Optimasi Proses Transformasi Minyak Dalam Biji Jarak Pagar Menjadi Biodiesel Dengan Metode Transesterifikasi In Situ
OPTIMASI PROSES TRANSFORMASI MINYAK DALAM
BIJI JARAK PAGAR MENJADI BIODIESEL DENGAN
METODE TRANSESTERIFIKASI IN SITU
ARISKA DUTI LINA
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Optimasi Proses
Transformasi Minyak Dalam Biji Jarak Pagar Menjadi Biodiesel Dengan Metode
Transesterifikasi In Situ” adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2013
Ariska Duti Lina
NIM F34090101
ABSTRAK
ARISKA DUTI LINA. F34090101. Optimasi Proses Transformasi Minyak Dalam
Biji Jarak Pagar Menjadi Biodiesel Dengan Metode Transesterifikasi In Situ. Di
bawah bimbingan IKA AMALIA KARTIKA. 2013.
Minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.
Beberapa dampak akibat penggunaan minyak bumi secara berlebihan adalah
ketersediannya yang semakin berkurang sehingga meningkatkan harga minyak.
Melihat kondisi tersebut, maka diperlukan alternatif bahan bakar nabati sebagai
pengganti minyak bumi seperti biodiesel. Tanaman jarak pagar merupakan
tanaman penghasil minyak nabati yang bukan merupakan minyak pangan
sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar biodiesel. Transesterifikasi in
situ merupakan metode yang memanfaatkan trigliserida yang berasal dari bahan
baku sumber minyak tanpa perlu mengekstrak dan memurnikannya terlebih
dahulu untuk mendapatkan biodiesel. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengetahui pengaruh waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut terhadap
rendemen dan kualitas biodiesel serta mengetahui kondisi operasi transesterifikasi
in situ yang optimal dalam proses produksi biodiesel. Kondisi operasi divariasikan
pada waktu reaksi 4-10 jam dengan rasio heksan/total pelarut 0.01 - 0.416.
Konsentrasi KOH yang digunakan sebesar 0.075 mol/L metanol dengan kecepatan
pengadukan sebesar 400 rpm dan suhu 50 °C. Penelitian ini dirancang
menggunakan Central Composite Design (CCD) dan dianalisis dengan ANOVA
dan RSM (Respon Surface Metode). Rendemen biodesel maksimum (63.46%)
diperoleh dari kondisi operasi waktu reaksi 5 jam dan rasio heksan/total pelarut
0.35. Berdasarkan hasil analisis varian (α=0.05) faktor perlakuan yang
berpengaruh terhadap rendemen hanya rasio heksan/total pelarut, sedangkan pada
mutu biodiesel kedua faktor perlakuan tidak berpengaruh. Mutu biodiesel
maksimum untuk bilangan asam 0.69 mg-KOH/g, bilangan penyabunan 273.41
mg-KOH/g, bilangan ester 272.72 mg-KOH/g, viskositas 3.46 cSt, dan densitas
0.87 g/cm3. Sedangkan hasil optimasi dengan RSM, rendemen tertinggi biodiesel
(57.44%) diperoleh dari kondisi operasi waktu reaksi 7.08 jam dan rasio
heksan/total pelarut 0.32 dengan mutu bilangan asam 0.48 mg-KOH/g, bilangan
penyabunan 281.72 mg-KOH/g, bilangan ester 281.32 mg-KOH/g, viskositas 3.60
cSt, dan densitas 0.67 g/cm3. Hasil validasi terhadap rendemen biodiesel
berdasarkan nilai optimum waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut diperoleh
hasil sebesar 59.41%, sehingga sesuai dengan yang diperoleh dari hasil optimasi.
Kata kunci : jarak pagar, transesterifikasi in situ, waktu reaksi, rasio heksan/total
pelarut
ABSTRACT
ARISKA DUTI LINA. F34090101. Optimization of Jatropha Oil In Seeds
Transformation to Biodiesel by In Situ Transesterification. Supervised by IKA
AMALIA KARTIKA. 2013.
