SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM METANOL 1 : 12 MOL TESIS Oleh : MIKHA AGUSTINA TARIGAN 107026005/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2 0 1 2
SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM METANOL 1 : 12 MOL TESIS Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Oleh MIKHA AGUSTINA TARIGAN 107026005/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM METANOL 1 : 12 MOL Nama : MIKHA AGUSTINA TARIGAN NIM : 107026005 Program Studi : Magister Ilmu Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing : Dr. Marhaposan Situmorang Ketua Dr. Nimpan Bangun, M.Sc. Anggota Ketua Program Studi D e k a n, Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP 195507061981021002 NIP 196310261991031001
PERNYATAAN ORISINALITAS SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM METANOL 1 : 12 MOL T E S I S Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, Juli 2012 ( MIKHA AGUSTINA TARIGAN ) NIM 107026005
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : MIKHA AGUSTINA TARIGAN N I M : 107026005 Program Studi Jenis Karya Ilmiah : Magister Fisika : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul: SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM METANOL 1 : 12 MOL 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 tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, Juli 2012 ( MIKHA AGUSTINA TARIGAN )
Telah Diuji Pada Tanggal : Juli 2012 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Dr. Nimpan Bangun, M.Sc 2. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 3. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 4. Drs. Herli Ginting, M.S
RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar : Mikha Agustina Tarigan, S.Si Tempat dan tanggal lahir : Patumbak, 18 Agustus 1983 Alamat Rumah Sari Medan : Jl.Setia Budi Gg. Pemda No.7B Tanjung Telepon /Hp : 081376236705 e-mai Instansi Tempat Bekerja Alamat Kantor : mikhaagustinatarigan@rokcetmail.com : Amik D3 Medicom Medan : Jl. Iskandar Muda No. 240/49F Medan Telepon : 061-4526848 DATA PENDIDIKAN SD : SD Swasta Masehi Deli Tua Tamat : 1995 SMP : SMP Negeri 1 Deli Tua Tamat : 1998 SMA : SMA Swasta Deli Murni Deli Tua Tamat : 2001 Strata-1 : FMIPA USU Tamat : 2006 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2012
KATA PENGANTAR Pertama tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rakhmad dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister. Dekan Falkutas MIPA, Dr. Sutarman, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA. Ketua Program Studi Magister Fisika, Bapak Dr. Nasrudin.MN.M.Eng, Sc. Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Komisi Pembimbing yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan mengarahkan, demikian juga kepada Bapak Dr. Nimpan Bangun, M.Sc, selaku Anggota Komisi Pembimbing yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini. Kepada Ayah Sanggup Tarigan dan Bunda Raya br Ginting serta kepada adik-adikku tersayang dan kepada Rekan-rekan Mahasiswa Sekolah Pascasarjana khususnya Program Studi Ilmu Fisika angkatan 2010. Terimakasih atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril maupun material, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa. Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak dan menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini. Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya. Medan, Juli 2012 Mikha Agustina Tarigan
SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8% DALAM METANOL 1 : 12 MOL ABSTRAK Reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar 50 gram dengan katalis PSS 8 % dalam metanol 26 ml suhu 120 0 C selama 6 jam menghasilkan massa campuran(yang terdiri dari kandungan metil ester, monogliserida, digliserida dan trigliserida) sebesar 48,13 gram. Sifat-sifat fisika dengan Viscositas 6,79 cst, densitas 0,734 gr/cm 3, bilangan Iod 67,21 gi 2 / 100g, Cloud Point -1 0 C, kadar air 0 % dan Flash Point 158 0 C. yang menghasilkan komposisi kimia yang diukur dengan Gaskromatografi (GC) dengan 93,35% Metil Ester, 0,348 % Monogliserida, 0,448 % Digliserida dan 0,685 % Trigliserida pada hasil reaksi transesterifikasinya. Dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya adanya perubahan sifat fisika yang lebih baik pada kondisi reaksi transesterifikasi dengan katalis PSS 8% dibandingkan PSS 4 % dan sifat fisika katalis PSS 8% mendekati standard SNI Biodiesel dan Mutu Solar. Makin besar konsentrasi katalis, makin besar jumlah metanol dan meningkatnya suhu makin tinggi konversi FAME sehingga memberikan perubahan penting pada sifat-sifat fisis biodiesel. Sifat-sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai bahan alternative pengganti bahan bakar diesel. Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarak pagar, katalis, FAME, viscositas, densitas, bilangan Iod, Cloud Point, kadar air dan Flash Point.
