PROSES PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK BIOSOLAR (B30) MENGGUNAKAN PENAMBAHAN ADITIF N-BUTANOL DENGAN VARIASI SUHU -

PROSES PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK
BIOSOLAR (B30) MENGGUNAKAN PENAMBAHAN
ADITIF N-BUTANOL DENGAN VARIASI SUHU

Skripsi
diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik Program Studi Teknik Kimia

Oleh
Sofi Norcahyati
NIM.5213413004
Adhaningrum
NIM.5213413064

JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2017
i

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Nama

: Sofi Norcahyati

NIM

: 5213413004

Jurusan

: Teknik Kimia

Judul Skripsi : Proses Pembuatan dan Karakteristik Biosolar (B30) Menggunakan
Penambahan Aditif N-Butanol dengan Variasi Suhu

Nama

: Adhaningrum

NIM

: 5213413064

Jurusan

: Teknik Kimia

Judul Skripsi : Proses Pembuatan dan Karakteristik Biosolar (B30) Menggunakan
Penambahan Aditif N-Butanol dengan Variasi Suhu

Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang panitia ujian
skripsi Jurusan Teknik Kimia S-1 Fakultas Teknik UNNES.

Semarang, 4 Agustus 2017
Pembimbing 1,

Pembimbing 2,

Dr. Megawati, S.T.,M.T

Bayu Triwibowo, S.T.,M.T

NIP. 197211062006042001

NIP. 198811222014041001

ii

PENGESAHAN
Skripsi dengan judul “Proses Pembuatan dan Karakteristik Biosolar (B30)
Menggunakan Penambahan Aditif N-Butanol dengan Variasi Suhu” telah
dipertahan di depan sidang Panitia Ujian Skripsi Fakultas Teknik UNNES pada
tanggal

bulan Agustus 2017
Oleh

Nama

: Sofi Norcahyati

Nama

: Adhaningrum

NIM

: 5213413004

NIM

: 5213413064

Jurusan

: Teknik Kimia

Jurusan

: Teknik Kimia

Panitia:
Ketua

Sekretaris

Dr. Wara Dyah Pita Rengga, S.T.,M.T

Dr. Megawati, S.T.,M.T

NIP. 197405191999032001

NIP. 197211062006042001

Penguji

Pembimbing I

Dhoni Hartanto, S.T.,M.Sc

Pembimbing II

Dr. Megawati, S.T.,M.T Bayu Triwibowo, S.T.,M.T

NIP. 198711112015041003 NIP. 197211062006042001 NIP.198811222014041001

Mengetahui:
Dekan Fakultas Teknik UNNES

Dr. Nur Qudus, M.T
NIP. 196911301994031001

iii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa:
1. Skripsi ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar
akademik (sarjana, magister, dan/atau doktor), baik di Universitas Negeri
Semarang (UNNES) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri,
tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbing dan masukan Tim
Penguji.
3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis
atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas
dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama
pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.
4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari
terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka
saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang
telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan norma
yang berlaku di perguruan tinggi ini.

Semarang,

Agustus 2017

Yang membuat pernyataan,

Penulis I,

Penulis II,

Sofi Norcahyati

Adhaningrum

NIM. 5213413004

NIM. 5213413064

iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO
“Barangsiapa menempuh suatu jalan untuk mencari ilmu, maka Allah akan
memudahkan padanya jalan menuju ke surga” (H.R.Muslim)
“Karena sesudah kesulitas itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai
dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain”

(Qs. Al-Insyirah 6-7)

