PERANCANGAN PROSES PRODUKSI BIODIESEL DARI MINYAK BIJI NYAMPLUNG (Calophyllum inophyllum L.) SAHIRMAN

Transkripsi

1 PERANCANGAN PROSES PRODUKSI BIODIESEL DARI MINYAK BIJI NYAMPLUNG (Calophyllum inophyllum L.) SAHIRMAN SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Perancangan Proses Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, Januari 2009 Sahirman NIM F i

3 ABSTRACT SAHIRMAN. Process Design of Biodiesel Production from Alexandrian Laurel Seed Oil (Calhyllum inophyllum L.). Supervised by ANI SURYANI, DJUMALI MANGUNWIDJAJA, R. SUDRADJAT and SUKARDI. Biodiesel that can be used directly or mixed with diesel oil is a promising alternative diesel fuel obtained from vegetable oils, animal fats, or waste oils by transesterifying the oil or fat with an alcohol such as methanol. The aim of this research was to design a process of biodiesel production by esterification and transesterification of Alexandrian laurel seed oil. Results show that the best esterification process is obtained at the temperature of 58.1 o C, stirring speed of 300 rpm, HCl catalyst of 5.9% from FFA content, and the methanol-ffa molar ratio of 22.2:1. Under this esterification condition, the resulted pseudo second-order kinetics are constant of reaction rate (k) = (liter/mol minutes), activation energy (Ea) = kcal/mol (21.7 kj/mol), and rate of esterification reaction (r es ) = exp /T [FFA] t 2. The best transesterification process is obtained at the temperature of 60 o C, stirring speed of 400 rpm, NaOH catalyst of 1.1% from oil, and the methanol oil molar ratio of 6.3:1. Under this transesterification condition, the resulted second order kinetics are constant of reaction rate (k) = liter / mol minutes, activation energy = kcal/mol (15.6 kj/mol) and rate of transesterification reaction (r t ) = 6.9 exp ( /T) ([TG]o x) ([M]o-3x). The results show that Alexandrian laurel seed biodiesel oil properties including flash point, water and sediment content, sulfur content, copper strip corrosion, cetane number, free glycerin content, total glycerin content, phosphorus content, 90% recovery distillation temperature (T90), iodine number, and ester of alkyl content satisfy the SNI standards where are kinematics viscosity, cloud point, acid number, carbon residue, and sulfated ash content deviate slightly. The results of stationer performance test indicated that the consumptions of biodiesel-solar mixture from 0% to 30% biodiesel (liter/hour) are not different but the consumption level increase when biodiesel concentration is more than 30%. The test on the effects of biodiesel on engine performance indicated that the amount of deposit found in cylinder head and piston in 0-30% biodiesel mix is slightly different. Meanwhile, in 50% biodiesel mix, the amount of deposit is significantly high indicating an imperfect combustion. Financial analysis at the optimum production capacity of kg biodiesel/hour, 16 percent of interest rate, and 10 years of project lifetime showed that biodiesel production is feasible with PBP of 4 years and 11 months; NPV of Rp366,166,219; IRR of 33.54%; net B/C ratio of 2.1; and ROI of Keywords: Biodiesel, Alexandrian laurel seed oil, Esterification,Transesterification ii