Petroleum is a nonrenewable resources. The excessive use of petroleum
was reducing avaibility, that made increasing of petroleum cost. Based on this
condition, biodiesel is needed as a promising alternative fuel. Jatropha curcas L.
produces vegetable oil (non-edible oil) which can be used as raw material for
biodiesel production. In situ transesterification is a method that use directly the
triglyceride from raw material without extracting and refining the oil beforehand.
The objective of this study is to determine the effect of reaction time and ratio of
hexane/total solvent to the biodiesel yield and quality, and also to obtain the
optimal process condition of in situ transesterification for biodiesel production.
Process conditions were varied on the reaction time of 4-10 h and the ratio of
hexane/total solvent of 0.01 - 0.416. KOH concentration was fixed at 0.075 mol/L
of methanol with stirring speed of 400 rpm and temperature of 50 °C. This study
was designed by using Central Composite Design (CCD) and analyzed by
ANOVA and RSM (Response Surface Method). The highest yield of biodiesel
(63.46%) was obtained on process condition of 5 h reaction time and the ratio of
hexane/total solvent of 0.35. The biodiesel yield was significantly affected by the
ratio of hexane/total solvent only, whereas the biodiesel quality was not
influenced by both factors of process condition. The biodiesel quality obtained
from optimal process condition was acid value of 0.69 mg KOH/g, saponification
value of 273.41 mg-KOH/g, ester value of 272.72 mg-KOH/g, viscosity of 3.46
cSt, and density of 0.87 g/cm3. Based on the optimization by RSM, the highest of
biodiesel yield (57.44%) was obtained on process condition of 7.08 h reaction
time and 0.32 ratio of hexane/total solvent. The biodiesel quality from optimal
process condition was acid value of 0.48 mg-KOH/g, saponification value of
281.72 mg-KOH/g, ester value of 281.32 mg-KOH/g, viscosity of 3.60 cSt, and
density of 0.67 g/cm3. The validation of biodiesel yield based on the reaction time
and ratio hexane/total solvent was obtained the biodiesel yield of 59.41%.
Keywords : Jatropha curcas, in situ transesterification, reaction time, ratio of
hexane /total solvent
OPTIMASI PROSES TRANSFORMASI MINYAK DALAM
BIJI JARAK PAGAR MENJADI BIODIESEL DENGAN
METODE TRANSESTERIFIKASI IN SITU
ARISKA DUTI LINA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Optimasi Proses Transformasi Minyak Dalam Biji Jarak Pagar
Menjadi Biodiesel Dengan Metode Transesterifikasi In Situ
Nama
: Ariska Duti Lina
NIM
: F34090101
Disetujui oleh
Dr Ir Ika Amalia Kartika, MT
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ing Ir Suprihatin
Plh Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta
hidayah-Nya, sehingga penulis dapat meyelesaikan skripsi yang berjudul
“Optimasi Proses Transformasi Minyak Dalam Biji Jarak Pagar Menjadi
Biodiesel Dengan Metode Transesterifikasi In Situ” ini dengan baik. Kegiatan
penelitian dan penulisan skripsi ini dilaksanakan dari bulan Februari 2013 sampai
Oktober 2013.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1. Dr Ir Ika Amalia Kartika, MT selaku dosen Pembimbing Akademik yang telah
memberikan perhatian dan bimbingan kepada penulis selama penelitian dan
penulisan skripsi.
2. Ibu saya Wiwik Utami Koesen dan adik saya Norisa Adhi Tina atas do’a,
dukungan, dan kasih sayangnya yang tak pernah putus.
3. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas segala
dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan
skripsi ini dengan baik
Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun
sehingga dapat meningkatkan kualitas laporan. Besar harapan penulis agar skripsi
ini dapat menjadikan manfaat bagi semua pihak
Bogor, Desember 2013
Ariska Duti Lina
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
BAHAN DAN METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan dan Alat
2
Metode
3
Rancangan Percobaan
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Karakteristik Bahan Baku
5
Optimasi Proses Produksi Biodiesel
7
Pebandingan Biodiesel Hasil Penelitian dan Hasil Optimasi
SIMPULAN DAN SARAN
13
13
Simpulan
13
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
17
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL
1 Peubah bebas dan taraf yang digunakan pada transesterifikasi in situ biji
jarak pagar
2 Kombinasi 2 faktor perlakuan
3 Hasil karaksterisasi biji jarak pagar
4 Perbandingan biodiesel hasil penelitian dan hasil optimasi
4
5
5
13
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir tahap proses persiapan bahan baku
3
2 Contour plot rendemen terhadap waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut 8
3 Surface response pengaruh waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut
terhadap rendemen biodiesel
9
4 Konversi trigliserida menjadi metil ester
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
Prosedur Analisis Bahan Baku (biji jarak pagar)
Diagram alir proses transesterifikasi in situ biji jarak pagar
Prosedur Analisis Biodiesel
Analisis varian (ANOVA) untuk respon rendemen
Analisis varian (ANOVA) untuk respon bilangan asam
Analisis varian (ANOVA) untuk respon bilangan penyabunan
Analisis varian (ANOVA) untuk respon bilangan ester
Analisis varian (ANOVA) untuk respon viskositas
9 Analisis varian (ANOVA) untuk respon densitas
17
20
21
23
24
25
26
27
28
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.
Cadangan bahan bakar minyak di Indonesia hanya mencapai 10-11 tahun lagi (3.7
milyar barel) (Dhany 2013). Bertambahnya jumlah penduduk menyebabkan
semakin bertambahnya penggunaan minyak bumi dalam berbagai sektor.
Beberapa dampak yang diakibatkan adalah meningkatnya harga minyak karena
dicabutnya subsidi. Dengan demikian, diperlukan alternatif bahan bakar nabati
seperti biodiesel. Terdapat beberapa permasalahan tentang bahan bakar nabati
yang bersifat kompetitif jika dimanfaatkan menjadi bahan pangan dan energi.
Beberapa contoh minyak nabati yang dimanfaatkan menjadi bahan bakar nabati
antara lain minyak kedelai, minyak kelapa sawit, minyak biji bunga matahari, dan
minyak jarak pagar. Menurut Jain et al. (2010), penggunaan jarak pagar sebagai
bahan baku pembuatan biodiesel tidak akan menjadi kendala dalam sistem
ketahanan pangan karena minyak jarak pagar tidak termasuk dalam kategori
minyak makan (edible oil). Minyak jarak pagar memiliki kandungan racun yang
terdiri dari senyawa forbol ester dan cursin (Gubitz et al. 1999).
Biodiesel dapat menggantikan solar dalam penggunaannya sebagai bahan
bakar. Bahan bakar ini dapat menurunkan emisi dan polusi terhadap lingkungan.
Biodiesel merupakan bahan bakar mesin diesel yang berasal dari sumber lipid atau
minyak nabati terbarukan. Beberapa keunggulan yang dimiliki biodiesel adalah
sebagai berikut (Hambali et al. 2007) : (1) Bahan bakar yang ramah lingkungan
karena menghasilkan emisi yang jauh lebih sedikit, (2) Angka setananya lebih
tinggi (>57) sehingga efisiensi pembakaran lebih baik, (3) Memiliki sifat
pelumasan terhadap piston mesin dan dapat terurai. (4) Merupakan sumber bahan
bakar yang dapat diperbaharui karena terbuat dari bahan nabati yang dapat
diperbaharui, dan (5) Meningkatkan suplai bahan bakar.
Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas L.) sudah dikenal lama oleh
masyarakat di berbagai daerah di Indonesia sejak masa kependudukan Jepang
tahun 1942. Jarak pagar mempunyai beberapa nama yang berbeda pada setiap
daerah (Hambali et al. 2007). Jarak pagar termasuk dalam famili Euphorbiaceae
dan satu famili dengan tanaman karet dan ubi kayu. Kartika et al. (2011)
menyebutkan persentase cangkang dan daging biji jarak pagar sebesar 37% dan
63%. Biji inilah yang menghasilkan biodiesel setelah melalui beberapa proses
seperti ekstraksi, pemurnian minyak dan transesterifikasi.
