PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER TESIS.

Transkripsi

1 PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER TESIS Oleh : HENRI JANNU /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N

2 PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Oleh HENRI JANNU /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

3 Judul Tesis : PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER Nama : Henri Jannu NIM : Program Studi Fakultas : Magister Fisika : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing : DR. Marhaposan Situmorang Ketua Drs. Nimpan Bangun, MSc. Anggota Ketua Program Studi D e k a n, Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D NIP NIP Tanggal lulus : 14 Juni 2010

4 PERNYATAAN ORISINALITAS PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER T E S I S Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, Juni 2010 (HENRI JANNU)

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : HENRI JANNU 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-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul: PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER 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 surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Juni 2010 (HENRI JANNU)

6 Telah Diuji Pada Tanggal : 14 Juni 2010 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : DR. Marhaposan Situmorang : 1. Drs. Nimpan Bangun, MSc 2. Prof. Drs. Eddy Marlianto, MSc.Ph.D 3. Prof. DR. Timbangen Sembiring, MSc 4. DR. Anwar Darma Sembiring, MS

7 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama : HENRI JANNU Tempat/tanggal lahir : Gunung Tua, 24 Januari 1964 Agama : Kristen Protestan Alamat : Jl. Pelita II Gg. Horas No.2 Medan Telepon /HP : / Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 10 Medan Alamat Kantor : Jl. Tilak No.108 Medan Telepon : DATA PENDIDIKAN SD : SD Negeri No.3 Gunung Tua Tamat : 1976 SMP : SMP Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1980 SMA : SMA Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1983 Strata-1 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 1988 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2010

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan kasih dan karunia yang diberikannya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Kemiri Dengan Menggunakan Katalis CaO dan Kosolven Eter. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pascasarjana. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Rektor, Bapak Prof.Dr.dr.Syahrial Pasaribu, DTM&H,M.Sc(CTM)SPA(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Master Sains. Direktur Sekolah Pascasarjana, Ibu Prof.Dr.Ir.T. Chairun Nisa B, M.Sc atas kesempatan yang diberikann untuk menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada sekolah Pascasarjana. Dekan Fakultas MIPA, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA. Ketua Program Studi Magister Fisika, Bapak Prof.Dr.Eddy Marlianto, M,Sc.dan Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya, penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah meluangkan waktu dan fikiran secara maksimal dalam membimbing dan mengarahkan penulis sehingga tesis ini selesai, serta kepada Bapak Drs. Nimpan Bangun, M.Sc. selaku Anggota Komisi Pembimbing yang sangat banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak Kepala SMA Negeri 10 Medan Drs. Karbin Tarigan, M.Pd, mantan kepala SMA Negeri 10 Medan Drs. Bahagia dan rekan-rekan guru yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan. Rekan-

9 rekan mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Smatera Utara khususnya Program Studi Magister Ilmu Fisika angkatan 2008 yang senatiasa memberikan motivasi kepada penulis. Kepada ibunda tercinta Tinar br.pardede yang setiap saat mendoakan penulis selama dalam pendidikan dan penyelesaian tesis ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan sayang yang mendalam buat istri tercinta Rospita Br.Pardede yang senantiasa memberikan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada anak-anakku terkasih Jessica Esteria Ritonga, Jonatan Ritonga, Jospan Ritonga, dan Jogi Ritonga yang setiap saat berdoa untuk keberhasilan penulis. 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 Henri Jannu

10 PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVEN ETER ABSTRAK Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak kemiri melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam autoclave dengan campuran minyak kemiri : methanol sebanyak 1:12 mol. Katalis CaO 8% berat minyak serta memakai kosolven eter 200 ml. Reaksi ini berlangsung pada suhu 65 o C dengan variasi waktu 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan: lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa, kemudian dipisahkan. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan n-heksan 100 ml kemudian dicuci dengan HCl 4 N sebanyak 100 ml diikuti penambahan aquadest 100 ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na 2 SO 4 anhidrat kemudian disaring. Filtrat dimurnikan dengan destilasi vakum, residu ditimbang, komposisi kimianya dianalisa memakai gas kromatografi. Sifat bahan fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar air selanjutnya juga diuji. Dari 881 gr minyak kemiri yang di transesterifikasi, selama 1 jam diperoleh bahan FAME crude 450 gr, konversi metil ester 35,50%, total gliserida 0,521%, viscositas 4,2914 cst, densitas 0,8694 gr/cm 3, bilangan Iod 56,55 gri 2/ 100gr, titik kabut -25 o C, dan kadar air 0,09%. Untuk 2 jam diperoleh bahan FAME crude 507 gr, konversi metil ester 36,78%, total gliserida 0,53%, viscositas 4,4928 cst, densitas 0,8783 gr/cm 3, bilangan Iod 55,81 gri 2/ 100gr, titik kabut -23,5 o C, dan kadar air 0,08%. Untuk 3 jam diperoleh bahan FAME crude 585 gr, konversi metil ester 41,62%, total gliserida 1,21%, viscositas 5,8583 cst, densitas 0,8905 gr/cm 3, bilangan Iod 43,81 gri 2/ 100gr, titik kabut -21,2 o C, dan kadar air 0,08%. Makin lama reaksi makin tinggi konversi metil ester. Sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel turunan minyak kemiri dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar. Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak kemiri, katalis, FAME, gliserida, viscositas, densitas, bilngan iod, titik kabut, kadar air.