4 RINGKASAN SAHIRMAN. Perancangan Proses Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung (Calhyllum inophyllum L.). Dibimbing oleh ANI SURYANI, DJUMALI MANGUNWIDJAJA, R. SUDRADJAT dan SUKARDI. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) bersama dengan Pokja Bahan Bakar Nabati (BBN) menargetkan produksi biodiesel Indonesia pada tahun adalah 2 % dari solar (0,72 juta kl) dan pada tahun sebesar 3 % dari solar (1,5 juta kl). Penggunaan minyak jarak pagar sebagai bahan baku biodiesel masih bermasalah karena rendahnya produktivitas tanaman jarak pagar sedangkan penggunaan minyak sawit sebagai bahan baku biodiesel bermasalah karena berkompetisi penggunaannya sebagai bahan pangan. Kondisi tersebut memacu pencarian bahan baku lain yang juga kompetitif, salah satunya adalah minyak biji nyamplung (Calophyllum inophyllum L.). Target produksi biodiesel 0,72 juta kl diperkirakan dapat dipenuhi oleh produksi sekitar 352 ribu ha nyamplung, yang lebih rendah dari jarak pagar yaitu 480 ribu ha namun masih lebih tinggi dari kebutuhan areal kelapa sawit yaitu 160 ribu ha. Akan tetapi permasalahannya adalah apakah minyak biji nyamplung dapat diproses menjadi biodiesel yang dapat memenuhi standar dan bagaimana rancangan prosesnya yang sesuai? Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan rancangan proses produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung melalui reaksi esterifikasi dan transesterifikasi sehingga dapat menghasilkan produk yang mempunyai kelayakan teknis maupun finansial. Perancangan proses terdiri atas: analisis peluang dan permasalahan; kreasi proses (sintesis proses) dan pengembangan proses. Analisis peluang dan permasalahan dilakukan melalui survei liteteratur. Kreasi proses pada dasarnya adalah sintesis proses yang dilakukan melalui pengumpulan data dasar dan percobaan laboratorium. Pengembangan proses adalah pembuatan rancangan rinci (detail desain) berdasarkan data sintesis proses melalui integrasi proses, simulasi model, optimasi dan analisis kelayakan teknis dan finansial terhadap rancangan yang dikembangkan. Sintesis proses yang dilakukan meliputi pemilihan jalur proses, optimasi kondisi proses, analisis pemodelan kinetika dan analisis produk. Pemilihan jalur proses didasarkan pada karakteristik bahan baku. Optimasi proses dilakukan untuk mendapatkan respon optimum menggunakan metode permukaan respon (Surface Respon Methode). Pengolahan data optimasi proses menggunakan program Minitab 14 dan SAS V6.12. Analisis pemodelan kinetika digunakan untuk menentukan waktu optimum dan nilai konversi produk yang digunakan untuk perancangan proses. Analisis produk biodiesel yang dihasilkan meliputi pengujian fisiko-kimia, kinerja biodiesel dan pengaruh biodiesel terhadap mesin dilakukan untuk menentukan kelayakan teknis dari biodiesel yang dihasilkan. Integrasi proses dilakukan dengan mengkombinasikan seluruh tahapan proses sehingga dihasilkan diagram alir (flowsheet) yang utuh dilengkapi dengan neraca massa dan energi. Hasil dari integrasi proses adalah diagram alir kualitatif dan kuantitatif. Selanjutnya dilakukan simulasi model proses dengan menggunakan program Hysis. Hasil simulasi model digunakan untuk menyusun PEFD dan optimasi kapasitas produksi untuk menentukan biaya produksi minimum. Pada kapasitas optimum proses dilakukan analisis kelayakan aspek finansial. iii

