Pembuatan Biofuel dari Palm Olein dengan Proses Thermal Catalytic Cracking Menggunakan Katalis ZSM-5

PEMBUATAN BIOFUEL DARI PALM OLEIN
DENGAN PROSES THERMAL CATALYTIC CRACKING
MENGGUNAKAN KATALIS ZSM-5

SKRIPSI

Oleh

OKTRIS NOVALI GUSTI
110405050

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015

5
Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN BIOFUEL DARI PALM OLEIN
DENGAN PROSES THERMAL CATALYTIC CRACKING

MENGGUNAKAN KATALIS ZSM-5

SKRIPSI
Oleh

OKTRIS NOVALI GUSTI
110405050

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015
6
Universitas Sumatera Utara

i
Universitas Sumatera Utara


ii
Universitas Sumatera Utara

PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi
dengan judul “Pembuatan Biofuel dari Palm Olein Dengan Proses Thermal
Catalytic Cracking Menggunakan Katalis ZSM-5”, berdasarkan hasil penelitian
yang Penulis lakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Penelitian ini memberikan informasi mengenai pembuatan biofuel yang
bersumber dari palm olein dengan menggunakan proses catalytic cracking.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan
mengenai pembuatan biofuel sebagai sumber bahan bakar terbarukan yang dapat
mengatasi krisis energi di masa mendatang.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, Penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu Penulis mengucapkan

terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1.

Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MTselaku Pembimbing

2.

Ir. Bambang Trisakti, MTselaku Penguji

3.

Ir. Renita Manurung, MT selaku Penguji

4.

Prof. Dr. Satiaty Pandia selaku Dosen Pembimbing Akademik

5.

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


6.

Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen
Teknik Kimia

7.

Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan yang telah memberikan
sarana dan prasana dalam penelitian ini.

8.

Bapak M. Anshori Nasution, Msc. dan Ibu Meta Rivani yang telah
memberikan banyak masukan dalam penelitian ini.

9.

Rangga Pramana S., Bagus Anandika dan Muliani selaku dalam
penelitian ini


iii
Universitas Sumatera Utara

10. Sahabat-sahabat di Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara stambuk
2011 khususnya Erlangga Wicaksana, Aidil Saputra, Rio Nazif, Intan
Afrilia, Yusrina Ika Putri, Dwi Gita Ferani, Nadya Gema Bestari, Widya
Gema Bestari, Rahayu Wulandari
Penulis menyadari bahwa laporan hasil penelitian 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,

November 2015

Penulis
Oktris Novali Gusti


iv
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI
Skripsi dipersembahakan untuk :
Kedua orang tua tercinta
Bapak Agusman dan Ibu Muziarti
Terima kasih kepada Bapak dan Ibu yang telah
membesarkan, mendidik, memberikan motivasi dan doa
serta materil dengan usaha yang tidak kenal lelah.

v
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama
: Oktris Novali Gusti
NIM
: 110405050

Tempat, tanggallahir : Padang panjang / 12 Nopember 1993
Nama Orang Tua
: Agusman dan Muziarti
Alamat Orang Tua:
Jalan Bahder Johan, RT XII Asrama POLSEK Padang
panjang
AsalSekolah:
 SD Negeri 03 Padang panjang tahun 1999–2005
 SMP Negeri 5 Padang panjang tahun 2005–2008
 SMA Negeri 2 Padang panjang tahun 2008–2011
Beasiswa yang pernahdiperoleh:
1. Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) 2012-2013
Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota bidang
kreatifitas dan minat
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai Sekretaris Bidang Sosial dan Rohani

