Pemanfaatan Abu Tulang Ayam Sebagai Katalis Heterogen (CaO) Dalam Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan Pelarut Etanol Dari CPO

PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS
HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN
BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN
PELARUT ETANOL DARI CPO

SKRIPSI

Oleh

PONTIUS PARDEDE
110405095

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JULI 2016

Universitas Sumatera Utara

PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS
HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN

BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN
PELARUT ETANOL DARI CPO

SKRIPSI

Oleh

PONTIUS PARDEDE
110405095

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JULI 2016

Universitas Sumatera Utara


PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS
HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN
BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN
PELARUT ETANOL DARI CPO
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,

Juli 2016

Pontius Pardede

NIM: 110405095

i
Universitas Sumatera Utara

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN
Hasil Penelitian yang Berjudul :
PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS
HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN
BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN
PELARUT ETANOL DARI CPO
Benar telah diseminarkan pada Seminar Hasil Penelitian tanggal 15Juni 2016 dan
telah diperbaiki sesuai dengan koreksi dan usulan yang diberikan.

Diketahui/Disetujui
Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

(Dr. Ir. Taslim, M.Si.)

NIP. 19650115 199003 1 002

(Dr.Eng. Rondang Tambun)
NIP. 19720612 200012 1 001

Koordinator Penelitian

Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T.
NIP. 19681214 199702 2 002

Mersi Suriani Sinaga, ST, MT
NIP. 19680806 199802 2 001

ii
Universitas Sumatera Utara

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul:

PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS
HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN
BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN
PELARUT ETANOL DARI CPO
Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana
Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.

Mengetahui,

Medan, Juli 2016

Koordinator Skripsi

Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T.
NIP. 19681214 199702 2 002

Mersi Suriani Sinaga, ST, MT

NIP. 19680806 199802 2 001

iii
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 “Pemanfaatan Abu Tulang Ayam sebagai Katalis
Heterogen (CaO) dalam Proses Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan
Pelarut Etanol”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen
Teknik

Kimia

Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara. Skripsi ini

merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.


Hasil penelitian ini:
• Memberikan informasi katalis basa heterogen (tulang ayam) dalam
pembuatan biodiesel dari CPO
• Mengetahui Mengetahui sifat fisik biodiesel yang dihasilkan.
• Sebagai bahan referensi dan informasi kepada peneliti selanjutnya yang
tertarik untuk meneliti dan mengembangkan proses dengan katalis tulang
ayam ini.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari

berbagai pihak, untuk itu penulis

mengucapkan

terimakasih dan penghargaan yang sebesar - besarnya kepada:
1. Mersi Suriani Sinaga, ST, MT selaku Dosen Pembimbing
2. Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I
3. Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku Dosen Penguji II

4. Ir. Renita Manurung M.T selaku Koordinator Skripsi

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.

iv
Universitas Sumatera Utara

Medan,

Juli 2016

Penulis
Pontius Pardede

v
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:
1.

Kedua orang tua penulis tercinta, Rommel Pardede dan Epelina Sitorus yang
selalu memberikan dukungan spiritual dan materil.

2.

Saudara penulis, Bastian Pardede, Juniaty Pardede, Purnama Sari Pardede
dan Elfryanti Pardede yang selalu memberikan dukungan spiritual dan
materil.

3.

Rekan penelitian Dedy O. S. Siburian dan rekan-rekan Penelitian yaitu
Gerson Rico Harianja dan Windi Monica Surbakti.

4.

Teman sejawat, Alfarodo Silaban, M. Amri Prayogo, Claudia, Christianto

Sitio, Desi MPT, Edy Saputra, Fransiscus Raymond, Fitri Siregar, Gerson
Rico Harianja, Happy Liani Kaban, Heni Tampubolon, Imam Bestari
Harahap, Iqbal L.N., Muksalmina, Nora Panjaitan, Raja Nico Perez
Samosir, Randy Sitorus, Tongam May Adrivan Sinaga, Yosef Carol H.
Sianipar, Anita Manullang, dan Rizka Rinda Pramasti yang telah banyak
memberikan banyak dukungan, semangat, doa, pembelajaran hidup dan
kenangan tak terlupakan kepada penulis.

5.

Adik – adik Teknik Kimia angkatan 2014 yang telah banyak memberikan
banyak dukungan, semangat, dan kenangan tak terlupakan kepada penulis.

6.

Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia yang telah memberikan banyak ilmu yang berharga dan bantuan
kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.

vi

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama
NIM
Tempat, tgl lahir
Nama Orang Tua

: Pontius Pardede
: 110405095
: Muara, 31 Mei 1993
: Rommel Pardede dan Epelina
Sitorus
Alamat Orang Tua :
Jalan Narumonda, Desa Narumonda IV, Porsea

Asal Sekolah :
• SD Negeri 173637 Narumonda tahun 1999 – 2005
• SMP Yayasan Pendidikan Raksana Medan tahun 2005 – 2008
• SMA Yayasan Pendidikan Raksana Medan tahun 2008 – 2011
Pengalaman organisasi/kerja:
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU
periode 2014/2015
2. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Sei
Semayang Indonesia tahun 2015
3. Koordinator Seksi Peralatan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun
2014

vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Biodiesel adalah salah satu energi alternatif yang paling potensial karena terbarukan
dan ramah lingkungan. Pembuatan biodiesel umumnya dibuat secara transesterifikasi
menggunakan katalis basa heterogen. Abu tulang ayam (CaO) merupakan katalis
basa heterogen non-korosif dan ramah lingkungan, dapat dengan mudah dipisahkan
dari produk melalui filtrasi dan masalah pembuangan yang lebih sedikit dari katalis
homogen. Katalis ini diisolasi dari tulang ayam dibuat dengan cara menghaluskan
tulang ayam dan dilakukan proses kalsinasi. Beberapa variabel penting lainnya selain
pilihan katalis ialah dosis katalis, rasio molar etanol terhadap CPO dan suhu reaksi.
Hasil tertinggi dari biodiesel yang dihasilkan adalah 90,052 % dengan rasio molar
etanol terhadap CPO adalah 17:1, suhu reaksi 70 ºC dan 7 % katalis (w/w) pada
variabel tetap waktu reaksi 7 jam dan kecepatan pengadukan 500 rpm.
Kata kunci: Biodiesel, Katalis CaO, Crude Palm Oil, Etanol, Transesterifikasi.

ii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Biodiesel is one of the most potential of alternative energy as a renewable and
environmentally friendly. Processing biodiesel is generally made by
transesterification using heterogeneous base catalyst. Chicken bone ash (CaO) is a
heterogeneous base catalyst non-corrosive and environmentally friendly, can be
easily separated from the product by filtration and disposal issues fewer than
homogeneous catalysts. This catalyst was isolated from chicken bones made by
milling chicken bones and do calcination process. Some other important variables
other than the selection of the catalyst is the catalyst dosage, molar ratio and the
reaction temperature. The highest yield of biodiesel produced was 90.052 % with the
molar ratio is 17: 1, reaction temperature is 70 ° C and 7% catalyst (w / w) with
reaction time of 7 hours and stirring speed of 500 rpm as a constant variable.
Keywords: Biodiesel, Catalyst CaO, Crude Palm Oil, Ethanol, Transesterification.

ii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS

vii

ABSTRAK

viii

ABSTRACT

ix

DAFTAR ISI

x

DAFTAR GAMBAR

xiii

DAFTAR TABEL

xv

DAFTAR LAMPIRAN

xvi

DAFTAR SINGKATAN

xvii

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 LATAR BELAKANG

1

1.2 RUMUSAN MASALAH

2

1.3 TUJUAN PENELITIAN

2

1.4 MANFAAT PENELITIAN

2

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

4

2.1 CRUDE PALM OIL (CPO)

4

2.2 BIODIESEL

5

2.3 PRODUKSI BIODIESEL

6

2.4 ESTERIFIKASI

7

2.5 TRANSESTERIFIKASI

8

2.6 KATALIS HETEROGEN TULANG AYAM (CaO)

8

2.7 ETANOL

9

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

11

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

11

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

11

x
Universitas Sumatera Utara

3.2.1 Bahan Penelitian

11

3.2.2 Peralatan Penelitian

11

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN

12

3.4 PROSEDUR PENELITIAN

13

3.4.1 Analisa Komposisi Bahan Baku

13

3.4.2 Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO

13

3.4.3 Tahap Proses Kalsinasi Tulang Ayam (CaO)

13

3.4.4 Proses Esterifikasi

13

3.4.5 Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan Katalis Tulang

14

Ayam (CaO)
15

3.4.6 Sketsa Percobaan
3.4.7 Prosedur Analisa

16

3.4.7.1 Analisa Komposisi Bahan Baku CPO dan Biodiesel

16

yang Dihasilkan Menggunakan GCMS
3.4.7.2 Analisa Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan

16

Metode Tes ASTM D 445
3.4.7.3 Analisa Densitas Biodiesel

16

3.5 FLOWCHART PENELITIAN

17

3.5.1 Flowchart Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO

17

3.5.2 Flowchart Proses Esterifikasi

18

3.5.3 Flowchart Proses Kalsinasi Tulang Ayam CaO

19

3.5.4 Flowchart Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan CaO

19

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

22

4.1 ANALISA BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM OIL)

22

4.2 PREPARASI BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM OIL)

23

4.3 PENGARUH KATALIS TERHADAP YIELD DAN KEMURNIAN

25

BIODIESEL
4.4 PENGARUH RASIO MOLAR TERHADAP YIELD DAN

28

KEMURNIAN BIODIESEL
4.5 PENGARUH SUHU TERHADAP YIELD DAN KEMURNIAN

31

BIODIESEL
33

4.6 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL

xi
Universitas Sumatera Utara

4.6.1 Analisa Densitas

33

4.6.2 Analisa Viskositas Kinematik

33

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

35

5.1 KESIMPULAN

35

5.2 SARAN

35

DAFTAR PUSTAKA

36

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1

Reaksi Esterifikasi

8

Gambar 2.2

Reaksi Transesterifikasi

8

Gambar 3.1

Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Crude

15

Palm Oil (CPO) Secara Transesterifikasi Menggunakan
Etanol dan Katalis CaO
17

Gambar 3.3

Flowchart Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku
CPO
Flowchart Proses Esterifikasi