5 Penelitian ini menghasilkan rancangan proses produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung yang terdiri atas proses degumming, esterifikasi dan transesterifikasi. Degumming dilakukan pada suhu 80 o C dengan asam fosfat konsentrasi 20% sebanyak 0,3% dari berat minyak dilanjutkan dengan pencucian dengan air hangat suhu 60 o C dan pengeringan suhu C selama 120 menit dan pengeringan vakum suhu 80 o C tekanan 16 cm Hg. Esterifikasi pertama dilakukan pada kecepatan pengadukan 300 rpm, suhu 58,1 o C, nisbah molar metanol terhadap ALB 22,2:1 dan katalis HCl 5,9% dari ALB. Tetapan laju reaksi esterifikasi (k) pseudo orde dua pada suhu 343 K, 333 K, 318 K dan 301 K masing-masing berturutturut adalah 0,221 liter/ mol menit, 0,173 liter/ mol menit, 0,133 liter/ mol menit dan 0,076 liter/ mol menit, energi aktivasi (Ea) sebesar 5,202 kcal/mol (21,7 kj/mol), dan laju reaksi esterifikasi (r Es )=537,4 exp / T [ALB] 2 t. Esterifikasi kedua dilakukan pada kecepatan pengadukan 300 rpm, suhu 60 o C, nisbah molar metanol terhadap ALB 40:1, katalis HCl 10% dari ALB. Transesterifikasi dilakukan pada suhu 60 o C, nisbah molar metanol terhadap minyak 6,3:1, katalis NaOH 1,1% dari berat minyak, kecepatan pengadukan 400 rpm dan waktu transesterifikasi 22 menit. Tetapan laju reaksi transesterifikasi (k) orde dua pada suhu 301 K, 318 K, 333K dan 341 K masing-masing berturut-turut adalah 0,014 (liter/mol menit), 0,018 (liter /mol menit), 0,025 (liter /mol menit) dan 0,029 (liter /mol menit), energi aktivasi (Ea) 3735,2 cal/ mol K dan laju reaksi transesterifikasi (r t )= 6,9 exp (-1879,8 /T) ([TG]o x) ([M]o-3x). Rancangan proses tersebut menghasilkan biodiesel sebesar 15,62% dari berat biji atau 83,4% dari berat minyak kasar. Rancangan proses menghasilkan biodiesel yang telah memenuhi kelayakan teknis sesuai dengan SNI meliputi massa jenis pada 40 o C, angka setana, titik nyala mangkok tertutup, korosi kepingan tembaga, air dan sedimen, suhu distilasi 90%, kandungan belerang, kandungan fosfor, gliserol total, gliserol bebas, ester alkil, dan angka iodium akan tetapi belum memenuhi terhadap parameter angka asam, viskositas pada 40 o C, abu tersulfatkan, titik kabut dan residu karbon. Pada kondisi demikian penggunaan biodiesel nyamplung hingga campuran 30% disarankan karena dari tes kinerja menunjukkan bahwa konsumsi tidak berbeda dengan solar, kinerja mesin tidak terganggu dan deposit pada kepala silinder dan piston tidak berbeda nyata dengan solar. Penggunaan campuran biodiesel 50% tidak bisa dilakukan karena konsumsi bahan bakar lebih besar, deposit pada kepala silinder dan piston sangat tebal dan kinerja mesin sudah terganggu. Berdasarkan basis perhitungan produksi biodiesel sebesar 100 kg/jam, biaya produksi minimum diperoleh pada kapasitas produksi 386 ton biodiesel /tahun atau 93,46 kg per jam (1,31 ton/hari). Hasil analisis finansial pada kapasitas produksi optimum menunjukkan bahwa kondisi BEP diperoleh pada produksi biodiesel 70,8 ton/tahun atau setara dengan hasil penjualan produk biodiesel dan produk sampingnya sebesar Rp ,6 per tahun. Produksi biodiesel pada kapasitas produksi 1,31 ton/hari adalah layak dengan Net B/C 2,1, PBP 4,9 tahun, ROI 0,226, IRR 33,54% dan NPV Rp ,8. Analisis sensitivitas menunjukkan bahwa produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung masih layak dengan kenaikan harga bahan baku 10%, atau kenaikan harga bahan kimia 10%, atau kenaikan bunga bank 10% namun tidak layak jika kenaikan tersebut terjadi bersama atau harga jual turun 5 %. iv

6 Hak cipta milik IPB, tahun Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa menyebutkan sumber, a. pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. pengutipan tidak merugikan kepentingan dengan wajar IPB. 2. Dilarang menggunakan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB. v

7 PERANCANGAN PROSES PRODUKSI BIODIESEL DARI MINYAK BIJI NYAMPLUNG (Calophyllum inophyllum L.) SAHIRMAN Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Departemen Teknologi Industri Pertanian SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009 vi

8 Judul Disertasi : Perancangan Proses Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) Nama : Sahirman NIM : F Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Ani Suryani, DEA Ketua Prof. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaja, DEA Anggota Dr. Ir. Sukardi, MM Anggota Prof. Riset Dr. Ir. R. Sudradjat, M.Sc. Anggota Diketahui Ketua Program Studi Tekonologi Industri Pertanian Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Irawadi Jamaran Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS. Tanggal Ujian: 26 November 2008 Tanggal Lulus: vii

