Pengaruh Molar Metanol Dengan Minyak dan Waktu Reaksi Pada Pembuatan Biodiesel dari Limbah Minyak Jelantah dengan Menggunakan Katalis Heterogen Abu Kulit Pisang Kepok
PENGARUH PERBANDINGAN MOLAR METANOL
DENGAN MINYAK DAN WAKTU REAKSI PADA
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN
ABU KULIT PISANG KEPOK
SKRIPSI
SAMSUL BAHRI DAMANIK
120405069
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
1
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PERBANDINGAN MOLAR METANOL
DENGAN MINYAK DAN WAKTU REAKSI PADA
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN
ABU KULIT PISANG KEPOK
SKRIPSI
SAMSUL BAHRI DAMANIK
120405069
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
2
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PERBANDINGAN MOLAR METANOL DENGAN MINYAK
DAN WAKTU REAKSI PADA PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN ABU
KULIT PISANG KEPOK
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, 25 April 2017
Samsul Bahri Damanik
NIM 120405069
3
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGARUH PERBANDINGAN MOLAR METANOL DENGAN MINYAK
DAN WAKTU REAKSI PADA PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN ABU
KULIT PISANG KEPOK
Dibuat sebagai melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diajukan pada sidang ujian skripsi pada 18 April 2017 dan dinyatakan memenuhi
syarat sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
(Ir. Renita Manurung, MT)
NIP. 19681214 199702 2 002
(Ir. Bambang Trisakti, MT)
NIP. 19660925 199103 1 003
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
(Ir. Renita Manurung, MT)
NIP. 19681214 199702 2 002
N
(Dr. Erni Misran, ST., MT)
NIP. 19730913 200003 2 001
i
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini
berjudul “Pengaruh Molar Metanol Dengan Minyak dan Waktu Reaksi Pada
Pembuatan Biodiesel dari Limbah Minyak Jelantah dengan Menggunakan
Katalis Heterogen Abu Kulit Pisang Kepok’’
Selama pelaksanaan dan penulisan skripsi ini, penulis dibantu oleh banyak pihak,
sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Erni Misran, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan ilmu dan arahan dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Dosen Penguji I sekaligus Koordinator
Penelitian Departemen Teknik Kimia atas masukan dan arahan dalam penulisan
skripsi ini.
3. Ir. Bambang Trisakti M.T selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Orang tua penulis yang telah banyak mendukung dan membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini baik secara spiritual maupun material.
6. Noventa Pramana selaku partner yang telah bekerja sama penuh selama
penyelesaian skripsi.
7. Keluarga Laboratorium Proses Industri Kimia yang tidak dapat disebutkan satu
persatu
8. Teman-teman satu angkatan yang telah membantu penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu sangat diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk membantu
dalam penyempurnaan skripsi ini.
Medan,
April 2017
Samsul Bahri Damanik
ii
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, Tgl Lahir
Nama Orang Tua
: Samsul Bahri Damanik
: 120405069
: Dame Raya, 29 September 1993
: Abdul Rahman Damanik dan
Ralimah Sinaga.
Alamat Orang Tua :
Jalan Besar Siantar – Seribu Dolok Km 25 , Kec. Raya
Kabupaten Simalungun.
Riwayat Pendidikan :
SD Negeri 091324 Merek Raya tahun 2000 – 2006
SMP N 3 Merek Raya tahun 2006 – 2009
SMA N 1 RAYA tahun 2009 – 2012
Pengalaman organisasi/kerja :
1. Ketua Departemen PPSDM K3MI AL-HADID FT USU Periode 20132014.
2. Ketua Umum Covalen Study Group (CSG) Departemen Teknik Kimia
fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Periode 2014-2015
3. Sekretaris Umum Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK)
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Periode 2015-2016.
4. Anggota Kaderisasi UKMI AD-DAKWAH Universitas Sumatera Utara
Periode 2016-2017
5. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara tahun 2015-2017
6. Kerja Praktek di PT. PLN Persero Sektor Pembangkitan Belawan tahun
2016.