Gambar 3.4

Flowchart Proses Kalsinasi Tulang Ayam

19

Gambar 3.5

Flowchart Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan

21

Gambar 3.2

18

Katalis CaO
Gambar 4.1

Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak CPO

Gambar 4.2

Pengaruh Katalis dan Rasio Molar terhadap Yield pada
25

Suhu dan Waktu Tetap
Gambar 4.3

Pengaruh Katalis dan Rasio Molar terhadap Kemurnian
26

pada Suhu dan Waktu Tetap
Gambar 4.4

Pengaruh Rasio Molar dan Suhu terhadap Yield pada
28

Katalis dan Waktu Tetap
Gambar 4.5

Pengaruh Rasio Molar dan Suhu terhadap Kemurnian
30

pada Katalis dan Waktu Tetap
Gambar 4.6

Pengaruh Suhu dan Katalis terhadap Yield pada Rasio
31

Molar dan Waktu Tetap
Gambar 4.7

22

Pengaruh Suhu dan Katalis terhadap Kemurnian pada
Rasio Molar dan Waktu Tetap

32

Gambar L4.1

Foto Proses Esterifikasi CPO

47

Gambar L4.2

Foto Proses Transesterifikasi

47

Gambar L4.3

Foto pemisahan Etil Ester

48

Gambar L4.4

Foto Produk Akhir Biodiesel

48

Gambar L4.5

Foto Analisis Densitas

49

xiii
Universitas Sumatera Utara

Gambar L4.6

Foto Analisis Viskositas

49

Gambar L5.1

Hasil Analisa Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO

50

(Crude Palm Oil)
Gambar L5.2

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 1

51

Gambar L5.3

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 3

52

Gambar L5.4

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 8

53

Gambar L5.5

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 9

54

Gambar L5.6

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 12

55

Gambar L5.7

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 16

56

Gambar L5.8

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 17

57

Gambar L5.9

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 18

58

Gambar L5.10

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 19

59

Gambar L5.11

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 20

60

Gambar L5.12

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 21

61

Gambar L5.13

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 22

62

Gambar L5.14

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 24

63

Gambar L5.15

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 26

64

Gambar L5.16

Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 27

65

xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1

Data Luas Perkebunan Besar Kelapa Sawit Indonesia

4

tahun 2009-2013
Tabel 2.2

Data Perkembangan CPO di Indonesia tahun 2009-2013

5

Tabel 2.3

Persyaratan Kualitas Biodiesel

6

Tabel 3.1

Rancangan Penelitian

12

Tabel 4.1

Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)

23

Tabel 4.2

Kadar Asam Lemak Crude Palm Oil (CPO)

23

Tabel 4.3

Hasil Analisis Densitas Biodiesel

33

Tabel 4.4

Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel

34

Tabel L1.1

Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO

40

Tabel L1.2

Komposisi Trigliserida CPO

40

Tabel L2.1

Hasil Analisis Densitas Biodiesel

41

Tabel L2.2

Hasil Analisis Viskositas Biodiesel

41

Tabel L2.3

Hasil Yield dan Kemurnian Metil Ester

41

xv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU

40

L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU CPO HASIL

40

ANALISIS GCMS
L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO

40

LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN

41

L2.1 DATA DENSITAS BIODIESEL

41

L2.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIKA BIODIESEL

41

L2.3 DATA YIELD ETIL ESTER

41

LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN

43

L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO

43

L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPO Sebelum Esterifikasi

43

L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO Setelah Esterifikasi

43

L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN ETANOL

44

L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL

45

L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL

45

L3.5 PERHITUNGAN YIELD ETIL ESTER

46

LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN

47

L4.1 FOTO PROSES ESTERIFIKASI CPO

47

L4.2 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI

47

L4.3 FOTO PEMISAHAN ETIL ESTER

48

L4.4 FOTO PRODUK AKHIR BIODIESEL

48

L4.5 FOTO ANALISIS DENSITAS

49

L4.6 FOTO ANALISIS VISKOSITAS

49

LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN

50

BIODIESEL
L5.1 HASIL ANALISA KOMPOSISI ASAM LEMAK CPO

50

L5.2 HASIL ANALISA BIODIESEL

51

xvi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
CPO

Crude Palm Oil

PPKS

Pusat Penelitian Kelapa Sawit

FFA

Free Fatty Acid

GC

Gas Chromatography

ASTM

American Standard Testing and Material

PKO

Palm Kernel Oil

TG

Trigliserida

DG

Digliserida

MG

Monogliserida

MPOB

Malaysian Palm Oil Board

OECD

Organisation for Economic Co-operation and Development

xvii
Universitas Sumatera Utara