Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Co-Solvent Dietil Eter
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LEMAK AYAM DENGAN CO-SOLVENT DIETIL ETER SKRIPSI Oleh FELICIA 100405055 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER 2014
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LEMAK AYAM
DENGAN CO-SOLVENT DIETIL ETER
SKRIPSI
Oleh
FELICIA
100405055
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OKTOBER 2014
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LEMAK AYAM DENGAN
CO-SOLVENT
DIETIL ETER
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 kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, Oktober 2014 Felicia
NIM 100405055
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Co-Solvent Dietil Eter”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh hasil biodiesel dari lemak ayam melalui reaksi transesterifikasi dengan menggunakan dietil eter sebagai co-solvent, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar fosil.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si.
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, Oktober 2014 Penulis, Felicia
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1.
Kedua orang tua penulis tercinta, Antoni dan Foeng Ai Ling serta abang dan adik tercinta, Leoanard dan Filbert yang telah banyak mendukung penulis sampai saat ini.
2. Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU dan Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, M.T yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU.
5. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku Koordinator Skripsi Departemen Teknik Kimia USU.
6. Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Si sebagai Dosen Pembimbing Akademik.
7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia USU yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.
8. Falentina Fransiska atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
9. Sahabat-sahabat terbaikku di Teknik Kimia, Wendi, Valentinoh, Dewi, Jekky, Melina, Ricky, Ely, Herbert, Nofriko, dan semua stambuk 2010 serta senior- senior yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Felicia NIM : 100405055 Tempat, tanggal lahir : Medan, 19 April 1993 Nama orang tua : Antoni dan Foeng Ai Ling Alamat orang tua : Jl. Brigjend Katamso, Gg. Datuk, 2C, Medan
Asal Sekolah: SD Hang Kesturi Medan tahun 1998-2004 SMP Hang Kesturi Medan tahun 2004-2007 SMA Sutomo 1 Medan tahun 2007-2010 Pengalaman Kerja dan Organisasi: 1.
Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014 sebagai Anggota Bidang Hubungan Masyarakat
Artikel yang telah dipresentasikan dalam seminar internasional SISEEST 2014 di Palembang:
1. Biodiesel Production from Chicken Fat Using Diethyl Eter as Co-Solvent 2.
Biodiesel Production from Chicken Fat Using Tetrahidrofurant as Co-
Solvent
ABSTRAK
Biodiesel dapat diproduksi dari baik minyak nabati maupun minyak hewani melalui proses transesterifikasi. Masalah yang sering timbul dalam proses transesterifikasi adalah waktu reaksi yang lama karena minyak dan alkohol tidak saling melarut. Penambahan co-solvent dapat membantu pencampuran reaktan. Dalam penelitian ini, lemak ayam digunakan sebagai bahan baku produksi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi. Reaksi ini dilakukan dengan menggunakan co-solvent dietil eter,
- – katalis NaOH, dan pereaksi metanol dengan rasio metanol/ minyak 6 : 1. Variabel variabel yang diuji berupa temperatur reaksi, waktu reaksi, perbandingan co-solvent terhadap metanol, dan jumlah katalis terhadap karakteristik biodiesel. Produk dianalisis dengan kromatografi gas untuk memperoleh komposisi biodiesel. Sifat- sifat biodiesel seperti kadar metil ester, densitas, dan viskositas yang diperoleh telah sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa lemak ayam sangat cocok digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel yang murah. Hasil terbaik diperoleh pada perbandingan co-solvent terhadap metanol
o
0,5:1 (v/v), temperatur reaksi 35
C, waktu reaksi 20 menit, dan jumlah katalis 0,8% (w/w). Kata kunci : Biodiesel, co-solvent, lemak ayam, transesterifikasi
ABSTRACT
Biodiesel can be produced from either vegetable oil or animal fats through transesterfication process. Problem that usually appears in transesterification process is long reaction time because oil and alcohol are not mutually dissolved. The addition of co-solvent can help mixing the reactants. In this study chicken fat was used as feedstock for biodiesel production through transesterification reaction. The reaction of chicken fat using diethyl ether as co-solvent, NaOH as catalyst, and methanol as reactant at a ratio molar of methanol/ oil 6 : 1. Variables studied were temperature, reaction time, ratio of co-solvent to methanol, and the amount of catalyst on biodiesel characteristics. Products were analyzed by gas chromatography to obtain the composition of biodiesel. The biodiesel properties like methyl-ester content, density, and viscosity was evaluated and was found to compare well with Indonesian Standard (SNI). The results of this work showed that the use of chicken fat is very suitable as low cost feedstock for biodiesel production. The best result was obtained
o
in a ratio of co-solvent/ methanol 0,5 : 1 (v/v), a temperature of 35
C, 20 minutes of reaction time, and 0,8 % (w/w) of catalyst amount.