Tahapan proses produksi biodiesel sangat panjang, memakan waktu lama,
menghasilkan efisiensi rendah, dan biaya mahal. Menurut Hass et al (2004),
sekitar 70% dari biaya produksi biodiesel merupakan biaya yang digunakan untuk
proses ekstraksi dan pemurnian minyak. Berdasarkan kendala tersebut, diperlukan
alternatif proses produksi biodiesel yang lebih sederhana melalui transesterifikasi
in situ. Proses transesterifikasi in situ lebih efisien daripada proses
transesterifikasi konvensional (Hailegiorgis et al. 2013)
Transesterifikasi in situ merupakan langkah yang lebih sederhana dalam
memproduksi biodiesel dengan mengeliminasi proses ekstraksi dan pemurnian
minyak sehingga dapat menurunkan biaya produksi biodiesel (Haas et al. 2006).
Metode ini memanfaatkan trigliserida yang berasal dari bahan baku sumber
2
minyak tanpa perlu mengekstrak dan memurnikannya terlebih dahulu (Qian et al.
2008).
Pada proses produksi biodiesel jarak pagar melalui transesterifikasi in situ,
Kartika et al. (2013) memperoleh rendemen tertinggi (87%) pada waktu reaksi
sebesar 5 jam dengan rasio heksan/total pelarut 0.167 menggunakan katalis basa
sebesar 0.075 mol/L KOH-metanol. Penelitian ini dilakukan untuk mengoptimasi
proses transformasi biji jarak pagar menjadi biodiesel melalui transesterifikasi in
situ menggunakan Respon Surface Method (RSM). Faktor-faktor yang dioptimasi
adalah waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut. Dengan mengoptimasi kedua
faktor perlakuan tersebut diharapkan dapat meningkatkan rendemen biodiesel.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh waktu reaksi
dan rasio heksan/total pelarut terhadap rendemen dan mutu biodiesel, serta
mengetahui waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut optimum untuk
memproduksi biodiesel melalui transesterifikasi in situ.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini menggunakan biji jarak pagar sebagai bahan dasar pembuatan
biodiesel dengan kadar air
BIJI JARAK PAGAR MENJADI BIODIESEL DENGAN
METODE TRANSESTERIFIKASI IN SITU
ARISKA DUTI LINA
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Optimasi Proses
Transformasi Minyak Dalam Biji Jarak Pagar Menjadi Biodiesel Dengan Metode
Transesterifikasi In Situ” adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2013
Ariska Duti Lina
NIM F34090101
ABSTRAK
ARISKA DUTI LINA. F34090101. Optimasi Proses Transformasi Minyak Dalam
Biji Jarak Pagar Menjadi Biodiesel Dengan Metode Transesterifikasi In Situ. Di
bawah bimbingan IKA AMALIA KARTIKA. 2013.
Minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.
Beberapa dampak akibat penggunaan minyak bumi secara berlebihan adalah
ketersediannya yang semakin berkurang sehingga meningkatkan harga minyak.
Melihat kondisi tersebut, maka diperlukan alternatif bahan bakar nabati sebagai
pengganti minyak bumi seperti biodiesel. Tanaman jarak pagar merupakan
tanaman penghasil minyak nabati yang bukan merupakan minyak pangan
sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar biodiesel. Transesterifikasi in
situ merupakan metode yang memanfaatkan trigliserida yang berasal dari bahan
baku sumber minyak tanpa perlu mengekstrak dan memurnikannya terlebih
dahulu untuk mendapatkan biodiesel. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengetahui pengaruh waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut terhadap
rendemen dan kualitas biodiesel serta mengetahui kondisi operasi transesterifikasi
in situ yang optimal dalam proses produksi biodiesel. Kondisi operasi divariasikan
pada waktu reaksi 4-10 jam dengan rasio heksan/total pelarut 0.01 - 0.416.
