PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL) SKRIPSI

  PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL) SKRIPSI Oleh Allen Rianto Sihotang 090405040 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER 2013

PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN BAHAN

  

BAKU MINYAK SAWIT MENTAH

(CRUDE PALM OIL) SKRIPSI Oleh Allen Rianto Sihotang 090405040 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER 2013

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

  

PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA

SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN

BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL)

  yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

  Medan, 24 September 2013 Allen Rianto Sihotang

  NIM 090405040 i

  

PENGESAHAN

  Skripsi dengan judul:

  

PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA

SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN

BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL)

  dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang sarjana pada tanggal 23 Oktober 2013 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  Mengetahui, Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing A.n. Sekretaris

  Dr. Ir. Muhammad Yusuf Ritonga, MT Dr. Ir. Fatimah, MT

  NIP. 19620819 198903 1 002 NIP. 19640617 199403 2 001 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Ir. Renita Manurung, MT.

  Dr. Ir. Taslim, MSi.

  NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19650115 199003 1 002 ii

  

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 “Pengaruh Peningkatan Jumlah Abu Kulit Buah Kelapa Sebagai Katalis Dalam Pembuatan Metil Ester Dengan Bahan Baku Minyak Sawit Mentah (Crude Palm Oil)”, 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:

• Penelitian ini membantu dalam memberikan informasi tentang potensi abu kulit buah kelapa sebagai katalis pada reaksi transesterifikasi metil ester.
• Penelitian ini membantu pengolahan limbah kulit buah kelapa yang dapat dimanfaatkan sebagai katalis abu.

  Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada Dr. Ir.

  Muhammad Yusuf Ritonga, MT. selaku Dosen Pembimbing yang telah

  bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan dan bimbingan sehingga skripsi ini selesai dengan baik.

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

  Medan, 24 September 2013 Penulis Allen Rianto Sihotang iii

  

DEDIKASI

  Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada Orang tua yang telah membantu baik moril dan materil dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini dan juga kepada seluruh keluarga penulis baik abang dan adik yang telah banyak mendukung. Serta penulis tidak lupa juga berterimakasih kepada seluruh dosen, para pegawai administrasi, dan teman-teman sejawat Departemen Teknik Kimia yang telah banyak memberikan dukungan dan pembelajaran. iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS

• TK Swasta Diponegoro Asahan tahun 1995 – 1997
• SD Swasta Diponegoro Asahan tahun 1997-1998
• SD Yosef Arnoldi Bagan Batu tahun 1998
• SD Negri No.102116 Gunung Pamela 1998-2003
• SD Xaverius Padang Sidempuan tahun 2003
• SMP Methodist – 1 Medan tahun 2003 – 2006
• SMA St.Thomas – 2 Medan tahun 2006 – 2009
• Himatek periode 2012 – 2013 sebagai Sekretaris Umum
• Asisten Laboratorium Penelitian tahun 2012 – 2013

  v

  Nama: Allen Rianto Sihotang NIM: 090405040 Tempat / Tanggal Lahir: Medan / 27 Maret 1991 Nama Orang Tua: Netty Sabrina Panggabean Alamat Orang Tua: Jl. Sedapmalam IX No.8 Sempakata Medan

  Asal Sekolah

  Beasiswa yang diperoleh : Beasiswa BBM tahun 2011 Universitas Sumatera Utara Pengalaman Organisasi / Kerja

  Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal : “Pemanfaatan Abu Kulit Buah Kelapa Sebagai Katalis Pada Reaksi

  Transesterifikasi Minyak Sawit Menjadi Metil Ester”

  

ABSTRAK

  Metil ester pada umumnya disintesis melalui transesterifikasi dengan alkohol ringan menggunakan katalis basa kovensional yaitu NaOH, KOH, dan lain-lain. Sehingga dengan menggunakan abu kulit buah kelapa sebagai katalis dapat menjadi alternatif pengganti katalis konvensional yang sangat mahal. Dalam pembuatan metil ester pada penelitian ini dilakukan dua tahap reaksi yaitu reaksi esterifikasi dengan katalis asam kuat (H

  2 SO 4 ) untuk mengurangi asam lemak

  bebas yang terdapat dalam minyak sawit dan reaksi transesterifikasi dengan metanol yang divariasikan jumlah katalis abu kulit buah kelapa (1, 2 dan 3% b/b) untuk memperoleh metil ester. Rasio molar metanol/minyak adalah 6:1, suhu

  o o

  reaksi 65 C dan suhu pembakaran kulit buah kelapa tetap yaitu 550

  C. Sehingga diperoleh metil ester dengan jumlah katalis 1, 2, dan 3% b/b masing-masing adalah 83,78; 84,65 dan 63,23 ml. Kemudian produk yang dihasilkan dianalisa dengan menggunakan GC (Gas Chromatography). Diperoleh kemurnian metil ester dengan jumlah katalis 1, 2, dan 3% b/b masing-masing adalah 94,01%, 93,82% dan 95,16%. Sehingga hasil penelitian yang diperoleh dengan kemurnian yang maskimum terdapat pada jumlah katalis 3% b/b. Kata Kunci : metil ester, esterifikasi, transesterifikasi, GC. vi

