikasi, Transesterifikasi, Biodiesel, Katalis Zeolit,
Senyawa aktivasi H 2 SO 4 ,
ABSTRACT
The Conversion of Wasted Cooking Oil to Biodiesel using Catalyst Zeolite
2
4 Activated by H SO
(Muhammad, 2016, 50 Pages, 23 Tables, 25 Pictures, 4 Enclosures) This research aim is to know the influence from various concentration on the
2
4
activation of the zeolites and various usage of zeolites catalyst activated by H SO to biodiesel from wasted cooking oil. The making of biodiesel from waste cooking oil as raw material this before all was done by using esterification process with purpose to reduce %FFA > 5% becomes < 5% with some help of the same solvent that is methanol and catalyst zeolites that are activated by H
2 SO 4 , then is continued
to phase hereinafter is processing Transesterification. The transesterification process of wasted cooking oil in methanol to yield biodiesel applies alkaline catalyst (KOH). Sighting of concentration H
2 SO 4 and the number of catalyst used
to product biodiesel yield need to be done to get product biodiesel fulfilling standard. Process esterification of wasted cooking oil catalyst zeolites activated by H
2 SO
4 and the number of catalyst zeolites used with various concentration H
2 SO
4
that is 0,5 M, 1 M, 1,5 M, 2 M, 2,5 M and various number of catalyst used equal to 0,5 gr, 1 gr, 1,5 gr. This research done by the way of mixing wasted cooking oil, methanol and zeolites that has been activated in beaker glass 250 ml with operating condition 60
C during 3 hour and result of his it’s dissociated in separatory funnel then is hushed during 24 hours. From the research was received by the optimum condition in the use activation compound H
2 SO 4 with the concentration 1 M and
the mass of zeolites 0,5 gr. Results of the analysis of the physical characteristics and chemistry biodiesel that was received %rconversion 91%, density 0.8776 gr/ml, acid number 0.787 of mgKOH/gr, flashpoint 184,9
C, viscosity 3.1396 cSt, and %FFA 0,3915. The biodiesel product that have got has been fulfill the Indonesian standard biodiesel quality.
Keywords : Wasted cooking oil, Esterification, Transesterification, Biodiesel, Catalyst
Zeolites, Activation Compound H 2 SO 4 ,KATA PENGANTAR
Assalammu’alaikum Wr.Wb
Syukur alhamdulillah penulis hanturkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir dengan judul
” Konversi Minyak Jelantah menjadi Biodiesel menggunakan Katalis Zeolit Teraktivasi H
2 SO
Dalam penyusunan dan penulisan laporan ini, penulis mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan hormat penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada : 1.
Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Carlos R.S. S.T., M.T., selaku Pembantu Direktur I Politeknik Negeri Sriwijaya.
Laporan Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III sesuai dengan kurikulum yang ditetapkan oleh Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Laporan Akhir ini disusun berdasarkan hasil penelitian di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
4. Ahmad Zikri, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Ir. Mustain Zamhari, M.Si., selaku Pembimbing I Laporan Akhir.
6. Ir. Fadarina HC., M.T., selaku Pembimbing II Laporan Akhir.
7. Seluruh staf pengajar dan Administrasi di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
8. Seluruh Teknisi Laboratorium Jurusan Teknik Kimia.
9. Orang tua dan keluarga yang tercinta yang selalu mendoakan, memotivasi,
4 ”. Serta tidak lupa sholawat serta salam dicurahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW.
3. Adi Syakdani, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
10. Teman-teman kelas 6 KB angkatan 2013 terutama Robby Admiral Saputra, M. Firmansyah, dan Ridhollahi dan teman-teman kelas 6 KC terutama M.
Farhan, Bambang Sugiarto dan Mardian yang selalu memberikan dukungan selama proses penelitian dan proses penyusunan laporan akhir.
11. Virta Puspita Sari yang telah memberikan bantuan , motivasi dan semangat selama proses penelitian dan pembuatan laporan akhir.
