PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN PELARUT ETANOL DARI CPO SKRIPSI.

Transkripsi

1 PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN PELARUT ETANOL DARI CPO SKRIPSI Oleh PONTIUS PARDEDE DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JULI 2016

2 PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN PELARUT ETANOL DARI CPO SKRIPSI Oleh PONTIUS PARDEDE SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JULI 2016

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN PELARUT ETANOL DARI CPO Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, Juli 2016 Pontius Pardede NIM: i

4 LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN Hasil Penelitian yang Berjudul : PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN PELARUT ETANOL DARI CPO Benar telah diseminarkan pada Seminar Hasil Penelitian tanggal 15Juni 2016 dan telah diperbaiki sesuai dengan koreksi dan usulan yang diberikan. Diketahui/Disetujui Dosen Penguji I Dosen Penguji II (Dr. Ir. Taslim, M.Si.) (Dr.Eng. Rondang Tambun) NIP NIP Koordinator Penelitian Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, M.T. Mersi Suriani Sinaga, ST, MT NIP NIP ii

5 PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI Skripsi dengan judul: PEMANFAATAN ABU TULANG AYAM SEBAGAI KATALIS HETEROGEN (CaO) DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN MENGGUNAKAN PELARUT ETANOL DARI CPO Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Mengetahui, Medan, Juli 2016 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, M.T. Mersi Suriani Sinaga, ST, MT NIP NIP iii

6 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pemanfaatan Abu Tulang Ayam sebagai Katalis Heterogen (CaO) dalam Proses Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Pelarut Etanol, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Hasil penelitian ini: Memberikan informasi katalis basa heterogen (tulang ayam) dalam pembuatan biodiesel dari CPO Mengetahui Mengetahui sifat fisik biodiesel yang dihasilkan. Sebagai bahan referensi dan informasi kepada peneliti selanjutnya yang tertarik untuk meneliti dan mengembangkan proses dengan katalis tulang ayam ini. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar - besarnya kepada: 1. Mersi Suriani Sinaga, ST, MT selaku Dosen Pembimbing 2. Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Dosen Penguji I 3. Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku Dosen Penguji II 4. Ir. Renita Manurung M.T selaku Koordinator Skripsi Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. iv

7 Medan, Juli 2016 Penulis Pontius Pardede v

8 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada: 1. Kedua orang tua penulis tercinta, Rommel Pardede dan Epelina Sitorus yang selalu memberikan dukungan spiritual dan materil. 2. Saudara penulis, Bastian Pardede, Juniaty Pardede, Purnama Sari Pardede dan Elfryanti Pardede yang selalu memberikan dukungan spiritual dan materil. 3. Rekan penelitian Dedy O. S. Siburian dan rekan-rekan Penelitian yaitu Gerson Rico Harianja dan Windi Monica Surbakti. 4. Teman sejawat, Alfarodo Silaban, M. Amri Prayogo, Claudia, Christianto Sitio, Desi MPT, Edy Saputra, Fransiscus Raymond, Fitri Siregar, Gerson Rico Harianja, Happy Liani Kaban, Heni Tampubolon, Imam Bestari Harahap, Iqbal L.N., Muksalmina, Nora Panjaitan, Raja Nico Perez Samosir, Randy Sitorus, Tongam May Adrivan Sinaga, Yosef Carol H. Sianipar, Anita Manullang, dan Rizka Rinda Pramasti yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, doa, pembelajaran hidup dan kenangan tak terlupakan kepada penulis. 5. Adik adik Teknik Kimia angkatan 2014 yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, dan kenangan tak terlupakan kepada penulis. 6. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak ilmu yang berharga dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan. vi

9 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Pontius Pardede NIM : Tempat, tgl lahir : Muara, 31 Mei 1993 Nama Orang Tua : Rommel Pardede dan Epelina Sitorus Alamat Orang Tua : Jalan Narumonda, Desa Narumonda IV, Porsea Asal Sekolah : SD Negeri Narumonda tahun SMP Yayasan Pendidikan Raksana Medan tahun SMA Yayasan Pendidikan Raksana Medan tahun Pengalaman organisasi/kerja: 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/ Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara II Pabrik Gula Sei Semayang Indonesia tahun Koordinator Seksi Peralatan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun 2014 vii

