Proses Metanolisis Degummed Palm Oil (DPO) Dalam Sistem Pelarut Choline Cloride (ChCl) : Gliserol pada Produksi Biodiesel
PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO)
DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)
: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL
SKRIPSI
Oleh
SITI MAISARAH
120405048
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
JANUARI 2017
Universitas Sumatera Utara
PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO)
DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)
: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL
SKRIPSI
Oleh
SITI MAISARAH
120405048
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
JANUARI 2017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM
SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA
PRODUKSI BIODIESEL
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 dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 27 Januari 2017
Siti Maisarah
NIM 120405048
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM
SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA
PRODUKSI BIODIESEL
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 26 Januari 2017 dan
dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan, 27 Januari 2017
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir.Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Ir.Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
(Dr. Ir. Taslim, M.Si)
NIP. 19650115 199003 1 002
(Dr. Erni Misran, S.T., M.T)
NIP. 19730913 200003 2 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan
ini merupakan skripsi dengan judul “Proses Metanolisis Degummed Palm Oil
(DPO) dalam Sistem Pelarut Choline Choride (ChCl) : Gliserol Pada Produksi
Biodiesel”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium
Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia
industri tentang penggunaan DES dalam proses transesterifikasi biodiesel dengan
menggunakan bahan baku minyak sawit.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Renita Manurung, MT., selaku Dosen Pembimbing dan Koordinator
Penelitian Departemen Teknik Kimia, fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan,
diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai
dengan baik.
2.
Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Ibu Erni Misran ST, MT, Ph.D., selaku Dosen
Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam
penulisan skripsi ini.
3. Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Kedua Orangtua penulis Alm. Rinaldi dan Sukrisna serta Abangda Sukri
Rahmadhani, Amd dan Sukri Rachmadsyah, Amd yang telah memberikan
dukungannya secara penuh baik moril dan materil sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
5. Seluruh Dosen/ Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia.
iii
Universitas Sumatera Utara
6. Bapak Mariadi yang telah memberikan saran dan bantuan dalam penyelesaian
skripsi ini.
7. Debbie Aditia Ramadhani, selaku partner penelitian penulis yang telah
memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini.
8. Keluarga GA yang terdiri dari Nisaul Fadilah Dalimunthe, Muliani Syahputri,
Ghendis Ekawati Ayu, Muhammad Syukri, Faris Alanjani, Dede M. Taher,
Abror Z., Alm. Jakaria Nasution, Syofwan Dwie Yudha, Askalani Iqbal, Gewa
Handika, Irsa Septiawan, Salwa Jody, M. Bairuni, dan Putri Ramadhani yang
telah
memberikan
bantuan
dan
dukungan
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan skripsi ini.
9. Keluarga Geng C yang terdiri dari Nike Taruna, Piety Maria P.S, Brigitta
Alphantaria, Meilia, Muliani Syahputri, Ghendis Ekawati, Debbie A.
Ramadhani, dan Nisaul Fadilah Dalimunthe yang selalu berbagi suka dan duka
dalam menjalani kehidupan di Teknik Kimia ini.
10. Teman-teman angkatan 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang
telah
memberikan
bantuan
dan
dukungan
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan skripsi ini.
11. Keluarga Laboratorium Kimia Analisa Tahun ajaran 2014/2015 dan
2015/2016.
12. Abang dan Kakak senior, adik-adik junior yang tidak dapat disebutkan satu
persatu.
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,
Januari 2017
Penulis
Siti Maisarah
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk,
Papa dan Mama tercinta,
Alm. Rinaldi dan Sukrisna
Serta Abang-abang tersayang,
Sukri Rahmadhani, A.md dan Sukri Rachmadsyah, A.md.
Mereka adalah keluarga terhebat yang telah membesarkan, mendidik, dan
mendukung dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan doa yang tiada henti kalian
berikan selama ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
: Siti Maisarah
NIM
: 120405048
Tempat/tgl lahir : Medan, 4 Mei 1994
Nama orang tua : Alm. Rinaldi dan Sukrisna
Alamat orang tua :
Jl. Datuk Kabu Gg. Verdi Desa Tembung, Kecamatan Percut
Sei. Tuan, Kabupaten Deli Serdang Sumatera Utara.
