TESIS KARAKTERISASI BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH MENGGUNAKAN PEREAKSI BIOETANOL TETES TEBU

Transkripsi

1 TESIS KARAKTERISASI BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH MENGGUNAKAN PEREAKSI BIOETANOL TETES TEBU SAGUNG NGURAH MAYUNI PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 i

2 TESIS KARAKTERISASI BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH MENGGUNAKAN PEREAKSI BIOETANOL TETES TEBU SAGUNG NGURAH MAYUNI NIM : PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI KIMIA TERAPAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 ii

3 KARAKTERISASI BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH MENGGUNAKAN PEREAKSI BIOETANOL TETES TEBU Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister, Program Studi Kimia Terapan Program Pasacasarjana Universitas Udayana SAGUNG NGURAH MAYUNI NIM: PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI KIMIA TERAPAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 ii

4 LEMBAR PENGESAHAN TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL Pembimbing I, Pembimbing II, Dr. Dra. Ni Made Suaniti, M.Si Prof. Dr. Ir. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil NIP NIP Mengetahui Ketua Program Kimia Terapan Program Pascasarjana Universitas Udayana, Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Prof. Dr. I Made Dira Swantara, M.Si Prof. Dr. dr. A.A Raka Sudewi, Sp.S(K) NIP NIP iii

5 PENETAPAN PANITIA PENGUJI TESIS Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 25 Agustus 2015 Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No.2715/UN14.4/HK/2015 Ketua : Dr. Dra. Ni Made Suaniti, M.Si. Anggota : 1. Prof. Dr. Ir Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil. 2. Prof. Dr. I Made Dira Swantara, M.Si. 3. Dr. Drs. Manuntun Manurung, M.S. 4. Dra. Ni Made Puspawati, M.Phil.,Ph.D. iv

6 SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya yang bertandatangan di bawah ini: Nama : Sagung Ngurah Mayuni NIM : Program Studi Judul Tesis : Kimia Terapan : Karakteristik Biodiesel Dari Minyak Jelantah Menggunakan Pereaksi Bioetanol Tetes Tebu Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah tesis ini bebas plagiat. Apabila di kemudian hari terbukti plagiat dalam tesis ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas R.I. Nomor 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku. Denpasar, Agustus 2015 Yang Membuat Pernyataan, Sagung Ngurah Mayuni v

7 UCAPAN TERIMA KASIH Pertama-tama, perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas asung wara nugraha/karunia-nya, tesis ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr.Dra. Ni Made Suaniti,M.Si. pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program magister, khususnya dalam penyelesaian tesis ini. Terima kasih sebesar-besarnya pulapenulis sampaikan kepada Prof.Dr.Ir. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil., pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof.Dr.dr. Ketut Suastika, Sp.PD-KEM.D. atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr.dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Pada kesempatan ini, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada Anak Agung Bawa Putra, S.Si, M.Si, sebagai Ketua Jurusan KimiaFMIPA Universitas Udayana yang telah memberikanfasilitas tempat melakukan penelitian, Bapak Nusada dan para staf Laboratorium Analitik Universitas Udayana yang telah membantu dalam pengujian sampel. Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tesis, yaitu Prof.Dr.I Made Dira Swantara, M.Si, Dr.Drs. Manuntun Manurung, M.S., Dra.Ni Made Puspawati, M.Phil., yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi. vi

8 Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus disertai penghargaan kepada seluruhdosen dan staf jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana yang banyak membantu,penulis ucapkanterima kasih kepada Ibu dan Ayah (Alm) yang telah mengasuh dan membesarkan penulis, memberikan dasar-dasar berpikir logik dan suasana demokratis sehingga tercipta lahan yang baik untuk berkembangnya kreativitas. Akhirnya penulissampaikan terima kasih kepada suami dan ketiga anak-anak tercinta, yang denganpenuh pengorbanan telah memberikan semangat kepada penulisuntuk lebihberkonsentrasi menyelesaikan tesis ini. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini dan penulis sekeluarga. Denpasar, Agustus 2015 Penulis vii