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Biodiesel adalah bahan bakar untuk mesin diesel yang berasal dari sumber yang
terbaharukan berupa minyak nabati maupun lemak hewan. Pada penelitian ini
dilakukan pemanfaatan limbah minyak jelantah dalam pembuatan bodiesel dengan
menggunkan katalis padat kalium oksida. Minyak jelantah merupakan minyak yang
berasal dari sisa penggorengan yang sudah tidak layak digunakan kembali. Katalis
padat yang digunakan berasal dari limbah kulit pisang kepok yang dikalsinasi
membentuk katalis K2O pada temperatur 550 oC selama 5 jam. Pada penelitian ini
diamati pengaruh perbandingan mol metanol/minyak dan waktu reaksi
transesterifikasi. Reaksi transesterifikasi dilakukan pada suhu 65 oC, perbandingan
mol metanol/minyak 13:1, 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, waktu reaksi 2,3,4 jam, dan jumlah
katalis 6% dari berat minyak. Biodiesel yang dihasilkan kemudian dianalisis untuk
mendapatkan kemurnian metil ester, densitas, viskositas, dan titik nyala. Kondisi
terbaik diperoleh pada perbandingan mol metanol/minyak sebesar 15 : 1, dan waktu
reaksi 3 jam, dengan yield sebesar 92,88%, kadar metil ester 98,38%, densitas
sebesar 868,89 kg/m3, viskositas kinematik sebesar 5,25 cSt, dan titik nyala sebesar
120 oC. Secara keseluruhan hasil yang diperoleh telah sesuai dengan SNI 04-71822012. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa minyak jelantah dan kulit pisang
kepok layak digunakan dalam pembuatan biodiesel
Kata kunci : biodiesel, minyak jelantah, kalium oksida, kulit pisang kepok,
transesterifikasi
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Biodiesel is a fuel for diesel engines derived from renewable sources such as
vegetable oils or animal fats. In this research, utilization of waste cooking oil in the
prouct bodiesel that using solid catalyzed potassium oxide (K2O). Waste cooking oil
is a residual oil from frying is not feasible to reuse. Heterogeneous catalyst was
derived from banana peel waste that was calcined to form K2O at 550 °C for 5 hours.
This study aimed to the effects of mole ratio of methanol / oil and a
transesterification reaction time. The transesterification reaction were carried out at a
temperature of 65 °C, the mole ratio of methanol / oil of 13: 1, 14: 1, 15: 1, 16: 1, 17:
1), reaction time of 2,3,4 hours and the catalyst loading 6 % (wt %). Biodiesel is then
analyzed to obtain methyl ester content, density, viscosity and flash point. The best
conditions was obtained the mole ratio of methanol / oil of 15: 1, reaction time of 3
hours, with a yield of 92.88%, methyl ester content 98.38%, density of 868.89 kg/m 3,
kinematic viscosity of 5, 25 cSt and flash point of 120 °C. The results obtained in
this study fullfilled the SNI 04-7182-2012. The results indicated that the waste
cooking oil and banana peel ash suitable to utilize in biodiesel production.