Asal sekolah
SD Negeri 19 Tanjung Medan tahun 2000 - 2006
SMP Negeri 1 Ampek Angkek tahun 2006 - 2009
SMA Negeri 1 Bukittinggi tahun 2009 - 2012
Pengalaman organisasi/kerja:
1. PEMA FT USU periode 2013/2014 sebagai anggota Keuangan dan
Perlengkapan
2. HIMATEK USU periode 2014 - 2015 sebagai anggota bidang Humas
3. HIMATEK USU periode 2015-2016 sebagai anggota Departemen
Pendidikan dan Kaderisasi
4. Covalen Study Group (CSG) FT USU periode 2014-2015 sebagai anggota
Bendahara Umum.
5. Asisten Laboratorium Kimia Analisa Departemen Teknik Kimia USU
periode 2014/2015 – 2015/2016.
6. Kerja Praktek di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. Desa Sosor Ladang Porsea
tahun 2016.
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Deep Eutectic Solvent (DES) dapat dibuat dari campuran a quarternary ammonium
salt dan hydrogen bond donour. DES merupakan pelarut yang tidak beracun dan
biodegradable dibanding pelarut organik seperti n-heksana serta memiliki harga
yang lebih murah dibandingkan Ionic Liquid lainnya. Aplikasi DES sebagai cosolvent pada proses metanolisis biodiesel pada bahan baku degummed palm oil
(DPO) dilakukan untuk mengetahui pengaruh jumlah DES yang digunakan. Pada
penelitian ini, DES dibuat dari campuran Choline Cloride (ChCl) dan gliserol dengan
rasio molar 1:2. Campuran ChCl dan gliserol dipanaskan hingga suhu 80 °C dan
sambil dihomogenkan dengan kecepatan pengadukan 300 rpm selama 1 jam. Hasil
yield metil ester tertinggi yang diperoleh adalah 85,00 % dengan kemurnian ester
96,23 % dan rasio molar metanol : DPO 6:1, jumlah DES 1,5 %, katalis 1 %,
temperatur reaksi 60 °C, dan kecepatan pengadukan 400 rpm. DES sebagai cosolvent
dalam metanolisis tidak mampu meningkatkan yield metil ester yang diperoleh
dibandingkan dengan hasil yield biodiesel tanpa penambahan DES.
Kata kunci: Biodiesel, Co-solvent, Crude Palm Oil, Deep Eutectic Solvent
Metanolisis
vii
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
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xv
DAFTAR SINGKATAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Manfaat Penelitian
4
1.5 Ruang Lingkup
4
TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Potensi Minyak Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Industri
6
2.2 Proses Produksi Biodiesel
6
2.2.1 Sintesis Biodiesel menggunakan Katalis Homogen dan
Heterogen
7
2.2.2 Sintesis Biodiesel menggunakan Pelarut Enzim
8
2.2.3 Sintesis Biodiesel menggunakan Pelarut Organik
8
2.2.3.1 Sintesis Biodiesel menggunakan ILs
9
2.2.3.2 Sintesis Biodiesel menggunakan DES
9
2.3 Deep Eutectic Solvents (DES)
10
ix
Universitas Sumatera Utara
2.4 Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES)
BAB III
11
2.4.1
Choline Cloride (ChCl)
11
2.4.2
Gliserol
12
METODOLOGI PENELITIAN
13
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
13
3.2 Bahan dan Peralatan
13
3.2.1
Bahan Penelitian
13
3.2.2
Peralatan Penelitian
13
3.3 Rancangan Percobaan
14
3.3.1
Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES)
14
3.3.2
Sintesis Biodiesel
14
3.4 Prosedur Penelitian
15
3.4.1
Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
15
3.4.2
Proses Degumming bahan baku
16
3.4.3
Proses Sintesis Biodiesel
16
3.4.4
Sketsa Percobaan
17
3.4.4.1 Sketsa Percobaan Proses Sintesis Deep Eutectic
Solvents (DES)
3.4.5
17
3.4.4.2 Sketsa Percobaan Proses Sintesis Biodiesel
17
Prosedur Analisis
18
3.4.5.1 Analisa Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan
Baku Minyak Sawit dengan Metode Tes AOCS
Official Method Ca sa-40
18
3.4.5.2 Analisa Komposisi Bahan Baku Minyak Sawit
dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan
GCMS
18
3.4.5.3 Analisa Densitas Deep Eutectic Solvent (DES)
dan Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode
Tes OECD 109
18
3.4.5.4 Analisa Viskositas Deep Eutectic Solvent
(DES) dan Biodiesel yang dihasilkan dengan
Metode Tes ASTM D 445
19
x
Universitas Sumatera Utara
3.5 Flowchart Penelitian
20
