SINTESIS BIODIESEL TERASETILASI DENGAN BAHAN BAKU MINYAK JELANTAH UNTUK MENURUNKAN TITIK AWAN

Transkripsi

1 SINTESIS BIODIESEL TERASETILASI DENGAN BAHAN BAKU MINYAK JELANTAH UNTUK MENURUNKAN TITIK AWAN TESIS Karya tulis ini sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh Ali Idris Nim : Program Studi Kimia INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 i ABSTRAK SINTESIS BIODIESEL TERASETILASI DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKU MINYAK JELANTAH UNTUK MENURUNKAN TITIK AWAN Oleh: ALI IDRIS Nim : Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternatif untuk menggantikan petrodiesel. Bahan bakar alternatif ramah lingkungan, disintesis melalui reaksi transesterifikasi minyak nabati atau hewani. Disamping memiliki keunggulan, ramah lingkungan dan biodegradable, biodiesel memiliki kelemahan yaitu memiliti titik awan yang lebih tinggi jika dibanding dengan petrodiesel. Hal ini menimbulkan masalah bila digunakan di negara yang memiliki iklim dingin. Sifat fisik ini dipengaruhi oleh komposisi dan struktur molekul ester asam lemak penyusunnya. Salah satu metode untuk menurunkan titik awan adalah membuat percabangan pada rantai alifatik, yang akan mengganggu kekompakan struktur molekul dalam menyusun kisi kristal. Penelitian ini bertujuan untuk membentuk biodiesel dari bahan baku minyak sawit bekas pakai (minyak jelantah) dengan pemberian percabangan pada rantai samping, dengan tujuan untuk menurunkan titik awan, digunakan untuk aditif penurun titik awan. Metode yang dilakukan adalah mereaksikan biodiesel dengan hidrogen peroksida agar terjadi pembukaan ikatan rangkap membentuk epoksida kemudian diasetilasi menjadi diasetil metil ester. Dari penelitian ini diperoleh biodiesel yang memiliki titik awan rendah (10,9 º C) dibanding dengan biodiesel minyak sawit (16,2 º C). Kata kunci: biodiesel, biodiesel terasetilasi, titik awan.

3 ii ABSTRACT SYNTHESIS OF ACETYLATED BIODIESEL FROM COOKING OIL WASTE FOR CLOUD POINT REDUCTION By: ALI IDRIS Nim : Biodiesel is one of the alternative Fuels to replace petrodiesel. This environment friendly fuel is synthesized by transesterification reaction of vegetable oil or animal oil. Beside having excellence such as environment friendly and biodegradable, biodiesel has weakness namely it has higher cloud point than petrodiesel. This causes problem when it is used in the cool climate Country. This physical behavior is influenced by the composition and molecule structure of fatty acid ester as the biodiesel compound. One of the method used to reduce the cloud point is making ramification at aliphatic chain that will bother the molecule structure unity in compiling crystal lattice. The objective of this research is to synthesize biodiesel from cooking oil waste by giving ramification at side chain to reduce the cloud point. The experimental method used is to react the biodiesel with hydrogen peroxide in order to opening the double bond becomes epoxide, then it is acetylated to be acetyl ester metyl. The experimental result indicates that the biodiesel made of cooking oil waste has lower cloud point ( 10,9ºC) than the biodiesel made of palm oil (16,2ºC). Keyword: biodiesel, biodiesel acetylation, cloud point.

4 iii PENGESAHAN SINTESIS BIODIESEL TERASETILASI DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKU MINYAK JELANTAH UNTUK MENURUNKAN TITIK AWAN Oleh Ali Idris NIM : Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung Bandung, Juni 2008 Menyetujui Pembimbing ( Dr. rer.nat.didin Mujahidin) NIP

5 iv 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.

6 v PERSEMBAHAN Dipersembahkan kepada: Istri tercinta, Siti Jeliah Atas kesabaran, pengorbanan dan pengertian serta dorongan yang tidak pernah henti selama ini Anak-anakku terkasih: Arif Baiquni, Avik Khuluqi, Ega Helmi Mubarok. Sebagai sumber inspirasi, pembangkit semangat hidup ketika harapan mulai redup. Semoga karya kecil ini dapat menjadi amal soleh Amiin, Ya Robbal Alamiin...