9 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan karunia- Nya sehingga disertasi dengan judul Perancangan Proses Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) ini dapat diselesaikan. Sholawat dan Salam, semoga Allah SWT curahkan kepada Nabi besar Muhammad SAW dan seluruh ummatnya. Amiin. Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tinggi penulis sampaikan kapada: 1. Ibu Dr. Ir. Ani Suryani, DEA, selaku ketua komisi pembimbing, Bapak Prof. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaja, DEA, Bapak Prof. Riset. Dr. Ir. H. R. Sudradjat, M.Sc. dan Bapak Dr. Ir. Sukardi, MM masing-masing selaku anggota komisi pembimbing atas bimbingan, arahan, saran, dan dorongan moral yang diberikan selama penelitian dan penulisan disertasi. 2. Dr. Ir. Sapta Raharja, DEA di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB selaku penguji dari luar komisi pembimbing yang telah banyak memberikan masukan pada saat ujian tertutup, Dr. Ir. Tatang Hernas Soerawidjaja dari Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Institut Teknologi Bandung (ITB) dan Dr. Ir. Dadan Kusdiana, M.Sc. dari Direktorat Energi Terbarukan dan Konversi Energi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) atas masukan yang disampaikan pada saat ujian terbuka. 3. Dr. Ir. Sam Herodian dan Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc. selaku Dekan dan Wakil Dekan Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Dr. Ir. Irawadi Jamaran selaku Ketua Program Studi Pascasarjana Teknologi Industri Pertanian dan Dr. Ir. Muhammad Romli selaku Kepala Departemen Teknologi Industri Pertanian yang telah memberikan fasilitas selama penulis mengikuti pendidikan S Drs. Dedy H. Karwan, MM selaku Kepala Pengembangan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK) Pertanian Cianjur yang telah memberikan kesempatan kepada penulis mengikuti pendidikan S 3 di IPB Bogor. 5. Dr. Ir. Maman Mansyur Idris, MS selaku Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Badan Penelitian dan Pengemngan Kehutanan, Kepala Laboratorium Kimia dan Energi Pusat Penelitian dan Pengembangan viii

10 Hasil Hutan Bogor, Kepala Laboratorium Pengujian Mutu VEDCA PPPPTK Pertanian Cianjur, dan Kepala Laboratorium Proses Lemigas Jakarta atas bantuannya dalam pelaksanaan penelitian ini. Rasa hormat dan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak dan almarhumah Ibu Padmosihono, Bapak dan Ibu Ishaq Hasbulloh atas doa, nasehat dan bimbingan yang diberikan kepada penulis. Penghargaan dan terima kasih yang mendalam penulis sampaikan kepada istri tercinta Dra. Sri Harini, MSi dan anakanak tercinta Daffa Amarul Mufflih dan Almira Zada Nurulita atas segala pengertian, kesabaran dan dorongan yang diberikan selama penulis mengikuti pendidikan S 3. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan-rekan di Departemen Ilmu Dasar dan Laboratorium Pengujian atas semangat yang diberikan. Akhirnya kepada semua pihak yang telah membantu tetapi tidak dapat disebutkan satu persatu penulis mengucapkan terima kasih semoga Allah SWT memberikan balasan yang setimpal. Penulis menyadari disertasi ini masih belum sempurna, namun demikian penulis mengharapkan semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Januari 2009 Sahirman ix