3.5.1 Flowchart Pretreatment Bahan Baku
20
3.5.2 Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 20
3.5.3 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel
BAB IV
21
HASIL DAN PEMBAHASAN
22
4.1 Analisis Bahan Baku Crude Palm Oil (CPO)
22
4.2 Proses Degumming
22
4.2.1
Analisis Kandungan Asam Lemak Bebas (ALB)
23
4.2.2
Analisis Kadar Air
24
4.3 Pengaruh DES pada Biodiesel
25
4.3.1
Pengaruh Penggunaan Katalis pada Produksi Biodiesel 25
4.3.2
Pengaruh DES pada Yield Biodiesel
26
4.3.3
Pengaruh DES pada Kemurnian Ester
29
4.3.4
Pengaruh DES pada Proses Pemisahan Biodiesel
30
4.4 Pengaruh penambahan DES pada fasa metanol-minyak
31
4.5 Karakteristik Biodiesel
32
KESIMPULAN DAN SARAN
34
5.1 Kesimpulan
34
5.2 Saran
35
DAFTAR PUSTAKA
36
LAMPIRAN
42
BAB V
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran
Gambar 2.2
Sintesis Deep Eutetic Solvents (DES) dari ChCl dan Gliserol
Gambar 3.1
Rangkaian Peralatan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
dari Choline Cloride dan Gliserol
8
12
19
Gambar 3.2
Rangkaian Peralatan Sintesis Biodiesel Secara Transesterifikasi 20
Gambar 3.3
Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES)
23
Gambar 3.4
Flowchart Pretreatment Bahan Baku
23
Gambar 3.5
Flowchart Proses Sintesis Biodiesel
24
Gambar 4.1
Kadar ALB CPO Sebelum dan Sesudah Degumming
26
Gambar 4.2
Kadar Air CPO Sebelum dan Setelah Degumming
27
Gambar 4.3
Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis NaOH (a) Tanpa
DES (b) dengan Penambahan DES
Gambar 4.4
28
Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis KOH (i) Tanpa
DES (ii) dengan Penambahan DES
29
Gambar 4.5
Yield biodiesel vs jumlah DES
31
Gambar 4.6
Reaksi Transesterifikasi Sintesis Biodiesel dengan Penambahan
DES sebagai co-solvent
32
Gambar 4.7
Kemurnian Ester vs Jumlah DES
32
Gambar 4.7
Proses Pemisahan (a) Tanpa DES (b) Dengan DES
32
Gambar 4.8
Perbandingan Fasa Metanol Minyak tanpa dan dengan Penambahan
DES
32
Gambar D.1 Foto Proses Pembuatan DES
LD-1
Gambar D.2 Foto Proses Degumming Minyak Sawit
LD-1
Gambar D.3 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel
LD-2
Gambar D.4 Foto Proses Pembuatan Biodiesel
LD-2
Gambar D.5 Pemisahan Biodiesel dan Gliserol Hasil Reaksi
LD-3
Gambar D.6 Pencucian Biodiesel
LD-3
Gambar D.7 Pengeringan Biodiesel
LD-3
Gambar D.8 DES yang dihasilkan
LD-4
Gambar D.9 Biodiesel yang dihasilkan
LD-4
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.10 Analisis viskositas
LD-5
Gambar D.11 Analisis densitas
LD-5
Gambar E.1
Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO
LE-1
Gambar E.2
Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Tanpa DES
LE-2
Gambar E.3
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 0,5 %
Gambar E.4
LE-3
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 1 %
Gambar E.5
LE-4
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 1,5 %
Gambar E.6
LE-5
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 2 %
Gambar E.7
LE-6
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 2,25 %
LE-7
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1
Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel
14
Tabel 4.1
Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)
22
Tabel 4.2
Karakteristik Biodiesel
33
Tabel LA.1 Komposisi asam lemak CPO
LA-1
Tabel LA.2 Komposisi trigliserida CPO
LA-1
Tabel LA.3 Kadar Air dan ALB CPO
LA-2
Tabel LB.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel Suhu 15 oC
LB-1
Tabel LB.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel
LB-1
Tabel LB.3 Hasil Yield Biodiesel
LB-1
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU
41
LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis
GCMS
41
LA.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO
41
LA.3 Kadar Air dan ALB CPO
42
LAMPIRAN B DATA PENELITIAN
43
LB.1 Data Densitas Biodiesel
43
LB.2 Data Viskositas Kinematik Biodiesel
43
LB.3 Data yield Etil Ester
43
LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN
44
