DAFTAR ISI - Pembuatan Biodiesel dari RBDPO dengan Katalis Limbah Cangkang Kepah

DAFTAR ISI

  8

  2.1 Biodiesel

  5

  2.2 Bahan

  2.2.1 Refined Bleached Deodorized Palm Oil (RBDPO)

  6

  2.2.2 Metanol

  8

  2.2.3 Katalis Heterogen

  2.3 Transesterifikasi

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  9

  2.4 Analisa Ekonomi

  12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  14

  3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

  14

  3.2 Bahan dan Peralatan

  14

  5

  Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii PENGESAHAN iii

  PRAKATA iv

  DAFTAR SINGKATAN xviii

  DEDIKASI vi

  RIWAYAT HIDUP PENULIS vii

  ABSTRAK viii

  ABSTRACT ix

  DAFTAR ISI x

  DAFTAR GAMBAR xiii

  DAFTAR TABEL xvi

  DAFTAR LAMPIRAN xvii

  DAFTAR SIMBOL xix

  3

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 Latar Belakang

  1

  1.2 Perumusan Masalah

  3

  1.3 Tujuan Penelitian

  3

  1.4 Manfaat Penelitian

  1.5 Ruang Lingkup Penelitian

  3.2.1 Bahan

3.3 Prosedur Penelitian

3.4 Analisa Biodiesel

  4.3.2 Pengaruh Rasio Mol Alkohol / Minyak terhadap Yield Biodiesel

  3.6.6 Flowchart Analisis Titik Nyala

  24 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  25

  4.1 Hasil Analisis Bahan Baku

  25

  4.2 Preparasi Abu Cangkang Kepah

  26

  4.3 Pengaruh Variabel Percobaan terhadap Yield Biodiesel pada Proses Transesterifikasi

  28

  4.3.1 Pengaruh Waktu Reaksi terhadap Yield Biodiesel

  28

  4.3.3 Pengaruh Jumlah Katalis CaO terhadap Yield Biodiesel

  29

  3.6.5 Flowchart Analisis Viskositas

  31

  4.4 Analisis Sifat Fisik Biodiesel dari RBDPO

  32

  4.4.1 Analisis Densitas

  32

  4.4.2 Analisis Viskositas Kinematik

  34

  4.4.3 Analisis Titik Nyala

  35 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  36

  36

  23

  22

  14

  17

  3.2.2 Peralatan

  14

  15

  3.3.1 Preparasi Abu Cangkang Kepah

  15

  3.3.2 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas

  15

  3.3.3 Proses Transesterifikasi

  16

  17

  3.4.1 Analisa Kemurnian

  17

  3.4.2 Analisa Densitas

  3.4.3 Analisa Viskositas

  3.6.4 Flowchart Analisis Densitas

  17

  3.4.4 Analisa Titik Nyala

  18

  3.5 Analisa AAS pada katalis CaO

  18

  3.6 Flowchart Percobaan

  19

  3.6.1 Flowchart Preparasi Abu Cangkang Kepah

  19

  3.6.2 Flowchart Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas

  20

  3.6.3 Flowchart Proses Transesterifikasi

  21

5.1 Kesimpulan

  36 DAFTAR PUSTAKA

5.2 Saran

  37

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1 Area Perkebunan Kelapa Sawit Indonesia

  7 Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi

  10 Gambar 3.1 Flowchart Preparasi Abu Cangkang Kepah

  19 Gambar 3.2 Flowchart Tahap Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas

  20 Gambar 3.3 Flowchart Proses Transesterifikasi

  21 Gambar 3.4 Flowchart Analisis Densitas

  22 Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas

  23 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Titik Nyala

  24 Gambar 4.1 Hubungan antara Waktu Reaksi dengan Yield Biodiesel pada Kondisi Perbandigan Mol Alkohol / Minyak 12 : 1

  o

  dan Suhu Reaksi 60 C

  28 Gambar 4.2 Hubungan antara Rasio Alkohol / Minyak dengan Yield Biodiesel pada Kondisi Waktu Reaksi 120 Menit dan Suhu

  o

  Reaksi 60 C

  30 Gambar 4.3 Hubungan antara Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah dengan Yield Biodiesel pada Kondisi Waktu Reaksi 120

  

o

  Menit dan Suhu Reaksi 60 C

  31 Gambar 4.4 Hubungan antara Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah dengan Densitas Biodiesel pada Kondisi Waktu Reaksi 120

