Pembuatan Biodiesel Dari Limbah Minyak Jelantah Dengan Katalis Heterogen K2o Yang Berasal Dari Limbah Kulit Kakao : Pengaruh Persenkatalis Dan Waktu Reaksi
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL
DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH
PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI
SKRIPSI
OLEH
JEFRY REYALDI TURNIP
120405044
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
1
2
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL
DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH
PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI
SKRIPSI
OLEH
JEFRY REYALDI TURNIP
120405044
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
“PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL DARI LIMBAH
KULIT KAKAO: PENGARUH PERSEN KATALIS DAN WAKTU REAKSI”
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
sebelumnya.
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, April 2017
Jefry Reyaldi Turnip
NIM. 120405044
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK
JELANTAH DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O
YANG BERASAL DARI LIMBAH KULIT KAKAO:
PENGARUH PERSEN KATALIS DAN
WAKTU REAKSI
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan,
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
(Mersi Suriani Sinaga,ST,MT)
NIP. 19681214 199702 2 002
NIP. 19680806 199802 2 001
ii
Maret 2017
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Keben Turnip Dan Marlis Hutauruk
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan
mendukungku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
yang telah kalian berikan kepadaku selama ini.
iii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Jefry Reyaldi Turnip
NIM: 120405044
Tempat/Tgl. Lahir: Sidamanik / 06 November 1994
Nama orang tua: Keben Turnip dan Marlis Hutauruk
Alamat orang tua:
Ambarisan Huta Dipar
•
Asal Sekolah :
•
•
SD Negeri No.097363 SIMANTIN III, tahun 2000 - 2006
SMP SWASTA KARYA SIMANTIN,tahun2006-2009
SMA RK BINTANG TIMUR P. SIANTAR, tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2015/2016 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.
3. Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia FT USU sebagai anggota.
4. Kerja Praktek di PT. INALUM peridode IV tahun 2015.
iv
ABSTRAK
Biodieselmerupakan bahan bakar alternatif ramah lingkungan karena diproduksi dari
minyak nabati atau lemak hewani.Minyak jelantah merupakan minyak limbah yang
berasal dari jenis – jenis minyak goreng seperti halnya minyak jagung, minyak sayur,
minyak sanin dan sebagainya. Tujuan dari penelitian ini adalah pemanfaatan limbah
minyak jelantah sebagai bahan baku untuk membentuk biodiesel dengan K2O
sebagai katalis padat. Katalis padat tersebut berasal dari limbah kulit kakao. Bahan
tersebut dikalsinasi membentuk K2O sebagai katalis dengan temperatur 650oC dalam
waktu 4 jam. Minyak ini mengandung kadar FFA yang tinggi yaitu 3,13%. Oleh
karena itu, pretreatmentperlu dilakukan menggunakan karbon aktif (1% b/b dari
bahan baku) untuk menurunkan kadar FFA. Produk yang dihasilkan dari tahap
pretratment kemudian ditransesterifikasi untuk membentuk biodiesel dan gliserol.
Penelitian mengamati pengaruh waktu reaksi dan persen katalis. Karakteristik
biodiesel dianalisa dari kadar metil ester, densitas, dan viskositas berdasarkan
Standard Nasional Indonesia (SNI). Kondisi terbaik diperoleh dengan jumlah katalis
6%(b/b) yang dikalsinasi pada 650 oC, waktu reaksi 180 menit, perbandingan mol
alkohol dan minyak jelantah 12:1, dan suhu reaksi 65oC, sehingga kemurnian dan
yield biodiesel adalah 99,58 % 92,68 % secara berurutan. Hasil peneltian ini
menunjukkan bahwa penggunaan minyak jelantah merupakan bahan baku yang
murah cocok dalam pembuatan biodiesel.