LC.1 Perhitungan Kadar ALB CPO
44
LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB CPO
44
LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB DPO
44
LC.2 Perhitungan Kebutuhan Metanol
45
LC.3 Perhitungan Densitas Biodiesel
46
LC.4 Perhitungan Viskositas Biodiesel
46
LC.5 Perhitungan Yield Biodiesel
47
LAMPIRAN D DOKUMENTASI
48
LAMPIRAN E HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN BIODIESEL 53
LE.1
Hasil Analisis Komposisi Asam Lemak CPO
53
LE.2
Hasil Analisis Biodiesel
54
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
ALB
Asam Lemak Bebas
CPO
Crude Palm Oil
DES
Deep Eutectic Solvent
DPO
Degummed Palm Oil
FAEE
Fatty Acid Etil Ester
FAME
Fatty Acid Metil Ester
FFA
Free Fatty Acid
GCMS
Gas Chromatography Mass Spectometry
HBD
Hidrogen Bond Donour
ILs
Ionic Liquids
RPO
Refined Palm Oil
VOC
Volatile Organic Compound
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
b/b
Perbandingan berat bahan – berat bahan baku
%
N
Normalitas
N
V
Volume
ml
M
Berat Molekul
gr/mol
m
Massa
gr
ρ
Massa jenis
gr/ml
xvii
Universitas Sumatera Utara
DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)
: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL
SKRIPSI
Oleh
SITI MAISARAH
120405048
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
JANUARI 2017
Universitas Sumatera Utara
PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO)
DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)
: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL
SKRIPSI
Oleh
SITI MAISARAH
120405048
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
JANUARI 2017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM
SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA
PRODUKSI BIODIESEL
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 dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 27 Januari 2017
Siti Maisarah
NIM 120405048
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM
SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA
PRODUKSI BIODIESEL
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 26 Januari 2017 dan
dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan, 27 Januari 2017
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir.Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Ir.Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
(Dr. Ir. Taslim, M.Si)
NIP. 19650115 199003 1 002
(Dr. Erni Misran, S.T., M.T)
NIP. 19730913 200003 2 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan
ini merupakan skripsi dengan judul “Proses Metanolisis Degummed Palm Oil
(DPO) dalam Sistem Pelarut Choline Choride (ChCl) : Gliserol Pada Produksi
Biodiesel”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium
Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia
industri tentang penggunaan DES dalam proses transesterifikasi biodiesel dengan
menggunakan bahan baku minyak sawit.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Renita Manurung, MT., selaku Dosen Pembimbing dan Koordinator
Penelitian Departemen Teknik Kimia, fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan,
diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai
dengan baik.
2.
Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Ibu Erni Misran ST, MT, Ph.D., selaku Dosen
Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam
penulisan skripsi ini.
3. Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Kedua Orangtua penulis Alm. Rinaldi dan Sukrisna serta Abangda Sukri
Rahmadhani, Amd dan Sukri Rachmadsyah, Amd yang telah memberikan
dukungannya secara penuh baik moril dan materil sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan.
5. Seluruh Dosen/ Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia.
iii
Universitas Sumatera Utara
6. Bapak Mariadi yang telah memberikan saran dan bantuan dalam penyelesaian
skripsi ini.
7. Debbie Aditia Ramadhani, selaku partner penelitian penulis yang telah
memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini.