Key words : biodiesel, waste cooking oil, potassium oxide, kepok peel,
transesterification
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
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
xv
DAFTAR SIMBOL
xvi
BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Manfaat Penelitian
3
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
4
TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Biodiesel
6
2.2 Minyak Jelantah
7
2.3 Alkohol
8
2.4 Katalis Heterogen
9
2.5 Pisang
10
BAB II
2.5.1 Pisang Kepok
BAB III
10
2.6 Transesterifikasi
11
METODOLOGI PENELITIAN
14
3.1
14
Lokasi dan Waktu Penelitian
vi
Universitas Sumatera Utara
3.2
Bahan Dan Peralatan
14
3.2.1 Bahan
14
3.2.2 Peralatan
14
3.3
Rancangan Percobaan
16
3.4
Prosedur Penelitian
16
3.4.1 Pemurnian Minyak Jelantah
16
3.4.2 Pembuatan Katalis K2O dari kulit Pisang Kepok
16
3.4.3 ProsesTransesterifikasi
17
Analisa Bahan Baku
17
3.5.1 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas Minyak Jelantah
17
3.5.2 Analisis Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah
18
3.5.3 Analisis Kadar Air dan Kotoran Minyak Jelantah
18
3.5.4 Analisis Kadar Air dan Kadar Abu Kulit Pisang Kepok
18
3.5.5 Analisis Morfologi dan Komposisi Katalis
18
Analisis Biodiesel
19
3.6.1 Analisis Kemurnian
19
3.6.2 Analisis Densitas
19
3.6.3 Analisis Viskositas
19
3.6.4 Analis Titik Nyala
20
Flowhart Percobaan
20
3.7.1 Flowhart Preparasi Abu Kulit Pisang
20
3.7.2 Flowhart Proses Transesterifikasi
21
3.7.4 Flowhart Analisis Densitas
22
3.7.5 Flowhart Analisis Viskositas
23
3.5
3.6
3.7
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
24
4.1
Analisis Bahan Baku
24
4.1.1 Pre-treatment Minyak Jelantah
24
4.1.2
25
4.2
Komposisi Asam Lemak Minyak Jelantah
Pembuatan Katalis
26
4.2.1 Karakteristik Bahan Baku Katalis
26
4.2.2 Analisis Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
27
vii
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Yield Biodiesel Katalis K2O Murni dengan Katalis Abu
Kulit Pisang Kepok
4.3
29
Pengaruh Variabel Percobaan Terhadap Yield Biodiesel Pada
Proses Transesterifikasi
4.3.1
4.4
BAB V
30
Pengaruh Waktu Reaksi terhadap Yield Biodiesel
30
Analisis Sifat Fisik Biodiesel dari Limbah Minyak Jelantah
32
4.4.1
Analisis Densitas
32
4.4.2
Analisis Viskositas
33
4.4.3
Analisis Kadar Ester
34
4.4.4
Analisis Titik Nyala
34
KESIMPULAN DAN SARAN
36
5.1
Kesimpulan
36
5.2
Saran
37
DAFTAR PUSTAKA
38
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Trigliserida
13
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Secara
Transesterifikasi Trigliserida Menggunakan Katalis K2O dari Abu Kulit
Pisang Kepok
15
Gambar 3.2 Flowchart Flowchart Preparasi Abu Kulit Pisang
20
Gambar 3.3 Flowchart Proses Transesterifikasi
22
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Densitas
22
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas
23
Gambar 4.1 Hasil Analisis SEM Pada Abu Kulit Pisang Kepok
27
Gambar 4.2 Perbandingan Yield Biodiesel Katalis K2O Murni dengan Katalis Abu
Kulit Pisang Kepok
29
Gambar 4.3 Hubungan Antara Waktu Reaksi dengan Yield Biodiesel pada Kondisi
Suhu Raksi 65 oC dan Jumlah Katalis K2O 6%
30
Gambar 4.4 Hubungan Antara Waktu Reaksi dengan Densitas Biodiesel pada
Kondisi Suhu Raksi 65 oC dan Jumlah Katalis K2O 6%
32
Gambar 4.5 Hubungan Antara Waktu Reaksi dengan Viskositas Biodiesel pada
Kondisi Suhu Reaksi 65 oC dan Jumlah Katalis K2O 6%
33
Gambar D.1 Foto Kulit Pisang Kepok
50
Gambar D.2 Foto Pencucian Kulit Pisang Kepok
50
Gambar D.3 Foto Pengeringan Kulit Pisang Kepok
50
Gambar D.4 Foto Hasil Pengeringan Kulit Pisang Kepok
51
Gambar D.5 Foto penghalusan Kulit Pisang Kepok
51
Gambar D.6 Foto Serbuk Kulit Pisang Kepok
51
Gambar D.7 Foto Kalsinasi Kulit Pisang Kepok
52
Gambar D.8 Foto Hasil Kalsinasi Kulit Pisang Kepok
52
