METODOLOGI A. BAHAN DAN ALAT 1. Bahan a. Bahan Baku Bahan baku yang digunakan untuk penelitian ini adalah gliserol kasar (crude glycerol) yang merupakan hasil samping dari pembuatan biodiesel. Adsorben yang digunakan adalah arang aktif dan bentonit. b. Bahan kimia Bahan-bahan kimia yang digunakan antara lain etanol netral 95%, metanol, KOH padat, asam fosfat 85%, HCl 16%, aquadest, heksana, KOH 0,1 N dan indikator phenolphtalein1%. 2. Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain labu leher tiga, reaktor skala 20 liter, magnetic stirrer, hot plate, kondensor, corong pemisah, termometer, timbangan analitik, kertas saring, buret, sudip, penyaring vakum, oven, tanur, cawan porselen, desikator, evaporator, spektrofotometer dan alat-alat gelas untuk analisis. B. METODE PENELITIAN 1. Pembuatan Biodiesel Sebelum melakukan pemurnian gliserol terlebih dahulu dilakukan pembuatan biodiesel dari bahan baku CPO, karena gliserol yang akan dimurnikan adalah hasil samping dari pembuatan biodiesel tersebut. CPO yang akan diproses terlebih dahulu diukur kadar asam lemak bebasnya untuk mengetahui tahapan proses pembuatan biodisel. Jika kadar asam lemak bebas yang terdapat dalam CPO lebih dari 5 %, maka dilakukan proses dua tahap, sedangkan jika kadar asam lemak bebas dari CPO kurang dari 5%, maka dilakukan proses satu tahap.
Sebagai langkah awal dalam pembuatan biodiesel dilakukan pada labu bulat berleher tiga dengan kapasitas 1 liter dilengkapi temperatur controller, kondensor dan pengaduk yang ditempatkan pada lempeng pemananas listrik. Sebanyak 200 gram CPO dipanaskan dalam labu reaksi hingga mencapai suhu 60-70 0 C. Katalis KOH sebanyak 1% dari bobot CPO dilarutkan dalam metanol (jumlah metanol 35% dari bobot CPO) disertai pengadukan selama 15 menit hingga terbentuk larutan metanolik-koh. Larutan metanolik-koh ini dicampurkan ke dalam CPO dan waktu reaksi mulai dihitung. Selama reaksi dilakukan pengadukan dengan kecepatan konstan, suhu reaksi dikontrol menggunakan temperatur controller (termometer). Reaksi dihentikan setelah tercapai waktu reaksi yang diinginkan (2 jam). Campuran diendapkan selama semalam ( ± 12 jam) hingga terbentuk dua lapisan. Gliserol yang berada pada lapisan bawah dipisahkan dari metil ester (biodiesel). Biodiesel yang digunakan pada penelitian adalah biodiesel yang dibuat pada skala 7 kg CPO dengan menggunakan alat reaktor kapasitas 20 liter. Prosedur pembuatan biodiesel yang dilakukan sama dengan pembuatan biodiesel skala 200 gram.