PERSEMBAHAN
1. Allah SWT
2. Ayah, Ibu, dan Keluarga
3. Dosen-dosen Teknik Kimia
4. Teman-teman Teknik Kimia 2013
5. Almamaterku

v

INTISARI
Norcahyati, S dan Adhaningrum., 2017. Proses Pembuatan dan Karakteristik
Biosolar (B30) Menggunakanan Penambahan Aditif N-Butanol Dengan
Variasi Suhu. Skripsi, Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Negeri
Semarang. Pembimbing Dr. Megawati, S.T., M.T.
Kata Kunci : Biosolar (B30), N-Butanol, Vogel-Fulcher-Tamman, Scale-Up
Kebutuhan bahan bakar fosil semakin meningkat sehingga perlu dikembangkan
bahan bakar alternatif. Biodiesel merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan
dibanding solar. Biodiesel memiliki kelemahan yaitu viskositas lebih tinggi pada

suhu rendah, sehingga perlu pencampuran dengan solar. Untuk mengetahui kualitas
biosolar perlu dilakukan uji viskositas kinematik, densitas dan cetane number.
Dalam penelitian ini, aditif beroksigen n-butanol ditambahkan ke dalam biosolar
(B30) (23% vol. biodiesel + 70% vol. solar + 7% vol. n-butanol) untuk
memperbaiki karakteristik biosolar (B30). Aditif ditambahkan ke dalam tangki
pencampuran yang dilengkapi dengan three blade propeller sebagai pengaduk
dengan kecepatan 1750 rpm. Waktu pencampuran yaitu 15-165 menit dan dengan
variasi suhu 30, 45, 60 dan 75oC. Viskositas kinematik merupakan parameter yang
paling penting untuk menganalisis kualitas masing-masing bahan bakar. Hasil uji
viskositas menunjukkan adanya penurunan viskositas kinematik pada biosolar (B30)
yang ditambahkan aditif n-butanol yaitu 3,26 mm2/s dibanding tanpa aditif yaitu 4,17
mm2/s . Kenaikan suhu dapat mengurangi viskositas campuran sehingga
meningkatkan Bilangan Reynolds. Pemodelan korelasi yang digunakan untuk
memprediksi viskositas kinematik sebagai fungsi suhu adalah persamaan Walther,
Andrade linear dan polinomial serta Vogel-Fulcher-Tamman (VFT). Berdasarkan
hasil perhitungan, persamaan Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) adalah pemodelan
korelasi yang terbaik, yaitu menghasilkan konstanta A, B, C, dan R2 masing-masing
sebesar -5,6, 1280, 350, dan 0,9996. Hasil uji densitas biosolar (B30) yaitu 843,3
kg/m3 dan angka setana 114,9, hasil tersebut telah memenuhi standart dan
spesifikasi biosolar. Scale-up untuk membuat sebuah pilot plant menggunakan data

yang diperoleh dari eksperimen di laboratorium dengan korelasi hubungan
kecepatan putaran (rpm) sebagai fungsi volume (ft3) mengikuti persamaan N =
405,2V-0,333 dan hubungan daya (hp) sebagai fungsi volume (ft3) mengikuti
persamaan P = 0,15V0,666.

vi

KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat,
rahmat, taufik dan hidayah-Nya, penyusunan skripsi yang berjudul “Proses
Pembuatan dan Karakteristik Biosolar (B30) Menggunakanan Penambahan Aditif
N-Butanol Dengan Variasi Suhu” dapat diselesaikan dengan baik.
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik pada Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Penulis menyadari bahwa selesainya skripsi ini adalah karena adanya dorongan,
bantuan, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Dr. Nur Qudus M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri
Semarang.
2.

Dr. Wara Dyah Pita Rengga, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia
Universitas Negeri Semarang.

3.

Dr. Megawati, S.T., M.T. dan Bayu Triwibowo, S.T, M.T selaku Dosen
Pembimbing yang selalu memberi bimbingan, motivasi dan pengarahan yang
membangun dalam penyusunan Skripsi.

4.

Dhoni Hartanto., S.T., M.Sc. selaku Dosen Penguji yang telah memberikan
masukan dan pengarahan dalam penyempurnaan penyusunan Skripsi.

5.

Para Dosen Jurusan Teknik Kimia Universitas Negeri Semarang yang telah
memberikan ilmunya kepada penulis.

6.

Danang Subarkah, S.Si. selaku laboran Jurusan Teknik Kimia Universitas
Negeri Semarang yang telah membantu dan membimbing selama praktikum
penelitian di laboratorium.

7.

Ayah, Ibu dan keluarga kami, terima kasih atas segala doa, kasih sayang,
semangat, motivasi, dan dorongan serta dukungan baik moril maupun materiil
dalam penyelasaian studi di bangku perkuliahan.

8. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia Unnes 2013 yang saling memberi

vii

semangat, dukungan, dorongan, dan doa selama berjuang bersama menempuh
jenjang S1 di Universitas Negeri Semarang.
9. Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Negeri Semarang yang
memberikan semangat, dukungan, dan motivasi serta doa untuk penulis.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan dan
jauh dari sempurna, untuk itu besar harapan penulis dengan adanya koreksi, kritik,
dan saran yang membangun. Semoga laporan ini bermanfaat bagi perkembangan
ilmu pengetahuan terutama di bidang teknik kimia dan semoga Allah SWT
membalas dengan imbalan yang setimpal bagi pihak-pihak yang telah membantu.

Semarang,

Penulis

viii

Agustus 2017

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i
PERSETUJUAN PEMBIMBING ...................................................................... ii
PENGESAHAN KELULUSAN ........................................................................ iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN .......................................................... iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ..................................................................... v
INTISARI ........................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1

Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2

Identifikasi Masalah ............................................................................... 6

1.3

Batasan Masalah ..................................................................................... 7

1.4

Perumusan Masalah ............................................................................... 7

1.5

Tujuan Penelitian ................................................................................... 8

1.6

Manfaat Penelitian ................................................................................. 9

BAB II KAJIAN PUSTAKA ............................................................................. 10
2.1

Krisis Energi .......................................................................................... 10

2.2

Biodiesel ................................................................................................. 11

2.3

Solar ....................................................................................................... 16

2.4

N-Butanol ............................................................................................... 17

2.5

Biosolar .................................................................................................. 19

2.6

Pencampuran Biosolar ........................................................................... 23

ix

2.7

Analisa Karakterisasi Biosolar ............................................................... 26

2.8

Parameter Scale Up Mixing System ......................................................... 29

2.9

Prosedur Scale-Up................................................................................... 30

BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................... 32
3.1

Alat dan Bahan ....................................................................................... 32

3.2

Prosedur Penelitian.................................................................................. 33

3.3

Diagram Blending N-butanol dengan Biosolar ....................................... 35

3.4

Uraian Diagram Alir Penelitian .............................................................. 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... .........................................................39
4.1

Pengaruh Penambahan Aditif N-butanol Terhadap Viskositas Kinematik
................................................................................................................. 40

4.2

Pengaruh Penambahan Aditif N-butanol terhadap Viskositas Kinematik
dari Biosolar ............................................................................................ 41

4.3

Pengaruh Waktu Terhadap Viskositas Kinematik Dari Biosolar............ 42

4.4

Pengaruh Suhu Terhadap Bilangan Reynold Dalam Proses Pencampuran
................................................................................................................. 44

4.5

Pengaruh Variasi Suhu terhadap Viskositas Kinematik Biosolar ........... 46

4.6

Pemodelan Korelasi Viskositas Kinematik ............................................. 47

4.7

Hasil Uji Densitas Biosolar ..................................................................... 52

4.8

Hasil Uji Cetane Number ........................................................................ 53

4.9

Scale-Up .................................................................................................. 54

BAB V SIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 58
5.1

Kesimpulan ............................................................................................ 58

5.2

Saran

.................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 60
LAMPIRAN 1. PERHITUNGAN ..................................................................... 63
LAMPIRAN 2. DOKUMENTASI PENELITIAN ............................................ 79

x

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1

Syarat Mutu Biodiesel ................................................................ 14

Tabel 2.2

Karakteristik Biodiesel yang Digunakan ................................... 15

Tabel 2.3

Karakteristik Minyak Solar dari Dirgen Migas .......................... 16

Tabel 2.4

Karakteristik Solar yang Digunakan .......................................... 17

Tabel 2.5

Sifat Fisika N-Butanol ............................................................... 19

Tabel 2.6

Spesifikasi Biosolar dari Dirgen Migas ..................................... 22

Tabel 2.7

Data Viskositas Bahan Baku Biosolar (B30) Dengan Aditif NButanol ....................................................................................... 26