Gambar D.9 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
52
Gambar D.10 Foto Bahan Baku Minyak Jelantah
53
Gambar D.11 Foto Analisa Kadar Kotoran Minyak Jelantah
53
Gambar D.12 Foto Campuran Metanol Dengan Katalis
53
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.13 Foto Proses Transesterifikasi
54
Gambar D.14 Foto Pemisahan Hasil Transesterifikasi
54
Gambar D.15 Foto Metil Ester Hasil Pemisahan
54
Gambar D.16 Foto Analisis Densitas
55
Gambar D.17 Foto Analisis Viskositas
55
Gambar D.18 Foto Analisis Titik Nyala
55
Gambar D.19 Foto Hasil Biodiesel
56
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI 04 -7182-2012
7
Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Dari Minyak Jelantah
8
Tabel 2.3 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Metanol
9
Tabel 2.4 Komposisi Kimia Dalam Kulit Pisang Kepok
11
Tabel 3.1 Rancangan Penelitian
16
Tabel 4.1 Karakteristik Minyak Jelantah Pre-Treatment
24
Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak dari Minyak Jelantah
25
Tabel 4.3 Karakteristik Kulit Pisang Kepok
26
Tabel 4.4 Komposisis Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
26
Tabel 4.5 Kadar Ester Biodiesel
34
Tabel LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Minyak Jelantah
43
Tabel LA.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku Minyak Jelantah
43
Tabel LB.1 Hasil Analisis EDX Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
44
Tabel LB.2 Hasil Analisis Densitas Biodiesel
44
Tabel LB.3 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel
45
Tabel LB.4 Hasil Analisis Yield Metil Ester
45
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU
43
A.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Minyak Jelantah
43
A.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku Minyak Jelantah
43
LAMPIRAN B DATA PENELITIAN
44
B.1 Komposisi Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
44
B.2 Data Densitas Biodiesel
44
B.3 Data Viskositas Kinematik Biodiesel
45
B.4 Data Yield Metil Ester
45
LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN
46
C.1 Perhitungan Kadar FFA Minyak Jelantah
46
C.2 Perhitungan Kadar Air Kulit Pisang Kepok dan Minyak
46
C.3 Perhitungan Kadar Abu Kulit Pisang Kepok
47
C.4 Perhitungan Kadar Kotoran Minyak Jelantah
47
C.5 Perhitungan Kebutuhan Metanol
47
C.6 Perhitungan Yield Biodiesel
48
C.7 Perhitungan Densitas Biodiesel
48
C.8 Perhitungan Viskositas Biodiesel
49
LAMPIRAN D DOKUMENTASI PENELITIAN
50
D.1 Foto Preparasi Abu Kulit Pisang Kepok
50
D.2 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
52
D.3 Foto Proses Transesterifikasi
53
D.4 Foto Analisis Biodiesel
55
LAMPIRAN E HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU MINYAK
JELANTAH, KATALIS ABU KULIT PISANG KEPOK, DAN BIODIESEL
57
E.1 Hasil Analisis Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah
57
E.2 Hasil Analisis Komposisi Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
58
E.3 Hasil Analisis SEM Struktur Morfologi Katalis Abu Kulit Pisang
Kepok
59
E.4 Hasil Analisis Komposisi Biodiesel
59
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
AOCS
American Oil Chemists Society
ASTM
American Standard Testing Method
EDX
Energy X-Ray Spectroscopy
SEM
Scanning Electron Microscopy
BM
Berat Molekul
cSt
Centistokes
FAME
Fatty Acid Methyl Ester
FFA
Free Fatty Acid
GCMS
Gas Chromatography Mass Spechtrophometry
OECD
Organization for Economic Coorperation and
Development
rpm
rotary per minute
SNI
Standar Nasional Indonesia
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
T
Suhu
o
N
Normalitas larutan NaOH
N
V
Volume larutan NaOH terpakai
Ml
M
Berat molekul FFA minyak jelantah
gr/mol
m
Berat sampel
Kg
ρ
Massa jenis
kg/m3
sg
Spesific gravity
t
Waktu alir
S
k
Konstanta alir
kg/m.s2
C
xiv
Universitas Sumatera Utara
DENGAN MINYAK DAN WAKTU REAKSI PADA
