COVER DEPAN SINTESIS BIODIESEL BERTITIK AWAN RENDAH DARI MINYAK SAWIT TESIS Karya tulis ini sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh Nanang Setiawan NIM : 20506060 PROGRAM STUDI KIMIA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
LEMBAR PENGESAHAN SINTESIS BIO0DIESEL BERTITIK AWAN RENDAH DARI MINYAK SAWIT Oleh Nanang Setiawan NIM: 20506060 Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung Bandung, Juni 2008 Menyetujui, Pembimbing Tugas Akhir Dr. rer. nat. Didin Mujahidin NIP. 132 208 985 i
ABSTRAK SINTESIS BIODIESEL BERTITIK AWAN RENDAH DARI MINYAK SAWIT Oleh Nanang Setiawan NIM : 20506060 Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternatif untuk menggantikan bahan bakar fosil. Biodiesel dibuat melalui reaksi transesterifikasi minyak nabati atau hewani, karenanya menghasilkan emisi yang rendah dan ramah lingkungan. Disamping keunggulan tadi, biodiesel dapat membeku pada suhu yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan minyak fosil. Titik awan dipengaruhi oleh komposisi dan perbedaan struktur molekul ester asam lemak penyusunnya. Salah satu metode untuk menurunkan titik awan adalah membuat percabangan pada rantai alifatik biodiesel. Pada penelitian ini, dibuat biodiesel dari minyak sawit, dan dilakukan pencabangan pada komponaen asam lemak tak jenuh dengan reaksi epoksidasi dan asetilasi. Sehingga terbentuk senyawa 9,10 di-asetil metil stearat, sebagai komponen senyawa baru dalam biodiesel. Biodiesel hasil modifikasi ini. dapat digunakan sebagai komponen pencampur penurun titik awan biodiesel. i
ABSTRACT SYNTHESIS OF LOW CLOUD POINT BIODIESEL FROM PALM OIL By Nanang setiawan NIM: 20506060 Biodiesel is an alternative diesel fuel to replace the fossil oil. Biodiesel is prepared through trans-esterification of vegetable oil or animal oil. Biodiesel produce low emission and environment friendly. Beside those advantages, biodiesel is freeze at relatively high temperature compared to fossil fuel. Cloud point depend on composition and molecular structure differences of the fatty acid ester. Branched fatty acid ester in biodiesel, can reduce cloud point value. In this research, we synthesized the branced fatty acid in biodiesel from palm oil, by epoxidation and subsequence esterification of unsaturated fatty acid components. 9,10 di-achetyl methylstearate is detected as a new component in the modified biodiesel. These modified biodiesel can be used as an effective blending component to reduce the cloud point of biodiesel. ii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. iii
UCAPAN TERIMA KASIH Bismillahirrahmanirrahim, Allahumma Shalli ala Sayyidina Muhammad, Puji beserta syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah mencurahkan kasih sayang serta petunjuk-nya hingga penulis dapat menyelesaikan Tesis ini dengan segala keterbatasan ilmu dan waktu. Shalawat serta salam semoga tetap tercurah kepada Nabi Muhammad SAW. Penulisan Tesis yang berjudul Sintesis biodiesel bertitikawan rendah dari minyak sawit ini merupakan salah satu syarat dalam menempuh Ujian Magister di Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung. Dalam menyusun tesis ini penulis mendapat bantuan dari berbagai pihak. Ucapan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada Dr. rer. nat. Didin Mujahidin, selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah banyak membimbing, membagikan ilmu pengetahuan dan membantu penulis dalam memecahkan berbagai permasalahan yang dihadapi selama penelitian ini. Pada kesempatan ini pula penulis mengucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Dirjen Mapenda Departemen Agama RI yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk dapat menempuh pendidikan di Program Magister Kimia Kerjasama Depag ITB. Semoga ilmu yang diperoleh melalui program ini bermanfaat di kemudian hari. 2. Dr. Akhmaloka selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, ITB. 3. Dr. Indra Noviandri selaku Ketua Program Studi Kimia FMIPA ITB. iv
