PRODUKSI BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ORGANOTIMAH TESIS. Karya tulis ini sebagai salah satu syarat. untuk memperoleh gelar Magister dari

Transkripsi

1 COVER PRODUKSI BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ORGANOTIMAH TESIS Karya tulis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh S H O L E H NIM: Program Studi Kimia INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Pelimpahan Hak Cipta Surat Pernyataan Pelimpahan Hak Cipta dan Keaslian Hasil Karya Tulis (Tesis) Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : S H O L E H NIM : Menyatakan bahwa Penulis Tesis dengan judul: Produksi Biodiesel dengan katalis organotimah, dengan pembimbing Dr. rer. nat. Didin Mujahidin Adalah benar-benar tesis tersebut hasil karya tulis berdasarkan data hasil eksperimen penulis selama melakukan Tugas Akhir Magister Pengajaran di Program Studi Kimia ITB. Bandung, Juni 2008 S h o l e h ii

3 ABSTRAK PRODUKSI BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ORGANOTIMAH Oleh : Sholeh Nim : Kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) nasional cenderung meningkat, setidaknya enam persen pertahun, demikian pula harga bahan bakar ini selalu mengalami kenaikan. Dalam beberapa tahun mendatang, kecenderungan peningkatan kebutuhan akan BBM ini tidak akan sebanding dengan kemampuan pengolahan dan terutama ketersediaan migas nasional. Oleh karena itu, pengembangan sumber energi alternatif merupakan riset yang sangat digalakkan dewasa ini. Adapun salah satu sumber energi alternatif yang dimaksud adalah bahan bakar nabati (BBN) seperti biodiesel. Produksi biodiesel melibatkan reaksi transesterifikasi yang dikatalisis oleh suatu asam atau basa dengan bahan baku minyak tumbuhan dan alkohol-alkohol rantai pendek, yang juga menghasilkan gliserin sebagai sub produk. Penggunaan katalis asam atau basa belakangan diketahui merupakan teknologi yang bermasalah, karena dapat menimbulkan perkaratan pada reaktor akibat proses emulsifikasi bila menggunakan katalis asam dan produk samping berupa sabun bila menggunakan katalis basa. Senyawa-senyawa organotimah diketahui dapat juga mengkatalisis reaksi transesterifikasi. Penggunaan senyawa organotimah sebagai katalis pada produksi biodiesel ternyata mencapai persen hasil reaksi sebesar 93,59 % setelah produksi 5 jam pada suhu 60 o C. Kata Kunci : Biodiesel, Reaksi Tranesterifikasi, Katalis Heterogen iii

4 ABSTRACT BIODIESEL PRODUCTION USING HOMOGENOUS CATALYST OF ORGANOTIN By : Sholeh Nim : National fuel consumtion increase at least 6 % every year. Increasing of fuel demand, limitation of gas and oil production and the expensive oil price are energy global problems. Exploration of new alternative energy sources, exspecially biodiesel, currenty, is one of the important issue in the national energy strategy. Biodiesel can be produced by transesterification of vegetable oils or animal fats in presence acid or base catalyst. Production of biodiesel by acid or alkali catalytic esterification of fatty acid and methanol. Shows some problems, e.g. rustiness, emulisification of products. Organotin is well know catalyst in transeseterification and esterifiction process. In this works, we have synthesized and characterized bivalent tin chelate of 3-hydroxy 2-methyl 4- pyrone compound and applied the coumpound as catalyst in biodiesel transesterification process of palm oil and methanol. The results showed that organotin can be used as effective catalyst in biodiesel production.sing the catalyst, biodiesel convertion reached 93,59 % in yield after 5 h at 60 o C. Keywords : biodiesel, tranestreificatin reaction, heterogene catalyst. iv

5 Lembar Pengesahan PRODUKSI BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ORGANOTIMAH Oleh: S H O L E H NIM: Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung Bandung, Juni 2008 Mengetahui / Menyetujui, Pembimbing Dr. rer. nat. Didin Mujahidin NIP v

6 PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. vi

7 Persembahan Dipersembahkan kepada : Istriku tercinta, Ella Aryanti Atas pengorbanan, kesetiaan dan pengertian serta dorongan semangat yang tak pernah henti selama ini Terlebih selama menempuh studi di ITB dan selama penulisan tesis ini. Lolitta Sholeh Risang Ayu dan Dudde Imaduddin Sholeh, sumber inspirasi dan pembangkit gairah hidup ketika asa mulai meredup Semoga karya kecilku ini menjadi amal sholeh dan memberi sumbangsih bagi ilmu pengetahuan. Amiin, Ya Robbal Alamiin... vii