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN
ABU KULIT PISANG KEPOK
SKRIPSI
SAMSUL BAHRI DAMANIK
120405069
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
1
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PERBANDINGAN MOLAR METANOL
DENGAN MINYAK DAN WAKTU REAKSI PADA
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN
ABU KULIT PISANG KEPOK
SKRIPSI
SAMSUL BAHRI DAMANIK
120405069
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2017
2
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PERBANDINGAN MOLAR METANOL DENGAN MINYAK
DAN WAKTU REAKSI PADA PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN ABU
KULIT PISANG KEPOK
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, 25 April 2017
Samsul Bahri Damanik
NIM 120405069
3
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGARUH PERBANDINGAN MOLAR METANOL DENGAN MINYAK
DAN WAKTU REAKSI PADA PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN ABU
KULIT PISANG KEPOK
Dibuat sebagai melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diajukan pada sidang ujian skripsi pada 18 April 2017 dan dinyatakan memenuhi
syarat sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
(Ir. Renita Manurung, MT)
NIP. 19681214 199702 2 002
(Ir. Bambang Trisakti, MT)
NIP. 19660925 199103 1 003
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
(Ir. Renita Manurung, MT)
NIP. 19681214 199702 2 002
N
(Dr. Erni Misran, ST., MT)
NIP. 19730913 200003 2 001
i
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini
berjudul “Pengaruh Molar Metanol Dengan Minyak dan Waktu Reaksi Pada
Pembuatan Biodiesel dari Limbah Minyak Jelantah dengan Menggunakan
Katalis Heterogen Abu Kulit Pisang Kepok’’
Selama pelaksanaan dan penulisan skripsi ini, penulis dibantu oleh banyak pihak,
sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Erni Misran, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan ilmu dan arahan dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Dosen Penguji I sekaligus Koordinator
Penelitian Departemen Teknik Kimia atas masukan dan arahan dalam penulisan
skripsi ini.
3. Ir. Bambang Trisakti M.T selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Orang tua penulis yang telah banyak mendukung dan membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini baik secara spiritual maupun material.
6. Noventa Pramana selaku partner yang telah bekerja sama penuh selama
penyelesaian skripsi.
7. Keluarga Laboratorium Proses Industri Kimia yang tidak dapat disebutkan satu
persatu
8. Teman-teman satu angkatan yang telah membantu penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena
itu sangat diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk membantu
dalam penyempurnaan skripsi ini.
Medan,
April 2017
Samsul Bahri Damanik
ii
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama
NIM
Tempat, Tgl Lahir
Nama Orang Tua
: Samsul Bahri Damanik
: 120405069
: Dame Raya, 29 September 1993
: Abdul Rahman Damanik dan
Ralimah Sinaga.
Alamat Orang Tua :
Jalan Besar Siantar – Seribu Dolok Km 25 , Kec. Raya
Kabupaten Simalungun.
Riwayat Pendidikan :
SD Negeri 091324 Merek Raya tahun 2000 – 2006
SMP N 3 Merek Raya tahun 2006 – 2009
SMA N 1 RAYA tahun 2009 – 2012
Pengalaman organisasi/kerja :
1. Ketua Departemen PPSDM K3MI AL-HADID FT USU Periode 20132014.
2. Ketua Umum Covalen Study Group (CSG) Departemen Teknik Kimia
fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Periode 2014-2015
3. Sekretaris Umum Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK)
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Periode 2015-2016.
4. Anggota Kaderisasi UKMI AD-DAKWAH Universitas Sumatera Utara
Periode 2016-2017
5. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara tahun 2015-2017
6. Kerja Praktek di PT. PLN Persero Sektor Pembangkitan Belawan tahun
2016.
