PROGRAM MAGISTER ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

Transkripsi

1 PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT T E S I S O l e h : JUNIAR LIMBONG /FIS PROGRAM MAGISTER ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

2 PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT T E S I S O l e h : JUNIAR LIMBONG /FIS PROGRAM MEGISTER ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

3 PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT T E S I S Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika Pada Sekolah Pascasarjana Fakultas MIPA O l e h : JUNIAR LIMBONG /FIS PROGRAM MAGISTER ILMU FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

4 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT Nama Mahasiswa : JUNIAR LIMBONG Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi Fakultas : Magister Fisika : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing, Dr. Marhaposan Situmorang K e t u a Drs. Nimpan Bangun.M.Sc Anggota Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dekan Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc.Ph.D. NIP Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc.,Ph.D. NIP

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

6 PERNYATAAN ORISINALITAS PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT TESIS Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuanya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, 14 Juni 2010 Juniar Limbong NIM :

7 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Juniar Limbong NIM : Program Studi : Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif atas Tesis saya yang berjudul: PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN RAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, berhak menyimpan, mengali media, memformat, mengelilah dalam data base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikianlah pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 14 Juni 2010 Juniar Limbong

8 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama : Juniar Limbong Tempat dan Tanggal Lahir : Limbong, 16 Agustus 1966 Alamat Rumah : JL.Budi Luhur No. 98 Medan Helvetia. Telepon/HP : Instansi Tempat Bekerja : SMA Katolik Mariana Medan Alamat Kantor : JL.Kapten.Muslim No. 112 Medan Telepon : DATA PENDIDIKAN SD : Negeri No Limbong Tamat : 1980 SMP : Negeri Limbong Tamat : 1983 SMA : Swasta Josua Medan Tamat : 1986 Strata-1 : IKIP Negeri Medan Tamat : 1991 Strata-2 : Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Tamat : 2010

9 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmatnya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul Pengaruh Katalis KOH dan CaO Pada Pembuatan Biodiesel Minyak Kemiri Dengan Reaksi Transesterifikasi Menggunakan Eter Sebagai Kosolvent.. Saya ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Indonesia c.q Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga saya dapat melaksanakan Program Mgister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika program Pascasarjana FMIPA. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Bapak Rektor, Prof.Dr. dr.syahril Pasaribu DTM&H, M.Sc (CTM) Sp.A(K). atas kesempatan yang diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister sains. Bapak 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 Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana, Drs. Nasir Saleh, M.Eng. beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika staf pengajar pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Bapak Dr.Marhaposan Situmorang dan Drs.Nimpan Bangun,M.Sc selaku pembimbing yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan, arahan, dan perhatian hingga selesainya penulisan tesis ini.

10 Bapak Pengurus Yayasan Katolik Mariana Medan Eddy Sitohang, Bapak Kepala Sekolah SMA Mariana Medan, Drs.J.Sinaga dan rekan guruguru yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan. Rekan-rekan mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Program Studi Magister Ilmu Fisika angkatan 2008 Jamson Siboro, Januaris Pane, Sabar Silaen, Henri Jannu, Juaksa Manurung dan seluruh staf Administrasi Sekolah Pascasarjana yang penuh kesabaran memberikan pelayanan yang terbaik. Secara khusus saya mengucapkan terima kasih yang mendalam kepada istri tercinta Erni Naibaho.S.S.T yang senantiasa memberikan dukungan dalam bentuk materi, doa dan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan hormat saya kepada orang tua saya J.Limbong / T.br Sihotang yang memberikan dukungan dalam bentuk doa dan materi Juga ucapan terima kasih dan hormat saya kepada bapak /ibu mertua saya O.S Naibaho/H.br.Sinurat yang memberikan dukungan, doa selama mengikuti perkuliahan. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada ananda tersayang Friska.M. Limbong, Ivan. A. Limbong. Gracious. F. Limbong yang berkorban untuk selalu ditinggalkan selama penulis mengikuti studi. Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak, dan penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya. Medan, Juni 2010 Penulis, Juniar Limbong

11 PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT ABSTRAK Cadangan bahan bakar semakin terbatas maka perlu dimaanfatkan teknologi alternatif untuk memanfaatkan minyak nabati sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan.minyak nabati dapat diproses dengan reaksi transesterifikasi untuk mendapatkan bahan bakar alternatif dengan menggunakan katalis basa seperti KOH dan CaO. Reaksi transesterifikasi dengan katalis basa merupakan reaksi yang lambat dan produksi metal ester tidak optimum untuk mengatasinya dapat digunakan kosolvent diantaranya eter Telah dilakukan reaksi transesterifikasi minyak kemiri dalam media metanol-eter dengan katalis KOH dan CaO pada lama reaksi 3 jam dan temperatur 65 0 C..Hasil reaksi diperoleh dua lapisan, lapisan atas mengandung metil eter dan sedikit pengotor dari monogliserida, digliserida, trigliserida dan freegliserol. Dalam rekasi dengan katalis KOH dihasil metil ester dengan konversi reaksi 51,26 % sedangkan dengan katalis CaO 39,92%. Analisis karakteristik metil ester hasil reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis KOH diperoleh densitas 0,8903 gr/cm 3, viskositas 5,7884 cst, titik kabut -19,3 0 C, angka iod 43,81 gr/100gr, kadar air 0,088 %, monodigliserida 1,97 %, digliserida 0,47 %, trigliserida 0,35 %, freegliserol 0,60%,, reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis CaO diperoleh densitas 0,8905 gr/cm 3, viskositas 5,8583 cst, titik kabut -21,2 0 C, angka iod 55,45 gr/100gr, kadar air 0,091 %, monodigliserida 63,93 %, digliserida 0,49 %, trigliserida 23,69 %, freegliserol 0,24%, Kata kunci : transesterifikasi, karakterisasi, minyak kemiri.