11 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Sleman pada tanggal 17 April 1964 sebagai anak bungsu dari pasangan Padmosihono dan Almarhumah Ngatiyem. Pendidikan sarjana ditempuh di jurusan Pengolahan Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian UGM lulus pada tahun Pada tahun 1992 penulis diterima pada Program Studi Pascasarjana Teknologi Pasca Panen Universitas Brawijaya Malang dan menamatkannya pada tahun Penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan program doktor pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian Sekolah Pascasarjana IPB pada tahun Beasiswa pendidikan diperoleh dari Pusat Pengembangan Penataran Guru Pertanian Cianjur Departemen Pendidikan Nasional. Penulis bekerja sebagai Widyaiswara Madya di Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK) Pertanian Cianjur. Karya ilmiah berjudul Perbaikan kualitas minyak nabati sebagai bahan biodiesel melalui proses esterifikasi (studi kasus minyak nyamplung) dan Kinetika reaksi esterifikasi minyak biji nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) untuk meningkatan kualitas bahan baku biodiesel telah diterbitkan dalam jurnal, Pengujian sifat fisikokimia, kinerja dan pengaruh biodiesel terhadap mesin telah dipresentasikan pada seminar nasional dan diterbitkan dalam bentuk prosiding sedangkan dan Kinetika reaksi transesterifikasi minyak biji bintangur (Calophyllum inophyllum L.) pada proses produksi biodiesel sudah dinyatakan diterima menunggu diterbitkan dalam jurnal nasional terakriditasi. Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari disertasi S 3 penulis. x

12 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL xiii DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvii I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Penelitian Ruang Lingkup II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) Biodiesel Kualitas Biodiesel Pengujian Karakteristik Biodiesel Pengujian Kinerja Biodiesel Perancangan Proses Produksi Biodiesel III METODOLOGI 3.1 Kerangka Pemikiran Waktu dan Tempat Bahan dan Peralatan Metode Penelitian IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Peluang dan Permasalahan Analisis Peluang Analisis Permasalahan Kreasi Proses Pengepresan dan Degumming Karakterisasi Minyak Nyamplung Pemilihan Proses Optimasi Proses Esterifikasi Analisis Model Kinetika Reaksi Esterifikasi Optimasi Proses Transesterifikasi Analisis Model Kinetika Reaksi Transesterifikasi Analisis Kualitas Produk Analisis Keuntungan Kasar Pengembangan Proses Integrasi Proses Simulasi Model Proses Optimasi Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung Analisis Kelayakan Teknis dan Finansial Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Nyamplung V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

13 DAFTAR TABEL xii Halaman 1. Kondisi lingkungan untuk pertumbuhan nyamplung Karakteristik fisiko-kimia minyak Calophyllum inophyllum L Perbandingan sifat biodiesel dan petrodiesel Perbedaan karakteristik emisi bahan bakar diesel dan biodiesel e-oil Pabrik Biodiesel di beberapa negara Komposisi asam lemak beberapa jenis sumber minyak nabati Sifat-sifat fisiko-kimia beberapa minyak yang digunakan sebagai bahan dasar biodiesel Ringkasan beberapa proses esterifikasi dengan katalis asam Ringkasan beberapa proses transesterifikasi dengan katalis basa Standar kualitas bahan bakar biodiesel SNI : Standar Biodiesel menurut ASTM Sifat bahan bakar dilihat dari komposisi asam lemak Sifat-sifat fisik biodiesel yang dapat digunakan untuk memprediksi angka setana Sifat fisik beberapa metil ester Karakteristik metil ester minyak sawit dan campurannya Tetapan laju reaksi (k) hidrolisis trigliserida, digliserida monogliserida dan pada berbagai perbedaan suhu Nilai tetapan laju transesterifikasi pada beberapa kondisi proses Faktor, kode dan taraf kode pada percobaan proses esterifikasi Nilai taraf kode dan nilai taraf aktual optimasi proses esterifikasi Faktor, kode dan taraf kode pada percobaan proses transesterifikasi Nilai taraf kode dan nilai taraf aktual optimasi proses transesterifikasi Komposisi inti nyamplung Sifat fisiko kimia minyak biji nyamplung dari Kebumen Karakteristik minyak nyamplung hasil degumming Komposisi asam lemak minyak nyamplung dibandingkan minyak lain Kadar ALB akhir esterifikasi rata-rata pada berbagai nisbah molar metanol terhadap ALB Hasil optimasi respon permukaan kadar ALB akhir esterifikasi Data konversi (bagian) asam lemak bebas menjadi metil ester Kadar ALB minyak biji nyamplung akhir esterifikasi hasil percobaan selama 30 menit dibandingkan prediksi Rata-rata kadar ALB, viskositas, berat jenis dan rendemen biodiesel dari proses transesterifikasi pada berbagai suhu transesterifikasi Rata-rata kadar ALB, viskositas, rendemen, dan kadar metil ester hasil percobaan dan perhitungan model pada optimasi proses transesterifikasi Rendemen dan kadar ALB biodiesel rata-rata dari proses esterifikasi dan transesterifikasi yang dihitung berdasarkan minyak nyamplung kasar Konversi trigliserida menjadi metil ester selama proses transesterifikasi Prediksi kadar metil ester minyak biji nyamplung setelah transesterifikasi dibandingkan dengan kadar metil ester hasil percobaan Komposisi metil ester biodiesel dari minyak nyamplung hasil analisis GCMS