Keyword: biodiesel, co-solvent, chicken fat, transesterification
DAFTAR ISI
2.2.4 Co-Solvent Dietil Eter
5
2.2 BAHAN
7
2.2.1 Lemak Ayam
7
2.2.2 Metanol
8
2.2.3 Katalis Homogen NaOH
9
10
5
2.3 TRANSESTERIFIKASI
13
2.4 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI LEMAK AYAM
16 BAB III METODE PENELITIAN
19
3.1 BAHAN PERCOBAAN
19
3.1.1 Bahan Utama dan Fungsi
19
2.1 BIODIESEL
Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DAFTAR SIMBOL xviii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR LAMPIRAN xv
DAFTAR SINGKATAN xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
3.1.2 Bahan Pendukung dan Fungsi
19
3.2 PERALATAN PERCOBAAN
19
3.2.1 Peralatan Utama dan Fungsi
19
3.2.2 Peralatan Pendukung dan Fungsi
20
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN
20
3.3.1 Prosedur Utama
20
3.3.1.1 Transesterifikasi
20
3.3.2 Prosedur Analisa
21
3.3.2.1 Penentuan Karakteristik Lemak Ayam dengan Metode GCMS
21
3.3.2.2 Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA)
21
3.3.2.3 Penentuan Densitas Metil Ester
22
3.3.2.4 Penentuan Viskositas Kinematik Metil Ester
22
3.3.2.5 Penentuan Titik Nyala Metil Ester
23
3.4 FLOWCHART PROSEDUR
24
3.4.1 Flowchart Prosedur Utama
24
3.4.1.1 Transesterifikasi
24
3.4.2 Flowchart Prosedur Analisa
25
3.4.2.1 Flowchart Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) 25
3.4.2.2 Flowchart Penentuan Densitas Metil Ester
26
3.4.2.3 Flowchart Penentuan Viskositas Metil Ester
27
3.4.2.4 Flowchart Penentuan Titik Nyala Metil Ester
28 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
29
4.1 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU
29
4.2 PENGARUH VARIABEL PERCOBAAN TERHADAP YIELD BIODIESEL
31
4.2.1 Pengaruh Perbandingan Co-Solvent Dietil Eter terhadap Metanol terhadap Yield Biodiesel
31
4.2.2 Pengaruh Temperatur Reaksi terhadap Yield Biodiesel
32
4.2.3 Pengaruh Waktu Reaksi terhadap Yield Biodiesel
34
4.2.4 Pengaruh Jumlah Katalis terhadap Yield Biodiesel
35
4.3 ANALISIS SIFAT FISIK BIODIESEL DARI LEMAK AYAM
37
4.3.1 Analisis Densitas
37
4.3.2 Analisis Viskositas
38
4.3.3 Analisis Kemurnian Biodiesel
39
4.3.4 Analisis Titik Nyala
40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
41
5.1 KESIMPULAN
41
5.2 SARAN
41 DAFTAR PUSTAKA
42
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Mekanisme Reaksi Katalis Basa Homogen padaTransesterifikasi Trigliserida
10 Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi
14 Gambar 3.1 Prosedur Transesterifikasi Lemak Ayam Cair Menjadi Biodiesel
25 Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Kadar FFA
26 Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Densitas Metil Ester
27 Gambar 3.4 Flowchart Penentuan Viskositas Metil Ester
28 Gambar 3.5 Penentuan Titik Nyala Metil Ester
28 Gambar 4.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Komposisi Asam Lemak Lemak Ayam
29 Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Variasi Perbandingan Co-Solvent/ Metanol terhadap Yield Biodiesel pada Konsentrasi Katalis 0,8%, Waktu
o
Reaksi 20 Menit, Temperatur Reaksi 30
C, dan Perbandingan Metanol/Minyak 6 : 1
32 Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Variasi Temperatur Reaksi terhadap Yield Biodiesel pada Berbagai Waktu Reaksi dengan Konsentrasi Katalis 0,8% dan Perbandingan DEE : MeOH 0,5 : 1
33 Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Variasi Waktu Reaksi terhadap Yield Biodiesel Pada Berbagai Temperatur Reaksi dengan Konsentrasi Katalis 0,8% dan Perbandingan DEE : MeOH 0,5 : 1
35 Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Jumlah Katalis terhadap Yield Biodiesel pada Kondisi Perbandingan DEE : MeOH 0,5 : 1, Waktu Reaksi 20
o
Menit, dan Temperatur Reaksi 30 C
36 Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Perbandingan Co-Solvent/ Minyak terhadap Densitas Biodiesel pada Konsentrasi Katalis 0,8%, Waktu
o
Reaksi 20 Menit, dan Temperatur Reaksi 30 C
37 Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Perbandingan Co-Solvent/ Minyak terhadap Viskositas Biodiesel pada Konsentrasi Katalis 0,8%, Waktu
o
Reaksi 20 Menit, dan Temperatur Reaksi 30 C
38 Gambar 4.8 Hasil Analisis GC Biodiesel dari Lemak Ayam dengan
Co-Solvent Dietil Eter pada Perbandingan Dietil Eter
oterhadap Metanol 0,5 : 1, Temperatur 35
