KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU TANDAN KOSONG SAWIT OLEH RETNO UMMY ASTHASARI F34103072 2008 DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU TANDAN KOSONG SAWIT SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperolah gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh RETNO UMMY ASTHASARI F34103072 2008 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR KAJIAN PROSES PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS ABU TANDAN KOSONG SAWIT SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh RETNO UMMY ASTHASARI F34103072 Dilahirkan pada tanggal 10 Juli 1985 Di Jakarta Tanggal lulus : 21 Januari 2008 Menyetujui, Bogor, Januari 2008 Dr. Ir. Illah Sailah, MS. Dosen Pembimbing I Ir. Rizal Alamsyah, Msc. Dosen Pembimbing II
Retno Ummy Asthasari. F34103072. Kajian Proses Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jelantah Dengan Menggunakan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit. Di bawah bimbingan : Illah Sailah dan Rizal Alamsyah.2008. RINGKASAN Permintaan bahan bakar terutama solar terus meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Minyak bumi sebagai bahan baku solar yang ada selama ini jumlahnya semakin sedikit karena tidak dapat diperbarui. Untuk itu, perlu dicari bahan bakar alternatif sebagai penggantinya. Solusi bahan bakar alternatif adalah minyak nabati, karena jumlahnya yang melimpah dan mudah diperbarui. Akan tetapi, kekentalan minyak nabati perlu diturunkan agar tidak menghambat proses injeksi mesin diesel dan mengakibatkan pembakaran yang tidak sempurna. Salah satu reaksi yang dapat menurunkan viskositas minyak nabati adalah reaksi transesterifikasi dengan katalis yang menghasilkan metil ester, yang kemudian disebut biodiesel. Saat ini, harga bahan baku menjadi salah satu hambatan dalam pengembangan industri biodiesel. Untuk itu, perlu dicari minyak nabati dan katalis yang harganya murah. Penelitian ini memfokuskan pada pemanfaatan minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit yang termasuk limbah. Penelitian pendahuluan mencakup karakterisasi minyak jelantah dan abu tandan kosong sawit. Penelitian utama mencakup pembuatan katalis abu tandan kosong sawit yaitu pembakaran kompos tandan kosong sawit pada suhu 600 C selama 5 jam dan reaksi transesterifikasi yang dilakukan pada suhu 50-60 C dan penggunaan rasio metanol terhadap minyak 6:1 selama 2 jam dengan pengadukan. Perlakuan yang dilakukan adalah perbedaan jumlah katalis, yaitu 1%, 3%, 5% (b/b). Hasil penelitian menunjukkan penggunaan jumlah katalis abu tandan kosong sawit sebesar 5% menghasilkan kualitas metil ester yang terbaik dan sesuai dengan SNI biodiesel No. 04-7182-2006. Beberapa karakteristiknya yaitu nilai bilangan asam 0,18 mg KOH/g, viskositas kinematik 5,8 cst, masa jenis 0,9196 g/cm 3, kadar gliserol total 0,068 (% b/b), dan kadar ester 99,8 (% b/b).
Berdasarkan analisa finansial, harga jual biodiesel adalah Rp. 5.100,-/liter dan lebih rendah daripada harga biodiesel di pasaran yaitu Rp. 5.585,-/liter. Hasil uji kelayakan menyatakan bahwa industri biodiesel dengan investasi sebesar Rp. 1.499.255.260,- dan kapasitas 1.500 liter/hari ini layak. Kelayakan ditunjukkan dengan nilai B/C ratio 1,377, waktu pengembalian modal 4,04 tahun, serta lebih menguntungkan dibandingkan investasi di bank. Pada implikasi teknologi dipaparkan bahwa persediaan bahan baku cukup banyak, dengan perkiraan produksi minyak jelantah sebesar 2,23 juta ton/tahun dan potensi abu tandan kosong sawit sebesar 19,18 juta ton/tahun. Lokasi industri biodiesel yang tepat berada di Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Pangsa pasar biodiesel yang dapat direbut adalah sebesar 80,75 ribu ton/tahun.
