Proses Etanolisis Sludge Palm Oil (SPO) Dalam Sistem Pelarut Choline Chloride (ChCl) : Gliserol Pada Produksi Biodiesel

PROSES ETANOLISIS SLUDGE PALM OIL (SPO)
DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE
CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL
PADA PRODUKSI
BIODIESEL

SKRIPSI

Oleh

DEBBIE ADITIA RAMADHANI
120405030

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OKTOBER 2016

Universitas Sumatera Utara


 EAI SLUDGE PALM OIL ( )

DAA E EA

 CHOLINE
CHLORIDE (Ch
Cl) : GI

ADA
D

BIDIE


 

l h
DEBBIE ADIIA AADHAI
120405030

I II DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2016

Universitas Sumatera Utara

  
Menjadi Program Studi Teknik Kimia Terkemuka di Indonesia yang Unggul
dalam Bidang Teknologi Proses dan Riset Berbasis Potensi Lokal
dan Menghasilkan Lulusan yang Mampu Bersaing
dalam Tataran Dunia Global

  
1. Menyelenggarakan Pendidikan Tinggi Teknik Kimia Berdasarkan
Kurikulum Berbasis Kompetensi sehingga Menghasilkan Lulusan yang
Mampu Beradaptasi dan Bersaing dalam Tataran Dunia Global.
2. Mengembangkan Riset dan Beudaya Meneliti yang Berorientasi kepada
Masalah-Masalah Teknologi Proses dan Pengolahan Sumber Daya Alam
Terutama Potensi Lokal Secara Berkelanjutan bagi Kesejahteraan
Masyarakat.
3. Memberikan Pelayanan untuk Pemecahan Permasalahan Nyata di
Masyarakat.

4. Memperkuat dan Memperluas Jejaring Nasional dan Internasional untuk
Meningkatkan Aktivitas Riset.
5. Membangun Atmosfir Akademis yang Kondusif untuk Pengembangan
Kepribadian dan Wawasan Technopreneurship.

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Orang tua tercinta
Ibu Mariati Lubis dan Bapak Pariadi

Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan dan
mendidikku dengan penuh kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do a yang tiada hentinya
kalian berikan kepadaku selama ini.

v
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama
: Debbie Aditia Ramadhani
NIM
: 120405030
Tempat, tanggal lahir
: Medan, 7 Maret 1994
Nama orang tua
: Pariadi dan Mariati Lubis
Alamat orang tua
:

Jl. Jemadi Komplek Pondok Jemadi Indah No. 20,
P. Brayan, Medan
Asal Sekolah:
 SD Yayasan Perguruan Sutomo 2 tahun 2000-2006
 SMP Yayasan Perguruan Sutomo 2 tahun 2006-2009
 SMA Yayasan Perguruan Sutomo 2 tahun 2009-2012
Pengalaman Kerja dan Organisasi:
1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) USU
periode 2014-2015
2. Anggota Bidang PAL Covalent Study Group (CSG) USU periode
2014-2015
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai:
1. Penerima Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) periode
2014-2015

vi
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Biodiesel yang dibuat dari bahan baku sludge palm oil (SPO) pada umumnya

dilakukan dalam dua tahap reaksi, yaitu esterifikasi yang kemudian dilanjutkan
dengan transesterifikasi. Hal ini dikarenakan kadar free fatty acid (FFA) SPO
yang relatif tinggi. Namun dengan adanya penambahan deep eutectic solvent
(DES) dalam proses transesterifikasi memungkinkan untuk dihasilkannya
biodiesel dari bahan baku tersebut hanya dalam satu tahap. Penambahan DES ini
dapat memberikan keuntungan dari segi waktu, yield, dan kemurnian terhadap
hasil reaksi dari proses transesterifikasi secara satu tahap tersebut. Pada penelitian
ini, DES dibuat dari campuran choline chloride (ChCl) dan gliserol dengan rasio
molar 1:2. Yield biodiesel tertinggi yang diperoleh adalah 83,19% dengan
kemurnian 99,55% dengan rasio molar etanol : minyak 9:1, jumlah DES 4%,
katalis 1%, temperatur reaksi 70 °C, dan kecepatan pengadukan 400 rpm. DES
sebagai cosolvent dalam proses transesterifikasi satu tahap ini terbukti dapat
mengurangi reaksi samping seperti reaksi saponifikasi dan mengurangi tegangan
permukaan antara etanol dengan minyak sehingga meningkatkan transfer massa
antara etanol dengan minyak. Hal ini dapat memudahkan pemisahan dan
pencucian, serta mampu meningkatkan yield dan kemurnian biodiesel.
Kata kunci : Biodiesel, Deep Eutectic Solvent, Choline Chloride, Sludge Palm
Oil, Cosolvent

