TESIS. Oleh JUAKSA MANURUNG /FIS

Transkripsi

1 ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH TESIS Oleh JUAKSA MANURUNG /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2010

2 ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH T E S I S Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Oleh JUAKSA MANURUNG /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2010

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA KIMIA DAN EMISI GAS BUANG DARI BIODIESEL B10,B20 TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH Nama Mahasiswa : Juaksa Manurung Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing : DR. Marhaposan Situmorang Ketua Drs. Nimpan Bangun, MSc. Anggota Ketua Program Studi Dekan Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D NIP Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D NIP

4 PERNYATAAN ORISINALITAS ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang satunya telah di jelaskan sumbernya dengan benar. Medan,14 Juni 2010 (Juaksa Manurung) NIM :

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Juaksa Manurung NIM : Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan,menyetujui untuk memberikan kepada Uniuversitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non- Exlusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH 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 tanaap meminta izin dari saya selama tetap mencamtumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 14 Juni 2010 (Juaksa Manurung) NIM :

6 Telah di uji pada Tanggal : 14 Juni 2010 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : Dr.Marhaposan Situmorang : 1. Drs. Nimpan Bangun,MSc 2. Prof.Dr.Drs. Eddy Marlianto, MSc 3. Prof. Dr.Drs.Timbangen Sembiring, MSc 4. Dr. Drs. Anwar Darma Sembiring MS

7 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama : Juaksa Manurung Tempat/tanggal lahir : Porsea/ 24 Nopember 1955 Pekerjaan Agama Alamat : Dosen Fakultas Teknik/Elektro Unimed Medan : Kristen Protestan : Jl.Gagak Raya No. 03 P. Mandala Medan Telp/HP : / Manurung yahoo.com DATA PENDIDIKAN SD : Negeri 2 Galang Tamat : 1970 SMP : SMP Swasta Rakyat Galang Tamat : 1972 SMA : SMA Negeri 4 Medan Tamat : 1975 Strata- 1 : FKT /Elektro IKIP Yogyakarta Tamat : 1984 Strata -1 : FT/ Elektro UISU Medan Tamat : 2002 Strata -2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2010

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rakhmad dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c,q. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor, Prof.Dr.dr.Syahrial Pasaribu,DTM.& H,MSc(CTM),SPA (K),atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Rektor Universitas Negeri Medan, Prof. Drs. Syawal Gultom,M.Pd,atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Dekan Fakultas MIPA universitas Sumatera Utara,Prof.Dr.Drs.Eddy Marlianto M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjanaa FMIPA. Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof.Dr.Drs. Eddy Marliato MSc,Sekretaris Program Studi Fisika, Drs.Nasir Saleh,M.Eng.Sc, beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika-Program Pascasarjana Fakultas MIPA. Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan,bimbingan dan pengarahan, demikian juga kepada Drs. Nimpan Bangun. MSc, selaku Co,Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Drs. Eka Nuryanto,MSi, selaku Manager Lab PPKS Medan dandrs.suparman, sebagai kepala teknisi mesin Auto 2000 Jl.Jend.Gatot Subroto No. 220 Medan Kepada istri tersayang yang memberikan semangat dan dorongan, serta anakku terkasih Hendra Manurung. Terimakasih atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril maupun material, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa. Medan, Juni 2010 Juaksa Manurung

9 ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH ABSTRAK Telah dilakukan penelitian minyak kacang tanah sebagai bahan mentahnya untuk pembuatan Biodiesel melalui proses transesterifikasi pada kondisi operasi perbandingan minyak dan metanol 1 : 6, massa katalis 1,5% dari massa minyak, temperature in 65 C, kecepatan pengadukan 2700 rpm dan selama 3 jam, menghasilkan metil ester (Biodiesel). Biodiesel dicampur dengan solar disebutlah B10 (10% biodiesel dan 90% solar), B20 (20% biodiesel dan 80% solar), kemudian di uji sifat-sifat fisika kimia (karakteristik) dan emisi gas buang. Hasil pengujiannya diperoleh,untuk B10 : viskositas = 4,2166 cst, densitas =0,8195 gr/cm 3, flash point =66 o C, cloud point =3 o C, kadar air =0,02%, bilangan iod =20,44 gr-i 2 /100 gr,untuk B20 : viskositas =4,2914 cst, densitas = 0,8210 gr/ 3, flash point = 67 o C, cloud point = 5 o C, kadar air = 0,03 %, bilangan iod =26,42 gr-i 2 /100 gr dan emisi gas buang yang mengandung CO 2, CO 2 solar = 24,5%, CO 2 B10 = 14,7%, CO 2 = 10,4%. Emisi gas buang B10, B20 lebih rendah dari emisi gas buang solar, sehingga bahan bakar B10, B20 merupakan bahan bakar ramah lingkungan Kata kunci : Minyak kacang tanah, transesterifikasi, metanol, katalis,metil ester, Biodiesel, karakteristik, B10, B20, emisi gas buang