Kata kunci :
Biodiesel,FFA, K2O, Minyak jelantah, Pretreatment, Transesterifikasi
v
ABSTRACT
Biodiesel is an eco-friendly alternative fuels because derivided from vegetable oils or
animal fats. Waste cooking oil is a waste oil that comes from many type of cooking
oils such as corn oil, vegetable oil, sanin oil, and ect. The purpose of this research is
the use of waste cooking oil as a raw material to form biodiesel with K2O as the solid
catalyst. The solid catalyst derived from cocoa pod ash(CPA). The CPAis calcined to
form K2O as catalyst with temperature 650oC within 4 hours. This oil contain a high
level of FFA that is 3.13%. Therefore, pretreatment should be done using activated
carbon (1% w / w of raw materials) to reduce levels of FFA. The resultingproduct
from pretreatment phase is transesterified to form biodiesel and glycerol. The
research observe the effect of reaction time and the percentage of catalyst. The
characteristics of biodiesel is analyzed according to the levels of methyl ester in
biodiesel, density, and viscosity based on the Indonesian National Standard (SNI).
The best conditions of biodiesel are obtained with the amount of catalyst 6% (w/w)
that is calcined at 650 °C, reaction time 180 minute, ratio mol of alcohol : oil 12: 1,
and temperature of reaction 65oC, resulting the purity and yield of biodiesel is 99,8%
and 92,68%/ in sequence. The results of this research indicates that the use of waste
cooking as a raw material is suitable in the manufacture of biodiesel.
Keywords:
Biodiesel, FFA ,
Transesterification.
K2O,
vi
Waste
cooking
oil,
Pretreatment,
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN SKRIPSI
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xv
DAFTAR LAMPIRAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xviii
DAFTAR SINGKATAN
BAB I
BAB II
xix
PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 RUMUSAN MASALAH
4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
4
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP
5
TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 BIODIESEL
7
2.2 Waste Cooking Oil (Minyak Goreng Bekas / Jelantah)
7
2.3 Reaksi Transesterifikasi
9
2.4 Katalis
10
2.5 Metanol
11
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
13
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
13
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
13
vii
viii
3.2.1 Bahan Penelitian
13
3.2.2 Peralatan Penelitian
13
3.3 RANCANGAN PENELITIAN
14
3.4 PROSEDUR PENELITIAN
15
3.4.1 Proses Perlakuan Awal Bahan Baku Minyak Goreng
Bekas
15
3.4.2 Analisa Bahan Baku
15
3.4.3 Pembuatan Abu
15
3.4.4 Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku
WCOdenganMetode AOCS ca5a-40
3.4.5 Proses Penurunan Kadar FFA
16
16
3.4.6 Proses Transesterifikasi WCO Menggunakan Katalis Katalis
Kulit Kakao
17
3.4.7 Sketsa Percobaan
18
3.4.8 Prosedur Analisa
19
3.4.8.1 Analisa Komposisi Bahan Baku dan Kadar FFA
WCO serta Biodiesel yang dihasilkan menggunakan
GCMS 19
3.4.8.2 Analisa Viskositas Biodiesel yang dihasilkan
dengan Metode Tes ASTM D 445
19
3.4.8.3 Analisa Densitas Biodieselyang dihasilkan
dengan MetodeTes OECD 109
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
3.5.1 Pembuatan Abu
20
21
21
3.5.2 Flowchart Analisa Free Fatty Acid (FFA)Bahan Baku
WCO
22
3.5.3 Flowchart Proses Penurunan Kadar FFA
23
3.5.4 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO
24
3.5.5 Flowchart Analisis Viskositas
26
3.5.6 Flowchart Analisis Densitas
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. KARAKTERISTIK WCO (Waste Cooking Oil)
28
ix
4.2. PROSES PRETREATMENT WCO (Waste Cooking Oil)
28
4.2.1 Karakteristik Waste Cooking Oil Setelah Pretreatment
28
4.2.2 AnalisisKomposisi Waste Cooking Oil
29
4.3. YIELDBIODIESEL
KATALIS
KOH
MURNI
DENGAN
KATALLIS ABU KULIT KAKAO
30