vii

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Biodiesel produced from sludge palm oil (SPO) generally synthesized in two step
reaction, esterification and continued by transesterification because of free fatty
acid (FFA) content of SPO is relatively high. However in the presence of choline
chloride (ChCl) : glycerol based deep eutectic solvent (DES) in transesterification
may produce biodiesel from SPO in just one step. Addition of ChCl : glycerol
based DES gives advantages in time reaction, yield, and purity of the biodiesel
produced by one step transesterification. In this study, DES is produced by the
mixture of ChCl and glycerol at molar ratio 1 : 2. Highest biodiesel yield obtained
is 83,19% with 99,55% of ester content and ethanol : oil ratio 9 : 1, concentration
of DES 4%, catalyst amount 1%, temperature of reaction at 70 oC and stirring
speed 400 rpm. DES as cosolvent in one step transesterification process can
reduce side reaction (saponification), decrease the surface tension between ethanol
and oil and increase the mass transfer so simplifying purification process and
highest yield can be obtained.
Keyword : Biodiesel, Deep Eutectic Solvent, Choline Chloride, Sludge Palm Oil,
Cosolvent

viii
Universitas Sumatera Utara

 !T " #$#
H

)*+,-./.., 0*.123., 10+3)13
)*,4*1.5., 10+3)13
)+.0./.
6*630.13
+3WAYAT HIDUP PENULIS

%&%'%(



7
vi

ABSTRAK

vii

ABSTRACT

viii

DAFTAR ISI

ix

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR TABEL

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

xv

DAFTAR SINGKATAN

xvi

DAFTAR SIMBOL
BAB I

BAB II

xviii

PENDAHULUAN

1

1.1 LATAR BELAKANG

1

1.2 RUMUSAN MASALAH

3

1.3 TUJUAN PENELITIAN

3

1.4 MANFAAT PENELITIAN

3

1.5 RUANG LINGKUP

3

TINJAUAN PUSTAKA

6

2.1

6

89UDGE PALM OIL (SPO)

2.2 BIODIESEL

7

2.3 ESTERIFIKASI

13

2.4 TRANSESTERIFIKASI

14

2.5 DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)

15

2.6 PEMBUATAN DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)

16

2.6.1

Choline Chloride (ChCl)

17

2.7 APLIKASI DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) DAN
SLUDGE PALM OIL (SPO) DALAM BIDANG BIODIESEL 18

x
Universitas Sumatera Utara

:;: III ?@?A?BC D=E=AC>C;E
HIJ A?K;LC @;E WAKTU PENELITIAN
3.2 BAHAN DAN PERALATAN

FG
20
20

3.2.1

Bahan Penelitian

20

3.2.2

Peralatan Penelitian

20

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN
3.3.1

21

Pembuatan Deep Eutectic Solvent (DES)
Berbasis ChCl : Gliserol

21

3.3.2

Reaksi Esterifikasi

21

3.3.3

Reaksi Transesterifikasi Dua Tahap

21

3.3.4

Reaksi Transesterifikasi Satu Tahap

22

3.4 PROSEDUR PENELITIAN
3.4.1

22

Proses Pembuatan Deep Eutectic
Solvent (DES) Berbasis CHCL : Gliserol

22

3.4.2

Persiapan Bahan Baku

23

3.4.3

Tahap Esterifikasi

23

3.4.4

Tahap Transesterifikasi

24

3.5 SKETSA PERCOBAAN
3.5.1

25

Sketsa Percobaan Proses Pembuatan Deep Eutectic
Solvent (DES) Berbasis CHCL : Gliserol