Minyak nabati (CPO) Pengukuran kadar asam lemak bebas Larutan Metanolik-KOH Reaksi transesterifikasi T : 60-70 0 C, t : 2 jam pengadukan Pendinginan dan pengendapan 12 jam pemisahan Crude glycerol Gambar 6. Diagram alir proses pembuatan biodiesel melalui proses satu tahap (transesterifikasi) Metil ester 2. Analisis Gliserol Kasar Gliserol kasar yang telah dipisahkan dari metil ester (biodiesel) kemudian dianalisis untuk mengetahui keadaan gliserol yang akan dimurnikan. Analisis sifat fisiko kimia yang dilakukan meliputi analisis bilangan asam/ kadar asam lemak bebas, warna, kadar air, kadar abu serta analisa GC-MS. Prosedur analisis fisiko kimia pada gliserol dapat dilihat pada lampiran 1. 3. Pemurnian Gliserol Proses pemurnian gliserol dilakukan dalam beberapa tahap. Langkah pertama yang dilakukan adalah penambahan asam fosfat (H 3 PO 4 ) dengan konsentrasi 85 % sebanyak 1% dari bobot gliserol. Langkah kedua adalah pengambilan lapisan tengah yaitu campuran metanol, air dan
gliserol. Pengambilan lapisan ini dilakukan dengan menggunakan corong pemisah. Lapisan bawah yang berupa garam-garam yang berbentuk padatan dipisahkan terlebih dahulu dengan cara penyaringan menggunakan corong Buchner dan kertas saring. Proses penyaringan ini membutuhkan waktu yang agak lama yaitu sekitar satu jam untuk 150 ml larutan gliserol. Hal ini dikarenakan larutan gliserol yang berwujud cairan viscous. Setelah lapisan bawah dipisahkan, kemudian dilakukan pemisahan gliserol dengan lapisan atasnya yang berupa FFA. Pengambilan gliserol ini dilakukan dengan menggunakan corong pisah. Gliserol yang telah terpisah dari garam dan FFA kemudian ditambahkan adsorben yang berupa campuran arang aktif dan bentonit dengan jumlah tertentu. Jumlah adsorben yang digunakan antara lain 8% (rasio arang aktif dan bentonit = 4 : 4), 10% (rasio arang aktif dan bentonit = 4 : 6), 12% (rasio arang aktif dan bentonit = 4 : 8) dan 14 % (rasio arang aktif dan bentonit = 4 : 10). Hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi adsorben terhadap pemurnian gliserol dan mendapatkan perbandingan adsorben yang optimal. Penambahan adsorben (arang aktif dan bentonit) bertujuan untuk menghilangkan warna dan juga mengikat senyawa organik yang masih terkandung didalam gliserol tersebut. Sebelum penambahan adsorben, sampel terlebih dahulu diencerkan dengan air dengan perbandingan volume 2 : 3. Penambahan air ini dilakukan untuk memudahkan proses adsorpsi warna dan senyawa organik yang terkandung di dalam larutan gliserol oleh arang aktif. Selain itu penambahan air ini juga ditujukan untuk mempercepat waktu penyaringan setelah proses penambahan adsorben selesai dilakukan karena larutan gliserol merupakan cairan viscous. Arang aktif dan bentonit dicampurkan dengan larutan sampel dan diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit. Setelah itu larutan sampel didiamkan selama kurang lebih 12 jam untuk proses pengendapan dan adsorpsi oleh adsorben. Kemudian larutan sampel disaring untuk memisahkan adsorben, sehingga didapatkan produk yang lebih jernih.
Proses penambahan adsorben dilakukan sebanyak dua tahap, dimana pada tahap kedua hanya menggunakan arang aktif saja. Jumlah arang aktif yang digunakan adalah sebanyak 2 % dari berat sampel (2% w/w). Adsorpsi yang dilakukan dalam dua tahap ini bertujuan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik (gliserol yang lebih jernih). Proses yang dilakukan sama dengan proses pada tahap pertama yaitu dilakukan pengadukan selama 30 menit menggunakan magnetic stirrer. Setelah itu larutan sampel didiamkan selama 12 jam untuk proses pengendapan dan adsorpsi oleh arang aktif. Kemudian larutan sampel disaring untuk memisahkan adsorben, sehingga didapatkan produk yang lebih jernih. Setelah penambahan adsorben, kemudian dilakukan destilasi vakum untuk menguapkan air dan sedikit metanol yang masih terkandung dalam larutan gliserol. Ketika proses destilasi vakum dilakukan, terlebih dahulu harus dipastikan sambungan-sambungan pada rangkaian alat destilasi vakum tidak ada yang bocor. Kebocoran pada rangkain alat destilasi vakum akan menurunkan efisiensi dari proses. Dengan