vi
Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK
Menipisnya cadangan energi fosil memunculkan minat dalam pengembangan
bahan bakar terbarukan dari minyak tumbuh-tumbuhan Indonesia merupakan
negara penghasil minyak sawit terbesar di dunia, dimana minyak sawit ini dapat
dikonversi menjadi biofuel seperti biogasolin, kerosen dan biodiesel yang ramah
lingkungan dan bebas dari kandungan nitrogen dan sulfur melalui proses catalytic
cracking. Dalam penelitian ini digunakan palm olein sebagai bahan baku dengan
katalis yang digunakan adalah ZSM-5 yang memiliki luas permukaan 425 m2/g
dan rasio Si/Al 50. Variabel yang divariasikan adalah temperatur operasi dari 375
o
C - 450 oC dan waktu reaksi dari 60 menit - 150 menit. Dari hasil penelitian
diperoleh yield liquid product tertinggi dengan nilai 84,82 % pada temperatur 400
o
C saat waktu reaksi 120 menit. Adapun komposisi liquid product pada kondisi
operasi tersebut terdiri atas C6-C12 sebesar 22,95 %, C14-C16 sebesar 19,52 % dan
C18-C28 sebesar 57,53 %.
Kata kunci

: biofuel, catalytic cracking, palm olein, ZSM-5


vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Depletion of fossil energy led to an interest in the development of renewable fuels
from vegetable oils. Indonesia is the largest palm oil producer in the world, where
palm oil can be converted into biofuels such as biogasoline, kerosene and
biodiesel is environmentally friendly and free of the content of nitrogen and sulfur
through catalytic cracking process. In this research palm olein was used as
feedstock with the catalyst used is ZSM-5, which has a surface area of 425 m2 / g
and Si / Al ratio of 50. Variables varied are the operating temperature of 375 °C 450 °C and a reaction time of 60 minutes - 150 minutes. The result showed the
highest yield of liquid product with a value of 84.82% at a temperature of 400 ° C
while the reaction time of 120 minutes. As for the composition of the liquid
product in the operating conditions consisting of C6-C12 amount to 22.95%, C14C16 amount to 19.52% and the C18-C28 amount to 57.53%.
Keyword

: biofuels, catalytic cracking, palm olein, ZSM-5

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

PENGESAHAN

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

v


RIWAYAT HIDUP PENULIS

vi

ABSTRAK

vii

ABSTRACT

viii

DAFTAR ISI

ix

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR LAMPIRAN

xiii

DAFTAR SINGKATAN

xiv

DAFTAR SIMBOL

xv

BAB I PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG

1

1.2. PERUMUSAN MASALAH

3

1.3. TUJUAN PENELITIAN

3

1.4. MANFAAT PENELITIAN

3

1.5. RUANG LINGKUP PENELITIAN

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. MINYAK KELAPA SAWIT

5

2.2. PALM OLEIN

6

2.3. CATALYTIC CRACKING

7

2.4. ZEOLITE ZSM-5

9

2.5. POTENSI EKONOMI BIOFUEL DARI PALM OLEIN

12

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. BAHAN YANG DIGUNAKAN

14

3.2. PERALATAN YANG DIGUNAKAN

14

3.3. PERANCANGAN PENELITIAN

16

ix
Universitas Sumatera Utara

3.4. PROSEDUR PENELITIAN

16

3.5. FLOWCHART PENELITIAN

17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. ANALISIS BAHAN BAKU PALM OLEIN

19

4.2. PENGARUH KALSINASI KATALIS TERHADAP YIELD
PRODUK DAN DISTRIBUSI LIQUID PRODUCT

21

4.3. PENGARUH DARI TEMPERATUR DAN WAKTU REAKSI
TERHADAP KOMPOSISI PRODUK HASIL CATALYTIC
CRACKING

24

4.4. PENGARUH DARI WAKTU DAN TEMPERATUR REAKSI
TERHADAP YIELD DARI LIQUID PRODUCT

26

4.4. PENYEBARAN KOMPOSISI BIOFUEL PADA BERBAGAI
TEMPERATUR DAN WAKTU REAKSI

27

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. KESIMPULAN

31

5.2. SARAN

32

DAFTAR PUSTAKA

33

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Produksi Minyak Sawit Global