3.5.2

3.5.3

25

Sketsa Percobaan Proses Pembuatan
Biodiesel

26

PROSEDUR ANALISIS

27

3.5.3.1 Analisa Kadar Free Fatty Acid (FFA)
Bahan Baku SPO

27

3.5.3.2 Analisa Komposisi Bahan Baku SPO Dan
Biodiesel Yang Dihasilkan Menggunakan
GCMS

27

3.5.3.3 Analisa Viskositas Biodiesel Yang
Dihasilkan Dengan Metode Tes ASTM D 445 27
3.5.3.4 Analisis Densitas Biodiesel Dengan
Metode Tes OECD 109

28

x
Universitas Sumatera Utara

NOP QRSWCHART PENELITIAN

29

3.6.1 Flowchart Proses Pembuatan Deep Eutectic

BAB IV

Solvent (DES) Berbasis CHCL : Gliserol

29

3.6.2 Flowchart Tahap Persiapan Bahan Baku

29

3.6.3 Flowchart Tahap Esterifikasi

30

3.6.4 Flowchart Tahap Transesterifikasi

32

HASIL DAN PEMBAHASAN

34

4.1 BAHAN BAKU SPO

34

4.1.1

Komposisi Bahan Baku Sludge Palm Oil (SPO)

34

4.1.2

Kadar Air Dan Ffa Sludge Palm Oil (SPO)

35

4.2 PENGARUH DES BERBASIS ChCl : GLISEROL
PADA PEMBUATAN BIODIESEL DARI SPO

36

4.2.1

Proses Pembuatan Biodiesel Secara Satu Tahap

38

4.2.2

Pengaruh Jumlah DES Berbasis CHCL : Gliserol
Terhadap Yield

40

4.3 PENGARUH DES BERBASIS CHCL : GLISEROL
TERHADAP PROSES PEMURNIAN BIODIESEL

41

4.4 PENGARUH DES BERBASIS CHCL : GLISEROL
TERHADAP PROSES PENCUCIAN BIODIESEL

BAB V

43

4.5 KARAKTERISTIK BIODIESEL

46

KESIMPULAN DAN SARAN

47

5.1 KESIMPULAN

47

5.2 SARAN

48

DAFTAR PUSTAKA

49

M

x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

UVWVXVY
Gambar 2.1

Reaksi Transesterifikasi

Gambar 2.2

Struktur

14

Z[\]^_` Z[]\a^b`

(Hydroxyethyltrimethylammonium Chloride)
Gambar;3.1

Rangkaian Peralatan Pembuatan Deep Eutectic Solvent
(DES) dari Choline Chloride dan Gliserol

Gambar/3.2

17

25

Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari SPO Secara
Transesterifikasi Menggunakan Katalis NaOH dan Deep
Eutectic Solvent (DES) Berbasis ChCl : Gliserol Sebagai
Cosolvent

26

Gambar/3.3

Flowchart Proses Pembuatan Deep Eutectic Solvent (DES)

29

Gambar 3.4

Flowchart Tahap Persiapan Bahan Baku

29

Gambar 3.5

Flowchart Tahap Esterifikasi

30

Gambar 3.6

Flowchart Tahap Transesterifikasi

32

Gambar 4.1

Kadar FFA SPO Sebelum dan
Sesudah Esterifikasi

36

Gambar/4.2

Hasil Reaksi Transesterifikasi

39

Gambar 4.3

Pengaruh Jumlah DES Berbasis ChCl : Gliserol Terhadap
Yield Biodiesel

Gambar 4.4

`40

Pengaruh DES Berbasis ChCl : Gliserol Terhadap Proses
Pemurnian Biodiesel

41

Gambar 4.5

Proses Pemisahan Fasa Etil Ester

Gliserol

Gambar/4.6//

Proses Pencucian Pertama Biodiesel Tanpa DES
dan Dengan DES

Gambar/4.7

43

Proses Pencucian Ke-4 Biodiesel Tanpa DES
Dan Dengan DES

Gambar 4.8

42

44

Pengaruh DES Berbasis ChCl : Gliserol pada Proses
Transesterifikasi terhadap Jumlah Air Pencuci pada

