TRANSESTERIFIKASI CPO YANG MENGANDUNG ASAM LEMAK BEBAS (ALB) TINGGI MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA BIS FENOL A POLIKARBONAT SULFONAT (PS - PAPS)

Transkripsi

1 TRANSESTERIFIKASI CPO YANG MENGANDUNG ASAM LEMAK BEBAS (ALB) TINGGI MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA BIS FENOL A POLIKARBONAT SULFONAT (PS - PAPS) TESIS OLEH: BUSRIZAL FAISAL /MTK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 Judul Tesis : Transesterifikasi CPO Yang Mengandung Asam Lemak Bebas (ALB) Tinggi Menggunakan Katalis Polistirena Bis Fenol A Polikarbonat Sulfonat (PS - PAPS) Nama Mahasiswa : Busrizal Faisal Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : MAGISTER TEKNIK KIMIA Menyetujui: Komisi Pembimbing Dr. Ir. Taslim, M.Si Ketua Dr. Nimpan Bangun, M.Sc Anggota Ketua Program Studi Dekan FT-USU (Dr. Ir. Taslim, M.Si) (Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME) Nip: Nip:

3 Telah diuji pada Tanggal: 31 Januari 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Ir. Taslim, M.Si Anggota : 1. Dr. Nimpan Bangun, M.Sc 2. Dr. Ir. Iriany, M.Si 3 Prof. Dr. Ir. Rosdanelly Hasibuan, M.Sc

4 ABSTRAK Reaksi transesterifikasi antara CPO ber ALB 7,76% dengan metanol menggunakan Polistirena bis Fenol A Polikarbonat Sulfonat (PS-PAPS) sebagai katalis. Reaksi transesterifikasi ini dilangsungkan dalam reaktor batch berukuran 0,5 liter yang dilengkapi dengan pengaduk, pengukur suhu, kondensor. Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah: waktu (2 jam, 4 jam, 6 jam), suhu (110ºC, 120 C, 130ºC), dan jumlah katalis (2%, 4%, 6%). Dari aspek kinetika reaksi terlihat bahwa adanya hubungan langsung (berbanding lurus) antara lama reaksi, suhu, dan jumlah katalis terhadap kadar FAME. Semakin meningkat/bertambahnya waktu, suhu, dan jumlah katalis maka kadar FAME meningkat/bertambah juga. Hubungan sebaliknya terjadi terhadap komposisi gliserida (monogliserida = MG, digliserida = DG, Trigliserida = TG). Meningkatnya kadar FAME maka persentase gliserida semakin menurun, misalnya, pada kondisi: waktu/lama reaksi 6 jam, suhu 130ºC, jumlah katalis yang digunakan 6% maka perolehan masing-masing adalah: FAME = 48,01%, gliserida (MG + DG + TG) = 51,75%. Hasil reaksi transesterifikasi ini diperoleh FAME (fatty acids methyl ester) sejumlah 48,01% pada kondisi: lama reaksi 6 jam, suhu 130 C, dan jumlah katalis 6%. Kata kunci: FAME (fatty acid methyl ester), gliserida, katalis polistirena sulfonat, reaksi transesterifikasi

5 ABSTRACT Transesterification reaction between CPO with ALB 7,76% and methanol used Polystyrena bis Phenol A Polycarbonate Sulfonate (PS-PAPS) as the catalyst. This transesterification reaction was performed in a batch reactor of 0.5 liter equipped with mixer, temperature gauge, and condenser. The variables used in this study were: time (2 hours, 4 hours, 6 hours), temperature (110ºC, 120ºC, 130ºC), and the amount of catalyst (2%, 4%, 6%). From the aspect of reaction kinetics it was seen that there was a direct relationship (proportional) between reaction time, temperature, and amount of catalyst and the yield of FAME (Fatty Acid Methyl Ester). The increasing the reaction time, temperature, and amount of catalyst, the more increasing the yield of FAME will be. The opposite relationship occurred to the composition of glycerides (monoglyceride = MG, diglyceride = DG, triglyceride = TG). The more increasing the yield of FAME is, the more decreasing the percentage of glyceride, for example, in the condition of reaction time = 6 hours, temperature = 130ºC, the amount of the catalyst used = 6%, the respective gain was FAME = 48.01%, and glyceride (MG + DG + TG) = 51.75%. This transesterification reaction resulted in FAME = 48.01% in the condition of reaction time = 6 hours, temperature = 130ºC, the amount of the catalyst used = 6%. Keywords: FAME, Glyceride, Polystyrene Sulfonate Catalysts, Transesterification Reaction