  

ABSTRACT

  Methyl esters are generally synthesized through transesterification with mild alcohol to using conventional alkaline catalysts are NaOH, KOH, and others. So by using coconut husk ash as a catalyst can be an alternative to conventional catalysts are very expensive. In the manufacture of methyl ester in this study is using two-stage reaction such as, esterification reaction with a strong acid catalyst (H

  2 SO 4 ) to reduce free fatty acids and transesterification with methanol which

  variated the amount of coconut husk ash catalyst (1, 2 and 3% w/w) to obtain biodiesel (methyl ester). Molar ratio of methanol/oil was 6:1, the reaction

  o o

  temperature of 65 C and temperature burning coconut husk is 550

  C. In order to obtain methyl ester with the amount of catalyst 1, 2, and 3% w/w, respectively 83.78; 84.65 and 63.23 ml. Then the resulting products were analyzed by GC (Gas Chromatography). Retrieved purity methyl ester with a catalytic amount of 1, 2, and 3% w/w, respectively 94.01%, 93.82% and 95.16%. So that research results obtained with purity maximum contained on the amount of catalyst is 3% w/w. Keywords : methyl ester, esterification, transesterification, GC vii

DAFTAR ISI

  2.3 JENIS KATALIS YANG DIGUNAKAN DALAM MEMPRODUKSI BIODIESEL (METIL ESTER)

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  5

  2.1 LIMBAH KULIT KELAPA

  5

  2.2 ABU KULIT KELAPA SEBAGAI KATALIS

  6

  7

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  2.4 BIODIESEL (METIL ESTER)

  9

  2.5 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI REAKSI TRANSESTERIFIKASI

  11

  2.6 SYARAT MUTU BIODIESEL

  13

  2.7 BAHAN BAKU CRUDE PALM OIL (CPO)

  14

  3

  viii

  Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii

  DAFTAR TABEL xii

  PRAKATA iii

  DEDIKASI iv

  RIWAYAT HIDUP PENULIS v

  ABSTRAK vi

  ABSTRACT vii

  DAFTAR ISI viii

  DAFTAR GAMBAR x

  DAFTAR LAMPIRAN xiii

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  DAFTAR SINGKATAN xv

  DAFTAR SIMBOL xvi

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  3

  3 ix

  2.8 DESKRIPSI PROSES

  45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  39

  4.5 ANALISA TITIK NYALA

  41

  4.6 ANALISA KEMURNIAN METIL ESTER

  42

  4.7 ANALISA GLISERIDA DARI METIL ESTER

  43

  4.8 ANALISA GLISEROL DARI METIL ESTER

  47

  38

  5.1 KESIMPULAN

  47

  5.2 SARAN

  47 DAFTAR PUSTAKA

  48 LAMPIRAN 1

  53 LAMPIRAN 2

  55 LAMPIRAN 3

  57 LAMPIRAN 4

  62 LAMPIRAN 5

  4.4 ANALISA VISKOSITAS

  4.3 ANALISA DENSITAS

  15

  22

  2.9 ANALISIS EKONOMI

  18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  21

  3.1 BAHAN DAN PERALATAN

  21

  3.2 RANCANGAN PENELITIAN

  21

  3.3

  3.4 PROSEDUR PENELITIAN ANALISA METIL ESTER

  25

  37

  3.5

  3.6 FLOWCHART PENELITIAN DIAGRAM BLOK PEMANFAATAN ABU KULIT KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL (METIL ESTER)

  27

  33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  34

  4.1 ANALISA BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM

  OIL)