8. Keluarga GA yang terdiri dari Nisaul Fadilah Dalimunthe, Muliani Syahputri,
Ghendis Ekawati Ayu, Muhammad Syukri, Faris Alanjani, Dede M. Taher,
Abror Z., Alm. Jakaria Nasution, Syofwan Dwie Yudha, Askalani Iqbal, Gewa
Handika, Irsa Septiawan, Salwa Jody, M. Bairuni, dan Putri Ramadhani yang
telah
memberikan
bantuan
dan
dukungan
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan skripsi ini.
9. Keluarga Geng C yang terdiri dari Nike Taruna, Piety Maria P.S, Brigitta
Alphantaria, Meilia, Muliani Syahputri, Ghendis Ekawati, Debbie A.
Ramadhani, dan Nisaul Fadilah Dalimunthe yang selalu berbagi suka dan duka
dalam menjalani kehidupan di Teknik Kimia ini.
10. Teman-teman angkatan 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang
telah
memberikan
bantuan
dan
dukungan
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan skripsi ini.
11. Keluarga Laboratorium Kimia Analisa Tahun ajaran 2014/2015 dan
2015/2016.
12. Abang dan Kakak senior, adik-adik junior yang tidak dapat disebutkan satu
persatu.
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,
Januari 2017
Penulis
Siti Maisarah
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk,
Papa dan Mama tercinta,
Alm. Rinaldi dan Sukrisna
Serta Abang-abang tersayang,
Sukri Rahmadhani, A.md dan Sukri Rachmadsyah, A.md.
Mereka adalah keluarga terhebat yang telah membesarkan, mendidik, dan
mendukung dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan doa yang tiada henti kalian
berikan selama ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
: Siti Maisarah
NIM
: 120405048
Tempat/tgl lahir : Medan, 4 Mei 1994
Nama orang tua : Alm. Rinaldi dan Sukrisna
Alamat orang tua :
Jl. Datuk Kabu Gg. Verdi Desa Tembung, Kecamatan Percut
Sei. Tuan, Kabupaten Deli Serdang Sumatera Utara.
Asal sekolah
SD Negeri 19 Tanjung Medan tahun 2000 - 2006
SMP Negeri 1 Ampek Angkek tahun 2006 - 2009
SMA Negeri 1 Bukittinggi tahun 2009 - 2012
Pengalaman organisasi/kerja:
1. PEMA FT USU periode 2013/2014 sebagai anggota Keuangan dan
Perlengkapan
2. HIMATEK USU periode 2014 - 2015 sebagai anggota bidang Humas
3. HIMATEK USU periode 2015-2016 sebagai anggota Departemen
Pendidikan dan Kaderisasi
4. Covalen Study Group (CSG) FT USU periode 2014-2015 sebagai anggota
Bendahara Umum.
5. Asisten Laboratorium Kimia Analisa Departemen Teknik Kimia USU
periode 2014/2015 – 2015/2016.
6. Kerja Praktek di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. Desa Sosor Ladang Porsea
tahun 2016.
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Deep Eutectic Solvent (DES) dapat dibuat dari campuran a quarternary ammonium
salt dan hydrogen bond donour. DES merupakan pelarut yang tidak beracun dan
biodegradable dibanding pelarut organik seperti n-heksana serta memiliki harga
yang lebih murah dibandingkan Ionic Liquid lainnya. Aplikasi DES sebagai cosolvent pada proses metanolisis biodiesel pada bahan baku degummed palm oil
(DPO) dilakukan untuk mengetahui pengaruh jumlah DES yang digunakan. Pada
penelitian ini, DES dibuat dari campuran Choline Cloride (ChCl) dan gliserol dengan
rasio molar 1:2. Campuran ChCl dan gliserol dipanaskan hingga suhu 80 °C dan
sambil dihomogenkan dengan kecepatan pengadukan 300 rpm selama 1 jam. Hasil
yield metil ester tertinggi yang diperoleh adalah 85,00 % dengan kemurnian ester
96,23 % dan rasio molar metanol : DPO 6:1, jumlah DES 1,5 %, katalis 1 %,
temperatur reaksi 60 °C, dan kecepatan pengadukan 400 rpm. DES sebagai cosolvent
dalam metanolisis tidak mampu meningkatkan yield metil ester yang diperoleh
dibandingkan dengan hasil yield biodiesel tanpa penambahan DES.
