PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG

Transkripsi

1 PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 O C MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI COSOLVENT TESIS Oleh SABAR SILAEN /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 O C MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI COSOLVENT TESIS Untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Sekolah Pascasarjana Oleh SABAR SILAEN /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CAO PADA PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 o C MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI COSOLVENT Nama Mahasiswa : Sabar Silaen Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing DR. Marhaposan Situmorang Ketua Drs. Nimpan Bangun, M.Sc Anggota Ketua Program Studi, Dekan, Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D NIP NIP Tanggal Lulus: 14 Juni 2010

4 PERNYATAAN ORISINALITAS PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 o C MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI COSOLVENT T E S I S Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, Juni 2010 SABAR SILAEN NIM

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini: N a m a : Sabar Silaen N I M : Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Excluxive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 o C MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI COSOLVENT Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Juni 2010 SABAR SILAEN NIM

6 Telah diuji pada Tanggal : 14 Juni 2010 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Drs. Nimpan Bangun, M.Sc 2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D 3. Prof. Dr. Timbangen S., M.Sc 4. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS

7 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar : Sabar Silaen, S.Pd. Tempat dan TanggalLahir : Balige, 21 September 1965 Alamat Rumah : Jl. Pendidikan Gg. Gesba Mariendal - I Telepon/ HP : Instansi Tempat Kerja : SMA Negeri 5 Medan Alamat Kantor : Jl. Pelajar No. 17 Medan Telepon : (061) DATA PENDIDIKAN SD : SD Swasta Mandala Medan Tamat : 1977 SMP : SMP Negeri 7 Medan Tamat : 1981 SMA : SMA Negeri 5 Medan Tamat : 1984 Diploma III : FMIPA USU Medan Tamat : 1988 Strata-1 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 2007 Strata-1 : FKIP Univ. Terbuka Tamat : 2007 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Medan Tamat : 2010

8 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya kasih karunianya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis. Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Rektor, Prof. Dr. dr. Syahrial Pasaribu, DTM & H, M.Sc (CTM), SPA (K) atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Dekan Fakultas MIPA Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA. Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D. Sekretaris Program Studi Magister Fisika Drs Nasir Saleh, M.Eng, Sc., beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana FMIPA. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Dr. Marhaposan Situmorang selaku pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nimpan Bangun, M.Sc selaku pembimbing lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini. Kepala SMA Negeri 5 Medan, Drs. Salmi Effendi, M.Pd., yang telah memberi izin belajar di program Pascasarjana tanpa meninggalkan tugas. Pak Uda Hasiolan Silaen, S.H., Edward Silaen, S.T., dan Kakek Parsaoran Silaen yang memberikan bantuan kesempatan dan moril selama mengikuti perkuliahan. Mahasiswa pascasarjana Henri Jannu, Juniar limbong, Januaris Pane, Jamson Siboro, dan Juaksa Manurung, atas saran-saran, kerjasama selama perkuliahan dan menyelesaikan penelitian. Rekan-rekan sejawat Dra. Tiamar Hutapea, Drs. Salon Sinaga, M.Si., Tiorinse Sinaga, S.Pd., M.Si, Drs. Ajis Pakpahan, M.si, dan Farawiati Andrianti, S.Pd, M.Si atas dorongan semangat yang diberikan. Kepada Ibunda Hermina Br. Sianipar, mertua H. Simanungkalit, D. Br. Napitupulu serta isteri tercinta Magdalena Simanungkalit serta anak-anakku terkasih William Fransisco, Kelvin E. Andreas dan Christine Monica atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril dan materil. Penulis menyadari tesis ini belum sempurna, dengan senang hati penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca. Semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian selanjutnya.

9 Medan, Juni 2010 Penulis Sabar Silaen

10 PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 o C MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI COSOLVENT ABSTRAK Biodiesel sebagai energi alternatif telah banyak dilaporkan dan emisi gas CO 2 lebih kecil dari solar. Katalis yang sudah umum adalah KOH dan NaOH, pemakaian minyak kacang tanah sebagai bahan bakar dan katalis Cao belum banyak dilaporkan. Karena itu dalam penelitian ini dilakukan transesterifikasi minyak kacang tanah menggunakan katalis KOH dan CaO memakai eter sebagai cosolvent. Metode transesterifikasi katalis KOH dan CaO dengan lama reaksi 3 jam pada suhu 65 o C. Hasil campuran reaksi dipisahkan dengan mengekstraksi dalam heksan, fraksi heksan dicuci dengan larutan HCl 4- n dibilas dengan aquades kemudian fase atas dikeringkan dengan Na 2 SO 4. Fraksi fase diperoleh setelah menguapkan heksan tersebut dan kadarnya diukur dengan gascromatografi untuk mendapatkan komposisi kimia. konversi minyak kacang tanah dengan katalis KOH adalah 60,53% sedangkan katalis CaO 58,10%. Biodiesel yang diperoleh dengan katalis KOH mengandung 10,31% monogliserida, 0,33% digliserida, 33,87% trigliserida, 2,46% free gliserol. Biodiesel yang diperoleh dengan katalis CaO mengandung 9,66% monogliserida, 0,94% digliserida, 0,56% trigliserida, 0,088 free gliserol. Sifat fisis dari biodiesel yang diperoleh dengan menggunakan katalis KOH kadar airnya 0,09%, angka iodium 52,25 gr/100 gr, titik kabut 10,0 o C, viskositas 5,9854 cst, massa jenis 0,8844 g/cm 3. Biodiesel yang diperoleh dengan menggunakan katalis CaO kadar airnya 0,08%, angka iodium 55,54 gr/100 gr, titik kabut 11,0 o C, viskositas 5,9780 cst, massa jenis 0,8700 g/cm 3. Kata kunci : Minyak Kacang Tanah, Trigliserida, Katalis, Gliserol, Cosolvent, Transesterifikasi, biodiesel, kadar air, massa jenis, viskositas, titik kabut dan angka iodium.