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Biodiesel adalah bahan bakar untuk mesin diesel yang berasal dari sumber yang
terbaharukan berupa minyak nabati maupun lemak hewan. Pada penelitian ini
dilakukan pemanfaatan limbah minyak jelantah dalam pembuatan bodiesel dengan
menggunkan katalis padat kalium oksida. Minyak jelantah merupakan minyak yang
berasal dari sisa penggorengan yang sudah tidak layak digunakan kembali. Katalis
padat yang digunakan berasal dari limbah kulit pisang kepok yang dikalsinasi
membentuk katalis K2O pada temperatur 550 oC selama 5 jam. Pada penelitian ini
diamati pengaruh perbandingan mol metanol/minyak dan waktu reaksi
transesterifikasi. Reaksi transesterifikasi dilakukan pada suhu 65 oC, perbandingan
mol metanol/minyak 13:1, 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, waktu reaksi 2,3,4 jam, dan jumlah
katalis 6% dari berat minyak. Biodiesel yang dihasilkan kemudian dianalisis untuk
mendapatkan kemurnian metil ester, densitas, viskositas, dan titik nyala. Kondisi
terbaik diperoleh pada perbandingan mol metanol/minyak sebesar 15 : 1, dan waktu
reaksi 3 jam, dengan yield sebesar 92,88%, kadar metil ester 98,38%, densitas
sebesar 868,89 kg/m3, viskositas kinematik sebesar 5,25 cSt, dan titik nyala sebesar
120 oC. Secara keseluruhan hasil yang diperoleh telah sesuai dengan SNI 04-71822012. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa minyak jelantah dan kulit pisang
kepok layak digunakan dalam pembuatan biodiesel
Kata kunci : biodiesel, minyak jelantah, kalium oksida, kulit pisang kepok,
transesterifikasi
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Biodiesel is a fuel for diesel engines derived from renewable sources such as
vegetable oils or animal fats. In this research, utilization of waste cooking oil in the
prouct bodiesel that using solid catalyzed potassium oxide (K2O). Waste cooking oil
is a residual oil from frying is not feasible to reuse. Heterogeneous catalyst was
derived from banana peel waste that was calcined to form K2O at 550 °C for 5 hours.
This study aimed to the effects of mole ratio of methanol / oil and a
transesterification reaction time. The transesterification reaction were carried out at a
temperature of 65 °C, the mole ratio of methanol / oil of 13: 1, 14: 1, 15: 1, 16: 1, 17:
1), reaction time of 2,3,4 hours and the catalyst loading 6 % (wt %). Biodiesel is then
analyzed to obtain methyl ester content, density, viscosity and flash point. The best
conditions was obtained the mole ratio of methanol / oil of 15: 1, reaction time of 3
hours, with a yield of 92.88%, methyl ester content 98.38%, density of 868.89 kg/m 3,
kinematic viscosity of 5, 25 cSt and flash point of 120 °C. The results obtained in
this study fullfilled the SNI 04-7182-2012. The results indicated that the waste
cooking oil and banana peel ash suitable to utilize in biodiesel production.