14 36. Karakteristik biodiesel dari minyak nyamplung dibandingkan dengan standar ASTM D Karakteristik biodiesel dari minyak nyamplung dibandingkan dengan standar SNI Analisis sensitivitas produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung xiii

15 DAFTAR GAMBAR xiv Halaman 1. Tanaman dan buah nyamplung Diagram alir proses produksi biodiesel (Soedradjat et al. 2005) Reaksi transesterifikasi (Ma et al ;Van Gerpen et al. 2004) Model proses perancangan (Roy dan Cross 1983 diacu dalam Johnston et al. 2000) Model proses perancangan interaktif (Sinnot 1999) Perancangan proses melalui tahapan analisis sistem proses (Hartmann dan Kaplick 1990) Tahap dalam perancangan proses kimia (Seider et al. 1999) Plot hubungan seper konsentrasi asam (1/C) dengan waktu selama proses esterifikasi (Guner et al. 1996) Kerangka pemikiran perancangan proses esterifikasi dan transesterifikasi produksi biodiesel dari minyak nyamplung Skema tahapan penelitian Foto minyak biji nyamplung Kromatogram dari analisis GC minyak biji nyamplung (a standar dan b minyak biji nyamplung) Hasil proses esterifikasi minyak nyamplung dengan metanol dan katalis asam klorida Kadar ALB akhir esterifikasi pada berbagai suhu esterifikasi Kadar ALB akhir esterifikasi rata-rata pada berbagai kecepatan pengadukan Kadar ALB akhir esterifikasi rata-rata pada berbagai konsentrasi katalis HCl Hubungan antara kadar ALB bahan baku dengan kadar ALB produk esterifikasi pada suhu 60 o C, nisbah molar metanol terhadap ALB 20:1 dan katalis HCl 6 % dari ALB Plot permukaan optimasi respon kadar ALB akhir esterifikasi antara nisbah molar metanol, katalis dan suhu esterifikasi Plot kontur optimasi respon kadar ALB akhir esterifikasi antara nisbah molar metanol, katalis dan suhu esterifikasi Hubungan antara kadar ALB dengan waktu reaksi pada berbagai suhu esterifikasi Hubungan antara waktu esterifikasi dengan 1/([ALB] t -1/([ALB] o Grafik hubungan antara 1/([ALB] t -1/([ALB] o dengan waktu reaksi untuk penentuan nilai k reaksi esterifikasi Plot -ln k dengan 1/T pada proses esterifikasi minyak biji nyamplung pada suhu 301 K, 318 K, 333 K dan 343 K Hasil proses transesterifikasi minyak nyamplung hasil esterifikasi (a: sebelum pemisahan gliserol dan b: setelah pemisahan gliserol, pencucian dan pengeringan) Rata-rata viskositas biodeiesl hasil proses transesterifikasi pada berbagai nisbah molar metanol Rata-rata viskositas biodiesel setelah proses transesterifikasi pada berbagai kecepatan pengadukan