4.4. PENGARUH VARIABEL WAKTU REAKSI DAN PERSEN
KATALIS TERHADAP YIELD DANKEMURNIAN
BIODIESEL PADA PROSES TRANSESTERIFIKASI
31
4.4.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Kemurnian Biodiesel
31
4.4.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan PersenKatalis terhadap
Yield Biodiesel
32
4.5. ANALISA SIFAT FISIK BIODIESEL DARI LIMBAH WASTE
COOKING OIL
34
4.5.1 Analisa Densitas
34
4.5.2 Analisa Viskositas
35
4.6 PERBANDINGAN PENELITIAN YANG DILAKUKAN DENGAN
PENELITIAN TERDAHULU
BAB V
36
4.7 KARAKTERISTIK BIODIESEL YANG DIHASILKAN
36
KESIMPULAN DAN SARAN
38
DAFTAR PUSTAKA
39
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Skema Proses Transesterifikasi
9
Gambar 2.2 MekanismeKatalisBasaTransesterifikasi
10
Gambar 2.3 HasilKalsinasidari K2CO3
11
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Waste Cooking Oil
(WCO) Secara Transesterifikasi Menggunakan Metanol dan Katalis
Kulit Kakao
18
Gambar 3.2 Flowchart Percobaan Pembuatan Abu
21
Gambar 3.3 FlowchartAnalisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku WCO
22
Gambar 3.4 FlowchartProses Proses Penurunan Kadar FFA
23
Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO
24
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Viskositas
26
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Densitas
27
Gambar 4.1 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Kemurnian Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
31
Gambar 4.4 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Yield Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
32
Gambar 4.5 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Densitas Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
34
Gambar 4.6 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen katalis terhadap
Viskositas Kinematik Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
35
Gambar LD.1 Hasil Analisis GC Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah
LD-1
Gambar LD.2 Hasil Analisis AAS Komposisi Katalis Abu Kulit Kakao
LD-1
Gambar LD.3 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap
Minyak 9:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-2
Gambar LD.4 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 120 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4%
Gambar LD.5 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
x
LD-3
xi
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4%
LD-4
Gambar LD.6 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4%
LD-5
Gambar LD.7 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 120 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 5%
LD-6
Gambar LD.8 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O5%
LD-7
Gambar LD.9 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 5%
LD-8
Gambar LD.10 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 120 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-9
Gambar LD.11 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-10
Gambar LD.12 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-11
Gambar LD.13 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
15:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-12
Gambar LE.1 Foto Kulit Kakao
LE-1
Gambar LE.2 Foto Penggilingan dengan Ball Mill
LE-1
Gambar LE.3 Foto Serbuk Kulit Kakao
LE-2
xii
Gambar LE.4 Foto Pengayakan Serbuk Kulit Kakao
LE-2
Gambar LE.5 Foto Kalsinasi dengan Furnace
LE-2
Gambar L5.6Foto Abu Kakao Hasil Kalsinasi
LE-3
Gambar LE.7 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
LE-3
Gambar LE.8 Foto Sampel Minyak Jelantah
LE-3
Gambar LE.9 Foto Proses Pretreatment Minyak Jelantah dengan Karbon
Aktif
LE-4
Gambar LE.10 Foto Rangkaian Alat Transesterifikasi
LE-4
Gambar LE.11 Foto Proses Transesterifikasi
LE-5
Gambar LE.12 Foto Pemisahan Hasil Transesterifikasi dengan Corong
Pemisah
LE-5