menggunakan destilasi vakum, produk gliserol akan terkumpul pada bottom product sedangkan air dan sedikit metanol pada destilat. Proses destilasi vakum ini dilakukan selama tiga jam sampai tidak ada lagi tetesan pada destilat. Prosedur : Gliserol kasar sebanyak 200 gram ditimbang ke dalam gelas piala dan dipanaskan diatas hot plate hingga mencapai 60 0 C sambil diaduk menggunakan magnetic stirrer. Setelah itu ditambahkan larutan asam fosfat 85 % sebanyak 1 % (v/w) dan diaduk selama 15 menit. Campuran tersebut didinginkan dan didiamkan sampai terbentuk tiga lapisan. Lapisan bawah berupa padatan/berbentuk garam (campuran katalis dan fosfat) dipisahkan dengan penyaring vakum dan kertas saring. Kemudian lapisan tengah dan lapisan atas dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah. Tahapan selanjutnya adalah penghilangan warna gliserol dengan cara adsorpsi. Adsorpsi dilakukan dengan dua tahap menggunakan
kombinasi arang aktif dan gliserol. Sebelum ditambahkan adsorben, gliserol ditambahkan air terlebih dahulu dengan perbandingan volume 2:3. Sampel terlebih dahulu ditimbang, kemudian dipanaskan sampai suhu 80 0 C sambil dilakukan pengadukan dengan magnetic stirrer. Setelah itu ditambahkan campuran arang aktif dan bentonit sesuai kombinasi perlakuan dengan bobot arang aktif tetap yaitu sebanyak 4 % (w/w) dan diaduk selama 30 menit. Campuran tersebut didinginkan dan didiamkan selama 1 hari (± 12 jam) untuk mengendapkan adsorben. Kemudian gliserol dipisahkan dari adsorben dan dilakukan adsorpsi tahap kedua dengan adsorben arang aktif sebanyak 2 % (w/w). Gliserol hasil adsorpsi tahap pertama dicampurkan dengan arang aktif, kemudian dilakukan pengadukan dengan menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit. Campuran diendapkan selama 1 hari, kemudian gliserol dipisahkan dari adsorben. Selanjutnya, dilakukan destilasi vakum untuk menguapkan air dan sedikit metanol yang masih terkandung dalam gliserol. Destilasi vakum dilakukan pada temperatur 80 90 0 C selama 3 jam, sampai tidak ada tetesan lagi pada destilat. Crude glycerol Asam fosfat 85%,sebanyak 1% (v/w) Pemanasan sampai T : 60 0 C dan pengadukan 15 menit Pendinginan sampai terbentuk 3 lapisan Pemisahan lapisan bawah garam A
A Campuran gliserol dan asam lemak bebas Pemisahan lapisan atas Asam lemak bebas Gliserol bebas garam dan FFA Penambahan aquadest 2 : 3 Campuran arang aktif dan bentonit Pemanasan sampai T : 80-90 0 C dan pengadukan 30 menit Pengendapan 12 jam Pemisahan adsorben (corong Buchner) Adsorben Arang aktif 2% (w/w) Gliserol hasil bleaching 1 (BG1) A
A Pengadukan 30 menit Pengendapan 12 jam Pemisahan arang aktif (corong Buchner) Arang aktif Gliserol hasil bleaching 2 (BG 2) Destilasi vakum T : 80-90 0 C, t : 3 jam Air dan metanol Refined Bleached Glicerol ( RBG) Gambar 7. Diagram alir proses pemurnian gliserol 4. Analisis Gliserol Hasil Pemurnian Pada tahap ini dilakukan analisis gliserol hasil pemurnian (RBG). Analisis sifat fisiko kimia yang dilakukan meliputi bilangan asam/ kadar asam lemak bebas (AOAC, 1984), warna (Spectonic U 2000), kadar air (metode Oven, SNI 01-3555-1998), kadar abu (AOAC, 1995) serta analisa GC-MS ( Lampiran 1).
C. RANCANGAN PERCOBAAN Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan dua kali ulangan untuk setiap perlakuan. Faktor yang akan dikaji adalah sebagai berikut : Konsentrasi adsorben arang aktif dan bentonit dengan empat taraf jumlah adsorben (%w/w) yaitu : A1 = jumlah adsorben = 8 % dari bobot gliserol (perbandingan jumlah arang aktif dan bentonit = 4 : 4) A2 = jumlah adsorben 10 % dari bobot gliserol (perbandingan jumlah arang aktif dan bentonit = 4 : 6) A3 = jumlah adsorben 12 % dari bobot gliserol(perbandingan jumlah arang aktif dan bentonit = 4 : 8) A4 = jumlah adsorben 14 % dari bobot gliserol ( perbandingan jumlah arang aktif dan bentonit = 4 :10) Model matematik rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut : Yij = µ + i + ij Dimana : Yij = nilai pengamatan dari ulangan ke-i, ulangan ke-j µ = nilai rata-rata tengah umum i = pengaruh perlakuan ke-i ij = galat percobaan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j