Gambar L4.1

Pemurnian Biodiesel

45

Foto Proses Pembuatan DES

62

TT

x

Universitas Sumatera Utara

Gambar L4.2

Foto Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel

62

Gambar L4.3

Foto Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel

63

Gambar L4.4

Foto Proses Esterifikasi

63

Gambar L4.5 Proses Pemisahan Hasil Reaksi Esterifikasi

64

Gambar L4.6 Pengeringan Hasil Esterifikasi

64

Gambar L4.7 Proses Transesterifikasi

65

Gambar L4.8 Proses Pemisahan Hasil Reaksi Transesterifikasi

65

Gambar L4.9 Proses Pencucian Hasil Reaksi Transesterifikasi

66

Gambar L4.10 DES Yang Dihasilkan

66

Gambar L4.11 Biodiesel Yang Dihasilkan

67

Gambar L4.13 Analisa Viskositas

67

Gambar L4.14 Analisa Densitas

67

Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC/MS FFA SPO

68

Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel Satu Tahap
DES 4%

69

ccc

x

Universitas Sumatera Utara

DAfTAR TABEL

gahaiaj
klmnh opq rlsltunsvwuvt xyzpppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp{
klmnh opo r|i}|wvwv ~~ }ada xyz pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp{
klmnh op€ xuljls ‚v|vnwnh lsv ‚nsmlƒlv „nƒlsl ppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp…
klmnh op† xuljls ‚v|vnwnh ‡s|}l (European Biodiesel Standard) pppppppppppppppppp qˆ
klmnh op‰ xuljls ‚v|vnwnh insvtl xnsvtlu
(Biodiesel Standard Astm D6751) pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppqq
klmnh op{ xuljls ‚v|vnwnh Šj|jnwvl (xuljls „lwv|jlh Šj|jnwvl (x„Š)) ppppp qo
klmnh €pq ‹ljŒljƒlj ynsŒ|mllj kll} ‡wunsvfitlwv pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppoq
klmnh €po ‹ljŒljƒlj ynsŒ|mllj ksljwnwunsvfitlwv Ža kll}pppppppppppppppppppppppppp oo
klmnh €p€ ‹ljŒljƒlj ynsŒ|mllj ksljwnwunsvfitlwv xau klha}pppppppppppppppppppppppppppoo
klmnh †pq r|i}|wvwv ~~ Sludge Palm Oil xyz‘ppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp€†
klmnh †po rlls vs lj ~~ xyz ppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp€‰
klmnh †p€ rlsltunsvwuvt ‚v|vnwnhpppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp†{
klmnh ’qpq r|i}|wvwv ~~ xyzppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp‰‰
klmnh ’qpo r|i}|wvwv ksvƒhvwnsvl xyz ppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp‰‰
klmnh ’qp€ rlls ~~ xyz pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp‰{
klmnh ’opq glwvh jlhvwvw Žnjwvulw ‚v|vnwnh x †ˆ“Œpppppppppppppppppppppppppppppppppppppp‰”
klmnh ’opo glwvh jlhvwvw •vwt|wvulw ‚v|vnwnh pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp‰”
klmnh ’pop€ glwvh Yield ‡uvh ‡wuns pppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppppp‰”