  

o

  Menit dan Suhu Reaksi 60 C

  33 Gambar 4.5 Hubungan antara Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah dengan Viskositas Kinematik Biodiesel pada Kondisi Waktu

  o

  Reaksi 120 Menit dan Suhu Reaksi 60 C

  33 Gambar L4.1 Hasil Analisis GC Komposisi Bahan RBDPO

  50 Gambar L4.2 Hasil Analisis AAS Komposisi Katalis Abu Cangkang Kepah

  51 Gambar L4.3 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 4%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 6:1

  51 Gambar L4.4 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 5%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 6:1

  52 Gambar L4.5 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 6%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 6:1

  52 Gambar L4.6 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 4%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 9:1

  53 Gambar L4.7 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 5%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 9:1

  53 Gambar L4.8 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 6%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 9:1

  54 Gambar L4.9 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 4%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  54 Gambar L4.10 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 5%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  55 Gambar L4.11 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 6%, Waktu Reaksi 120 Menit, dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  55 Gambar L4.12 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 5%, Waktu Reaksi 90 Menit dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  56 Gambar L4.13 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis Abu Cangkang Kepah 5%, Waktu Reaksi 150 Menit dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  57 Gambar L4.14 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis CaO murni 5%, Waktu Reaksi

  90 Menit dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  58 Gambar L4.15 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis CaO murni 5%, Waktu Reaksi 120 Menit dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  59 Gambar L4.16 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Suhu

  o

  Reaksi 60

  C, Jumlah Katalis CaO murni 5%, Waktu Reaksi

  150 Menit dan Perbandingan Mol Alkohol terhadap Minyak 12:1

  60 Gambar L5.1 Foto Cangkang Kepah

  61 Gambar L5.2 Foto Penggilingan dengan Ball Mill

  61 Gambar L5.3 Foto Pengayakan Serbuk Cangkang Kepah

  62 Gambar L5.4 Foto Pemanasan dengan Furnace

  62 Gambar L5.5 Foto Cangkang Kepah Hasil Kalsinasi

  62 Gambar L5.6 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas

  63 Gambar L5.7 Foto RBDPO

  63 Gambar L5.8 Foto Rangkaian Alat Transesterifikasi

  63 Gambar L5.9 Foto Pemisahan Hasil Transesterifikasi dengan Corong Pemisah

  64 Gambar L5.10 Foto Metil Ester Hasil Pemisahan

  64 Gambar L5.11 Foto Analisis Densitas

  65 Gambar L5.12 Foto Analisis Viskositas

  65 Gambar L5.13 Foto Biodisel

  65

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 1.1 Penelitian-penelitian Terdahulu Tentang Pembuatan

  Biodiesel dengan Penggunaan Katalis Heterogen CaO

  2 Tabel 2.1 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar (Biofuel) Jenis Biodiesel

  6 Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Alkil Ester dari Minyak Sawit

  7 Tabel 2.3 Sifat Fisika Metanol

  8 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari RBDPO

  25 Tabel 4.2 Sifat Fisika dari RBDPO

  26 Tabel 4.3 Analisis EDXRF (energy dispersive X-ray fluorescence

  spectroscopy ) dari Cangkang Kepah

  26 Tabel 4.4 Karakteristik dari Abu Cangkang Kepah

  27 Tabel 4.5 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari RDBPO dengan Menggunakan Variasi Katalis CaO dan Waktu Reaksi

  28 Tabel 4.6 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari RBDPO dengan Menggunakan Katalis Abu Cangkang Kepah dengan Variasi Rasio Mol Alkohol / Minyak

  29 Tabel 4.7 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari RBDPO dengan Menggunakan Katalis Abu Cangkang Kepah dengan Variasi Jumlah Katalis

