SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) SKRIPSI

Transkripsi

1 SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) SKRIPSI Oleh RAJA NICO PEREZ DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER

2 SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) SKRIPSI Oleh RAJA NICO PEREZ SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, Oktober 2016 Raja Nico Perez NIM: ii

4 PENGESAHAN Skripsi dengan judul: SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 19 Oktober 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Mengetahui, Medan, Oktober 2016 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, M.T Ir. Renita Manurung, M.T NIP NIP: Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dr. Ir. Taslim, M.Si Dr. Eng. Rondang Tambun, S.T., M.T NIP: NIP: PRAKATA iii

5 Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Sintesis Biodiesel dari Refined, Bleached and Deodorized Palm Oil (RBDPO) Menggunakan Co-Solvent Deep Eutectic Solvent (DES), berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar - besarnya kepada: 1. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberi ilmu,arahan dan dana selama pelaksanaan penelitian ini serta banyak memberikan bimbingan dalam penulisan skripsi ini dan juga sekaligus selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. 2. Bapak Dr. Ir. Taslim,M.Si selaku Dosen Penguji I dan Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku Dosen Penguji II yang telah banyak meberikan kritik dan saran yang membangun dalam penyelesain skripsi ini 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas. 4. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak ilmu yang berharga dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan. 5. Partner penelitian Golda Claudia Simanjuntak, ST yang selama ini bekerja sama, bertukar pikiran, dan berjuang bersama dalam penyelesaian skripsi demi meraih gelar sarjana teknik bersama-sama. 6. Sahabat Alfarodo Pharasian Silaban, ST dan Yosef Carol Hamongan Sianipar yang banyak memberikan semangat dan dukungan selama penelitaian dan penyelesain skripsi ini. iv

6 7. Teman-teman seperjuangan angakatan 2011, adik-adik angkatan 2012, 2013 & 2014 Teknik Kimia USU, Warkop Comunity Medan yang banyak memberikan dukungan kepada penulis selama penyelesain skripsi ini. 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 2016 Penulis Raja Nico Perez v

7 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi sarjana ini terkhusus untuk kedua orang tua penulis yaitu, Bapak Mangapul Samosir dan Ibu Dalan Parulian Pangaribuan yang selalu mendoakan dan memotivasi saya untuk secepatnya menyelesaikan skripsi ini serta untuk kakak dan abang tersayang Ayu Kristina Natalia, Andi Hakim, Daniel Fran Robin dan Elisabet serta adik tersayang Joel Chandra Putra yang selalu mendukung saya hingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik vi

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Raja Nico Perez NIM : ranirez@yahoo.com / rajanicoperez@gmail.com Tempat/tgl lahir : Dumai/14 April 1992 Nama Orang Tua : Mangapul Samosir Dalan Parulian Pangaribuan Alamat Orang Tua : Jalan Jawa No 83 Kelurahan Bumi Ayu, Kecamatan Dumai Selatan, Kota Dumai Asal Sekolah : SD Negeri 019 Bumi Ayu Dumai tahun SMP Santo Tarcisius Dumai tahun SMA Santo Tarcisius Dumai tahun Pengalaman organisasi/kerja: 1. Anggota Koordinator Seksi Keamanan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun Anggota Koordinator Seksi Keamanan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun Anggota Koordinator Seksi Peralatan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun Anggota Bidang Bakat dan Minat Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/ Panitia Penyambutan Mahasiswa Baru tahun Panitia Latihan Dasar Kepemimpinan dan Makrab tahun Panitia (Pekan Olah Raga dan Seni) PORSENI FT USU tahun Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Unit Usaha: Pabatu (PAB) Indonesia tahun 2015 Artikel yang dipublikasikan dalam jurnal/pertemuan Ilmiah : Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis Choline Chloride (ChCl) dengan Hydrogen Bond Donor Glukosa dan Etilen Glikol Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai : 1. Juara I Futsal Liga Himatek tahun Juara I Futsal Chem-Eng Cup tahun Juara II Futsal Chem-Eng Cup tahun 2014 vii