Key words : biodiesel, waste cooking oil, potassium oxide, kepok peel,
transesterification
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
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
xv
DAFTAR SIMBOL
xvi
BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Manfaat Penelitian
3
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
4
TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Biodiesel
6
2.2 Minyak Jelantah
7
2.3 Alkohol
8
2.4 Katalis Heterogen
9
2.5 Pisang
10
BAB II
2.5.1 Pisang Kepok
BAB III
10
2.6 Transesterifikasi
11
METODOLOGI PENELITIAN
14
3.1
14
Lokasi dan Waktu Penelitian
vi
Universitas Sumatera Utara
3.2
Bahan Dan Peralatan
14
3.2.1 Bahan
14
3.2.2 Peralatan
14
3.3
Rancangan Percobaan
16
3.4
Prosedur Penelitian
16
3.4.1 Pemurnian Minyak Jelantah
16
3.4.2 Pembuatan Katalis K2O dari kulit Pisang Kepok
16
3.4.3 ProsesTransesterifikasi
17
Analisa Bahan Baku
17
3.5.1 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas Minyak Jelantah
17
3.5.2 Analisis Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah
18
3.5.3 Analisis Kadar Air dan Kotoran Minyak Jelantah
18
3.5.4 Analisis Kadar Air dan Kadar Abu Kulit Pisang Kepok
18
3.5.5 Analisis Morfologi dan Komposisi Katalis
18
Analisis Biodiesel
19
3.6.1 Analisis Kemurnian
19
3.6.2 Analisis Densitas
19
3.6.3 Analisis Viskositas
19
3.6.4 Analis Titik Nyala
20
Flowhart Percobaan
20
3.7.1 Flowhart Preparasi Abu Kulit Pisang
20
3.7.2 Flowhart Proses Transesterifikasi
21
3.7.4 Flowhart Analisis Densitas
22
3.7.5 Flowhart Analisis Viskositas
23
3.5
3.6
3.7
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
24
4.1
Analisis Bahan Baku
24
4.1.1 Pre-treatment Minyak Jelantah
24
4.1.2
25
4.2
Komposisi Asam Lemak Minyak Jelantah
Pembuatan Katalis
26
4.2.1 Karakteristik Bahan Baku Katalis
26
4.2.2 Analisis Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
27
vii
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 Yield Biodiesel Katalis K2O Murni dengan Katalis Abu
Kulit Pisang Kepok
4.3
29
Pengaruh Variabel Percobaan Terhadap Yield Biodiesel Pada
Proses Transesterifikasi
4.3.1
4.4
BAB V
30
Pengaruh Waktu Reaksi terhadap Yield Biodiesel
30
Analisis Sifat Fisik Biodiesel dari Limbah Minyak Jelantah
32
4.4.1
Analisis Densitas
32
4.4.2
Analisis Viskositas
33
4.4.3
Analisis Kadar Ester
34
4.4.4
Analisis Titik Nyala
34
KESIMPULAN DAN SARAN
36
5.1
Kesimpulan
36
5.2
Saran
37
DAFTAR PUSTAKA
38
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Trigliserida
13
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Secara
Transesterifikasi Trigliserida Menggunakan Katalis K2O dari Abu Kulit
Pisang Kepok
15
Gambar 3.2 Flowchart Flowchart Preparasi Abu Kulit Pisang
20
Gambar 3.3 Flowchart Proses Transesterifikasi
22
Gambar 3.4 Flowchart Analisis Densitas
22
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Viskositas
23
Gambar 4.1 Hasil Analisis SEM Pada Abu Kulit Pisang Kepok
27
Gambar 4.2 Perbandingan Yield Biodiesel Katalis K2O Murni dengan Katalis Abu
Kulit Pisang Kepok
29
Gambar 4.3 Hubungan Antara Waktu Reaksi dengan Yield Biodiesel pada Kondisi
Suhu Raksi 65 oC dan Jumlah Katalis K2O 6%
30
Gambar 4.4 Hubungan Antara Waktu Reaksi dengan Densitas Biodiesel pada
Kondisi Suhu Raksi 65 oC dan Jumlah Katalis K2O 6%
32
Gambar 4.5 Hubungan Antara Waktu Reaksi dengan Viskositas Biodiesel pada
Kondisi Suhu Reaksi 65 oC dan Jumlah Katalis K2O 6%
33
Gambar D.1 Foto Kulit Pisang Kepok
50
Gambar D.2 Foto Pencucian Kulit Pisang Kepok
50
Gambar D.3 Foto Pengeringan Kulit Pisang Kepok
50
Gambar D.4 Foto Hasil Pengeringan Kulit Pisang Kepok
51
Gambar D.5 Foto penghalusan Kulit Pisang Kepok
51
Gambar D.6 Foto Serbuk Kulit Pisang Kepok
51
Gambar D.7 Foto Kalsinasi Kulit Pisang Kepok
52
Gambar D.8 Foto Hasil Kalsinasi Kulit Pisang Kepok