5

Gambar 2.2 Mekanisme Proses Cracking Trigliserida

8

Gambar 2.3 Konversi Minyak Sawit menjadi Biofuels

9

Gambar 2.4 Struktur Bangun Utama dari Zeolit

10

Gambar 2.5 Mekanisme Proses Catalytic Cracking Menggunakan Katalis
H-Zeolite

11

Gambar 3.1 Peralatan Eksperimen

15

Gambar 3.2 Flowchart Penelitian Catalytic Cracking

17

Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak
Palm Olein

19

Gambar 4.2 Pengaruh Kalsinasi Katalis Terhadap Komposisi Produk Hasil
Catalytic Cracking Pada Suhu 400 oC dan Waktu Reaksi 120 Menit

22

Gambar 4.3 Pengaruh Temperatur dan Waktu Reaksi Terhadap Komposisi Produk
Hasil Catalytic Cracking

24

Gambar 4.4 Pengaruh Waktu dan Temperatur Reaksi Terhadap Yield dari
Liquid Product

26

Gambar 4.5 Penyebaran Komposisi Biofuel Pada Temperatur 375-450 oC dan
Waktu Reaksi 60-150 Menit

28

Gambar L4.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Standar Hidrokarbon

41

Gambar L4.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 7

42

Gambar L5.1 Foto Palm Olein

43

Gambar L5.2 Foto Katalis HZSM-5

43

Gambar L5.3 Foto Rangkaian Alat Catalytic Cracking

43

Gambar L5.4 Foto Alat Tanur Katalis

44

Gambar L5.5 Foto Katalis di Desikator

44

Gambar L5.6 Foto Liquid Product Hasil Catalytic Cracking

44

xi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Jenis Produk Turunan Minyak Sawit

5

Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Bebas dari Palm Olein

6

Tabel 2.3 Karakteristik Beberapa Katalis

10

Tabel 2.4 Sifat Fisika dan Sifat Kimia ZSM-5

12

Tabel 3.1 Perlakuan Penelitian

16

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari Palm Olein

20

Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh pada Palm Olein

20

Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Palm Olein

37

Tabel L2.1 Hasil Penelitian Catalytic Cracking Palm Olein

38

Tabel L2.2 Hasil Penelitian Tambahan Pada Waktu 120 menit (400 oC)

38

Tabel L2.3 Data Komposisi LP Pada Waktu 120 menit (400 oC)

39

Tabel L2.4 Data Komposisi Liquid Product (LP)

40

\

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU

37

LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Palm Olein
37

Hasil Analisi GC
LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN

38

L2.1 Data Hasil Catalytic Cracking

38

L2.2 Data Tambahan Hasil Catalytic Cracking

38

L2.3 Data Komposisi Biofuel

39

LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN
L3.1 Perhitungan Yield Liquid Product Pada Run 7

40

L3.2 Perhitungan Yield Padatan Pada Run 7

40

L3.2 Perhitungan Yield Gas Pada Run 7

40

LAMPIRAN 4 HASIL ANALISIS BIOFUEL

LAMPIRAN 5

40

41

L4.1 Hasil Analisis Hidrokarbon

41

DOKUMENTASI PENELITIAN

43

L5.1 Foto Bahan Baku Penelitian

43

L5.2 Foto Alat Penelitian

43

L5.3 Foto Hasil Catalytic Cracking

44

xiii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
LP

Liquid product

CPO

Crude Palm Oil

TG

Trigliserida

ZSM-5

Zeolite Socony Mobile-5

WHSV

Weight hourly space velocity

PPKS

Pusat Penelitian Kelapa Sawit

GC

Gas kromatografi

FID

Flame ionized detector

Si/Al

Silika/Aluminium

et al

et alia

IZA

Internatinal Zeolite Assosiation

xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SIMBOL
Simbol

Keterangan

Dimensi

Yield

Perbandingan produk dengan massa umpan

%wt

b/b

Persen berat

gram

V

Volume

ml

Ρ

Densitas

gr/ml

D

Diameter

cm

P

Panjang

cm

xv
Universitas Sumatera Utara