Konsentrasi KOH yang digunakan sebesar 0.075 mol/L metanol dengan kecepatan
pengadukan sebesar 400 rpm dan suhu 50 °C. Penelitian ini dirancang
menggunakan Central Composite Design (CCD) dan dianalisis dengan ANOVA
dan RSM (Respon Surface Metode). Rendemen biodesel maksimum (63.46%)
diperoleh dari kondisi operasi waktu reaksi 5 jam dan rasio heksan/total pelarut
0.35. Berdasarkan hasil analisis varian (α=0.05) faktor perlakuan yang
berpengaruh terhadap rendemen hanya rasio heksan/total pelarut, sedangkan pada
mutu biodiesel kedua faktor perlakuan tidak berpengaruh. Mutu biodiesel
maksimum untuk bilangan asam 0.69 mg-KOH/g, bilangan penyabunan 273.41
mg-KOH/g, bilangan ester 272.72 mg-KOH/g, viskositas 3.46 cSt, dan densitas
0.87 g/cm3. Sedangkan hasil optimasi dengan RSM, rendemen tertinggi biodiesel
(57.44%) diperoleh dari kondisi operasi waktu reaksi 7.08 jam dan rasio
heksan/total pelarut 0.32 dengan mutu bilangan asam 0.48 mg-KOH/g, bilangan
penyabunan 281.72 mg-KOH/g, bilangan ester 281.32 mg-KOH/g, viskositas 3.60
cSt, dan densitas 0.67 g/cm3. Hasil validasi terhadap rendemen biodiesel
berdasarkan nilai optimum waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut diperoleh
hasil sebesar 59.41%, sehingga sesuai dengan yang diperoleh dari hasil optimasi.
Kata kunci : jarak pagar, transesterifikasi in situ, waktu reaksi, rasio heksan/total
pelarut
ABSTRACT
ARISKA DUTI LINA. F34090101. Optimization of Jatropha Oil In Seeds
Transformation to Biodiesel by In Situ Transesterification. Supervised by IKA
AMALIA KARTIKA. 2013.
Petroleum is a nonrenewable resources. The excessive use of petroleum
was reducing avaibility, that made increasing of petroleum cost. Based on this
condition, biodiesel is needed as a promising alternative fuel. Jatropha curcas L.
produces vegetable oil (non-edible oil) which can be used as raw material for
biodiesel production. In situ transesterification is a method that use directly the
triglyceride from raw material without extracting and refining the oil beforehand.
The objective of this study is to determine the effect of reaction time and ratio of
hexane/total solvent to the biodiesel yield and quality, and also to obtain the
optimal process condition of in situ transesterification for biodiesel production.
Process conditions were varied on the reaction time of 4-10 h and the ratio of
hexane/total solvent of 0.01 - 0.416. KOH concentration was fixed at 0.075 mol/L
of methanol with stirring speed of 400 rpm and temperature of 50 °C. This study
was designed by using Central Composite Design (CCD) and analyzed by
ANOVA and RSM (Response Surface Method). The highest yield of biodiesel
(63.46%) was obtained on process condition of 5 h reaction time and the ratio of
hexane/total solvent of 0.35. The biodiesel yield was significantly affected by the
ratio of hexane/total solvent only, whereas the biodiesel quality was not
influenced by both factors of process condition. The biodiesel quality obtained
from optimal process condition was acid value of 0.69 mg KOH/g, saponification
value of 273.41 mg-KOH/g, ester value of 272.72 mg-KOH/g, viscosity of 3.46
cSt, and density of 0.87 g/cm3. Based on the optimization by RSM, the highest of
biodiesel yield (57.44%) was obtained on process condition of 7.08 h reaction
time and 0.32 ratio of hexane/total solvent. The biodiesel quality from optimal
process condition was acid value of 0.48 mg-KOH/g, saponification value of
281.72 mg-KOH/g, ester value of 281.32 mg-KOH/g, viscosity of 3.60 cSt, and
density of 0.67 g/cm3. The validation of biodiesel yield based on the reaction time
and ratio hexane/total solvent was obtained the biodiesel yield of 59.41%.
