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
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