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang karena atas nikmat dan rahmat, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah saw atas risalah mulianya yang masih menuntun umat Islam hingga hari ini. Dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini penulis tidak akan berhasil tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Ir. Illah Sailah, MS., selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, nasihat, dan arahan dalam penyelesaian skripsi ini. 2. Ir. Rizal Alamsyah, Msc., selaku dosen pembimbing dari Balai Besar Industri Agro yang telah memberikan bimbingan dan arahan penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan skripsi. 3. Dr. Ir. Ono Suparno, MT, selaku dosen penguji atas masukan dan nasihatnya. 4. Bapak Pranoto dan Ibu Endang Budiarti sebagai orang tua yang selalu memberikan doa, dukungan, dan nasihat yang tak pernah henti. Sampai kapanpun ananda tidak bisa membalasnya. Doa ananda untuk kalian selalu. 5. Kakak Nanda Arief Wirawan atas nasihat, arahan, dan doa kepada adik satusatunya ini. Selamat berjuang juga dengan skripsinya. 6. Keluarga besar atas doa, dukungan, kasih sayang kepada penulis selama ini. 7. Saudara-saudariku di TIN 40 yang selalu memberikan dukungan dan perhatian kepada penulis. Ketulusan kalian membekas di hatiku. Perjuangan selama ini terasa ringan dengan adanya kalian. 8. Untuk pihak-pihak lain yang sangat mendukung penulis selama ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran dari seluruh pihak sangat penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat memberikan informasi yang bermanfaat. Bogor, Januari 2008 Penulis
DAFTAR ISI Halaman RINGKASAN... ii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan Penelitian... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. Minyak Jelantah... 4 B. Biodiesel... 6 C. Transesterifikasi... 11 D. Abu Tandan Kosong Sawit... 15 III. METODOLOGI...... 17 A. Bahan dan Alat... 17 B. Metode Penelitian... 17 C. Pengolahan Data... 21 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 22 A. Minyak Goreng Bekas... 22 B. Abu Tandan Kosong Sawit... 23 C. Biodiesel... 24 D. Analisis Finansial... 32 E. Implikasi Teknologi... 39 V. KESIMPULAN DAN SARAN... 43 A. Kesimpulan... 43 B. Saran... 43 DAFTAR PUSTAKA... 44 LAMPIRAN... 47
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Standar Industri Minyak Goreng 4 Tabel 2. Standar Minyak Goreng Menurut SNI 01-0018-1998... 5 Tabel 3. Standar Biodiesel Menurut SNI 04-7182-2006.. 6 Tabel 4. Kandungan dan Komposisi Minyak Nabati Beberapa Tumbuhan... 8 Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Terukur Beberapa Metil Ester... 8 Tabel 6. Perkiraan Produksi Fatty Acid Metil Ester dan Biosolar B5 dari Beberapa Bahan Baku yang Murah... 9 Tabel 7. Matriks Rancangan Percobaan Transesterifikasi... 21 Tabel 8. Karakteristik Minyak Goreng Bekas... 22 Tabel 9. Karakteristik Abu Tandan Kosong Sawit... 24 Tabel 10. Perbandingan Parameter Analisis Biodiesel Minyak Jelantah 32 dengan SNI Biodiesel No. 04-7182-2006... Tabel 11. Struktur Pembiayaan Industri Biodiesel... 35 Tabel 12. Penilaian Kriteria Investasi... 38 Tabel 13. Analisis Sensitivitas Terhadap Harga Bahan Baku, Biaya Tetap, dan Harga Jual... 38 Tabel 14. Kesesuaian Karakteristik Biodiesel Minyak Jelantah Menggunakan Abu Tandan Kosong Sawit Dibandingkan dengan SNI 39 Biodiesel No. 04-7182-2006... Tabel 15. Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 1995-2010... 41 Tabel 16. Prakiraan Pangsa Pasar yang Akan Diraih Berdasarkan Pesaing... 42
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Reaksi Pembentukan Metil Ester... 11 Gambar 2. Reaksi Transesterifikasi Bertahap... 12 Gambar 3. Proses Transesterifikasi dengan Katalis Abu Tandan Kosong Sawit... 19 Gambar 4. Tandan Kosong Sawit... 20 Gambar 5. Abu Tandan Kosong Sawit... 20 Gambar 6. Labu Estrans (Labu Berleher Empat)... 20 Gambar 7. Pemanas Bermagnet... 20 Gambar 8. Kondensor... 20 Gambar 9. Alat Transesterifikasi... 20 Gambar 10. Hasil Beberapa Tahapan Pencucian Biodiesel... 21 Gambar 11. Perbandingan Antara Minyak Goreng Bekas dengan Biodiesel.. 25 Gambar 12. Hasil Reaksi Transesterifikasi dengan Abu TKS 1%, 3%, dan 5%... 25 Gambar 13. Grafik Hubungan Bilangan Asam terhadap Jumlah Katalis... 26 Gambar 14. Reaksi Oksidasi yang Membentuk Peroksida dan Asam Lemak Rantai Pendek... 27 Gambar 15. Grafik Hubungan Viskositas Kinematik terhadap Jumlah 28 Katalis... Gambar 16. Grafik Hubungan Masa Jenis terhadap Jumlah Katalis... 29 Gambar 17. Grafik Hubungan Kadar Gliserol Total terhadap Jumlah 31 Katalis... Gambar 18. Grafik Hubungan Kadar Ester terhadap Jumlah Katalis... 32
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Bahan dan Alat yang Digunakan untuk Analisis... 47 Lampiran 2. Analisis-analisis yang Dilakukan Untuk Penelitian... 51 Lampiran 3. Data Hasil Analisis... 56 Lampiran 4. Hasil Perhitungan ANOVA dan Uji Lanjut Duncan... 58 Lampiran 5. Grafik Perkembangan Industri Minyak Goreng Juli 2006 - Juni 60 2007... Lampiran 6. Daftar Perusahaan Biodiesel di Indonesia... 61 Lampiran 7. Biaya Investasi. 62 Lampiran 8. Biaya Penyusutan, Pemeliharaan dan Asuransi... 64 Lampiran 9. Biaya Operasional untuk Bahan Bakar dan Biaya Overhead.. 65 Lampiran 10. Gaji Tenaga Kerja 66 Lampiran 11. Biaya Bahan Baku... 67 Lampiran 12. Biaya Operasi... 68 Lampiran 13. Perhitungan Harga dengan Metode Full Costing... 69 Lampiran 14. Rencana Pembayaran Kredit Investasi, Modal Kerja dan 70 Rincian Modal Kerja... Lampiran 15. Proyeksi Laba Rugi 72 Lampiran 16. Proyeksi Arus Kas Penerimaan dan Pengeluaran... 74 Lampiran 17. Perhitungan Kriteria Investasi... 76 Lampiran 18. Perhitungan BEP 77 Lampiran 19. Perhitungan Benefit Cost Ratio 78 Lampiran 20. Analisa Sensitivitas 79 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Di masa mendatang, kebutuhan akan minyak solar dipastikan terus meningkat seiring dengan peningkatan jumlah kendaraan bermotor. Menurut CEI (2002), diperkirakan pada tahun 2010 jumlah kebutuhan minyak solar untuk sektor transportasi di Indonesia meningkat menjadi 18,14 milyar liter