Gambar LE.13 Foto Biodiesel Hasil Pemisahan
LE-5
Gambar LE.14 Foto Analisis Densitas
LE-6
Gambar LE.15 Foto Analisis Viskositas
LE-6
Gambar LE.16 Foto Hasil Biodisel
LE-6
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Penelitian – Penelitian Terdahulu
3
Tabel 2.1SyaratMutu Biodiesel sesuaistandar SNI 04 – 7182- 2006
7
Tabel 2.2Sifat Fisika dan Kimia Waste Cooking Oil (WCO) yang digunakan
Sebagai Pembuatan Biodiesel
8
Tabel 3.1Rancangan Penelitian
14
Tabel 4.1 Karakteristik Waste Cooking Oil
28
Tabel 4.2 Karakteristik Waste Cooking OilSetelah Pretreatment
29
Tabel 4.3 Komposisi Asam Lemak dari Waste Cooking Oil(WCO)
29
Tabel 4.4Perbandingan Yield Biodiesel menggunakan katalis KOH Murni
dengan Abu Kulit Kakao
31
Tabel A.1 Komposisi Asam Lemak WCO
LA-1
Tabel A.2 Komposisi TrigliseridaWCO
LA-1
Tabel A.3 Kadar Free Fatty Acid(FFA) WCO
LA-2
Tabel B.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel
LB-1
Tabel B.2 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel
LB-2
Tabel B.3 Hasil Analisis Kemurnian danYield Metil Ester
LB-3
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU
LA-1
LA.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU WCO
HASILANALISIS GCMS
LA.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU WCO
LA-1
LA.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) WCO
LA-2
LAMPIRAN B DATA PENELITIAN
LAMPIRAN C
LA-1
LB-1
LB.1 DATA DENSITAS BIODIESEL
LB-1
LB.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIK BIODIESEL
LB-2
LB.3 DATA Kemurnian dan YIELD METIL ESTER
LB-3
CONTOH PERHITUNGAN
LC-1
LC.1 PERHITUNGAN KADAR FFA MINYAK JALANTAH
(WCO)
LC-1
LC.1.1 Perhitungan Kadar FFA Minyak Jalantah (WCO)
SebelumPretreatment
LC.1.2
LC-1
Perhitungan Kadar FFA Minyak Jalantah (WCO)
Setelah Pretreatment
LC-1
LC.2 PERHITUNGANKEBUTUHAN METANOL
LC-2
LC.3 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL
LC-3
LC.4 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL
LC-3
LC.5 PERHITUNGAN VISKOSITAS KINEMATIK
BIODIESEL
LC-4
LAMPIRAND HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU
MINYAK JELANTAH, KATALIS ABU KULIT KAKAO
DAN BIODIESEL
LD-1
LD.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU
MINYAK JELANTAH
LD-1
LD.2 HASIL ANALISIS KOMPOSISI KATALIS ABU
KULIT KAKAO
LD-1
LD.3 HASIL ANALISIS KOMPOSISI BIODIESEL
xiv
LD-2
xv
LAMPIRAN E DOKUMENTASI PENELITIAN
LE-1
LE.1 FOTO PREPARASI ABU KULIT KAKAO
LE-1
LE.2
LE-3
FOTO PENGUJIAN KADAR ASAM LEMAK BEBAS
LE.3 FOTO PROSES PRETREATMENT BAHAN BAKU
LE-3
LE.4 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI
LE-4
LE.5 FOTO ANALISIS BIODIESEL
LE-6
DAFTAR SIMBOL
Simbol
o
Keterangan
Dimensi
Derajat Celcius
-
g
Gram
-
%
Persen
-
b/b
Perbandingan massa terhadap massa
gram/gram
v/v
Perbandingan volume terhadap volume v/v
cSt
Viskositas kinematik
C
xvi
mm2/s
DAFTAR SINGKATAN
WCO
Waste Cooking Oil
AAS
Atomic Absorbtion Spectrophometer
PKO
Palm Kernel Oil
GC
Gas Chromatography
FFA
Free Fatty Acid
CPH
Cocoa Pod Husk
CPA
Cocoa Pod Ash
COD
Chemical Oxygen Demand
BOD
Biology Oxygen Demand
TAN
Total Acid Number
SNI
Standar Nasional Indonesia
ALB
Asam Lemak Bebas
xvii
DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL
DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH
PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI
SKRIPSI
OLEH
JEFRY REYALDI TURNIP
120405044
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
1
2
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL
DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH
PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI
SKRIPSI
OLEH
JEFRY REYALDI TURNIP
120405044
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
“PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL DARI LIMBAH
KULIT KAKAO: PENGARUH PERSEN KATALIS DAN WAKTU REAKSI”
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
sebelumnya.