Kata kunci: Biodiesel, Co-solvent, Crude Palm Oil, Deep Eutectic Solvent
Metanolisis
vii
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
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xv
DAFTAR SINGKATAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Manfaat Penelitian
4
1.5 Ruang Lingkup
4
TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Potensi Minyak Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Industri
6
2.2 Proses Produksi Biodiesel
6
2.2.1 Sintesis Biodiesel menggunakan Katalis Homogen dan
Heterogen
7
2.2.2 Sintesis Biodiesel menggunakan Pelarut Enzim
8
2.2.3 Sintesis Biodiesel menggunakan Pelarut Organik
8
2.2.3.1 Sintesis Biodiesel menggunakan ILs
9
2.2.3.2 Sintesis Biodiesel menggunakan DES
9
2.3 Deep Eutectic Solvents (DES)
10
ix
Universitas Sumatera Utara
2.4 Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES)
BAB III
11
2.4.1
Choline Cloride (ChCl)
11
2.4.2
Gliserol
12
METODOLOGI PENELITIAN
13
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
13
3.2 Bahan dan Peralatan
13
3.2.1
Bahan Penelitian
13
3.2.2
Peralatan Penelitian
13
3.3 Rancangan Percobaan
14
3.3.1
Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES)
14
3.3.2
Sintesis Biodiesel
14
3.4 Prosedur Penelitian
15
3.4.1
Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
15
3.4.2
Proses Degumming bahan baku
16
3.4.3
Proses Sintesis Biodiesel
16
3.4.4
Sketsa Percobaan
17
3.4.4.1 Sketsa Percobaan Proses Sintesis Deep Eutectic
Solvents (DES)
3.4.5
17
3.4.4.2 Sketsa Percobaan Proses Sintesis Biodiesel
17
Prosedur Analisis
18
3.4.5.1 Analisa Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan
Baku Minyak Sawit dengan Metode Tes AOCS
Official Method Ca sa-40
18
3.4.5.2 Analisa Komposisi Bahan Baku Minyak Sawit
dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan
GCMS
18
3.4.5.3 Analisa Densitas Deep Eutectic Solvent (DES)
dan Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode
Tes OECD 109
18
3.4.5.4 Analisa Viskositas Deep Eutectic Solvent
(DES) dan Biodiesel yang dihasilkan dengan
Metode Tes ASTM D 445
19
x
Universitas Sumatera Utara
3.5 Flowchart Penelitian
20
3.5.1 Flowchart Pretreatment Bahan Baku
20
3.5.2 Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 20
3.5.3 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel
BAB IV
21
HASIL DAN PEMBAHASAN
22
4.1 Analisis Bahan Baku Crude Palm Oil (CPO)
22
4.2 Proses Degumming
22
4.2.1
Analisis Kandungan Asam Lemak Bebas (ALB)
23
4.2.2
Analisis Kadar Air
24
4.3 Pengaruh DES pada Biodiesel
25
4.3.1
Pengaruh Penggunaan Katalis pada Produksi Biodiesel 25
4.3.2
Pengaruh DES pada Yield Biodiesel
26
4.3.3
Pengaruh DES pada Kemurnian Ester
29
4.3.4
Pengaruh DES pada Proses Pemisahan Biodiesel
30
4.4 Pengaruh penambahan DES pada fasa metanol-minyak
31
4.5 Karakteristik Biodiesel
32
KESIMPULAN DAN SARAN
34
5.1 Kesimpulan
34
5.2 Saran
35
DAFTAR PUSTAKA
36
LAMPIRAN
42
BAB V
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran
Gambar 2.2
Sintesis Deep Eutetic Solvents (DES) dari ChCl dan Gliserol
Gambar 3.1
Rangkaian Peralatan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)
dari Choline Cloride dan Gliserol
8
12
19
Gambar 3.2
Rangkaian Peralatan Sintesis Biodiesel Secara Transesterifikasi 20
Gambar 3.3
Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES)
23
Gambar 3.4
Flowchart Pretreatment Bahan Baku
23
Gambar 3.5
Flowchart Proses Sintesis Biodiesel
24
Gambar 4.1
Kadar ALB CPO Sebelum dan Sesudah Degumming
26
Gambar 4.2
Kadar Air CPO Sebelum dan Setelah Degumming
27
Gambar 4.3
Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis NaOH (a) Tanpa