7 vi UCAPAN TERIMA KASIH Bismillahirrahmanirrahim, Allahumma Shalli ala Sayyidina Muhammad, Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, pemilik segala ilmu pengetahuan, yang telah mencurahkan kasih sayang serta petunjuk-nya hingga penulis dapat menyelesaikan Tesis ini dengan segala keterbatasannya. Penulisan Tesis yang berjudul SINTEIS BIODIESEL TERASETILASI DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKU MINYAK JELANTAH SEBAGAI PENURUN TITIK AWAN merupakan salah satu syarat dalam menempuh Ujian Magister di Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung. Ucapan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada Dr.rer.nat. Didin Mujahidin, selaku dosen pembimbing tugas akhir yang dengan sabar dan tidak bosan-bosannya membimbing, membagikan ilmu pengetahuan dan membantu penulis dalam memecahkan berbagai permasalahan yang dihadapi selama penelitian dan penulisan ini. Pada kesempatan ini pula penulis mengucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Dirjen Mapenda Departemen Agama RI yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk dapat menempuh pendidikan di Program Magister Kimia Kerjasama Depag ITB. Semoga ilmu yang diperoleh melalui program ini bermanfaat di kemudian hari. 2. Dr. Akhmaloka selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, ITB. 3. Dr. Indra Noviandri selaku Ketua Program Studi Kimia, FMIPA, ITB. 4. Dr. Deana Sriwahyuningrum selaku Kepala Laboratorium Penelitain Organik Sintesis FMIPA, ITB.

8 vii 5. Pak Toto, Pak Toyo, Bu Sony, Bu Nia dan seluruh karyawan di Program Studi Kimia ITB yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian ini. 6. Pak Haeruddin, Darma, Nanang, Rino, Soleh dan seluruh rekan kerja di Laboratorium Penelitain Organik Sintesis yang telah berbagi wawasan dan pengertian kepada penulis. 7. Semua pihak yang telah membantu penulis dari awal sampai akhir, baik langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga semua kebaikan yang diberikan kepada penulis mendapatkan balasan yang berlipat ganda dari Allah SWT. Penulis sadar bahwa pada tesis ini masih terdapat banyak kekurangan. Untuk itu kritik dan saran sangat penulis nantikan. Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua terutama bagi kemajuan ilmu pengetahuan. Amin. Bandung, Mei 2008 Penulis,

9 viii DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... ii PENGESAHAN... iii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... iv PERSEMBAHAN... v UCAPAN TERIMA KASIH... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR LAMPIRAN... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xii Bab I Pendahuluan Latar Belakang... 1 I.1 Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Kajian... 3 Bab II Studi Pustaka Biodiesel Pembuatan Biodiesel Standar Mutu Biodiesel Titik Awan dan Titik Tuang Asam Lemak Minyak Jelantah Struktur Molekul Epoksida Biodiesel Termodifikasi Bab III Metodologi Penelitian Alat dan Bahan Cara Kerja Bab IV Hasil dan Pembahasan... 19

10 ix 4.1 Sintesis Biodiesel Modifikasi Biodiesel Uji Karakterisasi Uji GC-MS Bab V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 34

11 x DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Sifat fisika dari produk reaksi transesterifikasi Lampiran B Perhitungan massa metanol yang dibutuhkan untuk sintesis biodiesel Lampiran C Perhitungan volume hidrogen peroksida yang dibutuhkan untuk oksidasi metil oleat : Lampiran D Hasil pengukuran GC-MS... 37

12 xi DAFTAR GAMBAR Gambar II-1 Persamaan reaksi pembuatan biodiesel... 5 Gambar II-2 Rumus umum asam karboksilat... 8 Gambar II-3 Struktur molekul asam palmitat Gambar II-4 Struktur molekul cis asam oleat Gambar II-5 Struktur molekul metil palmitat Gambar II-6 Seteruktur molekul metil oleat Gambar II-7 Struktur molekul 9, 10-diasetil metil stearat Gambar II-8 Reaksi pembentukan epoksida Gambar II-9 Mekanisme reaksi pembentukan epoksida Gambar II-10 Mekanisme reaksi pembukaan cincin epoksida Gambar III-1 Diagram alir sintesis biodiesel terasetilasi Gambar III-2 Alat penentu titik awan Gambar IV-1 Fase biodiesel (A) dan fasa gliserol (B) Gambar IV-2 Biodiesel Gambar IV-3 Reaksi pembentukan epoksida Gambar IV-4 Mekanisme reaksi pembentukan cabang asetil pada rantai karbon rantai lurus Gambar IV-5 Biodiesel (A) dan biodiesel termodofikasi (B) Gambar IV-6 Hasil KLT minyak jelantah Gambar IV-7 Hasil KLT (1) minyak jelantah, (2) biodiesel, dan (3)biodiesel terasetilasi Gambar IV-8 Spektrum biodiesel dari minyak jelantah Gambar IV-9 Spektrum biodiesel termodifiksi dari minyak jelantah... 27

13 xii DAFTAR TABEL Tabel II-1 Spesifikasi biodiesel standar Indonesia RSNII B Tabel II-2 Jenis-jenis asam lemak jenuh... 8 Tabel II-3 Jenis-jenis asam tak lemak jenuh dengan satu ikatan rangkap... 9 Tabel II-4 Jenis-jenis asam tak lemak jenuh dengan dua atau lebih ikatan rangkap Tabel IV-1 Bilangan gelombang puncak penting dalam spektrum FTIR Tabel IV-2 Uji penurunan titik awan... 29