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, April 2017
Jefry Reyaldi Turnip
NIM. 120405044
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK
JELANTAH DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O
YANG BERASAL DARI LIMBAH KULIT KAKAO:
PENGARUH PERSEN KATALIS DAN
WAKTU REAKSI
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui,
Medan,
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT
(Mersi Suriani Sinaga,ST,MT)
NIP. 19681214 199702 2 002
NIP. 19680806 199802 2 001
ii
Maret 2017
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Keben Turnip Dan Marlis Hutauruk
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan
mendukungku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
yang telah kalian berikan kepadaku selama ini.
iii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Jefry Reyaldi Turnip
NIM: 120405044
Tempat/Tgl. Lahir: Sidamanik / 06 November 1994
Nama orang tua: Keben Turnip dan Marlis Hutauruk
Alamat orang tua:
Ambarisan Huta Dipar
•
Asal Sekolah :
•
•
SD Negeri No.097363 SIMANTIN III, tahun 2000 - 2006
SMP SWASTA KARYA SIMANTIN,tahun2006-2009
SMA RK BINTANG TIMUR P. SIANTAR, tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2015/2016 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.
3. Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia FT USU sebagai anggota.
4. Kerja Praktek di PT. INALUM peridode IV tahun 2015.
iv
ABSTRAK
Biodieselmerupakan bahan bakar alternatif ramah lingkungan karena diproduksi dari
minyak nabati atau lemak hewani.Minyak jelantah merupakan minyak limbah yang
berasal dari jenis – jenis minyak goreng seperti halnya minyak jagung, minyak sayur,
minyak sanin dan sebagainya. Tujuan dari penelitian ini adalah pemanfaatan limbah
minyak jelantah sebagai bahan baku untuk membentuk biodiesel dengan K2O
sebagai katalis padat. Katalis padat tersebut berasal dari limbah kulit kakao. Bahan
tersebut dikalsinasi membentuk K2O sebagai katalis dengan temperatur 650oC dalam
waktu 4 jam. Minyak ini mengandung kadar FFA yang tinggi yaitu 3,13%. Oleh
karena itu, pretreatmentperlu dilakukan menggunakan karbon aktif (1% b/b dari
bahan baku) untuk menurunkan kadar FFA. Produk yang dihasilkan dari tahap
pretratment kemudian ditransesterifikasi untuk membentuk biodiesel dan gliserol.
Penelitian mengamati pengaruh waktu reaksi dan persen katalis. Karakteristik
biodiesel dianalisa dari kadar metil ester, densitas, dan viskositas berdasarkan
Standard Nasional Indonesia (SNI). Kondisi terbaik diperoleh dengan jumlah katalis
6%(b/b) yang dikalsinasi pada 650 oC, waktu reaksi 180 menit, perbandingan mol
alkohol dan minyak jelantah 12:1, dan suhu reaksi 65oC, sehingga kemurnian dan
yield biodiesel adalah 99,58 % 92,68 % secara berurutan. Hasil peneltian ini
menunjukkan bahwa penggunaan minyak jelantah merupakan bahan baku yang
murah cocok dalam pembuatan biodiesel.