  31 Tabel 4.8 Hasil Analisis Densitas Biodiesel

  32 Tabel 4.9 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel

  34 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku RBDPO

  43 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku RBDPO

  43 Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) RBDPO

  44 Tabel L2.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel

  45 Tabel L2.2 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel

  45 Tabel L2.3 Hasil Analisis Yield Metil Ester

  46

DAFTAR LAMPIRAN

  Halaman LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU

  43 L1.1

  43 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku RBDPO L1.2

  43 Komposisi Trigliserida Bahan Baku RBDPO L1.3

  44 Kadar Free Fatty Acid (FFA) RBDPO LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN

  45 L2.1

  45 Data Densitas Biodiesel L2.2

  46 Data Viskositas Kinematik Biodiesel L2.3

  46 Data Yield Metil Ester LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN

  47 L3.1

  47 Perhitungan Kadar FFA RBDPO L3.2

  47 Perhitungan Kebutuhan Metanol L3.3

  48 Perhitungan Yield Biodiesel L3.4

  48 Perhitungan Densitas Biodiesel L3.5

  49 Perhitungan Viskositas Kinematik Biodiesel LAMPIRAN 4 HASIL ANALISIS

  50 L4.1

  50 Hasil Analisis Komposisi Bahan Baku RBDPO L4.2

  Hasil Analisis Komposisi Katalis Abu Cangkang Kepah

  51 L4.3

  51 Hasil Analisis Komposisi Biodiesel LAMPIRAN 5 DOKUMENTASI PENELITIAN

  61 L5.1

  61 Foto Preparasi Abu Cangkang Kepah L5.2

  63 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas L5.3

  63 Foto Proses Transesterifikasi L5.4

  65 Foto Analisis Biodiesel

DAFTAR SINGKATAN

  AAS Atomic Absorption Spectrophotometry BM Berat Molekul cSt centistokes FAME Fatty Acid Methyl Ester FFA Free Fatty Acid GC RBDPO

  Gas Chromatography Refined Bleached Deodorized Palm Oil

  rpm rotary per minute SNI Standar Nasional Indonesia

  DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi

  T Suhu

  o

  C N Normalitas larutan NaOH N

  V Volume larutan NaOH terpakai ml M Berat molekul FFA lemak sapi gr/mol m Berat sampel kg ρ

  Massa jenis kg/m

  3

  sg Spesific gravity t Waktu alir s k Konstanta alir kg/m.s

  2

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Polusi udara adalah salah satu masalah lingkungan yang sangat serius di seluruh dunia. Karena mesin diesel dari bus dan truk menghasilkan sejumlah besar NOx dan partikulat, bahan bakar alternatif yang bersih sangat diperlukan [1]. Sebagai bahan bakar yang efektif, minyak bumi telah digunakan untuk memenuhi kebutuhannya dari konsumsi energi. Tapi ketergantungan manusia sepenuhnya pada bahan bakar fosil dapat menyebabkan defisit besar di masa depan [2].

  Bahan bakar minyak (BBM) hingga saat ini masih merupakan sumber energi utama di Indonesia. Berdasarkan data dari Sekretariat Panitia Teknis Sumber Energi, (2006), distribusi penggunaan sumber energi nasional untuk Bahan Bakar Minyak (BBM) sebesar 60%, gas 16%, batubara 12%, listrik 10% dan LPG 1% dari total 606,13 juta SBM (setara bahan bakar minyak). BBM yang dipakai pada saat ini berasal dari fosil yang merupakan sumber daya alam tak terbarukan, sehingga pada suatu saat akan semakin menipis dan sampai akhirnya akan habis. Minyak solar merupakan jenis BBM yang paling banyak digunakan oleh masyarakat Indonesia [3].

  Biodiesel telah menjadi salah satu alternatif yang paling menjanjikan di dunia [4]. Produksi biodiesel telah menerima banyak perhatian baru-baru ini sebagai zat yang bisa terurai secara biologis dan bahan bakar yang tidak membuat polusi. Bahan

  2 x bakar ini mengurangi tingkat pemanasan global seperti CO , CO, dan So .

  Transportasi menjadi penyumbang utama gas rumah kaca, umumnya karbon dioksida (CO

  2 ), metana (CH 4 ), nitrogen oksida (No x ), ozon (O 3 ) dan lain-lain yang dikenal

  sebagai gas rumah kaca. Gas-gas ini berinteraksi dengan radiasi matahari dan menyebabkan ketidakseimbangan pada sistem iklim bumi dan meningkatkan suhu permukaan bumi. Kenaikan suhu permukaan bumi dikenal sebagai pemanasan global [5].

  Bahan baku biodiesel yang berpotensi di Indonesia saat ini adalah minyak kelapa sawit dimana produksi kelapa sawit sangat tinggi di Indonesia [6]. Indonesia telah menjadi produsen minyak sawit terbesar di dunia, melebihi Malaysia. Pada tahun 2006, luas lahan sawit Indonesia mencapai 6,1 juta ha dengan total produksi CPO sekitar 16 juta ton. Pada tahun 2007 terjadi peningkatan luas lahan menjadi 6,78 juta ha dengan produksi CPO mencapai 17,37 juta ton [7]. Kalsium oksida (CaO) telah terbukti memberikan hasil yang lebih menonjol dalam produksi biodiesel dibandingkan dengan katalis heterogen lain yang digunakan dalam reaksi transesterifikasi. Cangkang moluska adalah contoh bahan alami yang mempunyai performa yang tinggi. Cangkang kepah terdiri setidaknya 95% dari mineral seperti kalsium karbonat [8].