10 ABSTRAK Biodiesel adalah salah satu energi alternatif yang paling potensial karena terbarukan dan ramah lingkungan. Pembuatan biodiesel umumnya dibuat secara transesterifikasi menggunakan katalis basa heterogen. Abu tulang ayam (CaO) merupakan katalis basa heterogen non-korosif dan ramah lingkungan, dapat dengan mudah dipisahkan dari produk melalui filtrasi dan masalah pembuangan yang lebih sedikit dari katalis homogen. Katalis ini diisolasi dari tulang ayam dibuat dengan cara menghaluskan tulang ayam dan dilakukan proses kalsinasi. Beberapa variabel penting lainnya selain pilihan katalis ialah dosis katalis, rasio molar etanol terhadap CPO dan suhu reaksi. Hasil tertinggi dari biodiesel yang dihasilkan adalah 90,052 % dengan rasio molar etanol terhadap CPO adalah 17:1, suhu reaksi 70 ºC dan 7 % katalis (w/w) pada variabel tetap waktu reaksi 7 jam dan kecepatan pengadukan 500 rpm. Kata kunci: Biodiesel, Katalis CaO, Crude Palm Oil, Etanol, Transesterifikasi. ii

11 ABSTRACT Biodiesel is one of the most potential of alternative energy as a renewable and environmentally friendly. Processing biodiesel is generally made by transesterification using heterogeneous base catalyst. Chicken bone ash (CaO) is a heterogeneous base catalyst non-corrosive and environmentally friendly, can be easily separated from the product by filtration and disposal issues fewer than homogeneous catalysts. This catalyst was isolated from chicken bones made by milling chicken bones and do calcination process. Some other important variables other than the selection of the catalyst is the catalyst dosage, molar ratio and the reaction temperature. The highest yield of biodiesel produced was % with the molar ratio is 17: 1, reaction temperature is 70 C and 7% catalyst (w / w) with reaction time of 7 hours and stirring speed of 500 rpm as a constant variable. Keywords: Biodiesel, Catalyst CaO, Crude Palm Oil, Ethanol, Transesterification. ii

12 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN PRAKATA DEDIKASI RIWAYAT HIDUP PENULIS ABSTRAK ABSTRACT i ii iii iv vii viii ix DAFTAR ISI x DAFTAR GAMBAR xiii DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR SINGKATAN xv xvi xvii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG RUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA CRUDE PALM OIL (CPO) BIODIESEL PRODUKSI BIODIESEL ESTERIFIKASI TRANSESTERIFIKASI KATALIS HETEROGEN TULANG AYAM (CaO) ETANOL 9 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN 11 x

13 3.2.1 Bahan Penelitian Peralatan Penelitian RANCANGAN PERCOBAAN PROSEDUR PENELITIAN Analisa Komposisi Bahan Baku Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO Tahap Proses Kalsinasi Tulang Ayam (CaO) Proses Esterifikasi Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan Katalis Tulang 14 Ayam (CaO) Sketsa Percobaan Prosedur Analisa Analisa Komposisi Bahan Baku CPO dan Biodiesel 16 yang Dihasilkan Menggunakan GCMS Analisa Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 16 Metode Tes ASTM D Analisa Densitas Biodiesel FLOWCHART PENELITIAN Flowchart Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku CPO Flowchart Proses Esterifikasi Flowchart Proses Kalsinasi Tulang Ayam CaO Flowchart Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan CaO BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 ANALISA BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM OIL) 4.2 PREPARASI BAHAN BAKU CPO (CRUDE PALM OIL) 4.3 PENGARUH KATALIS TERHADAP YIELD DAN KEMURNIAN BIODIESEL 4.4 PENGARUH RASIO MOLAR TERHADAP YIELD DAN 28 KEMURNIAN BIODIESEL 4.5 PENGARUH SUHU TERHADAP YIELD DAN KEMURNIAN 31 BIODIESEL 4.6 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL 33 xi

14 4.6.1 Analisa Densitas Analisa Viskositas Kinematik BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN 5.2 SARAN DAFTAR PUSTAKA xii