Kata kunci :
Biodiesel,FFA, K2O, Minyak jelantah, Pretreatment, Transesterifikasi
v
ABSTRACT
Biodiesel is an eco-friendly alternative fuels because derivided from vegetable oils or
animal fats. Waste cooking oil is a waste oil that comes from many type of cooking
oils such as corn oil, vegetable oil, sanin oil, and ect. The purpose of this research is
the use of waste cooking oil as a raw material to form biodiesel with K2O as the solid
catalyst. The solid catalyst derived from cocoa pod ash(CPA). The CPAis calcined to
form K2O as catalyst with temperature 650oC within 4 hours. This oil contain a high
level of FFA that is 3.13%. Therefore, pretreatment should be done using activated
carbon (1% w / w of raw materials) to reduce levels of FFA. The resultingproduct
from pretreatment phase is transesterified to form biodiesel and glycerol. The
research observe the effect of reaction time and the percentage of catalyst. The
characteristics of biodiesel is analyzed according to the levels of methyl ester in
biodiesel, density, and viscosity based on the Indonesian National Standard (SNI).
The best conditions of biodiesel are obtained with the amount of catalyst 6% (w/w)
that is calcined at 650 °C, reaction time 180 minute, ratio mol of alcohol : oil 12: 1,
and temperature of reaction 65oC, resulting the purity and yield of biodiesel is 99,8%
and 92,68%/ in sequence. The results of this research indicates that the use of waste
cooking as a raw material is suitable in the manufacture of biodiesel.
Keywords:
Biodiesel, FFA ,
Transesterification.
K2O,
vi
Waste
cooking
oil,
Pretreatment,
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN SKRIPSI
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xv
DAFTAR LAMPIRAN
xvi
DAFTAR SIMBOL
xviii
DAFTAR SINGKATAN
BAB I
BAB II
xix
PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 RUMUSAN MASALAH
4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
4
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP
5
TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 BIODIESEL
7
2.2 Waste Cooking Oil (Minyak Goreng Bekas / Jelantah)
7
2.3 Reaksi Transesterifikasi
9
2.4 Katalis
10
2.5 Metanol
11
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
13
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
13
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
13
vii
viii
3.2.1 Bahan Penelitian
13
3.2.2 Peralatan Penelitian
13
3.3 RANCANGAN PENELITIAN
14
3.4 PROSEDUR PENELITIAN
15
3.4.1 Proses Perlakuan Awal Bahan Baku Minyak Goreng
Bekas
15
3.4.2 Analisa Bahan Baku
15
3.4.3 Pembuatan Abu
15
3.4.4 Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku
WCOdenganMetode AOCS ca5a-40
3.4.5 Proses Penurunan Kadar FFA
16
16
3.4.6 Proses Transesterifikasi WCO Menggunakan Katalis Katalis
Kulit Kakao
17
3.4.7 Sketsa Percobaan
18
3.4.8 Prosedur Analisa
19
3.4.8.1 Analisa Komposisi Bahan Baku dan Kadar FFA
WCO serta Biodiesel yang dihasilkan menggunakan
GCMS 19
3.4.8.2 Analisa Viskositas Biodiesel yang dihasilkan
dengan Metode Tes ASTM D 445
19
3.4.8.3 Analisa Densitas Biodieselyang dihasilkan
dengan MetodeTes OECD 109
3.5 FLOWCHART PENELITIAN
3.5.1 Pembuatan Abu
20
21
21
3.5.2 Flowchart Analisa Free Fatty Acid (FFA)Bahan Baku
WCO
22
3.5.3 Flowchart Proses Penurunan Kadar FFA
23
3.5.4 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO
24
3.5.5 Flowchart Analisis Viskositas
26
3.5.6 Flowchart Analisis Densitas
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. KARAKTERISTIK WCO (Waste Cooking Oil)
28
ix
4.2. PROSES PRETREATMENT WCO (Waste Cooking Oil)