9 ABSTRAK Pengembangan teknologi yang ramah lingkungan saat ini mendapat perhatian penting dalam bidang kimia, salah satunya ialah pengembangan pelarut organik yang ramah lingkungan. Deep eutectic solvent (DES) berpotensi sebagai pelarut ramah lingkungan karena sifatnya yang tidak toksik, tidak reaktif dengan air, biodegradable, titik leleh rendah dan sintesisnya mudah dan murah untuk menghasilkan DES dengan kemurnian yang tinggi. DES adalah campuran sederhana dari suatu garam dan suatu senyawa Hidrogen Bond Donor (HBD), dimana keduanya terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Dalam penelitian ini DES yang digunakan berbasis ChCl (garam) dan D-Glukosa/Etilen Glikol (HBD) dengan rasio molar ChCl:D-Glukosa dan ChCl:Etilen Glikol masing-masing 2:1 dan 1:2 dan keduanya diaplikasikan sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel dari minyak sawit (RBDPO). Dari hasil analisis Gas Chromatography (GC), yield biodiesel tanpa penambahan DES diperoleh 92,7916 % dan penambahan kedua jenis DES pada konsentrasi 0; 1; 5; 10; 15 dam 20 % sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel semuanya menurunkan yield biodiesel, yaitu untuk DES berbasis ChCl/D- Glukosa masing-masing 89,7973; 71,2025; 51,4925; 19,1234 dan 110,5426 % dan untuk DES berbasis ChCl/Etilen Glikol masing-masing 91,2417; 86,6459; 85,1886; 83,4381 dan 80,788 %. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa DES berbasis ChCl/D- Glukosa tidak cocok digunakan sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel karena karakteristik DES meliputi titik beku, densitas dan viskositas yang tinggi. Hal tersebut menyebabkan kelarutan metanol dan minyak semakin menurun, sehingga konversi ke arah produk menjadi menurun dan menurunkan yield biodiesel. Sedangkan untuk DES berbasis ChCl/Etilen Glikol, DES ini memiliki karakteristik yang lebih baik dibandingkan DES berbasis ChCl/D-Glukosa, yaitu memiliki titik beku, densitas dan viskositas yang lebih rendah. Akan tetapi, penggunaan DES berbasis ChCl/Etilen Glikol ini juga menurunkan yield biodiesel. Hal ini disebabkan oleh ikatan hidrogen yang sangat kuat dalam DES sehingga menghambat pembentukan metoksida dalam reaksi transesterifikasi sehingga menurunkan yield. Selain itu, kelarutan DES ini sangat tinggi, dimana DES cenderung akan mengikat metanol dalam reaksi sehingga juga akan menurunkan yield biodiesel. Dari hasil penelitian yang dilakukan disimpulkan bahwa pemilihan suatu DES sebagai cosolvent dalam sintesis biodiesel perlu terlebih dahulu dilakukan analisis karakteristik DES apakah sesuai untuk diaplikasikan sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel. Kata kunci: deep eutectic solvent, co-solvent, ChCl, hidrogen bond donor, D- glukosa, etilen glikol, biodiesel, RBDPO. viii

10 ABSTRACT The development of eco-friendly technology solvent has attracted interest in a chemical field. Deep eutectic solvent ( DES ) has emerged as an interesting type of eco-friendly solvent. Its characteristic is non-toxic, non-reactive with water, biodegradable, have a low melting point, also simple and inexpensive to synthesized for producing DES with high purity. DES is a mixture of salt and a compound of hydrogen bond donor ( hbd ), were connected through hydrogen bonds.in this research, DES used based chcl ( salt ) and / d-glucose ethylene glycol ( hbd ) with the ratio of the molar chcl: d-glucose and chcl: ethylene glycol each 2: 1 and 1: 2 and both applied as co-solvent in the biodiesel synthesis from palm oil ( RBDPO ). From the gas chromatography ( GC ) analysis, biodiesel yield without added DES obtained 92,7916 % and by adding both DES at concentration 0; 1; 5; 10; 15 and 20 % as co-solvent in the biodiesel synthesis can decrease biodiesel yield, which for DES-based CHCl / D-Glucose respectively ; ; ; and % and for DES-based CHCl / Ethylene Glycol respectively ; ; ; and %. The result showed that the DESbased CHCl / D-Glucose is unsuitable used as co-solvent in the synthesis biodiesel because of the characteristic of DES which has a high freezing point, density, and viscosity. This caused the methanol and oil solubility decreases, so the conversion toward the product being declined and decreased the biodiesel yield. The DESbased CHCl / Ethylene Glycol has better characteristics than the DES-based CHCl / D-Glucose, which has a lower freezing point, density, and viscosity. However, the use of DES-based CHCl / Ethylene Glycol can decrease the biodiesel yield. It is caused by strong hydrogen bonds in the DES thus inhibiting the formation methoxide in transesterification reactions resulting in lower yield. In addition, solubility DES is very high, where DES is binding methanol in the reaction so it is also will decrease biodiesel yield.characteristic analysis of a DES co-solvent in the biodiesel synthesis is needed for choosing DES that appropriate for applied as co-solvent in the biodiesel synthesis. Keywords: deep eutectic solvent, co-solvent, chcl, hydrogen bond donor, d-glucose, ethylene glycol, biodiesel, RBDPO. ix

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN PRAKATA DEDIKASI RIWAYAT HIDUP PENULIS ABSTRAK ABSTRACT ii iii v vi vii viii x DAFTAR ISI xi DAFTAR GAMBAR xiii DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR SINGKATAN xv xvi xvii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Perkembangan Industri Kimia Deep Eutectic Solvent (DES) Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) Aplikasi Deep Eutectic Solvent (DES) Dalam Bidang Biodiesel Sintesis Biodiesel 9 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Dan Waktu Penelitian Bahan Dan Peralatan Bahan Penelitian 12 x