9 ABSTRAK Biodiesel merupakan suatu energi alternatif yang bisa digunakan sebagai bahan bakar layaknya bahan bakar fosil.biodiesel dapat disintesis dari minyak jelantah dan alcohol melalui proses esterifikasi. Penelitian ini menggunakan bahan dasar minyak jelantah dengan kadarasam lemak bebassebesar 9,16 %, dimana alkohol yang digunakan bioetanol tetes tebu.tujuan penelitian ini adalah untuk mengkarakterisasi biodiesel hasil esterifikasi dan transesterifikasi minyak jelantah dengan hasil destilasi bioetanol tetes tebu. Metode penelitian yang dilakukan adalah menggunakan perbandingan bervariasi antara minyak jelantah dan etanol yaitu 1 : 1 (B1), 3:1 (B2), 5:1 (B3).Hasil karakterisasi biodiesel diperoleh sesuai dengan SNI berturut-turutuntuk densitas B1 = 860,3, B2 = 865,3, B3 = 866,3 (kg/m 3 ), Viskositas B1 = 19,138, B2 = 24,881, B3 = 25,359(mm 2 /s), Titik NyalaB1 = 138,5, B2 = 93,5, B3 = 212,5 ( 0 C). Titik tuang B1 = 6, B2 = 93,5, B3 = 212,5. Titik Tuang B1 = 6, B2 = 6, dan B3 = 9 ( 0 C). Korosi B1 = 1a, B2 = 1a dan B3 =1a. Untuk kadar air dengan hasil B1 = 0,05, B2 = trace (tidak terdeteksi) dan B3 = 0,2 (% v/v).biodiesel minyak jelantah dan etanol tetes tebu dapat terbentuk, setelah dianalisis dengan kromatografi gas menunjukkan adanya senyawa ester (etil palmitat, etil linoleat, etil laurat) dengan waktu retensi 17,0, 18,6, 18,7 menit. Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan bioetanol tetes tebu dapat digunakan dalam sintesis biodiesel. Penggunaan bioetanol tetes tebu dalam sintesis biodiesel diperoleh karakteristik sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) kecuali viskositas. Kata kunci : bioetanol, minyak jelantah, biodiesel, etil palmitat. viii

10 ABSTRACT Biodiesel is an alternative energy for fossil fuel. It can be synthesized by esterification of waste cooking oil with alcohol. In this research, the used cooking oil used contains 9.16 % FFA, while the alcohol used was bioethanol fermented from molase. The aim of this research is to characterize biodiesel produced from esterification and transesterification of used cooking oil with bioethanol molase. The ratio of oil : 1:1 (B1), 3:1 (B2), and 5:1 (B3). Theresults were as follows : The 860.3, 865.3, kg/m 3 for B1, B2, B3 respectively. The viscosity were , , mm 2 /s for B1, B2, B3. The flash point were C, 93.50C, C for B1, B2, B3. The pour point were 6, 6, 9 0 C for B1, B2, B3. The copperstrip corrosion 1a, 1a, 1a for B1, B2, B3 respectively. The water content were 0.05, trace, 0.2 % v/v for B1, B2, B3, while B2 only contained trace amount of water. The Gas Chromatography analysis shows that the biodiesel produced contain ethyl palmitate, ethyl linoleate and ethyl laurate, with retention times of 17.0, 18.6, 18.7 minutes respectively. Based on the analyses, it can be concluded that biodiesel from used cooking oil and molase fulfils the Indonesian National Standard (SNI) , except for its viscosity. Keywords: bioethanol, used cooking oil, biodiesel, ethyl palmitate. ix

11 RINGKASAN Kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) di Negara berkembang seperti Indonesia semakin meningkat seiring dengan perkembangan teknologi, sementara cadangan energi minyak bumi setiap harinya semakin berkurang. Dalam mengatasi masalah tersebut perlu diadakan diversifikasi energi guna mendapatkan bahan bakar alternatif yang bersifat ramah lingkungan. Salah satu bahan bakar alternatif untuk mengatasi masalah tersebut adalah biodiesel, dengan memanfaatkan minyak jelantah dan pereaksi etanol tetes tebu. Sintesis biodiesel dilakukan melalui dua tahap yaitu tahap esterifikasi dan tahap transesterifikasi. Pada esterifikasi perbandingan minyak jelantah dan bioetanol bervariasi yaitu B1 (1:1), B2 (3:1), B3 (5:1) dengan penambahan katalis asam sulfat (H 2 SO 4 ) 1,5 %.v/v. Transesterifikasi dilakukan untuk merubah trigliserida menjadi etil ester dibantu dengan penambahan KOH dan bioetanol. Biodiesel yang dihasilkan diuji mengikuti karakteristik biodiesel dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) , antara lain densitas, viskositas, titik nyala, titik tuang, korosi, kadar air dan sedimen. Hasil karakterisasi biodiesel diperoleh sesuai dengan SNI berturutturutuntuk densitas B1 = 860,3, B2 = 865,3, B3 = 866,3 (kg/m 3), Viskositas B1 = 19,138, B2 = 24,881, B3 = 25,359 (mm 2 /s), Titik Nyala B1 = 138,5, B2 = 93,5, B3 = 212,5 ( 0 C). Titik tuang B1 = 6, B2 = 93,5, B3 = 212,5. Titik Tuang B1 = 6, B2 = 6, dan B3 = 9 ( 0 C). Korosi B1 = 1a, B2 = 1a dan B3 =1a. Untuk kadar air dengan hasil B1 = 0,05, B2 = trace (tidak terdeteksi) dan B3 = 0,2 (% v/v). Viskositas yang diperoleh belum sesuai dengan biodiesel SNI yaitu 2,3 6,0 mm 2 /s karena biodiesel yang dihasilkan masih terlalu kental. Titik nyala biodieseltelah memenuhi biodiesel SNI minimal C, kecuali biodiesel B2. Untuk titik tuang telah memenuhi titik tuang SNI yaitu C. Kadar air sesuai dengan yang tercantum dalam SNI maksimal 0,05% v/v, kecuali B3. Untuk korosi sudah memenuhi syarat yang ditetapkan. Berdasarkan hasil penelitian bioetanol tetes tebu yang digunakan sebagai pereaksi dengan berbagai perbandingan pada pembuatan biodiesel dapat digunakan dalam sintesis biodiesel kecuali pada viskositas, titik nyala, dan kadar air terdapat hasil yang belum sesuai standar biodiesel menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) Setelah dianalisis dengan kromatografi gas menunjukkan adanya senyawa ester (etil palmitat, etil lenoleate, etil laurat) dengan waktu retensi 17,0,18,6, 18,7 menit. x