28
4.2.1 Karakteristik Waste Cooking Oil Setelah Pretreatment
28
4.2.2 AnalisisKomposisi Waste Cooking Oil
29
4.3. YIELDBIODIESEL
KATALIS
KOH
MURNI
DENGAN
KATALLIS ABU KULIT KAKAO
30
4.4. PENGARUH VARIABEL WAKTU REAKSI DAN PERSEN
KATALIS TERHADAP YIELD DANKEMURNIAN
BIODIESEL PADA PROSES TRANSESTERIFIKASI
31
4.4.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Kemurnian Biodiesel
31
4.4.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan PersenKatalis terhadap
Yield Biodiesel
32
4.5. ANALISA SIFAT FISIK BIODIESEL DARI LIMBAH WASTE
COOKING OIL
34
4.5.1 Analisa Densitas
34
4.5.2 Analisa Viskositas
35
4.6 PERBANDINGAN PENELITIAN YANG DILAKUKAN DENGAN
PENELITIAN TERDAHULU
BAB V
36
4.7 KARAKTERISTIK BIODIESEL YANG DIHASILKAN
36
KESIMPULAN DAN SARAN
38
DAFTAR PUSTAKA
39
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Skema Proses Transesterifikasi
9
Gambar 2.2 MekanismeKatalisBasaTransesterifikasi
10
Gambar 2.3 HasilKalsinasidari K2CO3
11
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Waste Cooking Oil
(WCO) Secara Transesterifikasi Menggunakan Metanol dan Katalis
Kulit Kakao
18
Gambar 3.2 Flowchart Percobaan Pembuatan Abu
21
Gambar 3.3 FlowchartAnalisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku WCO
22
Gambar 3.4 FlowchartProses Proses Penurunan Kadar FFA
23
Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO
24
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Viskositas
26
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Densitas
27
Gambar 4.1 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Kemurnian Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
31
Gambar 4.4 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Yield Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
32
Gambar 4.5 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Densitas Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
34
Gambar 4.6 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen katalis terhadap
Viskositas Kinematik Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
35
Gambar LD.1 Hasil Analisis GC Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah
LD-1
Gambar LD.2 Hasil Analisis AAS Komposisi Katalis Abu Kulit Kakao
LD-1
Gambar LD.3 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap
Minyak 9:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-2
Gambar LD.4 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 120 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4%
Gambar LD.5 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
x
LD-3
xi
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4%
LD-4
Gambar LD.6 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4%
LD-5
Gambar LD.7 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 120 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 5%
LD-6
Gambar LD.8 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O5%
LD-7
Gambar LD.9 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 5%
LD-8
Gambar LD.10 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 120 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-9
Gambar LD.11 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-10
Gambar LD.12 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-11
Gambar LD.13 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak
15:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6%
LD-12
Gambar LE.1 Foto Kulit Kakao
LE-1
Gambar LE.2 Foto Penggilingan dengan Ball Mill
LE-1
Gambar LE.3 Foto Serbuk Kulit Kakao
LE-2
xii
Gambar LE.4 Foto Pengayakan Serbuk Kulit Kakao
LE-2