4. Pak Ali, Bang Darma, Pak Rino, Pak Soleh, dan seluruh rekan kerja di laboratorium yang telah berbagi wawasan dan pengertian kepada penulis. 5. Pak Haerudin, Pak Rijal, Pak Udin, Pak Hadi, Pak Japar, Pak Sukir, Pak Hadi, Pak Hendro, Bu Eni, Bu Rina, Bu Susi, Bu Suyati dan seluruh rekan mahasiswa Program Magister Kimia Kerjasama Depag ITB Angkatan 2006 yang telah menjadi sahabat terbaik penulis selama ini. 6. Semua pihak yang telah membantu penulis dari awal sampai akhir, baik langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga semua kebaikan yang diberikan kepada penulis mendapatkan balasan yang berlipat ganda dari Allah SWT. Penulis sadar bahwa pada tesis ini masih terdapat banyak kekurangan. Untuk itu kritik dan saran sangat penulis nantikan. Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua terutama bagi kemajuan ilmu pengetahuan. Amin. Bandung, 19 Mei 2008 Penulis, v
DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT.ii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS...iii UCAPAN TERIMA KASIH...iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR LAMPIRAN.viii DAFTAR GAMBAR..ix DAFTAR TABEL...xi Bab I Pendahuluan... 1 1.1 Latar Belakang Peneletian... 1 1.2 Ruang Lingkup Penelitian... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 4 Bab II Tinjauan Pustaka... 5 2.1 Biodiesel... 5 2.1.1 Titik awan dan titik tuang... 6 2.1.2 Viskositas... 6 2.1.3 Angka setana... 7 2.2 Sintesis Biodiesel... 7 2.3 Standar Mutu Biodiesel... 9 2.4 Minyak Sawit... 10 2.5 Asam Lemak... 11 2.6 Struktur Molekul... 13 2.7 Epoksida... 15 vi
Bab III Metodologi Penelitian... 18 3.1 Alat dan Bahan... 18 3.2 Diagram Alir... 18 3.2.1 Diagram alir sintesis biodiesel... 18 3.2.2 Diagram alir modifikasi biodiesel... 19 3.3 Cara Kerja 20 3.3.1 Sintesis biodiesel 20 3.3.2 Epoksidasi biodiesel..20 3.3.3 Asetilasi biodiesel.20 3.3.4 Karakterisasi..21 3.3.4.1 Uji titik awan.21 Bab IV Hasil dan Pembahasan... 22 4.1 Tahap Sintesis Biodiesel... 22 4.2 Tahap Percabangan Biodiesel... 23 4.3 Mekanisme Reaksi.....26 4.3.1 Pembentukan epoksida... 26 4.3.2 Reaksi asetilasi... 26 4.4 Hasil Karakterisasi... 29 4.4.1 Hasil karakterisasi reaksi transesterifikasi... 29 4.4.2 Hasil karakterisasi biodiesel terepoksidasi... 32 4.4.3 Hasil karakterisasi biodiesel terasetilasi.34 4.4.4 Hasil karakterisasi cloud point...37 Bab V Kesimpulan... 38 5.1 Kesimpulan... 38 5.2 Saran 38 DAFTAR PUSTAKA... 39 LAMPIRAN... 41 vii
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Perhitungsn Rendemen... 41 LAMPIRAN B Hasil Karakterisasi GC-MS Biodiesel terepoksidasi... 43 LAMPIRAN C Hasil Karakterisasi GC-MS Biodiesel Terasetilasi... 44 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar II.1. Reaksi tarnsesterifikasi minyak/lemak. 8 Gambar II.2. Reaksi hidrolisis minyak/ lemak 11 Gambar II.3. Struktur asam palmitat 13 Gambar II.4. Struktur asam palmitat 14 Gambar II.5. Struktur cis asam oloet 14 Gambar II.6. Struktur pengisi ruang cis asam oleat 14 Gambar II.7. Struktur metil palmitat 17 Gambar II.8. Struktur diasetil metil stearat 15 Gambar II.9. Reaksi pembentukan epoksida 15 Gambar II.10. Mekanisme reaksi pembentukan cincin epoksida 16 Gambar II.11. Mekanisme reaksi pembentukan cincin epoksida 16 Gambar II.12. Reaksi hidrolisis epoksida 16 Gambar II.13. Reaksi epoksida dengan etanol 17 Gambar III.1.. Diagram alir sintesis biodiesel 18 Gambar III.2.. Diagram alir modifikasi biodiesel 19 Gambar IV.1.. Campuran biodiesel dan gliserol 22 Gambar IV.2.. Rumus struktur 9, 10 epoksi metil stearat 24 Gambar IV.3.. Biodiesel terepoksidasi 24 Gambar IV.4.. Biodiesel termodifikasi 25 Gambar IV.5.. Reaksi epoksida dari metil oleat 26 Gambar IV.6.. Mekanisme reaksi pembentukan eposida 26 Gambar IV.7.. Persamaan reaksi asetilasi 27 Gambar IV.8.. Protonasi epoksida 27 Gambar IV.9.. Mekanisme reaksi asetilasi pertaama 28 Gambar IV.10.. Protonasi gugus hidroksil 28 Gambar IV.11. Mekanisme akhir reaksi asetilasi 28 Gambar IV.12.. Hasil KLT minyak sawit dan Biodiesel 30 Gambar IV.13.. Hasil FTIR biodiesel 31 Gambar IV.14. Hasil KLT biodiesel dan biodiesel terepoksidasi 32 ix
Gambar IV.15.. Hasil FTIR biodiesel terepoksidasi 33 Gambar IV.16. Hasil GC-MS biodiesel terepoksidasi 34 Gambar IV.17 Hasil KLT biodiesel terepoksidasi dan terasetilasi 34 Gambar IV.18.. Hasil FTIR biodiesel teasetilasi 35 Gambar IV. 19 Hasil GC-MS biodiesel terasetilasi 36 x
DAFTAR TABEL Tabel II.1 Spesifikasi biodiesel standar Indonesia RSNIIB 9 Tabel II.2 Komposisi kandungan Asam Lemak dalam minyak Kelapa Sawit.. 10 Tabel II.3 Jenis-jenis asam lemak dan titik lelehnya... 12 Tabel IV.1 Karakterisasi titik awan.. 37 xi