8 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT, pada akhirnya penelitian dan penulisan tesis ini dapat kami selesaikan. Tanpa karunia darinya, dan bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak maka penelitian dan tesis ini tidak akan akan dapat terwujud tepat waktu. Karena itu pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada: 1. Dr. rer. nat. Didin Mujahidin, atas bimbingan dan arahan selama penulis menyelesaikan tesis ini. 2. Dr. Akhmaloka selaku Dekan FMIPA dan seluruh staff pengajar di program studi kimia Institut Teknologi Bandung untuk segala ilmu yang diberikan selama penulis menempuh studi di ITB. 3. Departemen Agama Republik Indonesia yang telah memberikan dukungan finansial dalam bentuk beasiswa penuh, sehingga penulis dapat menempuh pendidikan selama dua tahun. 4. Seluruh rekan mahasiswa magister pengajaran kimia 2006, yang selama ini membantu secara moril kepada penulis. 5. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga semua jasa dan pertolongan kepada penulis diberikan pahala yang berlipat ganda oleh Allah SWT. Akhirnya, mohon maaf untuk segala kekurangan, dan semoga tesis ini menjadi karya kecil yang bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Bandung, 12 Mei 2008 penulis. viii

9 DAFTAR ISI COVER... i Pelimpahan Hak Cipta... ii ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv Lembar Pengesahan...v PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... vi Persembahan... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR LAMPIRAN... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii Bab I Pendahuluan...1 I.1 Latar Belakang Masalah... 1 I.2 Perumusan Masalah... 3 I.3 Tujuan Penelitian... 4 I.4 Ruang Lingkup... 4 Bab II Tinjauan Pustaka...5 II. 1 Bahan Bakar Diesel... 5 II.1.1 Petrodiesel... 5 ix

10 II.1.2 Biodiesel... 5 II.2 Minyak kelapa sawit sebagai bahan baku biodiesel... 6 II.3 Proses Pembuatan Minyak Nabati Menjadi Biodiesel... 8 II.4 Senyawa Organotimah sebagai Katalis Produksi Biodiesel II.5 Uji Kromatografi Gas pada Biodiesel Bab III Metodologi Penelitian...16 III.1 Alat dan Bahan III.1.1 Alat Laboratorium III.1.2 Alat Pengukuran III.1.3 Bahan Penelitian III.2 Prosedur Penelitian III.2.1 Sintesis senyawa organotimah III.2.2 Produksi Biodiesel Menggunakan Katalis Organotimah III Produksi Biodiesel dengan Kondisi Standar III Produksi Biodiesel untuk Mencari Kondisi Optimum III Produksi Biodiesel pada Suhu Kamar Bab IV Hasil dan Pembahasan...26 IV.1 Mensintesis Senyawa Organotimah IV. 2 Produksi Biodiesel dengan Katalis organotimah IV.2.1 Produksi Biodiesel dengan Kondisi Standar IV.2.2 Produksi Biodiesel dengan Kondisi optimum IV.2.3 Produksi Biodiesel Suhu Kamar Bab V Kesimpulan dan Saran...39 V.1 Kesimpulan V.2 Saran Daftar Pustaka...40 L A M P I R A N...41 x

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A: Menentukan % Hasil (Rendemen) produk Senyawa Organotimah...42 Lampiran B: Menentukan % Hasil (Rendemen) produk Biodiesel pada Kondisi Standar...44 Lampiran C: Menentukan % Hasil (Rendemen) produk Biodiesel pada Kondisi Optimum...46 xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Biodiesel...6 Gambar 2. 2 Reaksi transesterifikasi dari trigliserida...9 Gambar 2. 3 Tahapan pembuatan biodiesel...12 Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian...17 Gambar 3. 2 Diagram Alir sintesis organotimah...19 Gambar 3. 3 Diagram Alir produksi biodiesel pada kondisi standar...21 Gambar 3. 4 Diagram Alir produksi biodiesel pada kondisi opimum...23 Gambar 3. 5 Diagram Alir produksi biodiesel pada suhu kamar...25 Gambar 4. 1 A. Senyawa organotimah ditambah sedikit NaOH (mengendap)..28 Gambar 4. 2 A. Larutan K 2 Cr 2 O 7 sebelum penambahan senyawa organotimah28 Gambar 4. 3 spektrum senyawa organotimah...29 Gambar 4. 4 Spektrum senyawa maltol...30 Gambar 4. 5 Sinyal-sinyal 1 H NMR dari senyawa organotimah...30 Gambar 4. 6 Spektrum 1 H NMR dari senyawa organotimah...31 Gambar 4. 7 Sinyal-sinyal 1 H NMR dari senyawa maltol...31 Gambar 4. 8 Spektrum 1 H NMR dari senyawa maltol...32 Gambar 4. 9 Produk esterifikasi sebelum dipisahkan...33 Gambar Spektrum IR dari biodiesel...34 Gambar Spot dengan waktu produksi 1 hingga 8 jam...35 Gambar 4. 12: A. Produk esterifikasi perbandingan 1 : Gambar Spektrum 1 H NMR dari Biodiesel pada suhu kamar...38 xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Komposisi asam lemak kelapa sawit...8 Tabel 2. 2 Sifat fisika dari produk reaksi transesterifikasi...10 Tabel 4. 1 Massa dan persen hasil senyawa organotimah...26 Tabel 4. 2 Massa biodisel dengan katalis organotimah pada kondisi standar...34 Tabel 4. 3 Massa biodiesel dan rendemen dengan waktu produksi 5 jam...36 Tabel 4. 4 Massa biodiesel pada suhu kamar berbagai perbandingan mol...37 xiii