Gambar LE.5 Foto Kalsinasi dengan Furnace
LE-2
Gambar L5.6Foto Abu Kakao Hasil Kalsinasi
LE-3
Gambar LE.7 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
LE-3
Gambar LE.8 Foto Sampel Minyak Jelantah
LE-3
Gambar LE.9 Foto Proses Pretreatment Minyak Jelantah dengan Karbon
Aktif
LE-4
Gambar LE.10 Foto Rangkaian Alat Transesterifikasi
LE-4
Gambar LE.11 Foto Proses Transesterifikasi
LE-5
Gambar LE.12 Foto Pemisahan Hasil Transesterifikasi dengan Corong
Pemisah
LE-5
Gambar LE.13 Foto Biodiesel Hasil Pemisahan
LE-5
Gambar LE.14 Foto Analisis Densitas
LE-6
Gambar LE.15 Foto Analisis Viskositas
LE-6
Gambar LE.16 Foto Hasil Biodisel
LE-6
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Penelitian – Penelitian Terdahulu
3
Tabel 2.1SyaratMutu Biodiesel sesuaistandar SNI 04 – 7182- 2006
7
Tabel 2.2Sifat Fisika dan Kimia Waste Cooking Oil (WCO) yang digunakan
Sebagai Pembuatan Biodiesel
8
Tabel 3.1Rancangan Penelitian
14
Tabel 4.1 Karakteristik Waste Cooking Oil
28
Tabel 4.2 Karakteristik Waste Cooking OilSetelah Pretreatment
29
Tabel 4.3 Komposisi Asam Lemak dari Waste Cooking Oil(WCO)
29
Tabel 4.4Perbandingan Yield Biodiesel menggunakan katalis KOH Murni
dengan Abu Kulit Kakao
31
Tabel A.1 Komposisi Asam Lemak WCO
LA-1
Tabel A.2 Komposisi TrigliseridaWCO
LA-1
Tabel A.3 Kadar Free Fatty Acid(FFA) WCO
LA-2
Tabel B.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel
LB-1
Tabel B.2 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel
LB-2
Tabel B.3 Hasil Analisis Kemurnian danYield Metil Ester
LB-3
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU
LA-1
LA.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU WCO
HASILANALISIS GCMS
LA.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU WCO
LA-1
LA.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) WCO
LA-2
LAMPIRAN B DATA PENELITIAN
LAMPIRAN C
LA-1
LB-1
LB.1 DATA DENSITAS BIODIESEL
LB-1
LB.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIK BIODIESEL
LB-2
LB.3 DATA Kemurnian dan YIELD METIL ESTER
LB-3
CONTOH PERHITUNGAN
LC-1
LC.1 PERHITUNGAN KADAR FFA MINYAK JALANTAH
(WCO)
LC-1
LC.1.1 Perhitungan Kadar FFA Minyak Jalantah (WCO)
SebelumPretreatment
LC.1.2
LC-1
Perhitungan Kadar FFA Minyak Jalantah (WCO)
Setelah Pretreatment
LC-1
LC.2 PERHITUNGANKEBUTUHAN METANOL
LC-2
LC.3 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL
LC-3
LC.4 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL
LC-3
LC.5 PERHITUNGAN VISKOSITAS KINEMATIK
BIODIESEL
LC-4
LAMPIRAND HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU
MINYAK JELANTAH, KATALIS ABU KULIT KAKAO
DAN BIODIESEL
LD-1
LD.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU
MINYAK JELANTAH
LD-1
LD.2 HASIL ANALISIS KOMPOSISI KATALIS ABU
KULIT KAKAO
LD-1
LD.3 HASIL ANALISIS KOMPOSISI BIODIESEL
xiv
LD-2
xv
LAMPIRAN E DOKUMENTASI PENELITIAN
LE-1
LE.1 FOTO PREPARASI ABU KULIT KAKAO
LE-1
LE.2
LE-3
FOTO PENGUJIAN KADAR ASAM LEMAK BEBAS
LE.3 FOTO PROSES PRETREATMENT BAHAN BAKU
LE-3
LE.4 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI
LE-4
LE.5 FOTO ANALISIS BIODIESEL
LE-6
DAFTAR SIMBOL
Simbol
o
Keterangan
Dimensi
Derajat Celcius
-
g
Gram
-
%
Persen
-
b/b
Perbandingan massa terhadap massa
gram/gram
v/v
Perbandingan volume terhadap volume v/v
cSt
Viskositas kinematik
C
xvi
mm2/s
DAFTAR SINGKATAN
WCO
Waste Cooking Oil
AAS
Atomic Absorbtion Spectrophometer
PKO
Palm Kernel Oil
GC
Gas Chromatography
FFA
Free Fatty Acid
CPH
Cocoa Pod Husk
CPA
Cocoa Pod Ash
COD
Chemical Oxygen Demand
BOD
Biology Oxygen Demand
TAN
Total Acid Number
SNI
Standar Nasional Indonesia
ALB
Asam Lemak Bebas
xvii