MENGGUNAKAN LIPOZYMETL IM DALAM PELARUT IONIC LIQUID1-Butyl-3-
REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO ( Degummed Palm Oil)UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYMETL IM DALAM PELARUT
IONIC LIQUID1-Butyl-3- Methylimidazolium Hexafluorophosphate ([BMIM][PF 6 ]) SKRIPSI Oleh NUR SRI RAHAYU 100405012
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FEBRUARI 2015
REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO ( Degummed Palm
Oil)UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYMETL IM DALAM
PELARUTIONIC LIQUID1-Butyl-3-
Methylimidazolium Hexafluorophosphate
([BMIM][PF 6 ])
SKRIPSI
Oleh
NUR SRI RAHAYU
100405012
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2015
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO ( Degummed Palm Oil)
UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYME TL IM DALAM
PELARUTIONIC LIQUID1-Butyl-3-
Methylimidazolium Hexafluorophosphate
([BMIM][PF ])
6
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, 27 Februari 2015 Nur Sri Rahayu
NIM 100405012
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
REAKSI TRANSESTERIFIKASI DPO ( Degummed Palm Oil)
UNTUK MENGHASILKAN BIODIESEL SAWIT
MENGGUNAKAN LIPOZYME TL IM DALAM
PELARUTIONIC LIQUID1-Butyl-3-
Methylimidazolium Hexafluorophosphate
([BMIM][PF ])
6
dibuatsebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Mengetahui, Medan, Maret 2015 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, MT Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19681214 199702 2 002 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dr.Ir. Taslim, MSi Mhd. Hendra S. Ginting, ST NIP. 19650115 1990031 002 MTNIP. 197009191999031 001
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWTatas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Reaksi Transesterifikasi DPO (Degummed Palm Oil) untuk Menghasilkan Biodiesel Sawit Menggunakan Lipozyme dalam Pelarut Ionic Liquid1-Butyl-3-
([Bmim][Pf ])” berdasarkan hasil
Methylimidazolium Hexafluorophosphate
6
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 Crude Palm Oil (CPO) dengan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis enzim lipase dalam pelarut ionic
liquid , sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi
jumlah penggunaan bahan bakar fosil.Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyakmendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis.Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasihdan penghargaan yang sebesar- besarnya kepadaIbu Ir. Renita Manurung, MT.
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, Maret 2015 Penulis, Nur Sri Rahayu
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1.
Kedua orang tua penulis tercinta, Sugeng dan Sukartiserta adik-adik tercinta, Muhammad Ikhsan dan Asyifa Nur Fahira yang telah banyak mendukung penulis sampai saat ini.
2. Ir. Renita Manurung, MTselaku dosen pembimbing serta koordinator skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Dr. Ir. Taslim, M.Si dan Mhd. Hendra S. Ginting, ST MT yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia USU.
5. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.
6. Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT sebagai Dosen Pembimbing Akademik.
7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis
8. Bapak Mariadi atas kerjasama dalam membantu penelitian ini.
9. Aira Darusmy atas kerjasamanyayang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
10. Sahabat-sahabat terbaikku di Teknik Kimia, DJLAWR (Didim, Inda, Liza, Juli, Pakcik Ricky), dan semua stambuk 2010 serta senior-senior yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
11. Teman-teman tercinta Bintang, Tari, Sipu, Ade, Nur, Ningseh, Ery, Ahok, Wahyu, Eky, Wati dan Papor yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Nur Sri Rahayu NIM : 100405012 Tempat, tanggal lahir : Aeknabara, 11 Sept 1992 Nama orang tua : Sugeng dan Sukarti Alamat orang tua : Teluk Panji III, Labuhan
Batu Selatan Asal Sekolah:
SDN 118399 Teluk Panji III tahun 1998-2004 MTs Al-Hidayah Teluk Panji IV tahun 2004 – 2007 SMA Swasta Aeknabara tahun 2007 – 2010 Pengalaman Kerja dan Organisasi: 1.
Covalen Study Group (CSG) periode 2012-2013 sebagai Anggota Pengembangan Bakat dan Minat (BAKMI).