Tabel 1.1 Penelitian-penelitian Terdahulu Tentang Pembuatan Biodiesel dengan

  Penggunaan Katalis Heterogen CaO

  No. Judul Variabel Hasil Penelitian

  1. Synthesis of Biodiesel Variabel tetap : suhu Yield tertinggi: >89 % From Low FFA Waste kalsinasi (1173 K); Konversi : >97% Frying Oil Using Calcium waktu reaksi (3 jam); Oxide Derived From rasio mol alkohol/

  Mereterix Mereterix as a minyak (6,03 : 1); suhu

  Heterogeneous Catalyst reaksi (333 K) [9] Variabel berubah : waktu kalsinasi (2.5; 3.5 jam); jumlah katalis (1; 2; 3; 4; 5 gr)

  2. Waste Shells of Mollusk Variabel tetap : katalis Yield tertinggi, 94,1 % and Egg as Biodiesel (10 % berat); rasio mol dengan katalis Production Catalysts [10] alkohol/ minyak (18 : 1); cangkang telur pada

  o

  suhu reaksi (60

  C) rasio metanol/ minyak Variabel berubah : jenis (18 : 1) dan waktu katalis (cangkang kepah; transesterifikasi 2 jam cangkang siput murbai; cangkang telur)

  3. Biodiesel Production Over Variabel tetap : suhu Yield tertinggi, 94,1 %

  o

  Ca-Based Solid Catalysts reaksi (60 C); jumlah dengan katalis Derived From Industrial katalis (10 % berat) cangkang telur pada Wastes [11] Variabel berubah : jenis rasio metanol/ minyak katalis (cangkang kepah; (12 : 1) dan waktu cangkang siput murbai; transesterifikasi 3 jam cangkang telur); rasio metanol/ minyak (9 : 1; 12 : 1; 15 : 1; 18 : 1); waktu transesterifikasi (1; 2 jam); waktu kalsinasi (2

• – 4 jam)

  1.2 Perumusan Masalah

  Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah : 1.

  Bagaimana pengaruh katalis limbah cangkang kepah dalam pembuatan biodiesel dari RBDPO dengan proses transesterifikasi.

  1.3 Tujuan Penelitian

  Penelitian ini bertujuan untuk : 1.

  Mengetahui apakah katalis limbah cangkang kepah baik untuk dijadikan katalis dalam pembuatan biodiesel.

2. Memgetahui kondisi terbaik dari proses transesterifikasi untuk mendapatkan yield metil ester tertinggi.

1.4 Manfaat Penelitian

  Penelitian ini diharapkan dapat : 1.

  Memberikan informasi bahwa limbah cangkang kepah dapat dijadikan katalis dalam pembuatan biodiesel sehingga dapat mengurangi masalah limbah di lingkungan masyarakat.

2. Memberikan informasi bahwa pengaruh penggunaan katalis limbah cangkang kepah dan rasio mol alkohol/minyak dalam pembuatan biodiesel.

1.5 Ruang Lingkup Penelitian

  Penelitian pembuatan biodiesel dari RBDPO dengan katalis ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia dan Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu RBDPO (refined bleached deodorized palm oil) sebagai bahan baku dan CaCO

  3 dari limbah cangkang kepah yang dikalsinasi sebagai katalis dan CaO murni sebagai pembanding.

  Variabel yang digunakan adalah : Analisa bahan baku RBDPO dengan menggunakan GC-MS (Gas Chromatography-

  Mass Spectrometry )

  3 Kalsinasi CaCO dari limbah cangkang kepah : o

  1.

  = 900 C [9] Suhu 2.

  = 3,5 jam [9] Waktu

  Parameter yang dianalisa pada katalis cangkang kepah, adalah : analisa kadar CaO dengan Atomic Absorption Spectrometry (AAS) Transesterifikasi : a.

  Variabel tetap :

  o 1.

  = 60 C [9] Suhu reaksi 2.

  = 400 rpm Kecepatan pengadukan

  [12] 3. = 120 menit [11]

  Waktu reaksi b. Variabel berubah : 1.

  = 4, 5, 6 % [9] Berat Katalis 2.

  Perbandingan rasio mol alkohol/minyak = 6:1, 9:1, 12:1 [11] 3.

  = 90, 120, 150 menit [11] Waktu Reaksi

  Parameter yang dianalisis pada biodiesel adalah : 1.

  Analisa kemurnian (Gas Chromatography).

  2. Analisis densitas.

  3. Analisis viskositas.

  4. Analisis titik nyala.