Keywords : Jatropha curcas, in situ transesterification, reaction time, ratio of
hexane /total solvent
OPTIMASI PROSES TRANSFORMASI MINYAK DALAM
BIJI JARAK PAGAR MENJADI BIODIESEL DENGAN
METODE TRANSESTERIFIKASI IN SITU
ARISKA DUTI LINA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Optimasi Proses Transformasi Minyak Dalam Biji Jarak Pagar
Menjadi Biodiesel Dengan Metode Transesterifikasi In Situ
Nama
: Ariska Duti Lina
NIM
: F34090101
Disetujui oleh
Dr Ir Ika Amalia Kartika, MT
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ing Ir Suprihatin
Plh Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta
hidayah-Nya, sehingga penulis dapat meyelesaikan skripsi yang berjudul
“Optimasi Proses Transformasi Minyak Dalam Biji Jarak Pagar Menjadi
Biodiesel Dengan Metode Transesterifikasi In Situ” ini dengan baik. Kegiatan
penelitian dan penulisan skripsi ini dilaksanakan dari bulan Februari 2013 sampai
Oktober 2013.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1. Dr Ir Ika Amalia Kartika, MT selaku dosen Pembimbing Akademik yang telah
memberikan perhatian dan bimbingan kepada penulis selama penelitian dan
penulisan skripsi.
2. Ibu saya Wiwik Utami Koesen dan adik saya Norisa Adhi Tina atas do’a,
dukungan, dan kasih sayangnya yang tak pernah putus.
3. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas segala
dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan
skripsi ini dengan baik
Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun
sehingga dapat meningkatkan kualitas laporan. Besar harapan penulis agar skripsi
ini dapat menjadikan manfaat bagi semua pihak
Bogor, Desember 2013
Ariska Duti Lina
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
BAHAN DAN METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan dan Alat
2
Metode
3
Rancangan Percobaan
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Karakteristik Bahan Baku
5
Optimasi Proses Produksi Biodiesel
7
Pebandingan Biodiesel Hasil Penelitian dan Hasil Optimasi
SIMPULAN DAN SARAN
13
13
Simpulan
13
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
17
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL
1 Peubah bebas dan taraf yang digunakan pada transesterifikasi in situ biji
jarak pagar
2 Kombinasi 2 faktor perlakuan
3 Hasil karaksterisasi biji jarak pagar
4 Perbandingan biodiesel hasil penelitian dan hasil optimasi
4
5
5
13
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir tahap proses persiapan bahan baku
3
2 Contour plot rendemen terhadap waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut 8
3 Surface response pengaruh waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut
terhadap rendemen biodiesel
9
4 Konversi trigliserida menjadi metil ester
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
Prosedur Analisis Bahan Baku (biji jarak pagar)
Diagram alir proses transesterifikasi in situ biji jarak pagar
Prosedur Analisis Biodiesel
Analisis varian (ANOVA) untuk respon rendemen
Analisis varian (ANOVA) untuk respon bilangan asam
Analisis varian (ANOVA) untuk respon bilangan penyabunan
Analisis varian (ANOVA) untuk respon bilangan ester
Analisis varian (ANOVA) untuk respon viskositas
9 Analisis varian (ANOVA) untuk respon densitas
17
20
21
23
24
25
26
27
28
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.
Cadangan bahan bakar minyak di Indonesia hanya mencapai 10-11 tahun lagi (3.7
milyar barel) (Dhany 2013). Bertambahnya jumlah penduduk menyebabkan
semakin bertambahnya penggunaan minyak bumi dalam berbagai sektor.
Beberapa dampak yang diakibatkan adalah meningkatnya harga minyak karena
dicabutnya subsidi. Dengan demikian, diperlukan alternatif bahan bakar nabati
seperti biodiesel. Terdapat beberapa permasalahan tentang bahan bakar nabati
yang bersifat kompetitif jika dimanfaatkan menjadi bahan pangan dan energi.