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012/2013 sebagai Anggota Bidang Hubungan Masyarakat (HUMAS) 3. Asisten Laboratorium Kimia Organik Departemen Teknik Kimia
FT USU tahun 2013-2015 modul Reaksi Substitusi, Nitrasi, Hidrokarbon, Isolasi Zat Warna. Asisten Peneliti dalam Penelitian UpgradeKinerja Enzim Dalam Produksi Biodiesel Sawit tahun 2013
DAFTAR ISI
Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi ABSTRACT vii DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
DAFTAR SINGKATAN xvi
DAFTAR SIMBOL xvii
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
2
1.3 TUJUAN PENELITIAN
2
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 MINYAK KELAPA SAWIT
5
2.1.1 Pengolahan Buah Sawit Menjadi CPO
6
2.1.2 CPO sebagai Bahan Baku Biodiesel
7
2.2 MEKANISME KERJA ENZIM
8
2.2.1 Enzim sebagai Katalis
8
2.2.2 Stabilitas Enzim di dalam Cairan Ionik
11
2.3 BIODIESEL
12
2.4 PROSES PRODUKSI BIODIESEL
13
2.4.1 Reaksi Transesterifikasi
15
2.5 CAIRAN IONIK SEBAGAI PELARUT PADA ENZIMATIS BIODIESEL 16
2.6 PELARUT DALAM SINTESIS BIODIESEL
17
2.6.1 Cairan Ionik (Ionic Liquid)
17
2.6.2 Penggunaan Ulang terhadap Cairan Ionik
18 2.6.3 [BMIM PF ] 20
6 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
22
3.1 LOKA SI DAN WAKTU PENELITIAN
22
3.2
22 BAHAN DAN PERALATAN
3.2.1 Bahan Penelitian
22
3.2.2 Peralat an Penelitian
22
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN
23
3.4 PROSEDUR PENELITIAN
24
3.4.1 Prosedur Degumming CPO
24
3.4.2 Prosedur Utama
24
3.4.3 Prosedur Analisis
25
3.4.3.1 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan
25 Metode Hidrolisis
3.4.3.2 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 25 CPO dengan Metode Tes AOCS Official Method Ca 5a-40
3.4.3.3 Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Bahan
26 Baku CPO dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS
3.4.3.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan
26 denganMetode Tes ASTM D 445
3.4.3.5 Analisis Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan 26 Metode Tes OECD 109
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
27
3.5.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO
27
3.5.2 Flowchart Prosedur Utama
28
3.5.3 Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode Hidrolisis
29
3.5.4 Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO
30 dengan Metode Tes AOCS Official MethodCa 5a-40
3.5.5 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan
31 Metode Tes ASTM D 445
3.5.6 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan
31 Metode Tes OECD 109 BABIV HASIL DAN PEMBAHASAN
32
4.1 ANALISIS BAHAN BAKU DPO (DEGUMMED PALM OIL) 32
4.2 PENGARUH IL [BMIM (PF
6 )] TERHADAP PEROLEHAN YIELD 35
4.3 PENGARUH IL [BMIM (PF )] TERHADAP KINERJA ENZIM
37
6
4.4 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM LIPOZYME
38
4.5 ANALISIS PRODUK BIODIESEL
39
4.5.1 Analisis Kemurnian Metil eter (%)
39
4.5.2 Analisis Densitas
41
4.4.3 Analisis Viskositas Kinematik
41 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
42
57 Gambar L4.4 Penyaringan Enzim
33 CPO
Gambar 4.3 Pengaruh IL [BMIM][ PF6 ]terhadap Perolehan Yield
35 Gambar 4.4 Pengaruh IL [BMIM][ PF
6 ]terhadap Kinerja Enzim
37 Gambar 4.5 Diagram Aktivitas Enzim oleh Lipozyme Sebelum Pemakaian dan Setelah Pemakaian IV
38 Gambar L4.1 Proses Degumming CPO 56 Gambar L4.2 Proses Transesterifikasi
56 Gambar L4.3 Hasil Transesterifikasi
57 Gambar L4.6 (a) Biodiesel yang Dihasilkan, (b) Penyimpanan Biodiesel
32 Degumming
58 dalam Botol Gambar L4.7 (a) Lipozyme Sebelum Dipakai, (b) Lipozyme Setelah Dipakai, 58
(c) Analisis Aktivitas Enzim, (d) Penyimpanan Lipozyme dalam Botol Gambar L4.8Analisis Densitas
59 Gambar L4.9 Analisis Viskositas
59 Gambar L5.1 Kromatogram Standar GC-MS CPO (Crude Palm Oil)
60 Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO
61
(Crude Palm Oil)
Gambar L5.3 Kromatogram Standar GC Biodiesel
62 Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pengulangan I
