BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Bahan Baku Minyak Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini diantaranya yaitu minyak Jarak dan minyak Kelapa. Kedua minyak tersebut memiliki beberapa karakteristik seperti densitas, viskositas, flash point, dan nilai kalor. Pada Tabel 4.1 didapat hasil pengujian karakteristik bahan baku pembuatan biodiesel. Tabel 4.1. Karakteristik Bahan Baku Biodiesel Propertis Minyak Kelapa (Coconut Oil) Minyak Jarak (Castor Oil) Densitas(40ᵒC) kg/m 3 889,585 933,594 Viskositas(40ᵒC)cSt 22,3 226,4 Flash point (ᵒC) 259 275,7 Nilai kalor (Cal/g) 8957.163 8861.487 Minyak Kelapa memiliki densitas, viskositas dan flash point yang lebih rendah dari minyak Jarak. Hal tersebut yang melatar belakangi pemilihan minyak Kelapa sebagai bahan baku pencampur, dengan harapan dapat memberikan perubahan karakteristik secara nyata pada biodiesel Jarak. Asam lemak Tabel 4.2. Kandungan Asam Lemak (%) Minyak Kelapa (Coconut Oil) (%) Asam lemak Minyak Jarak (Castor Oil) (%) M Butyrate 1,94 M Palmitate 8,73 M Hexanoate 0,35 Trans-9-Elaidic 13,68 Acid Methyl Ester M Octanoate 6,48 Lenolelaidic Acid 31,66 Methyl Ester M Decanoate 5,8 M Lenoleate 41,59 M Laurate 47,7 M Lenolenate 4,34 M Tetradecanoate 18,2 - - 45
46 Asam lemak Minyak Kelapa (Coconut Oil) (%) Asam lemak Minyak Jarak (Castor Oil) (%) M Palmitate 8,99 - - M Octadecanoate 3,14 - - Cis-9-Oleic Methyl - - 6,1 ester M Linoleate 1,16 - - gamma-linolenic acid methyl ester 0,16 - - Kandungan terbesar dalam komposisi zat-zat penting dalam minyak Kelapa adalah asam laurat. Hampir separuh dari komposisi zat-zat yang terkandung dalam minyak Kelapa adalah asam laurat. Tabel 4.3 Kandungan Asam Lemak Bebas Minyak Jarak dan Minyak Kelapa Propertis Minyak Jarak (Castor Oil) Minyak Kelapa (Coconut Oil) Asam lemak bebas Satuan Metode 0,70 % b/v Volumetri 0,37 % b/v Volumetri Minyak nabati yang akan melalui proses transesterifikasi harus memiliki kadar asam lemak bebas < 1% (Padil, 2010). Minyak Jarak dan minyak Kelapa mempunyai kadar asam lemak bebas masing masing yaitu 0,70 % b/v dan 0,37 % b/v dari hasil tersebut dapat disimpulkan kedua minyak tersebut memenuhi persyaratan untuk melalui proses transesterifikasi. 4.2. Karakteristik Biodiesel Kelapa dan Biodiesel Jarak Dari penelitian yang telah dilakukan, didapat beberapa karakteristik dari biodiesel Kelapa dan biodiesel Jarak yang ditunjukkan pada Tabel 4.4.
47 Tabel 4.4. Karakteristik Biodiesel Kelapa dan Biodiesel Jarak Nama sampel Densitas (kg/m 3 ) Viskositas kinematik (cst) Flash Point ( C) Nilai Kalor (Cal/g) Biodiesel Kelapa 859.451 5.8 103.1 8975.603 Biodiesel Jarak 898.307 19.5 177.5 8756.911 Pada tabel 4.4 dapat dilihat perbandingan karakteristik antara biodiesel kelapa dan biodiesel Jarak. Densitas, viskositas kinematik, flash point dan nilai kalor biodiesel Kelapa telah memenuhi standar SNI 7182-2015. Sedangkan biodiesel Jarak nilai densitas (898,307 kg/m 3 ) dan viskositas kinematik (19,5 cst) tidak memenuhi standar SNI 7182-2015 densitas (850 890 kg/m 3 ), viskositas kinematik (2,3 6,0). Namun flash point biodiesel Jarak memenuhi standar SNI 7182-2015 flash point (>100 C). 4.3. Densitas Campuran Biodiesel Densitas merupakan perbandingan massa terhadap volume, semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Hasil pengujian densitas terhadap variasi komposisi campuran biodiesel dapat dilihat pada Tabel 4.5. dan Gambar 4.1. Nilai densitas diperoleh dari persamaan seperti terlihat dibawah ini. ρ = m V Keterangan: ρ = massa jenis (kg/m 3 ), m = massa (kg), dan V = volume (m 3 ). Campuran biodiesel Jarak dan biodiesel Kelapa pada komposisi 90:10(%) memiliki massa = 44,8032 g dan Volume= 50 ml. Jadi dapat diperoleh perhitungan dengan persamaan = ρ = 44,80317 (g) 50(ml) = 0,896063 g/ml = 896,063 kg/m 3
Densitas (kg/m³) 48 Jadi densitas yang diperoleh dari campuran biodiesel jarak dan biodiesel kelapa pada komposisi 90:10(%) adalah 896,063 kg/m 3. Tabel 4.5. Hasil Pengujian Densitas Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel No Nama Sampel Densitas (kg/m 3 ) SNI 7182-2015 1 BJ 898,307 2 BJBK91 896,063 3 BJBK82 890,377 4 BJBK73 885,911 5 BJBK64 883,194 6 BJBK55 879,618 7 BJBK46 874,371 8 BJBK37 874,341 9 BJBK28 868,250 10 BJBK19 864,663 11 BK 859,451 850 890 910 900 890 880 870 860 850 840 830 820 100:0 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 40:60 30:70 20:80 10:90 0:100 Komposisi Biodiesel Jarak : Biodiesel Kelapa (%) Min (SNI 7182-2015) Max (SNI 7182-2015) Gambar 4.1. Grafik Pengujian Densitas Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel
49 Campuran biodiesel yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki densitas yang beragam yaitu kisaran 859,451 kg/m 3 898,307 kg/m 3, yang berarti ada beberapa variasi campuran yang tidak mememuhi standar SNI 7182-2015 (850 890 kg/m 3 ) yaitu pada komposisi 80:20(%) dan 90:10(%). Densitas biodiesel seharusnya berkisar 860-900 g/m 3 (Syah, 2006). Densitas biodiesel Jarak awalnya 898,307 kg/m 3 setelah dicampur menggunakan biodiesel Kelapa densitasnya mengalami penurunan pada setiap varisasi campuran biodiesel hal ini terlihat pada komposisi 10:90(%) yang mengalami penurunan dengan densitas 864,663kg/m 3. Nilai ini merupakan indikator banyaknya zat-zat pengotor, seperti sabun dan gliserol hasil reaksi penyabunan, asam-asam lemak yang tidak terkonversi enjadi metil ester (biodiesel), air, sodium hidroksida sisa ataupun sisa metanol yang terdapat dalam biodiesel. Jika massa jenis biodiesel melebihi ketentuan sebaiknya tidak digunakan karena akan meningkatkan keausan mesin dan menyebabkan kerusakan mesin (Setiawati, 2012). Grafik pengujian densitas terhadap berbagai variasi komposisi campuran biodiesel menunjukan semakin tinggi komposisi biodiesel kelapa maka semakin turun pula densitas yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan biodiesel kelapa memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada biodiesel jarak sehingga mempengaruhi secara signifikan karakteristik berbagai variasi campuran biodiesel. Perbedaan densitas biodiesel dipengaruhi oleh komposisi asam lemak dan kemurnian bahan baku. Densitas akan meningkat seiring dengan penurunan panjang rantai karbon dan peningkatan jumlah ikatan rangkap pada asam lemak. Semakin tidak jenuh minyak yang digunakan maka densitas minyak tersebut akan semakin tinggi (Tazora, 2011). 4.4. Viskositas Campuran Biodiesel Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan terhadap campuran biodiesel jarak dan biodiesel kelapa untuk berbagai variasi komposisi, diperoleh hasil viskositas kinematik yang dapat dilihat pada Tabel 4.6 dan Gambar 4.2. Nilai viskositas diperoleh dari persamaan seperti terlihat dibawah ini.
50 v = µ ρ Keterangan: v = viskositas kinematik (cst), µ = viskositas dinamik (mpa.s), dan ρ = massa jenis (kg/m 3 ). Campuran biodiesel Jarak dan biodiesel Kelapa pada komposisi 90:10(%) memiliki viskositas dinamik sebesar 15 mpa.s dan densitas sebesar 896,063 kg/m 3. Jadi dapat diperoleh perhitungan = v = 15 (mpa.s) 1 mpa.s = 1 cp = 896,063 ( kg 0,0167 x 1000 = 16,7 cst ) m³ Jadi viskositas kinematik yang diperoleh dari campuran biodiesel Jarak dan biodiesel Kelapa pada komposisi 90:10(%) adalah 16,7 cst. Tabel 4.6. Hasil Pengujian Viskositas Kinematik Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel No Nama sampel Viskositas dinamik (mpa.s) Viskositas kinematik (cst) SNI 7182-2015 ASTM D 6751 1 BJ 17,5 19,5 2 BJBK91 15 16,7 3 BJBK82 12,2 13,7 4 BJBK73 10,3 11,7 5 BJBK64 9,5 10,8 6 BJBK55 7,8 8,9 7 BJBK46 7,7 8,8 8 BJBK37 6,8 7,8 9 BJBK28 5,8 6,7 10 BJBK19 5,8 6,7 11 BK 5,0 5,8 2,3 6,0 1,9-6,0
Viskositas Kinematik (cst) 51 25 20 15 10 5 0 100:0 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 40:60 30:70 20:80 10:90 0:100 Komposisi Biodiesel Jarak : Biodiesel Kelapa (%) Min (SNI 7182-2015) Max (SNI 7182-2015) Gambar 4.2. Grafik Pengujian Viskositas Kinematik Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel Viskositas sangat erat kaitannya dengan laju aliran suatu fluida. Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Campuran biodiesel yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki viskositas kinematik yang cenderung menurun pada setiap variasi komposisi campuran biodiesel, dari 11 sampel yang dilakukan pengujian viskositas, hanya BK (biodiesel Kelapa) saja yang memenuhi standar SNI 7182-2015 (2,3 6,0 cst). Viskositas biodiesel Jarak awalnya 19.5 cst, setelah dicampur dengan biodiesel kelapa viskositas yang dihasilkan pada berbagai variasi campuran mengalami penurunan, yang salah satunya dapat terlihat pada komposisi 10:90(%) dengan viskositas 6.7 cst. Viskositas kinematik berhubungan dengan komposisi asam lemak bahan baku, jumlah ikatan rangkap, dan kemurnian produk akhir. Viskositas kinematik berbanding lurus dengan panjang rantai karbon dan berbanding terbalik dengan jumlah ikatan rangkap. Semakin panjang rantai karbon asam lemak dan alkohol maka viskositas semakin besar. Sebaliknya viskositas semakin tinggi jika minyak semakin jenuh (Tazora, 2011).