die
Universitas Sumatera Utara

AR›AMPœRAN
˜™šT

žŸ 
¡Ÿ¢£¤  ¥ ¦§ ¨©  ¨ª«
¬¬
¡¥­¥ ®¯Ÿ¢¯°£°£ ±±² ¨©  ¨ª« ³PO H°£ž ´µ¶·³
¬¬
¬¬
¡¥­¸ ®¯Ÿ¢¯°£°£ ¹¤£ºž£°»¤£¼ ¨©  ¨ª« ³½¾
¡¥­¿ ®¼¤ ÀÁ ÀÃÄÄÅ AÆÇÈ (±±²É ³PO
¬Ê
¬Ë
¡Ÿ¢£¤  ¸ ¦§ ½» »ž£§£ 
¡¸­¥ ¦§ ¦» °£§° ¨£¯¼£»°»ž
¬Ë
¡¸­¸ ¦§ Ì£°ª¯°£§° ®£ »Ÿ§£ª ¨£¯¼£»°»ž
¬Ë
¡¸­¸ ¦§ ÍÇÂÎÈ Ï§£ž Ï°§»¤
¬Ë
¡Ÿ¢£¤  ¿ µ¯ §¯© ½»¤©£§« º 
¬Ð
¡¿­¥ ½»¤©£§« º  ®¼¤ ±±² ³½¾
¬Ð
¡¿­¥­¥ ½»¤©£§« º  ®¼¤ ±±² ³»Ñ»ž«Ÿ Ï°§»¤£Ò£ª°£ ¬Ð
¡¿­¥­¸ ½»¤©£§« º  ®¼¤ ±±² ³»§»ž© Ï°§»¤£Ò£ª°£ ¬Ð
¡¿­¸ ½»¤©£§« º  ®»Ñ«§«©  ϧ ¯ž ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­¬Ó
¡¿­¸­¥ ½»¤©£§« º  ®»Ñ«§«©  ϧ ¯ž ½¼
Ô»ª°£ Ï°§»¤£Ò£ª°£
¬Ó
¡¿­¸­¸ ½»¤©£§« º  ®»Ñ«§£©  ϧ ¯ž ½¼
¬Ó
Ô»ª°£ ¹¤ °»°§»¤£Ò£ª°£
ÊÕ
¡¿­¿ ½»¤©£§« º  ¦» °£§° ¨£¯¼£»°»ž
ÊÕ
¡¿­Ö ½»¤©£§« º  Ì£°ª¯°£§° ¨£¯¼£»°»ž
Ê¥
¡¿­¬ ½»¤©£§« º  ÍÇÂÎÈ ¨£¯¼£»°»ž
ʸ
¡Ÿ¢£¤  Ö ¦¯ª«Ÿ» §°£
¡Ÿ¢£¤  ¬ ם°£ž ØÙ£ ¡Ñ¯¤§¯¤£«Ÿ
ÊÐ
¡¬­¥ ם°£ž ² ž£°£° ±±² ³½¾
ÊÓ
¡¬­¸ µ¯ §¯© ם°£ž ² ž£°£° ¨£¯¼£»°»ž
H

–—
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN

ÝÞßà
Ýîß
ÝàÞó
Ýóö÷
Þûßß
ÞýÞþ
ÿó
ÿ
î
ûÝÝ
ûÝ
ûÝ÷
ûûÝ
Þ÷ó
Þû ÿ

ÿ

áâãäãâ åæçäè éêëì íãë
áïèðâãê ñêâãòðêë äè éètæòëèò
áìèæãâêð íãë åôèìãstõòâãèty
áìèæãâêð õøêðäêæä ùèstãðï êðä úêøèæãêë
åäol üãèlt réëçïïãðï éòãnt
åôòëãðè åôëòæãäè

èèpçøèâtãâ õòëèvnt

èïæèè ò ðêøçæêøèä
çæòèêð ñòæìs
üêøtyáâãä áëkyl Ester



Ionic Liquids

ó

Indian Standard

óà

International Organization for Standardisation

Ýóà

Japanese Automobile Standards Organization

à


þÜ
Ü
Ü

Þóû

Long Chain Saturated Factor

÷öß
îà


Fatty Acid Ethyl Ester
Fatty Acid Methyl Ester
Free Fatty Acid
Gas Chromatography Mass Spectrometry
Gas Chromatography Flame Ionization Detector
Hydrogen Bond Donor

Methyltriphenylphosphoniumbromide

îÜ
Ü
Ü
ÚÛÜ
Universitas Sumatera Utara



 !"#$zation for Economic Co-operation and Development

%&'(

%)*+),- &./0 '1232 (-,

4'&5

Paratoluenesulfonic Acid

%6

Palm Oil Mill Effluent

&78

&.,30,) 7,9*3,: 830*319,

&%

Sludge Palm Oil

';6&5

Trifluoromethanesulfonic Acid