12 DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM... i PRASYARAT GELAR... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI... iv UCAPAN TERIMA KASIH... vi ABSTRAK... viii ABSTRACT... ix RINGKASAN... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bioetanol Tebu Tebu Proses Destilasi dan Dehidrasi Biodiesel Minyak Jelantah Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi Karakteristik Biodiesel Kromatografi Gas Untuk Pengukuran Kadar Etanol dan Etil Ester (Biodiesel) xi

13 BAB III KERANGKA BERPIKIR,KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN Kerangka Berpikir Kerangka Konsep Hipotesis Penelitian BAB IV METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Lokasi dan Waktu Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Penentuan Sumber Data Variabel Penelitian Bahan Penelitian Instrumen Penelitian Prosedur Penelitian Penyiapan Bahan Destilasi Pengukuran Kadar Etanol Dengan Kromatografi Gas Penentuan Persen Asam Lemak Bebas atau Free Fatty Acid (FFA) Esterifikasi Transesterifikasi Uji Karakteristik biodiesel Analisis Data BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Kadar Bioetanol Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid) Minyak Jelantah Biodiesel Esterifikasi Transesterifikasi Densitas minyak Viskositas xii

14 5.3.5 Titik nyala Titik Tuang Kadar Air dan Sedimen Korosi Hasil Analisis Biodiesel Dengan Kromatografi Gas BAB VI SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

15 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Reaksi esterifikasi asam lemak menjadi etil ester Reaksi transesterifikasi dari gliserida menjadi ester etil asam-asam lemak Viskosimeter Ostwald (Mukesgohel, 2007) Kerangka Konsep Kromatogram standar etanol dan bioetanol sebelum destilasi Kromatogram standar etanol dan bioetanol setelah destilasi Volume Hasil Transesterifikasi (%) Pada Berbagai Perbandingan Hasil etil ester Hasil Densitas Biodiesel Hasil Viskositas Biodiesel Hasil Titik Nyala Biodiesel Hasil Titik Tuang Biodiesel Hasil Kadar Air Biodiesel Hasil Korosi Biodiesel Kromatogram Standar Etil Palmitat Kromatogram Biodiesel 1: Kromatogram Biodiesel 3: Kromatogram Biodiesel 5: xiv

16 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1 Sifat Fisika-Kimia Etanol Standar mutu biodiesel Indonesia menurut SNI Karakteristik Biodiesel Dari Minyak Jelantah dan Bioetanol tetes Tebu Dibandingkan Dengan SNI xv

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Tahap Destilasi Pengukuran Kadar Etanol Hasil FermentasiKromatografi Gas Tahap Esterifikasi 1 : Tahap Esterifikasi 3 : Tahap Esterifikasi 5 : Tahap Transesterifikasi 1 : Tahap Transesterifikasi 3 : Tahap Transesterifikasi 5 : Uji Karakteristik Biodiesel Hasill perhitungan kromatogram kadar bioetanol sebelumdestilasi Hasil perhitungan kromatogram kadar bioetanol sesudah destilasi Penentuan Normalitas KOH dan % FFA Perhitungan pada Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi Minyak Jelantah Perhitungan Penentuan Viskositas Perhitungan Penentuan Densitas Perhitungan Pembuatan Larutan Dokumentasi Penelitian xvi