12 EFFECT OF CATALYST ON KOH AND CaO HAZELNUT OIL BIODIESEL TRANSESTERIFICATION REACTION ETHERS USING AS KOSOLVENT ABSTRACT Fuel reserves are limited it is necessary to utilize alternative technologies to exploit the vegetable oil as an energy-friendly alternatives that can be processed with transesterification reaction to obtain an alternative fuel by using an alkaline catalyst such as KOH and CaO. Base catalyzed transesterification is a slow reaction and the production of esters is not the optimum metal can be used to overcome such kosolvent ether Transesterification reaction has been carried out in the media hazelnut oil methanol-ether with KOH and CaO catalyst on reaction time 3 hours and reaction temperature 65 0 C. The results obtained by two layer, layer the methyl ether containing impurities and a bit of monogliceride, diglycerides, triglycerides and freegliserol. In the reaction with KOH catalyst produced methyl esters with reaction conversion 51.26% while with catalyst CaO 39.92%. Physics analysis transesterification using KOH catalyst obtained gr cm 3 density of g cm 3, viscocity cst, cloud point C, iodine number g /100 grr, water content 0.088%, monodigliserida 1,97%, diglycerides 0,47%, triglycerides 0.35 %, freeglisero l0,60 %, transesterification reaction using CaO catalyst obtained density of gr / cm 3, viscocity 5,8583 cst, cloud point C, iodine number 55,45 gr / 100 gr, water content 0.091%, monodigliserida 63.93%, diglycerides 0,49%, triglycerides 23,69 %,, freegliserol 0,24. Key words: transesterification, characterization, hazelnut oil.

13 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN Halaman i iii iv v viii ix x BAB I Pendahuluan Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Asumsi Awal (Hipotesis) Manfaat Penelitian 5 BAB II Tinjauan Kepustakaan Biodiesel Bahan Baku Biodiesel Tanaman Kemiri Komponen Minyak Nabati Trigliserida Asam Lemak Bahan Baku Untuk Proses Produksi Biodiesel Alkohol 9

14 Katalis Katalis Homogen Katalis Heterogen Reaksi Transesterifikasi Fakto-Faktor yang Mempengaruhi Reaksi Transesterifikasi Pengaruh Air dan Kandungan Asam Lemak Bebas Perbandingan Molar Alkohol dengan Minyak Nabati Jenis Katalis Temperatur Lama Reaksi Pengadukan Kosolvent Eter Karakteristik Bahan Bakar Biodiesel Densitas (Dencity ) Viskositas ( Viscosity ) Titik Kabut ( Cloud Point ) Flash Point Angka Iod Kadar Air Dan Sedimen 17 BAB III Metode Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Bahan yang digunakan Alat yang dibutuhkan Diagram Alir Pengujian Pengolahan Minyak Kemiri Pembuatan Biodiesel Pengujian Sifat Fisis dan Sifat Kimia 21

15 3.4 Pelaksanaan Penelitian Langkah-langkah Pembuatan Biodiesel Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis KOH Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis CaO Pengujian Sifat Fisis Pengujian Densitas Pengujian Viskositas Pengujian Titik Kabut Pengujian Bilangan Iod Pengujian kadar Air 29 BAB IV Hasil dan Pembahasan Hasil dan Pembahasan Proses Transesterifikasi Hasil dan Pembahasan Karakteristik Metil Ester Minyak Kemiri Hasil dan Pembahasan Pengujian Densitas Hasil dan Pembahasan Pengujian Viskositas Hasil dan Pembahasan Pengujuan Titik Kabut Hasil dan Pembahasan Pengujiana Angka Iod Hasil dan Pembahasan Pengujian Kadar Air 36 BAB V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran 38 Daftar Pustaka Lampiran

16 DAFTAR TABEL Nomor Lampiran J u d u l Halaman 2.2. Tabel Jenis TanamanBahan Baku Tabel Jenis Asam Lemak dalam minyak kemiri Tabel Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI Tabel jenis Asam Lemak Bebas Dalam Minyak Kemiri Tabel Kandungan asam lemak minyak kemiri dalam basis hitungan 100 gr Tabel Data hasil reaksi transesterifikasi 881 gr minyak kemiri dengan katalis KOH Tabel Data hasil reaksi transesterifikasi 881 gr minyak kemiri degan katalis CaO Tabel Data Karakteristik Metil Ester Minyak Nabati 34

17 DAFTAR GAMBAR Nomor Lampiran J u d u l Halaman 2.6. Proses Reaksi Transesterifikasi Pendefenisian Kekentalan Dinamis Berdasarkan Hukum Aliran Viskositas 16

18 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Gambar J u d u l Halaman 3.4. Biji kemiri yang dihaluskan L Ekstraksi minyak kemiri dengan sokletasi L Rotavapor untuk memisahkan minyak dan n-hexana L Hasil gaskromatografi L Autoclave alat untuk reaksi transesterifikasi L Corong pisah tempat pemisahan gliserol dengan biodiesel L Na 2 SO 4 dimasukkan kedalam biodiesel untuk mengikat air L Destilasi untuk memurnikan biodiesl L Proses penyaringan katalis CaO L Piknometer untuk pengujian densitas metal ester L Viskositas Ostwald untuk pengujian viskositas L Pengujian titik kabut metil ester L Pengujian Bilangan Iod L Pengujian kadar air L Hasil GC FAME minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi dengan katalis KOH L Hasil GC total gliserol minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi dengan katalis KOH L Hasil GC FAME minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi dengan katalis CaO L Hasil GC total gliserol minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi dengan katalis CaO L-11