12. Teman-teman angkatan 2013 Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
Penulis menyadari dengan kerendahan hati bahwa laporan ini jauh dari sempurna. Untuk itu, sangat diharapkan kritik dan saran membangun dari semua pihak untuk menyempurnakan Laporan Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Wassalammu’alaikum Wr. Wb
Palembang, Juli 2016 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL .................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... ii MOTTO ....................................................................................................... iv ABSTRAK ................................................................................................... v KATA PENGANTAR .................................................................................. vii DAFTAR ISI ................................................................................................. ix DAFTAR TABEL ........................................................................................ xi DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xiii2.4.2 Karakteristik Biodiesel ............................................... 17
2.9 Karakteristik Bahan Bakar Biodiesel ...................................... 29
2.8.2 Zeolit sebagai Katalis ................................................. 27
2.8.1 Pengertian Zeolit ........................................................ 24
2.8 Zeolit ........................................................................................ 24
2.7 Alkohol .................................................................................... 24
2.6.1 Pengelompokan Katalis .............................................. 22
2.6 Katalis ...................................................................................... 22
2.5.2 Transesterifikasi ......................................................... 19
2.5.1 Esterifikasi .................................................................. 18
2.5 Proses Pembuatan Biodiesel .................................................... 18
2.4.3 Manfaat Biodiesel ....................................................... 17
2.4 Biodiesel .................................................................................. 15 2.4.1 ` Pengertian Biodiesel ................................................... 15
BAB I PENDAHULUAN ... ................................................................ 1
2.3 Minyak Goreng Bekas (Minyak Jelantah) .............................. 13
2.2.2 Minyak Nabati dari Kelapa Sawit .............................. 12
2.2.1.2 Asam Lembak Bebas ...................................... 11
2.2.1.1 Trigliserida ...................................................... 11
2.2.1 Komposisi dalam Minyak Nabati ............................... 11
2.2 Minyak Nabati .......................................................................... 9
2.1 Kelapa Sawit ............................................................................ 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................... 7
1.4 Perumusan Masalah.................................................................. 6
1.3 Manfaat …................................................................................ 6
1.2 Tujuan ...................................................................................... 5
1.1 Latar Belakang …..................................................................... 1
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................. 32
3.2 Alat dan Bahan ......................................................................... 32
3.2.1 Alat yang digunakan ................................................... 32
3.2.2 Bahan yang digunakan ................................................ 33
3.3 Perlakuan dan Rancangan Penelitian ........................................ 33
3.4 Prosedur Percobaan ................................................................... 34
3.4.1 Tahap Preparasi Zeolit Alam ...................................... 34
3.4.2 Tahap Reaksi Esterifikasi menggunakan Katalis Zeolit
2
4 Asam Teraktivasi H SO ........................................... 34
3.4.3 Tahap Reaksi Transesterifikasi menggunakan Katalis Homogen Kalium Hidroksida (KOH) ....................... 35
3.5 Tahap Analisa Bahan Baku dan Hasil .................................... 37
3.5.1 Analisa Densitas ......................................................... 37
3.5.2 Analisa % FFA dan Bilangan Asam ........................... 37
3.5.3 Analisa Titik Nyala ..................................................... 38
3.5.4 Analisa Viskositas ...................................................... 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................. 40
4.1 Analisa Bahan Baku ................................................................. 40
4.2 Hasil ......................................................................................... 41
4.3 Pembahasan .............................................................................. 43
4.3.1 Pengaruh Berat Zeolit dan konsentrasi Senyawa
2
4
Aktivasi H SO terhadap Volume Produk .............. 434.3.2 Pengaruh Berat Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi H
2 SO 4 terhadap Densitas Produk ............... 44
4.3.3 Pengaruh Berat Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi H
2 SO 4 terhadap Titik Nyala Produk .......... 45
4.3.4 Pengaruh Berat Zeolit dan konsentrasi Senyawa
2
4
Aktivasi H SO terhadap Viskositas Produk ............ 464.3.5 Pengaruh Berat Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi H
2 SO 4 terhadap %FFA Produk .................. 48
4.3.6 Analisa Produk Trbaik ............................................ 48
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .............................................................................. 50
5.2 Saran ........................................................................................ 51
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 52
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel39 13. Data Analisa Bahan Baku ...............................................................