12 3.2.2 Peralatan Penelitian Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel Prosedur Penelitian Proses Sintesis Biodiesel Sketsa Percobaan Proses sintesis Biodiesel Prosedur Analisis Analisa Komposisi Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 16 RBDPO dengan Metode AOCS Official Method Ca 5a Analisis Komposisi Bahan Baku Minyak Sawit dan 16 Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 16 Metode OECD Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 16 Metode Tes ASTM D Flowchart Penelitian Proses Sintesis Biodiesel 17 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) ANALISIS BAHAN BAKU REFINED, BLEACHED AND 20 DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) 4.3 ANALISIS YIELD BIODIESEL PENGARUH PENAMBAHAN DES BERBASISI ChCl/D- 22 GLUKOSA SEBAGAI CO-SOLVENT TERHADAP YIELD BIODIESEL PENGARUH PENAMBAHAN DES BERBASISI 25 ChCl/ETILEN GLIKOL SEBAGAI CO-SOLVENT TERHADAP YIELD BIODIESEL BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 31 DAFTAR PUSTAKA 32 xi

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Diagram Reprsentasi Teori Titik Eutektik Campuran 7 Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi 10 Gambar 3.1 Rangkain Peralatan Sintesis Biodiesel dari RBDPO 15 Secara Transesetrifikasi Menggunakan Katalis KOH dan Deep eteutectic solvents (DES) sebagai Co-Solvent Gambar 3.2 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel 19 Gambar 4.1 Pengaruh Konsentrasi DES Berbasis ChCl/D-Glukosa 24 terhadap Yield Biodiesel Gambar 4.2 Pengaruh Konsentrasi DES Berbasis ChCl/Etilen Glikol 24 terhadap Yield Biodiesel Gambar 4.2 Reaksi Transesterifikasi sintesis Biodiesel dengan 28 Penambahan DES sebagi co-solvent Gambar L4.1 Bahan Baku RBDPO 44 Gambar L4.2 Proses Transesterifikasi 44 Gambar L4.3 Foto Pemisahan Metil Ester 45 Gambar L4.4 Foto Produk Akhir Biodiesel 45 Gambar L4.5 Foto Analisis Densitas 46 Gambar L4.6 Foto Analisis Viskositas 46 Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak 47 RBDPO Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 48 (tanpa Co-Solvent) Gambar L5.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 49 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 1%) Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 50 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 5%) Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 51 xii

14 10%) Gambar L5.6 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 5 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 15%) Gambar L5.7 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 6 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 20%) Gambar L5.8 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 7 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 1%) Gambar L5.9 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 8 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 5%) Gambar L5.10 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 9 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 10 %) Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 10 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 15 %) Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 20 %) xiii

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Level Kode Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel 13 Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel 14 Tabel 4.1 Karakateristik Deep Eutectic Solvent (DES) pada Suhu C Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak RBDPO 22 Tabel 4.3 Data Yield Biodiesel 23 Tabel 4.4 Karaktersistik DES Berbasis ChCl/D-Glukosa dan 25 ChCl/Gliserol Tabel 4.5 Karaktersistik DES Berbasis ChCl/Etilen Glikol dan 28 ChCl/Gliserol Tabel L1.1 Komposisi Asam lemak RBDPO 38 Tabel L1.1 Komposisi Trigliserida RBDPO 39 Tabel L2.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel 40 Tabel L2.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel 40 Tabel L2.3 Hasil Analisis Yield dan Kemurnian Biodiesel 40 xiv

16 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 38 L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU RBDPO HASIL 38 ANALISIS GCMS L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU RBDPO 39 LAMPIRAN 2 DATA HASIL PENELITIAN 40 L2.1 DATA HASIL ANALISIS DENSITAS BIODIESEL 40 L2.2 DATA HASIL ANALISIS VISKOSITAS KINEMATIK 40 BIODIESEL L2.3 DATA YIELD DAN KEMURNIAN BIODIESEL 40 LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 41 L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA RBDPO 41 L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL 41 L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL 42 L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL 42 L3.4 PERHITUNGAN YIELD METIL ESTER 43 LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 44 L4.1 BAHAN BAKU RBDPO 44 L4.2 PROSES TRANSESTERIFIKASI 44 L4.3 FOTO PEMISAHAN METIL ESTER 45 L4.4 FOTO PRODUK AKHIR BIODIESEL 45 L4.5 FOTO ANALISIS DENSITAS 46 L4.6 FOTO ANALISIS VISKOSITAS 46 LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU RBDPO DAN 47 BIODIESEL L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK RBDPO 47 L5.2 HASIL ANALISIS BIODIESEL 48 xv

17 DAFTAR SINGKATAN ChCl DES FAME FFA GC-MS HBD ILs RBDPO Choline Cloride Deep Eutectic Solvent Fatty Acid Methyl Ester Free Fatty Acid Gas Chromatography Mass Spechtrophometry Hydrogen Bond Donor Ionic Liquids Refined, Bleached And Deodorized Palm Oil xvi