Beberapa contoh minyak nabati yang dimanfaatkan menjadi bahan bakar nabati
antara lain minyak kedelai, minyak kelapa sawit, minyak biji bunga matahari, dan
minyak jarak pagar. Menurut Jain et al. (2010), penggunaan jarak pagar sebagai
bahan baku pembuatan biodiesel tidak akan menjadi kendala dalam sistem
ketahanan pangan karena minyak jarak pagar tidak termasuk dalam kategori
minyak makan (edible oil). Minyak jarak pagar memiliki kandungan racun yang
terdiri dari senyawa forbol ester dan cursin (Gubitz et al. 1999).
Biodiesel dapat menggantikan solar dalam penggunaannya sebagai bahan
bakar. Bahan bakar ini dapat menurunkan emisi dan polusi terhadap lingkungan.
Biodiesel merupakan bahan bakar mesin diesel yang berasal dari sumber lipid atau
minyak nabati terbarukan. Beberapa keunggulan yang dimiliki biodiesel adalah
sebagai berikut (Hambali et al. 2007) : (1) Bahan bakar yang ramah lingkungan
karena menghasilkan emisi yang jauh lebih sedikit, (2) Angka setananya lebih
tinggi (>57) sehingga efisiensi pembakaran lebih baik, (3) Memiliki sifat
pelumasan terhadap piston mesin dan dapat terurai. (4) Merupakan sumber bahan
bakar yang dapat diperbaharui karena terbuat dari bahan nabati yang dapat
diperbaharui, dan (5) Meningkatkan suplai bahan bakar.
Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas L.) sudah dikenal lama oleh
masyarakat di berbagai daerah di Indonesia sejak masa kependudukan Jepang
tahun 1942. Jarak pagar mempunyai beberapa nama yang berbeda pada setiap
daerah (Hambali et al. 2007). Jarak pagar termasuk dalam famili Euphorbiaceae
dan satu famili dengan tanaman karet dan ubi kayu. Kartika et al. (2011)
menyebutkan persentase cangkang dan daging biji jarak pagar sebesar 37% dan
63%. Biji inilah yang menghasilkan biodiesel setelah melalui beberapa proses
seperti ekstraksi, pemurnian minyak dan transesterifikasi.
Tahapan proses produksi biodiesel sangat panjang, memakan waktu lama,
menghasilkan efisiensi rendah, dan biaya mahal. Menurut Hass et al (2004),
sekitar 70% dari biaya produksi biodiesel merupakan biaya yang digunakan untuk
proses ekstraksi dan pemurnian minyak. Berdasarkan kendala tersebut, diperlukan
alternatif proses produksi biodiesel yang lebih sederhana melalui transesterifikasi
in situ. Proses transesterifikasi in situ lebih efisien daripada proses
transesterifikasi konvensional (Hailegiorgis et al. 2013)
Transesterifikasi in situ merupakan langkah yang lebih sederhana dalam
memproduksi biodiesel dengan mengeliminasi proses ekstraksi dan pemurnian
minyak sehingga dapat menurunkan biaya produksi biodiesel (Haas et al. 2006).
Metode ini memanfaatkan trigliserida yang berasal dari bahan baku sumber
2
minyak tanpa perlu mengekstrak dan memurnikannya terlebih dahulu (Qian et al.
2008).
Pada proses produksi biodiesel jarak pagar melalui transesterifikasi in situ,
Kartika et al. (2013) memperoleh rendemen tertinggi (87%) pada waktu reaksi
sebesar 5 jam dengan rasio heksan/total pelarut 0.167 menggunakan katalis basa
sebesar 0.075 mol/L KOH-metanol. Penelitian ini dilakukan untuk mengoptimasi
proses transformasi biji jarak pagar menjadi biodiesel melalui transesterifikasi in
situ menggunakan Respon Surface Method (RSM). Faktor-faktor yang dioptimasi
adalah waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut. Dengan mengoptimasi kedua
faktor perlakuan tersebut diharapkan dapat meningkatkan rendemen biodiesel.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh waktu reaksi
dan rasio heksan/total pelarut terhadap rendemen dan mutu biodiesel, serta
mengetahui waktu reaksi dan rasio heksan/total pelarut optimum untuk
memproduksi biodiesel melalui transesterifikasi in situ.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini menggunakan biji jarak pagar sebagai bahan dasar pembuatan
biodiesel dengan kadar air