C, dan Waktu Reaksi 20 Menit
39 Gambar L4.1 Bahan Baku Lemak Ayam
54 Gambar L4.2 Proses Analisis Kadar FFA
54 Gambar L4.3 Proses Transesterifikasi
55 Gambar L4.4 Hasil Transesterifikasi
55 Gambar L4.5 Proses Distilasi
64 Gambar L5.9 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 1,0 : 1) dengan Kermurnian 94,00%
63 Gambar L5.7 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
30
o
C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 2,0 : 1) dengan Kermurnian 89,20%
63 Gambar L5.8 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
30
o
C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 2,5 : 1) dengan Kermurnian 87,54%
30
30
o
C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 3,0 : 1) dengan Kermurnian 87,72%
64 Gambar L5.10 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
25
o
C, Waktu Reaksi 10 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 95,55%
65 Gambar L5.11 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
25
o
C, Waktu Reaksi 15 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 94,46%
o
62 Gambar L5.6 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
56 Gambar L4.6 Proses Pencucian Biodiesel
C, Waktur Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kemurnian 76,42%
56 Gambar L4.7 Proses Pengeringan Biodiesel
57 Gambar L4.8 Produk Akhir Biodiesel
57 Gambar L4.9 Analisis Densitas
58 Gambar L4.10 Analisis Viskositas
58 Gambar L4.11 Pembentukan Gel
59 Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Asam Lemak Lemak Ayam
60 Gambar L5.2 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,5%, Temperatur
30
o
61 Gambar L5.3 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 95,80%
30
o
C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 96,53%
61 Gambar L5.4 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 1,0%, Temperatur
30
o
C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 96,28%
62 Gambar L5.5 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 1,2%, Temperatur
30
o
65 Gambar L5.12 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
o
25 C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 93,73%
66 Gambar L5.13 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
o
30 C, Waktu Reaksi 10 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 95,48%
66 Gambar L5.14 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
o
30 C, Waktu Reaksi 15 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 96,51%
67 Gambar L5.15 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
o
35 C, Waktu Reaksi 10 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 94,43%
67 Gambar L5.16 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
o
35 C, Waktu Reaksi 15 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 97,62%
68 Gambar L5.17 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur
o
35 C, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 97,81%
68
- – 2012 di Indonesia (dalam ribu ekor)
31 Tabel 4.4 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi Temperatur Reaksi
50 Tabel 2.5 Hasil Yield Biodiesel dengan Variasi Temperatur dan Waktu Reaksi
50 Tabel L2.4 Hasil Yield Biodiesel dengan Variasi Perbandingan Co-Solvent Terhadap Metanol
49 Tabel L2.3 Hasil Yield Biodiesel dengan Variasi Jumlah Katalis
49 Tabel L2.2 Hasil Analsis Viskositas Biodiesel
48 Tabel L2.1 Hasil Analisa Densitas Biodiesel
48 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Lemak Ayam
35 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Lemak Ayam
34 Tabel 4.6 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi Jumlah Katalis
32 Tabel 4.5 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi Waktu Reaksi
30 Tabel 4.3 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi Perbandingan Co-Solvent terhadap Metanol
DAFTAR TABEL
30 Tabel 4.2 Sifat Fisika dari Lemak Ayam
13 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari Lemak Ayam
8 Tabel 2.5 Sifat Fisika Dietil Eter
7 Tabel 2.4 Sifat Fisika Metanol
7 Tabel 2.3 Komposisi Asam Lemak Ayam Hasil Analisa GCMS
6 Tabel 2.2 Populasi Unggas 2008
2 Tabel 2.1 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar (Biofuel) Jenis Biodiesel
Dengan Co-solvent
Tabel 1.1 Penelitian-penelitian Terdahulu Tentang Pembuatan BiodieselHalaman
50