10 THE ANALYSIS OF PHYSICAL PROPERTIES CHEMICAL AND GAS EMISSION FROM BIODIESEL B10,B20 PEANUT OIL DERIVATIVES THROUGH TRANSESTERIFICATION PROSESS CATALYST BY KOH ABSTRACT The research done Peanut oil as raw material for preparation of biodiesel, has-been transesterified process in the under conditions oil and methanol ratio of 1: 6, mass of catalyst 1.5% of the mass of oil, sushu 65 C, the mixture was stirred at 2700 rpm and over three hours,the result methyl ester (biodiesel). Biodiesel blended with diesel, that called B10 (10% biodiesel and 90% diesel), B20 (20% biodiesel and 80% diesel). Where tested on chemical and physical properties, and the gas emission.the result were : B10 for : viscosity = cst, density = gr/cm3, flash point = 66 C, cloud point = 3 C, water contain = 0.02%, iodine number = gr-i 2 /100 gr, B20 for : viscosity = 4,2914 cst, density =0,8210 gr/cm 3, flash point= 67 o C, cloud point = 5 o C,water contain = 0,03 %, iodine number =26,42 gr-i 2 /100 gr,and exhaust gas emissions (CO 2 ), CO 2 diesel = 24.5%, CO 2 B10 = 14.7%, CO 2 B20 = 10.4%. Exhausted CO 2 emission B10, B20 lower than diesel, there fore B10, B20 fuel is better for environment. Keywords : Peanut oil, transesterification, methanol, catalyst, methyl ester, Biodiesel, characteristics, B10, B20, exhaust gas emissions

11 DATAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN BAB.I PENDAHULUAN 2.1 Latar Belakang 2.2 Perumusan Masalah 2.3 Tujuan Penelitian 2.4 Hipotesis 2.5 Manfaat Penelitian BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bahan Bakar Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah 2.2 Biodiesel 2.3 Karakteristik Biodiesel Viskositas (Viscosity) Densitas (Density) Titik Nyala (Flash point) Titik Kabut (Could point) Kadar Air (Water Contain) Bilangan Iodine (Iodine Number) 2.4 Proses Pembuatan Biodiesel 2.5 Bahan Bakar Diesel (Solar) 2.6 Pemakaian Biodiesel Sebagai Bahan Bakar Diesel 2.7 Emisi Gas Buang Bahan Pencemar (Polutan) Pengendalian Emisi Gas Buang BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 3.2 Bahan dan Alat 3.3 Variabel Pemelitian 3.4 Diagram Alir Penelitian Dari Kacang Tanah sampai Biodiesel i ii iii iv vi vii vii

12 3.5 Preparasi (Pengolahan) Proses Ekstraksi Tepung Kacang Tanah 3.6 Preparasi (Pengolahan) Proses Transesterifikasi Minyak Kacang Tanah 3.7 Diagram Alir Pengujian Sifat-sifat Fisika dan Emisi Gas Buang B10, B20 Turunan Minyak Kaacang Tanah Proses Pencampuran Biodiesel Dengan Solar Pengujian Sifat-Sifat Fisika-Kimia (Karakteristik) Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah Pengujian Emisi Gas Buang B10, dan B20 Turunan Kacang Tanah BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Ektraksi Kacang Tanah 4.2 Hasil Transeseterifikasi Minyak Kacang Tanah 4.3 Hasil Pengujian Sifat-sifat Fisika-Kimia Biodiesel B10, B20 Turunan Kacang Tanah Hasil Pengujian Viskositas bahan bakar B10 dan B Hasil Pengujian Densitas Bahan Baakar B10 dan B Hasil PengujianTitik Nyala (Flash Point) Bahan Bakar B10, B Hasil Pengujian Titik Kabut (Could Point) Bakar Bakar B10 dan B Hasil Pengujian Kadar Air Bahan Bakar B10 dan B Hasil Pengujian Bilangan Iod Bahan Bakar B10 Dan B Hasil Pengujian Emisi Gas Buang Bahan Bakar B10 dan B20 Bahan Bakar Solar BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA

13 DAFTAR TABEL No Judul Halaman Karakteristik Biodiesel SNI Struktur Kimia Asam Lemak Karakteristik Solar Hasil Transesterifikasi Minyak Kacang Tanah Hasil Pengujian Viskositas Hasil Pengujian Densitas Hasil Pengujian Titik Nyala (Flash Point) Hasil Pengujian Titik Kabut (Could Point) Hasil Pengujian Kadar Air Bahan Bakar B10 dan B20 Hasil Pengujian Bilangan Iod Hasil Pengujian Emisi Gas Buang B10 dan B

14 DAFTAR GAMBAR No Judul Halaman Diagram Alir Penelitian Untuk Menghasilkan Minyak Kacang Tanah (Ekstraksi) Diagram Alir Proses Transesterifikasi Minyak Kacang Tanah Diagram Alir Pengujian Sifat-Sifat Fisika-Kimia dan Emisi Gas Buang B10, B20 Turunan Minyak Tanah Grafik Viskositas Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Densitas Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Titik Nyala (Flash Point) Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Titik Kabut (Cloud Point) Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Kadar air Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Bilangan Iod Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Emisi Gas Buang Terhadap Produk Bahan Bakar

15 DAFTAR LAMPIRAN No Judul Halaman A 52 B C D Analisis Kandungan Minyak Hasil Pengukuran Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar dan B10, B20 Hasil Pengujian Sifat-Sifat Fisika-Kimia Biodiesel B10 dan B20 Gambar Sampel Dan Alat Uji Sampel