Flash Point ( C) 52 4.5. Flash Point Campuran Biodiesel Flash point atau titik nyala merupakan suhu terendah dimana minyak (uap minyak) dan produknya dalam campuran dengan udara akan menyala apabila terkena percikan api. Hasil pengujian flash point pada campuran biodiesel dapat dilihat pada Tabel 4.7 dan Gambar 4.3. Tabel 4.7. Hasil Pengujian Flash Point Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel No Nama Sampel Flash Point ( C) SNI 7182-2015 ASTM D 6751 1 BJ 177,5 2 BJBK91 165,3 3 BJBK82 138,1 4 BJBK73 122,1 5 BJBK64 120 6 BJBK55 111 7 BJBK46 115,1 8 BJBK37 110,1 9 BJBK28 109,4 10 BJBK19 100,9 11 BK 103,1 >100 >93 200 150 100 50 0 100:0 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 40:60 30:70 20:80 10:90 0:100 Komposisi Biodiesel Jarak : Biodiesel Kelapa (%) Min (SNI 7182-2015) Gambar 4.3.Grafik Pengujian Flash Point Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel
53 Berdasarkan hasil pengujian flash point yang telah dilakukan menunjukan tren grafik yang menurun, semakin banyak komposisi biodiesel Kelapa pada setiap sampel maka berbanding lurus dengan penurunan titik nyalanya. Dari 11 sampel yang telah di uji semuanya memenuhi standar baik itu SNI 7182-2015 (>100 C). Flash point biodiesel Jarak terus mengalami penurunan seiring dengan peningkatan komposisi campuran biodiesel Kelapa, hal ini berarti biodiesel Kelapa secara nyata mengubah karakteristik dari biodiesel dengan menurunkan titik nyalanya. Titik nyala sangat erat kaitannya dengan keamanan dan keselamatan terutama dalam penggunaan dan penyimpanan bahan bakar. Titik nyala mengindikasikan tinggi rendahnya volatilitas dan kemampuan untuk terbakar dari suatu bahan bakar (Setiawati, 2012). 4.6. Nilai kalor Campuran Biodiesel Nilai kalor adalah suatu angka yang menyatakan jumlah panas/kalori yang dihasilkan dari proses pembakaran sejumlah bahan bakar dengan udara/oksigen. Hasil pengujian nilai kalor dari campuran biodiesel dapat dilihat pada Tabel 4.8 dan Gambar 4.4. Tabel 4.8. Hasil Pengujian Nilai Kalor Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel Nama Nilai Kalor No Sampel (Cal/g) 1 BJ 8756,911 2 BJBK91 8811,273 3 BJBK82 8821,591 4 BJBK73 8823,175 5 BJBK64 8833,611 6 BJBK55 8891,598 7 BJBK46 8901,586 8 BJBK37 8933,016 9 BJBK28 8940,948 10 BJBK19 8942,004 11 BK 8975,603
Nilai Kalor (cal/g) 54 9000 8950 8900 8850 8800 8750 8700 8650 100:0 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 40:60 30:70 20:80 10:90 Komposisi Biodiesel Jarak : Biodiesel Kelapa (%) Gambar 4.4. Grafik Pengujian Nilai Kalor Terhadap Variasi Komposisi Campuran Biodiesel Nilai kalor yang dihasilkan pada penelitian ini cenderung meningkat seiring dengan peningkatan komposisi biodiesel Kelapa pada setiap variasi campuran biodiesel. Biodiesel Jarak awalnya memiliki nilai kalor 8756,911 Cal/g setelah dicampur dengan biodiesel Kelapa nilai kalornya terus mengalami peningkatan pada setiap variasi campuran biodiesel. Nilai kalor tertinggi terjadi pada komposisi 10:90(%) dengan nilai kalor sebesar 8942,004 Cal/g sedangkan nilai kalor terendah terjadi pada komposisi 90:10(%) dengan nilai kalor sebesar 8811,273 Cal/g.