THE PHYSICAL FEATURES METIL ESTER JATROPHA CURCAS OIL RESULT TRANSESTERIFICATION WITH PSS 8% CATALYST IN METANOL 1 : 12 MOL ABSTRACT Transesterification reaction 50 gr of jatropha curcas in 8 % PSS catalyst to methanol 26 ml in 120 0 C for 6 hours obtained mix massa (is metil ester, monoglyserida, diglyserida and triglyserida) with 48,13 gr. The physical feature such as viscosity 6.79 cst, density 0.734 gr/cm 3, Iod grade 67.21 gi2/100gr, cloud point -1 0 C, water content 0 0 C and flash point 158 0 C which result chemical feature in Gascromatografy (GC). The result chemical compotion as 93.35 % metil ester, 0.348 % monoglyserida, 0.448 % diglyserida and 0.685 % triglyserida in result transesterification reaction. The comparison with result of before resech existence of physical feature is the best in transesterification reaction condition with PSS catalyst 8 % compared to PSS catalyst 4 % can be write with SNI Biodiesel standard dan Standard Solar. The longer is the catalyst reaction, longer sum methanol and increase themperature make higer is the reaction converdion that resulted important change in the physical feature of biodiesel. The physical feature showed that the castor oil derivative biodiesel may be used to be one alternative of substituting diesel fuel. Keywords : Biodiesel, transesterification, castor oil, cataliyst, FAME, viscosity, density, Iod Grade, cloud point, flash point, water content.
DAFTAR ISI Halaman Kata Pengantar ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN i iii iv v viii ix x BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4 2.1 Biodiesel 4 2.2 Monogliserida, Digliserida, Trigliserida dan Total Gliserol 6 2.3 Jarak Pagar (Jatropha Curcas) 7 2.4 Katalis 9 2.5 Asam Polisterina Sulfonat (PSS) 11 2.6 Metanol 11 2.7 Reaksi Transesterifikasi 12
2.8 Sifat sifat Penting Dari Bahan Bakar Mesin Diesel 18 2.8.1 Viskositas 18 2.8.2 Densitas (Rapat Massa) 20 2.8.3 Titik Kabut (Cloud Point) dan Titik Tuang (Pour Point) 20 2.8.4 Bilangan Iod 21 2.8.5 Kadar Air 22 2.8.6 Bilangan Cetana 22 2.8.7 Flash Point (Titik Nyala) 23 2.9 Persyaratan Kualitas Biodiesel 25 2.10 Persyaratan Mutu Solar 25 BAB III METODE PENELITIAN 26 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 26 3.2 Alat dan Bahan 26 3.2.1 Alat yang dibutuhkan 26 3.2.2 Bahan yang dibutuhkan 26 3.2.3 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar 27 3.2.4 Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel) 28 3.3 Prosedur Kerja 28 3.4 Pengujian Viskositas 30 3.5 Pengujian Massa Jenis (Density) 31 3.6 Pengujian Bilangan Iod 33 3.7 Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 35 3.8 Pengujian Kadar Air 36 3.9 Pengujian Flash Point 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 39 4.1 Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar 39 4.2 Hasil Uji Fisis 41 4.3 Viscositas 42 4.4 Densitas 44 4.5 Bilangan Iod 46 4.6 Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 48 4.7 Kadar Air 50 4.8 Titik Nyala (Flash Point) 51 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 54 5.1 Kesimpulan 54 5.2 Saran 55 DAFTAR PUSTAKA 56
DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman 2.1 Spesifikasi Biodiesel Jarak Pagar Dibandingkan Minyak Diesel (BBM) 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182- 2006 24 25 2.3 Persyaratan Mutu Solar 25 4.1 Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar Dengan Variasi Perbandingan Jumlah Metanol, Jumlah Katalis, Suhu Reaksi Dan Lama Reaksi 40 4.2 Hasil Uji Fisis Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar 41
DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 2.1 Struktur Molekul Monogliserida, Digliserida dan Trigliserida 7 2.2 Tiga Tahap Transesterifikasi 14 3.1 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jarak Pagar 27 3.2 Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME) 28 4.1 Grafik Hubungan Antara Viscositas Dengan % Metil Ester 4.2 Grafik Hubungan Antara Viscositas Dengan % Monogliserida 4.3 Grafik Hubungan Antara Viscositas Dengan % Trigliserida 4.4 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan % Metil Ester 4.5 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan % Monogliserida 4.6 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan % Trigliserida 4.7 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan % Metil Ester 42 43 43 44 45 45 46
4.8 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan % Monogliserida 4.9 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan %Trigliserida 4.10 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan % Metil Ester 4.11 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan % Monogliserida 4.12 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan % Trigliserida 4.13 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan % Metil Ester 4.14 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan % Monogliserida 4.15 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan % Trigliserida 4.16 Grafik Hubungan Antara Flash Point Dengan % Metil Ester 4.17 Grafik Hubungan Antara Flash Point Dengan % Monogliserida 4.18 Grafik Hubungan Antara Flash Point Dengan % Trigliserida 47 47 48 49 49 50 50 51 52 52 53
DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman A Data Hasil Uji Fisis L 1 B Data Hasil Uji Gaskromatografi L 2 C Gambar-Gambar Percobaan Di Laboratorium L 8