11 THE INFLUENCE OF LENGTH OF REACTION TO THE CHANGE OF BIODIESEL CHARACTERISTICS OF CANDLENUT OIL USING CaO CATALYST AND COSOLVENT ETHER ABSTRACT It has been done the manufacturing of biodiesel candlenut oil through transesterification process. This process was conducted in the autoclave with candlenut oil mixture : methanol 1:12 mol. CaO catalyst was 8% of oil weight and it used cosolvent ether 200 ml. This reaction lasted at the temperature 650 C with variation of time for 1 hour, 2 hours, and 3 hours. The transesterifiction produced two levels, namely top level containing metal ester (FAME) and down level of gliserol and remaining methanol. Then, the two were separated. Top level in the separated place contained FAME, added the n-heksan 100 ml, and washed with HCl 4 N for 100 ml, followed by the adding of aquadest 100 ml. Heksan fraction was added with Na 2 SO 4 anhidrat, then filtered. The filtrate was purified with vacuum destilation, residue weighed, the chemical composition analyzed using kromatography gas. Its physic material nature such as viscosity, density, Iod numerical, haze spot, and water contents was also tested. Of 881 gr transesterificated candlenut oil for 1 hour, it was obtained FAME crude material 450 gr, metal ester conversion 35,50%, total gliserida 0,521%, viscosity 4,2914 cst, density 0,8694 gr/cm 3, Iod numerical 35,50%, total gliserida 0,521%. Viscosity 4,1914 cst, density 0,8694 gr/cm 3, Iod numerical 56,55 grl 2 /100 gr, haze spot -25 C and water contents 0,09%. For 2 hours, it was obtained FAME crude material 507 gr, metal ester conversion 36,78%, total gliceride 0,53%, viscosity 4,4928 cst, density 0, 8783 gr/cm 3, Iod numerical 55,81 gr I 2 /100 gr, haze spot C, and water content 0,08%. For 3 hours, it was obtained FAME crude material 585 gr, metal ester conversion 41,62%, total gliceride 1,21%, viscosity 5,8583 cst, density 0, 8905 gr/cm 3, Iod numerical 43,81 grl 2 /100 gr, haze spot -21,2 C, and water content 0,08%. The longer is the reaction, the higher is the metal ester conversion. Its physic characteristics shows that biodiesel of candlenut oil can be used as the substitution alternative for solar fuel. Key words : Biodiesel, transesterifiction, candlenut oil, catalyst, FAME, gliceride, viscosity, density, iod numerical, haze spot, water contents.

12 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN Halaman i iii iv v vii viii ix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Hipotesis Manfaat Penelitian 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Biodiesel Bahan Baku Biodiesel Proses Produksi Biodiesel Dari Turunan Minyak Nabati Katalis Methanol Kosolven Reaksi Transesterifikasi Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel Viskositas Densitas (Rapat Massa) Titik Kabut(Cloud Point) dan Titik Tuang (Puor Point) Bilangan Iod Kadar Air Bilangan Cetana Persyaratan Kualitas Biodiesel Persyaratan Mutu Solar 14 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Diagram Alir Penelitian 15

13 Diagram Pembuatan Minyak Kemiri Diagram Pembuatan FAME Bagan Uji Karakteristik Biodiesel Proses Pembuatan Minyak Kemiri Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan Katalis CaO dan Kosolvent Eter Pengujian Viskositas Pengujian Berat Jenis (Density) Pengujian Bilangan Iod Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) Pengujian Kadar Air 27 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Viscositas Densitas Bilangan Iod Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) Kadar Air 42 BAB V KESMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 44 DAFTAR PUSTAKA 45

14 DAFTAR TABEL Nomor Tabel J u d u l Halaman 2.1. Jenis Asam Lemak Yang Terkandung Dalam Minyak Biji Kemiri Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI Persyaratan Mutu Solar Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Dalam basis hitungan 100 gr FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) Dengan Katalis CaO Hasil Uji Fisis 35

15 DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar J u d u l Halaman 3.1. Diagram Pembuatan Minyak Kemiri Diagram Pembuatan FAME Bagan Uji Karakteristik Biodiesel Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama Reaksi Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi FAME Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi FAME Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi FAME Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi FAME 42

16 Nomor Lampiran DAFTAR LAMPIRAN J u d u l Halaman A. Hasil uji titrasi minyak kemiri L-1 B. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO lama reaksi 1 jam L-2 C. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO lama reaksi 2 jam L-3 D. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO lama reaksi 3 jam L-4 E. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO lama reaksi 1 jam L-5 F. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO lama reaksi 2 jam L-6 G. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO lama reaksi 3 jam L-7 H. Data Hasil Uji Fisis L-8 I. Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium L-9