15 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Reaksi Esterifikasi 8 Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi 8 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Crude 15 Palm Oil (CPO) Secara Transesterifikasi Menggunakan Etanol dan Katalis CaO Gambar 3.2 Flowchart Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku 17 CPO Gambar 3.3 Flowchart Proses Esterifikasi 18 Gambar 3.4 Flowchart Proses Kalsinasi Tulang Ayam 19 Gambar 3.5 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar L4.1 Gambar L4.2 Gambar L4.3 Gambar L4.4 Gambar L4.5 Flowchart Proses Transesterifikasi CPO Menggunakan Katalis CaO Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak CPO Pengaruh Katalis dan Rasio Molar terhadap Yield pada Suhu dan Waktu Tetap Pengaruh Katalis dan Rasio Molar terhadap Kemurnian pada Suhu dan Waktu Tetap Pengaruh Rasio Molar dan Suhu terhadap Yield pada Katalis dan Waktu Tetap Pengaruh Rasio Molar dan Suhu terhadap Kemurnian pada Katalis dan Waktu Tetap Pengaruh Suhu dan Katalis terhadap Yield pada Rasio Molar dan Waktu Tetap Pengaruh Suhu dan Katalis terhadap Kemurnian pada Rasio Molar dan Waktu Tetap Foto Proses Esterifikasi CPO Foto Proses Transesterifikasi Foto pemisahan Etil Ester Foto Produk Akhir Biodiesel Foto Analisis Densitas xiii

16 Gambar L4.6 Gambar L5.1 Gambar L5.2 Gambar L5.3 Gambar L5.4 Gambar L5.5 Gambar L5.6 Gambar L5.7 Gambar L5.8 Gambar L5.9 Gambar L5.10 Gambar L5.11 Gambar L5.12 Gambar L5.13 Gambar L5.14 Gambar L5.15 Gambar L5.16 Foto Analisis Viskositas Hasil Analisa Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO (Crude Palm Oil) Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 1 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 3 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 8 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 9 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 12 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 16 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 17 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 18 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 19 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 20 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 21 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 22 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 24 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run 26 Hasil Analisa Kromatogram GC Biodiesel Run xiv

17 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Data Luas Perkebunan Besar Kelapa Sawit Indonesia 4 tahun Tabel 2.2 Data Perkembangan CPO di Indonesia tahun Tabel 2.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel 6 Tabel 3.1 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel L1.1 Tabel L1.2 Tabel L2.1 Tabel L2.2 Tabel L2.3 Rancangan Penelitian Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) Kadar Asam Lemak Crude Palm Oil (CPO) Hasil Analisis Densitas Biodiesel Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak CPO Komposisi Trigliserida CPO Hasil Analisis Densitas Biodiesel Hasil Analisis Viskositas Biodiesel Hasil Yield dan Kemurnian Metil Ester xv

18 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 40 L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU CPO HASIL 40 ANALISIS GCMS L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO 40 LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN 41 L2.1 DATA DENSITAS BIODIESEL 41 L2.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIKA BIODIESEL 41 L2.3 DATA YIELD ETIL ESTER 41 LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 43 L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA CPO 43 L3.1.1 Perhitungan Kadar FFA CPO Sebelum Esterifikasi 43 L3.1.2 Perhitungan Kadar FFA CPO Setelah Esterifikasi 43 L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN ETANOL 44 L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL 45 L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL L3.5 PERHITUNGAN YIELD ETIL ESTER LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 47 L4.1 FOTO PROSES ESTERIFIKASI CPO 47 L4.2 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI 47 L4.3 FOTO PEMISAHAN ETIL ESTER 48 L4.4 FOTO PRODUK AKHIR BIODIESEL 48 L4.5 FOTO ANALISIS DENSITAS 49 L4.6 FOTO ANALISIS VISKOSITAS 49 LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN 50 BIODIESEL L5.1 HASIL ANALISA KOMPOSISI ASAM LEMAK CPO 50 L5.2 HASIL ANALISA BIODIESEL 51 xvi

19 DAFTAR SINGKATAN CPO PPKS FFA GC ASTM PKO TG DG MG MPOB OECD Crude Palm Oil Pusat Penelitian Kelapa Sawit Free Fatty Acid Gas Chromatography American Standard Testing and Material Palm Kernel Oil Trigliserida Digliserida Monogliserida Malaysian Palm Oil Board Organisation for Economic Co-operation and Development xvii