6 K A T A P E N G A N T A R Rasa syukur penulis ucapkan kehadirat Allah S.W.T yang telah banyak memberikan nikmat kehidupan, seperti kesehatan sehingga penulis telah dapat menyelesaikan tesis ini yang diberi judul: TRANSESTERIFIKASI CPO YANG MENGANDUNG ASAM LEMAK BEBAS (ALB) TINGGI MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA BIS FENOL A POLIKARBONAT SULFONAT (PS - PAPS). Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada dosen pembimbing: Dr. Ir. Taslim, M.Si sebagai Ketua Komisi Pembimbing dan Ketua Program Studi Magister dan Doktor Teknik Kimia, Fakultas Teknik, yang telah memberikan arahan/bimbingan selama penulisan tesis ini serta Dr. Nimpan Bangun, M.Sc sebagai Anggota Komisi Pembimbing juga sebagai Kepala Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA Kimia. Disamping itu, penulis juga mengucapkan ribuan terima kasih kepada Dr. Ir. Iriany, M.Si dan Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT sebagai Dosen Pembanding/Penguji yang telah banyak mengoreksi dan saran-saran yang diberikan sehingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan. Dalam penulisan tesis ini, penulis banyak difasilitasi oleh Bapak Robert Sitorus, BSc sebagai Manajer Pabrik Kelapa Sawit Sei Silau, Kisaran, PT. Perkebunan Nusantara III serta rekan-rekan mahasiswa yang selalu memberikan semangat/motivasi dan kritikan-kritikan yang membangun untuk kesempurnaan penulisan tesis ini. Saya menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan, untuk itu diminta saran dan kritikan. Semoga Allah SWT selalu memberkati kita dan selamat mengarungi kehidupan dunia yang serba sementara. Medan, Januari 2013 Penulis BUSRIZAL FAISAL

7 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 19 Oktober 1965 di Banda Aceh, Nanggro Aceh Darussalam (NAD). Anak ke tujuh dari tujuh bersaudara dari pasangan Bagindo Bustami dan Sitti Zainab. Menamatkan pendidikan formal di SD Negeri No. 3, Sigli (NAD) pada tahun 1977, Sekolah Menegah Pertama (SMP) Negeri Sigli (NAD) pada tahun 1981, Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 2 Banda Aceh (NAD) pada tahun Selanjutnya, pada tahun 1992 menyelesaikan pendidikan S1 (Sarjana) pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Darussalam, Banda Aceh. Bertepatan tahun 2006 penulis melanjutkan pendidikan di Program Studi Magister Teknik, Jurusan Teknik Kimia, USU, Medan dan selesai pada tahun Ditambahkan, penulis bekerja sebagai Staf di PT. Perkebunan Nusantara III, Medan sejak tahun 1996 sampai dengan sekarang. Dalam melanjutkan perkuliahan di Program Studi Magister Teknik, Jurusan Teknik Kimia ini, penulis menggunakan biaya sendiri. Semoga Allah SWT selalu memberkati dan meridhoi kita semua, AAmieeen.

8 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ABSTRACT.. KATA PENGANTAR.. i ii iii RIWAYAT HIDUP v DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL vi xiii x BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Lingkup Penelitian.. 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Transesterifikasi Polistirena Kinetika Kimia Katalisa Penggolongan Katalis Minyak Kelapa Sawit (CPO) Standar Mutu Minyak Kelapa Sawit.. 19

9 2.8 Komposisi Kimia Minyak Kelapa Sawit Proses Penyulingan Minyak Kelapa sawit Kelebihan Metil Ester Asam Lemak Metanol Gliserol.. 27 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian Alat dan Bahan Prosedur Kerja. 30 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembuatan Bis Fenol A Polikarbonat (PA-PAPS) Pembentukan FAME Dari Aspek Kinetika Reaksi Perbandingan Kadar FAME dan Gliserida Pemulihan Katalis.. 48 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran. 49 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN. L-1-L5

10 DAFTAR GAMBAR Nomor Halaman 2.1 Grafik Produksi, Konsumsi, Ekspor, Impor Minyak Bumi Indonesia/Tahun, barel Reaksi Transesterifikasi Struktur Stirena dan Polistirena Polistirena Foam IR Spectra of Pure and PC PS HNMR Spectra of Pure PS, PC, and PC PS Molecular Composite Reaksi Pembentukan Metanol Alur Pembuatan Katalis Polistirena (PS PAPS) Alur Proses Transesterifikasi Struktur Polistirena Bis Fenol A Polikarbonat Spektrum FT-IR Polistirena Bis Fenol A Karbonat Spektrum FT-IR Polistirena Bis Fenol A Karbonat Sulfonat Struktur Polistirena Bis Fenol A Polikarbonat Sulfonat Pengaruh Lama Reaksi Terhadap FAME Dalam Berbagai Konsentrasi Katalis Prediksi Kondisi Proses Pada Konsentrasi PS-PAPS 6% Prediksi Kondisi Proses Pada Suhu 130 o C Selama 6 jam Pengaruh Konsentrasi Katalis Terhadap FAME Dalam Berbagai Suhu.. 44

11 4.9 Pengaruh Suhu Reaksi Terhadap FAME Dalam Berbagai Lama Reaksi Perbandingan Perolehan Kadar FAME dan Gliserida... 48

12 DAFTAR TABEL Nomor Halaman 2.1 Syarat Mutu Inti Kelapa Sawit Sifat Fisika dan Kimia Metanol Peralatan Yang Diperlukan Untuk Penelitian Data Hasil Transesterifikasi CPO ALB 7,76%, Kandungan Air 0,14%, Dengan Variasi Suhu, Lama Reaksi, dan Konsentrasi Katalis Pengaruh Lama Reaksi Terhadap FAME Dalam Berbagai Konsentrasi Katalis Pada Suhu 130ºC Pengaruh Konsentrasi Katalis Terhadap FAME Dalam Berbagai Suhu Pada Lama Reaksi 6 Jam Pengaruh Suhu Reaksi Terhadap FAME Dalam Berbagai Lama Reaksi Pada Konsentrasi Katalis 6% Contoh Perbandingan Kadar FAME dan Gliserida.. 47