DES (b) dengan Penambahan DES
Gambar 4.4
28
Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis KOH (i) Tanpa
DES (ii) dengan Penambahan DES
29
Gambar 4.5
Yield biodiesel vs jumlah DES
31
Gambar 4.6
Reaksi Transesterifikasi Sintesis Biodiesel dengan Penambahan
DES sebagai co-solvent
32
Gambar 4.7
Kemurnian Ester vs Jumlah DES
32
Gambar 4.7
Proses Pemisahan (a) Tanpa DES (b) Dengan DES
32
Gambar 4.8
Perbandingan Fasa Metanol Minyak tanpa dan dengan Penambahan
DES
32
Gambar D.1 Foto Proses Pembuatan DES
LD-1
Gambar D.2 Foto Proses Degumming Minyak Sawit
LD-1
Gambar D.3 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel
LD-2
Gambar D.4 Foto Proses Pembuatan Biodiesel
LD-2
Gambar D.5 Pemisahan Biodiesel dan Gliserol Hasil Reaksi
LD-3
Gambar D.6 Pencucian Biodiesel
LD-3
Gambar D.7 Pengeringan Biodiesel
LD-3
Gambar D.8 DES yang dihasilkan
LD-4
Gambar D.9 Biodiesel yang dihasilkan
LD-4
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.10 Analisis viskositas
LD-5
Gambar D.11 Analisis densitas
LD-5
Gambar E.1
Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO
LE-1
Gambar E.2
Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Tanpa DES
LE-2
Gambar E.3
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 0,5 %
Gambar E.4
LE-3
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 1 %
Gambar E.5
LE-4
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 1,5 %
Gambar E.6
LE-5
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 2 %
Gambar E.7
LE-6
Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan
DES 2,25 %
LE-7
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1
Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel
14
Tabel 4.1
Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)
22
Tabel 4.2
Karakteristik Biodiesel
33
Tabel LA.1 Komposisi asam lemak CPO
LA-1
Tabel LA.2 Komposisi trigliserida CPO
LA-1
Tabel LA.3 Kadar Air dan ALB CPO
LA-2
Tabel LB.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel Suhu 15 oC
LB-1
Tabel LB.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel
LB-1
Tabel LB.3 Hasil Yield Biodiesel
LB-1
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU
41
LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis
GCMS
41
LA.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO
41
LA.3 Kadar Air dan ALB CPO
42
LAMPIRAN B DATA PENELITIAN
43
LB.1 Data Densitas Biodiesel
43
LB.2 Data Viskositas Kinematik Biodiesel
43
LB.3 Data yield Etil Ester
43
LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN
44
LC.1 Perhitungan Kadar ALB CPO
44
LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB CPO
44
LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB DPO
44
LC.2 Perhitungan Kebutuhan Metanol
45
LC.3 Perhitungan Densitas Biodiesel
46
LC.4 Perhitungan Viskositas Biodiesel
46
LC.5 Perhitungan Yield Biodiesel
47
LAMPIRAN D DOKUMENTASI
48
LAMPIRAN E HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN BIODIESEL 53
LE.1
Hasil Analisis Komposisi Asam Lemak CPO
53
LE.2
Hasil Analisis Biodiesel
54
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
ALB
Asam Lemak Bebas
CPO
Crude Palm Oil
DES
Deep Eutectic Solvent
DPO
Degummed Palm Oil
FAEE
Fatty Acid Etil Ester
FAME
Fatty Acid Metil Ester
FFA
Free Fatty Acid
GCMS
Gas Chromatography Mass Spectometry
HBD
Hidrogen Bond Donour
ILs
Ionic Liquids
RPO
Refined Palm Oil
VOC
Volatile Organic Compound
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
b/b
Perbandingan berat bahan – berat bahan baku
%
N
Normalitas
N
V
Volume
ml
M
Berat Molekul
gr/mol
m
Massa
gr
ρ
Massa jenis
gr/ml
xvii
Universitas Sumatera Utara