52
Gambar D.9 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
52
Gambar D.10 Foto Bahan Baku Minyak Jelantah
53
Gambar D.11 Foto Analisa Kadar Kotoran Minyak Jelantah
53
Gambar D.12 Foto Campuran Metanol Dengan Katalis
53
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.13 Foto Proses Transesterifikasi
54
Gambar D.14 Foto Pemisahan Hasil Transesterifikasi
54
Gambar D.15 Foto Metil Ester Hasil Pemisahan
54
Gambar D.16 Foto Analisis Densitas
55
Gambar D.17 Foto Analisis Viskositas
55
Gambar D.18 Foto Analisis Titik Nyala
55
Gambar D.19 Foto Hasil Biodiesel
56
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI 04 -7182-2012
7
Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Dari Minyak Jelantah
8
Tabel 2.3 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Metanol
9
Tabel 2.4 Komposisi Kimia Dalam Kulit Pisang Kepok
11
Tabel 3.1 Rancangan Penelitian
16
Tabel 4.1 Karakteristik Minyak Jelantah Pre-Treatment
24
Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak dari Minyak Jelantah
25
Tabel 4.3 Karakteristik Kulit Pisang Kepok
26
Tabel 4.4 Komposisis Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
26
Tabel 4.5 Kadar Ester Biodiesel
34
Tabel LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Minyak Jelantah
43
Tabel LA.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku Minyak Jelantah
43
Tabel LB.1 Hasil Analisis EDX Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
44
Tabel LB.2 Hasil Analisis Densitas Biodiesel
44
Tabel LB.3 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel
45
Tabel LB.4 Hasil Analisis Yield Metil Ester
45
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU
43
A.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Minyak Jelantah
43
A.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku Minyak Jelantah
43
LAMPIRAN B DATA PENELITIAN
44
B.1 Komposisi Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
44
B.2 Data Densitas Biodiesel
44
B.3 Data Viskositas Kinematik Biodiesel
45
B.4 Data Yield Metil Ester
45
LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN
46
C.1 Perhitungan Kadar FFA Minyak Jelantah
46
C.2 Perhitungan Kadar Air Kulit Pisang Kepok dan Minyak
46
C.3 Perhitungan Kadar Abu Kulit Pisang Kepok
47
C.4 Perhitungan Kadar Kotoran Minyak Jelantah
47
C.5 Perhitungan Kebutuhan Metanol
47
C.6 Perhitungan Yield Biodiesel
48
C.7 Perhitungan Densitas Biodiesel
48
C.8 Perhitungan Viskositas Biodiesel
49
LAMPIRAN D DOKUMENTASI PENELITIAN
50
D.1 Foto Preparasi Abu Kulit Pisang Kepok
50
D.2 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
52
D.3 Foto Proses Transesterifikasi
53
D.4 Foto Analisis Biodiesel
55
LAMPIRAN E HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU MINYAK
JELANTAH, KATALIS ABU KULIT PISANG KEPOK, DAN BIODIESEL
57
E.1 Hasil Analisis Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah
57
E.2 Hasil Analisis Komposisi Katalis Abu Kulit Pisang Kepok
58
E.3 Hasil Analisis SEM Struktur Morfologi Katalis Abu Kulit Pisang
Kepok
59
E.4 Hasil Analisis Komposisi Biodiesel
59
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
AOCS
American Oil Chemists Society
ASTM
American Standard Testing Method
EDX
Energy X-Ray Spectroscopy
SEM
Scanning Electron Microscopy
BM
Berat Molekul
cSt
Centistokes
FAME
Fatty Acid Methyl Ester
FFA
Free Fatty Acid
GCMS
Gas Chromatography Mass Spechtrophometry
OECD
Organization for Economic Coorperation and
Development
rpm
rotary per minute
SNI
Standar Nasional Indonesia
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
T
Suhu
o
N
Normalitas larutan NaOH
N
V
Volume larutan NaOH terpakai
Ml
M
Berat molekul FFA minyak jelantah
gr/mol
m
Berat sampel
Kg
ρ
Massa jenis
kg/m3
sg
Spesific gravity
t
Waktu alir
S
k
Konstanta alir
kg/m.s2
C
xiv
Universitas Sumatera Utara