  34

  4.2 ANALISA YIELD

  66

  DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1 Limbah Kulit Kelapa

  6 Gambar 2.2 Reaksi Kalium Karbonat dalam Metanol

  12 Gambar 2.3 Reaksi Esterifikasi dari Asam Lemak menjadi Metil Ester

  16 Gambar 2.4 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida Menjadi Metil

  17 Ester

Gambar 2.5 Mekanisme Tahapan Reaksi Transesterifikasi

  17 Gambar 3.1 Flowchart Tahap Preparasi Abu Kulit Buah Kelapa

  27 Gambar 3.2 Flowchart Tahap Pretreatment CPO

  27 Gambar 3.3 Flowchart Tahap Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas

  28 Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi

  29 Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi

  30 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas

  31 Gambar 3.7 Flowchart Analisis Viskositas

  32 Gambar 3.8 Flowchart Analisis Titik Nyala

  32 Gambar 3.9 Diagram Blok Pemanfaatan Abu Kulit Kelapa Sebagai

  33 Katalis dalam Proses Pembuatan Biodiesel

Gambar 4.1 Kromatogram Komposisi Asam Lemak CPO

  36 Gambar 4.2 Hubungan Jumlah Katalis Abu Kulit Kelapa terhadap

  o

  37 Yield Metil Ester Pada Suhu Pembakaran 550 C

Gambar 4.3 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

  Kelapa terhadap Densitas Metil Ester yang Diperoleh

  38

  o

  Pada Suhu Pembakaran 550 C

Gambar 4.4 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

  Kelapa terhadap Viskositas Metil Ester dengan Suhu

  39

  o

  Pembakaran 550 C

Gambar 4.5 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

  Kelapa terhadap Titik Nyala Metil Ester dengan Suhu

  41

  o

  Pembakaran 550 C

Gambar 4.6 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

  42 Kelapa terhadap Konversi Metil Ester Pada Temperatur

  o

  Pembakaran 550 C x xi

Gambar 4.7 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

  73 Gambar L5.10 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550

  C, 1%)

  71 Gambar L5.8 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550

  o

  C, 1%)

  72 Gambar L5.9 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550

  o

  C, 2%)

  o

  70 Gambar L5.7 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550

  C, 2%)

  74 Gambar L5.11 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550

  o

  C, 3%)

  75 Gambar L5.12 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550

  o

  C, 3%)

  o

  69 Gambar L5.6 Hasil Analisa GC Standar Biodiesel

  Kelapa terhadap Gliserida pada Metil Ester Pada Pembakaran 550

  62 Gambar L4.2 Foto Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi

  o

  C

  43 Gambar 4.8 Mekanisme Tahapan Reaksi Transesterifikasi

  44 Gambar 4.9 Hubungan Jumlah Katalis Abu Kulit Kelapa terhadap Kandungan Gliserol dari Metil Ester Pada Pembakaran 550

  o

  C

  46 Gambar L4.1 Foto Pembakaran Kulit Kelapa Menjadi Abu

  62 Gambar L4.3 Foto Hasil Esterifikasi

  68 Gambar L5.5 Komposisi CPO Hasil Analisa GC-MS

  63 Gambar L4.4 Foto Hasil Transesterifikasi

  63 Gambar L4.5 Foto Pencucian Metil Ester

  64 Gambar L4.6 Foto Pengeringan Metil Ester

  64 Gambar L4.7 Foto Hasil Metil Ester

  65 Gambar L5.1 Kurva Kalibrasi Kalium

  66 Gambar L5.2 Hasil Analisa AAS Kadar Kalium Abu Kulit Kelapa

  66 Gambar L5.3 Standar CPO (Crude Palm Oil)

  67 Gambar L5.4 Komposisi CPO Hasil Analisa GC-MS

  76 xii

  

DAFTAR TABEL

  35 Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)

  56 Tabel L2.4 Hasil Yield Metil Ester

  55 Tabel L2.3 Hasil Titik Nyala Metil Ester

  55 Tabel L2.2 Hasil Analisa Viskositas Metil Ester

  54 Tabel L2.1 Hasil Analisa Densitas Metil Ester

  54 Tabel L1.4 Kandungan Kadar Kalium

  53 Tabel L1.3 Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) CPO

  53 Tabel L1.2 Komposisi Asam Lemak CPO

  36 Tabel L1.1 Komposisi Trigliserida CPO

  22 Tabel 4.1 Hasil Analisa FFA Bahan Baku CPO (Crude Palm Oil)

  Halaman

  19 Tabel 3.1 Rancangan Penelitian

  15 Tabel 2.7 Rincian Biaya Pembuatan Metil Ester dengan Pemanfaatan Katalis Abu Limbah Kulit Buah Kelapa

  15 Tabel 2.6 Kandungan Minor (Komponen non-Trigliserida) Minyak Sawit

  14 Tabel 2.5 Komposisi Komponen Trigliserida Asam Lemak pada Minyak Sawit dari Berbagai Sumber

  13 Tabel 2.4 Sifat-sifat Kimia dan Fisika CPO

  7 Tabel 2.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel menurut SNI-04-7182- 2006

  6 Tabel 2.2 Hasil Uji Katalis Mineral Alami

  1 Tabel 2.1 Senyawa Utama Abu Kelapa (% Berat)

Tabel 1.1 Data Produksi CPO Indonesia

  56