11 EFFECT OF CATALYST TYPE ON KOH AND CaO peanut oil biodiesel transesterification BY REACTION WITH OLD 3 HOURS IN USING TEMPERATURE 65 o C ETHERS AS COSOLVENT ABSTRACT Biodiesel as an alternative energy has been widely reported and less CO 2 emissions than diesel. Which is a common catalyst is KOH and NaOH, using peanut oil as fuel and catalyst Cao has not been widely reported. Therefore, this study of peanut oil transesterification using KOH and CaO catalyst using ether as a cosolvent. Transesterification method of KOH and CaO catalyst with reaction time 3 hours at a temperature of 65 o C. Results are separated by extracting the reaction mixture in hexane, the hexane fraction was washed with HCl 4 -n solution rinsed with distilled water and then dried with Na 2 SO 4 phase above. Phase fraction was obtained after evaporating hexane and its purity was measured by gascromatografi to obtain the chemical composition. conversion of peanut oil with KOH catalyst was 60.53% while 58.10% CaO catalyst. Biodiesel is obtained by KOH catalyst containing monogliceride 10.31%, 0.33% diglycerides, triglycerides, 33.87%, 2.46% free glycerol. Biodiesel is obtained by CaO catalyst containing 9.66% monogliceride, 0.94% diglycerides, triglycerides 0.56%, free glycerol. The physical properties of biodiesel obtained by using the catalyst KOH water level is 0.09%, iodine number gr/100 gr, cloud point 10.0 o C, cst viscosity of , density g/cm 3. Biodiesel is obtained by using CaO catalyst water content of 0.08%, iodine number gr/100 gr, cloud point 11.0 o C, cst viscosity of , density g/cm 3. Keywords: Peanut Oil, Triglycerides, Catalyst, Glycerol, Cosolvent, Transesterification, biodiesel, water content, density, viscosity, cloud point and iodine number.

12 KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR ISI Halaman i iii iv v viii ix x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Hipotesis Manfaat Penelitian 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Biodiesel Bahan Baku Biodiesel Proses Produksi Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah Standar Biodiesel di Indonesia Katalis Katalis Homogen Katalis Heterogen Bio Katalis (Enzim) Auto Katalis Katalis Sebagai Perantara Katalis Sebagai Pengikat 17

13 2.6 Alkohol Reaksi Transesterifikasi Sifat-sifat Penting dari Biodiesel Massa Jenis (Densitas) Viskositas Titik Kabut Angka Iodium Kadar Air 24 BAB III METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Bagan Penelitian Pembuatan Minyak Kacang Pembuatan FAME Uji Karakteristik FAME Pembuatan Minyak Kacang Tanah Alat dan Bahan Prosedur Kerja Proses Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Katalis KOH dan Cosolvent Eter Alat dan Bahan Prosedur Kerja Proses Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Katalis CaO dan Cosolvent Eter Alat dan Bahan Prosedur Kerja Pengujian Massa Jenis (Densitas) Alat dan Bahan Prosedur Kerja Pengujian Viskositas Alat dan Bahan Prosedur Kerja 37

14 3.8 Pengujian Titik Kabut Alat dan Bahan Prosedur Kerja Pengujian Angka Iodium Alat dan Bahan Prosedur Kerja Pengujian Kadar Air Prinsip Kerja Alat dan Bahan Prosedur Kerja Perhitungan 40 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Minyak Kacang Tanah Pembuatan Biodiesel Uji Kimia Uji Fisis Uji Massa Jenis (Densitas) Uji Viskositas Uji Titik Kabut Uji Angka Iodium Uji Kadar Air 53 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 54 DAFTAR PUSTAKA 55 LAMPIRAN L 1

15 Nomor Tabel DAFTAR TABEL Judul Halaman 2.1 Jenis Tanaman Bahan Baku Biodiesel Jenis Asam Lemak yang Terkandung dalam 9 Minyak Kacang Tanah 2.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel 11 Menurut SNI Hasil Uji GC Analisa Komposisi FFA 43 Minyak Kacang Tanah 4.2 FAME Kasar Hasil Transesterifikasi Jenis dan Komposisi Asam Lemak pada Kacang Tanah Kandungan Asam Lemak Minyak Kacang dalam 46 Hitungan 100 gram 4.5 Data Hasil Reaksi Transesterifikasi 884,0 gr 49 Minyak Kacang dengan Katalis KOH dan CaO Lama Reaksi 3 Jam pada Suhu 65 o C 4.6 Hasil Uji Kimia dan Uji Fisis Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah 62

16 Nomor Gambar DAFTAR GAMBAR Judul Halaman 2.1 Proses Pembuatan Biodiesel Turunan 10 Minyak Kacang Tanah 2.2 Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis Homogen Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis Heterogen Perubahan Energi Aktivasi Setelah Menggunakan 15 Katalis 3.1 Bagan Pembuatan Minyak Kacang Tanah Bagan Pembuatan FAME Bagan Uji Karakteristik FAME 28

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Judul Halaman Huruf A Uji Kimia Minyak Kacang Tanah L 1 B Proses Pembuatan Biodiesel L 2 C Uji Kimia Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah L 12 D Standar Solar L 16 E Uji Fisis Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah L 17