16 27. Rata-rata viskositas biodiesel setelah proses transesterifikasi pada berbagai konsentrasi katalis Optimasi proses transesterifikasi berdasarkan respon kadar ALB, viskositas, rendemen dan metil ester Pengaruh kadar ALB awal terhadap rendemen biodiesel pada proses transesterifikasi Kadar metil ester dari proses transesterifikasi pada berbagai suhu dan waktu Grafik hubungan 1/((3[T]o-[Mo]) ln([m]o[t]/[[m][to] dengan waktu Hubungan antara ln k dengan 1/T pada proses transesterifikasi minyak biji nyamplung Kromatogram analisis GCMS biodiesel dari minyak nyamplung Hasil pengukuran konsumsi biodiesel dari biji nyamplung dengan menggunakan generator 7,5 pk dan kecepatan putaran 700 rpm pada kondisi stasioner Pengaruh penggunaan beberapa campuran biodiesel nyamplung terhadap piston dan kepala silinder (a: awal, b: solar, c: 10% biodiesel, d: 30% biodiesel dan e: 50% biodiesel) Diagram alir kualitatif produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung Diagram alir kualitatif yang dilengkapi pengaturan suhu dan tekanan Diagram alir kuantitatif (neraca massa) produksi minyak biji nyamplung dengan basis perhitungan 1000 g biji nyamplung Diagram alir kuantitatif (neraca massa) produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung dengan basis perhitungan 1000 g minyak nyamplung Simulasi proses produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung melalui esterifikasi dan transesterifikasi Process Engineering Flow Diagram (PEFD) produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung Biaya variabel fungsi kapasitas produksi Biaya tetap fungsi kapasitas produksi Biaya total fungsi kapasitas produksi xv

17 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Prosedur analisis biji nyamplung, minyak biji nyamplung dan biodiesel dari minyak biji nyamplung Hasil Analisis ragam (ANOVA) dilanjutkan Uji Duncan terhadap kadar ALB akhir esterifikasi pada berbagai suhu esterifikasi Hasil Analisis ragam dilanjutkan Uji Duncan terhadap kadar ALB akhir esterifikasi pada berbagai kecepatan pengadukan Hasil Analisis ragam dilanjutkan Uji Duncan terhadap kadar ALB akhir esterifikasi pada berbagai nisbah molar metanol Hasil Analisis ragam dilanjutkan Uji Duncan terhadap kadar ALB akhir esterifikasi pada berbagai konsentrasi katalis HCl Hasil analisis respon regresi permukaan, plot residiual, dan optimasi input variabel pada proses esterifikasi Penentuan tetapan laju reaksi esterifikasi Perhitungan waktu tinggal esterifikasi Hasil Analisis ragam dilanjutkan Uji Duncan terhadap kadar ALB dan viskositas biodiesel hasil transesterifikasi minyak nyamplung pada berbagai nisbah molar metanol Hasil Analisis ragam dilanjutkan uji Duncan terhadap viskositas biodiesel hasil transesterifikasi minyak nyamplung pada berbagai kecepatan pengadukan Hasil Analisis ragam dilanjutkan Uji Duncan terhadap viskositas biodiesel hasil proses transesterifikasi minyak nyamplung pada berbagai konsentrasi katalis Hasil Analisis ragam dilanjutkan Uji Duncan terhadap viskositas biodiesel hasil proses transesterifikasi pada berbagai suhu Hasil analisis respon regresi permukaan, plot residiual dan optimasi input variabel proses transesterifikasi Penentuan laju reaksi transesterifikasi Perhitungan waktu tinggal proses transesterifikasi Hasil pengujian karakteristik biodiesel dari minyak biji nyamplung di Lemigas Jakarta dan Laboratorium Pengujian VEDCA Data dasar untuk perancangan proses Neraca masssa proses produksi biodiesel Perhitungan energi proses produksi biodiesel Perincian modal tetap produksi biodiesel dari minyak biji nyamplung dengan asumsi kapasitas peralatan 1,31 ton/hari Ringkasan biaya operasional Kebutuhan modal kerja awal Jadwal pembayaran kredit modal Proyeksi rugi laba Aliran kas Analisis kelayakan finansial. 231 xvi