62 23. Hasil Perhitungan Analisa %Rendemen ..........................................
61 22. Hasil Perhitungan Viskositas ..........................................................
60 21. Hasil Perhitungan %FFA ................................................................
56 20. Hasil Perhitungan Densitas .............................................................
55 19. Data Analisa Viskositas Produk ......................................................
55 18. Data Analisa %FFA Produk .............................................................
54 17. Data Analisa Densitas Produk ........................................................
54 16. Data Analisis %Rendemen Produk ..................................................
42 15. Data Pengamatan Analisa Bahan Baku Minyak Jelantah ................
40 14. Data Hasil Analisa Produk ...............................................................
27 12. Data massa jenis bola yang digunakan pada pengukuran Viskositas .......................................................................................
Halaman 1. Komposisi Asam Lemak Minyak Sawit ..........................................
26 11. Komposisi Zeolit Jenis Klinoptilolit ................................................
26 10. Komposisi Zeolit Secara Umum .....................................................
23 9. Sifat Fisik beberapa Zeolit Alam ....................................................
16 8. Keunggulan masing-masing golongan Katalis ...............................
14 7. Persyaratan Kualitas Biodiesel menurut Standar SNI-04-7182-2006
14 6. Mutu Minyak Jelantah ....................................................................
13 5. Komposisi Asam Lemak di dalam Minyak Bunga Matahari, Minyak Kedelai dan Minyak Bekas ................................................
10 4. Kandungan Asam Lemak Bebas dari berbagai Minyak Kelapa ......
9 3. Tanaman Penghasil Minyak Nabati Serta Produktifitasnya ............
8 2. Karakteristik Minyak Sawit .............................................................
63
DAFTAR GAMBAR
Gambar66 17. Proses Esterifikasi ...........................................................................
47 13. Pengaruh penambahan Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi
H
2 SO
4 terhadap %FFA Produk ........................................................
48 14. Penyaringan Zeolit Setelah diimpregnasi oleh Larutan Asam ........
65 15. Proses Kalsinasi Zeolit .....................................................................
65 16. Katalis Zeolit Teraktivasi yang Diperoleh ......................................
66 18. Proses Pemisahan Katalis ................................................................
H
67 19. Proses Transesterifikasi ...................................................................
67 20. Pemisahan Biodiesel dan Gliserol ...................................................
68 21. Biodiesel yang Diperoleh ................................................................
68 22. Pemurnian Biodiesel .......................................................................
69 23. Analisa Densitas dan Viskositas .....................................................
69 24. Analisa Bilangan Asam dan % FFA ...............................................
70 25. Analisa Titik Nyala .........................................................................
2 SO
4 terhadap Viskositas Produk ..................................................
46 12. Pengaruh penambahan Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi
Halaman 1.
28 8. Diagram Alir Proses Pembuatan Biodiesel .....................................
Kelapa Sawit dan Olahannya ...........................................................
7 2. Struktur Molekul Monogliserida, Digliserida, dan Trigliserida ......
11 3. Struktur Molekul Asam Lemak Bebas .............................................
12 4. Reaksi Esterifikasi dari Asam Lemak Bebas menjadi Metil Ester ..
19 5. Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida menjadi Metil Este r ......
20 6. Tahapan Reaksi Transesterifikasi ...................................................
21 7. Sisi Asam Bronsted and Lewis .......................................................
36 9. Pengaruh penambahan Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi
2 SO
4 terhadap Titik Nyala Produk ................................................
H
2 SO
4 terhadap Yield Produk ..........................................................
43
10. Pengaruh penambahan Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi H
2 SO
4 terhadap Densitas Produk ....................................................
44 11. Pengaruh penambahan Zeolit dan konsentrasi Senyawa Aktivasi
H
70