Tabel 3.1

Komposisi Bahan Baku Penelitian ............................................. 36

Tabel 4.1

Hasil Perhitungan Bilangan Reynolds ....................................... 45

Tabel 4.2

Data Densitas Masing-masing Komponen Hasil Pencampuran
Biosolar (B30) ............................................................................ 52

Tabel 4.3

Ukuran Geometri Awal dan Spesifikasi Fluida ......................... 55

Tabel 4.4

Hasil Perhitungan Scale-Up ....................................................... 56

xi

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Ikatan Hidrogen N-Butanol ........................................................ 18

Gambar 2.2

Diagram Alir Pencampuran Biosolar Dengan Direct Inject ...... 24

Gambar 2.3

Desain Mixing Tank .................................................................... 25

Gambar 2.4

Hubungan Bilangan Reynolds terhadap Bilangan Daya ............. 30

Gambar 3.1

Diagram Alir Pencampuran N-Butanol dengan Biosolar….. ..... 35

Gambar 4.1

Pengaruh Butanol Sebagai Aditif Pada Viskositas Kinematik
Biosolar........................................................................................ 41

Gambar 4.2

Pengaruh Waktu Terhadap Viskositas Biosolar (B30) ............... 42

Gambar 4.3

Data Perbandingan Pengaruh Suhu Terhadap Viskositas Kinematik
yang Dihasilkan .......................................................................... 46

Gambar 4.4

Hubungan antara Suhu dengan Viskositas Kinematik
Menggunakan Persamaan Walther .............................................. 48

Gambar 4.5

Hubungan Antara Suhu dengan Viskositas Kinematik
Menggunakan Model Andrade Linear ........................................ 48

Gambar 4.6

Hubungan antara Suhu dengan Viskositas Kinematik
Menggunakan Model Andrade Polinomial ................................ 49

Gambar 4.7

Hubungan Antara Suhu dengan Viskositas Kinematik VFT
Equation ..................................................................................... 50

Gambar 4.8

Desain Tangki Eksperimen Dengan Volume Cairan 350 ml ..... 54

Gambar 4.9

Drafik Hubungan Volume terhadap Daya dan Kecepatan ......... 56

xii

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. PERHITUNGAN ...................................................................... 63
Lampiran 1. Prosedur Analisis Viskositas Kinematik pada Suhu 40oC (ASTM
D 445) ................................................................................... 63
Lampiran 2. Prosedur Analisis Densitas pada Suhu 40oC (ASTM D 1298)
.............................................................................................. 64
Lampiran 3. Prosedur Analisis Angka Setana (ASTM D 613) ................. 64
Lampiran 4. Data Viskositas Kinematik Pada Suhu 30oC Pada Berbagai
Waktu ................................................................................... 66
Lampiran 5. Data Viskositas Kinematik Pada Suhu 45oC Pada Berbagai
Waktu ................................................................................... 67
Lampiran 6. Data Viskositas Kinematik Pada Suhu 60oC Pada Berbagai
Waktu ................................................................................... 68
Lampiran 7. Data Viskositas Kinematik Pada Suhu 75oC Pada Berbagai
Waktu ................................................................................... 69
Lampiran 8. Data Bilangan Reynold pada Berbagai Suhu dan Waktu...... 70
Lampiran 9. Perhitungan Persamaan Walther ........................................... 70
Lampiran 10. Perhitungan Andrade Equation Linear ............................... 71
Lampiran 11. Perhitungan Andrade Equation Polinomial ........................ 73
Lampiran 12. Perhitungan Persamaan Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) .... 75
Lampiran 13. Perhitungan Scale-Up.......................................................... 75
LAMPIRAN 2. DOKUMENTASI...................................................................... 79
Lampiran 1. Gambar Alat dan Bahan Praktikum ...................................... 79
Lampiran 2. Gambar Spesifikasi Bahan Solar ........................................... 81
Lampiran 3. Gambar Spesifikasi Bahan Biodiesel .................................... 82
Lampiran 4. Gambar Spesifikasi N-Butanol ............................................. 83
Lampiran 5. Gambar Spesifikasi Alat Uji Viskositas Kinematik .............. 84

xiii