Gambar 4.2 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak31 Gambar 4.1 Analisis Kadar FFA terhadap CPO Sebelum dan Sesudah
5.1 KESIMPULAN
12 Gambar 2.5 Campuran Reaksi Biodiesel, Gliserol dan Enzim dengan IL Padat
42
5.2 SARAN
42 DAFTAR PUSTAKA
43 DAFTAR GAMBAR Halaman
Gambar 2.1 Crude Palm Oil 6Gambar 2.2 Mekanisme Kerja Enzim8 Gambar 2.3 Mekanisme Enzimatik Produksi FAME
10 Gambar 2.4 Stabilitas Enzim di dalam Cairan Ionik
15 Gambar 2.6SkemadariSintesis Biodiesel dengan Proses Transesterifikasi
31 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan
16 Gambar 2.7 Struktur Molekul [BMIM][ PF
6 ] 20
Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Degumming CPO27 Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Utama
28 Gambar 3.3 Flowchart Analisis Aktivitas Enzim Lipase dengan Metode
29 Hidrolisis
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 30CPO
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan63 Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pengulangan II
63 Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pebgulangan
III
64 Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Pengulangan
IV
64 Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pengulangan
I
65 Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pengulangan II
65 Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pegulangan III
66 Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 Pengulangan IV
66
DAFTAR TABEL Halaman
41 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO
50 Tabel L.2.4 Hasil Analisis Aktivitas Enzim Berdasarkan Persen Hidrolisa CPO
50 Tabel L.2.3Hasil Yield dan Total Penurunan Yield Biodiesel
50 Tabel L.2.2Hasil Analisis Viskositas Biodiesel
49 Tabel L.2.1Hasil Analisis Densitas Biodiesel
48 Tabel L1.3 Kadar Free Fatty Acid (FFA) CPO
48 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida CPO
41 Tabel 4.5 Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel
Tabel 1.1 Produksi Biodiesel dengan Menggunakan Ionic Liquids39 Tabel 4.4 Analisis Densitas Biodiesel
34 Tabel 4.3 Analisis Kemurnian Metil Ester (%)
34 Tabel 4.2 KomposisiAsam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh
23 Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil)
Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian6 ] 20
2 Tabel 2.1 Sifat Fisik Cairan Ionik [BMIM][PF
51
DAFTAR LAMPIRAN
54 L3.6 PERHITUNGAN PERSEN HIDROLISA CPO
62
60 L5.2 HASIL ANALISIS BIODIESEL
60 BIODIESEL L5.1 HASIL ANALISISKOMPOSISI ASAM LEMAK CPO
59 LAMPIRAN 5 HASIL ANALISISBAHAN BAKU CPO DAN
59 L4.8 ANALISIS VISKOSITAS
58 L4.7 ANALISIS DENSITAS
58 L4.6 ANALISIS AKTIVITAS ENZIM
57 L4.5 PRODUK AKHIR BIODIESEL
57 L4.4 PENYARINGAN ENZIM
56 L4.3 HASIL TRANSESTERIFIKASI
56 L4.2 PROSES TRANSESTERIFIKASI
56 L4.1 PROSES DEGUMMING CPO
55 LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN
Halaman LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU
48 L1.1 KOMPOSISI TRIGLISERIDA ASAM LEMAK
53 L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL
53 L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL
L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL
52 L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPO SebelumDegumming 52 L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO Setelah Degumming 52
52 L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO
51 BERDASARKAN PERSEN HIDROLISA CPO LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN
50 BIODIESEL L2.4 DATA HASIL ANALISIS AKTIVITAS ENZIM
50 L2.3 DATA YIELD DAN TOTAL PENURUNAN YIELD
50 L2.2 DATA HASIL ANALISIS VISKOSITAS KINEMATIKA BIODIESEL
50 L2.1 DATA HASIL ANALISIS DENSITAS BIODIESEL
49 LAMPIRAN 2 DATA HASIL PENELITIAN
48 L1.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) CPO
48 BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISIS GCMS L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO
54 L3.5 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL