V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Rasio energi untuk proses produksi biodiesel non-katalitik sebelum sistem dimodifikasi adalah sebesar 0,84. Akan tetapi, jika proses produksi non- katalitik dimodifikasi, maka rasio energi meningkat menjadi 1,00 dan lebih besar dibandingkan proses produksi katalitik, sedangkan pada proses katalitik adalah sebesar 0,98
2. Energi spesifik yang dibutuhkan untuk memproduksi per kilogram biodiesel energi untuk proses produksi biodiesel non-katalitik sebelum sistem dimodifikasi adalah sebesar 47,32 MJ/kg dan setelah dimodifikasi adalah 39,63 MJ/kg, sedangkan pada proses secara katalitik adalah sebesar 41,05 MJ/kg.
3. Efisiensi eksergi pada proses produksi biodiesel non-katalitik yang sudah dimodifikasi di APK-2 lebih rendah dibandingkan dengan APK lainnya yang memiliki efektivitas yang sama.
5.2 Saran
Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengoptimalkan efisiensi eksergi di reaktor dan APK-2, dan untuk mendapatkan rancangan penukar panas yang sesuai dengan kebutuhan proses produksi biodisel secara non-katalitik.
DAFTAR PUSTAKA
Boocock DGB, Konar SK, Mao V, Lee C, dan Buligan S. 1998. Fast Formation of High-Purify Methyl Esters from Vegetable Oils,” JAOCS, 75 : 1167- 1172.
Burghardt MD, dan Harbach JA. 1999. Engineering Thermodynamics, Fourth Edition. Cornell Maritime Press. Centreville. Maryland
Canakci M, dan Van Gerpen J. 1999. Biodiesel Production via Acid Catalysis. Transesterification. ASAE 42 : 1203-1210.
Cengel YA. 2003. heat Transfer: A Practical Approach. New York: The Mc Graw Hill Company.
Darmosarkoro W. 2006. Towards Sustainable Oil Palm Industry in Indonesia. In : Proceeding of the International Oil Palm Conference. Nusa Dua-Bali, June 19-23.
Darnoko D, dan Cheryan M. 2000. Kinetics of Palm oil Transesterification in a Batch Reactor. JAOCS, 77: 1263-1267.
Dasari MA, Goff MJ, dan Suppes GJ. 2003. Noncatalytic Alcoholysis Kinetics of Soybean Oil. JAOCS. 80 (2) : 189-192.
Dayhoff MO, Lippincott ER, Eck RV, dan Nagarajan G. 1967. Thermodynamic Equilibrium in Prebiological Atmospheres of C, H, O, N, P, S, and Cl. National Biomedical Research Foundation and The University of Maryland. Scientific and Technical Division. Office of Technology Utilization. National Aeronautics and Space Administration. Washington, D.C. 1; 179 (274)
Demirbas A. 2002. Biodiesel from vegetable oils via transesterification in supercritical methanol, Energi Conversion & Management, 43 : 2349- 2356.
Demirbas A. 2003. Biodiesel fuels from vegetable oils via catalytic and non- catalytic supercritical alcohol transesterifications and other methods : a survey. Energi Conversion and Management; 44:2093-2109
De Nevers. 2005. Fluid Mechanies for Chemical Engineering. Edisi 3. McGraw- Hill International.
Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. 2007. Kebijakan Nasional Pengembangan Biodiesel. Workshop Desain Pabrik Biodiesel Skala Kecil, Serpong, 13-15 November 2007.
Diasakou M, Louloudi A, dan Papayannakos N. 1998. Kinetics of the non- catalytic transesterification of soybean oil. Fuel, 77 (12): 1297-1302. Direktorat Jendral Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2006. www.djlpe.esdm.go.id,
diakeses tanggal 29 Agustus 2008.
Direktorat Jendral Perkebunan, Departemen Pertanian. 2006. Penyediaan Bahan Baku Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Berbasis Jarak Pagar, Jakarta 22 Pebruari.
Dragon Technology. 2002. PREDICTPlus 2000TM Chemical Thermodynamic & Transport Properties Of Interest to Chemical Engineers and Chemists. Edition 2.0. http://www.mwsoftware.com/dragon dan dragon@em2go.com Du W, Xu Y, Zing J, dan Liu D. 2004. Novozyme 435-Catalyzed
Transesterification of Crude Soybean Oils for Biodiesel Production in a Solvent-free Medium. Biotechnol. Appl. Biocthem.,40 : 187-190.
Freedman B, Pryde EH, dan Mounts TL. 1984. Variables Affecting the Yields of Fatty Esters from Transesterified Vegetable Oils. JAOCS, 61: 1638-1643 Ferreira OC. 2003. Exergetic Analysis of Agricultural Production Sistem,
http:ecen.com/eee12/omar.htm, diakses tanggal 4 Juni 2007.
Gunstone FD, Harwood JL, dan Padley FB. 1994. The Lipid Handbook. 2 nd ed. London: Charman & Hall : pp. 431-432.
Han H, Cao W, dan Zhang J. 2005. Preparation of biodiesel from soybean oil u sing supercritical methanol and CO2 as co-solvent. Process Biochemistry, 40 : 3148-3151.
Inpres No. 1. 2006. Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai Bahan Bakar Lain. Jakarta, Indonesia.
Jeromin L, Peukert E, dan Wollman G. 1987. Process for the Pre-Esterification of Free Fatty Acids in Fats and Oils, U.S. Pattent 4.698.186.
Joelianingsih, Maeda H, Nabetani H, Sagara Y. Soerawidjaya TH, Tambunanan AH, dan Abdullah K. 2007. Biodiesel fuels from palm oil via the non- catalytic transesterification in a bubble column reactor at atmospheric pressure : a kinetics study. Renewable Energy; In Press.
Kamaruddin A, Irwanto AK, Siregar N, Agustina E. Tambunan AH, Yamin M, Hartulistiyoso E, Parwanto YA, Wulandani D, Nelwan LO. 1998. Energi dan Listrik Pertanian. JICA-DGHE/IPB PROJECT/ADAET:JTA-9a(132). Academic Development of tthe Graduate Program. The Faculty of Agricultal Enginering and Technology. Bogor Agricultural University.
Keenan, Charles W, Kleinfelter, Donald C, dan Wood, Jesse H. 1984. Kimia untuk Universitas. Jakarta: Erlangga
Kinast JA. 2003. Production of Biodiesels from Multiple Feedstocks and Properties of Biodiesel/Diesel Blends. Final Report, National Renewable Energi Laboratory. Colorado.
Knothe G, Gerpen, JV, dan Krahl J, editor. 2005. The Biodiesel Handbook. AOCS PRESS, Champaign, Illinois.
Krawczyk T. 1996. Biodiesel-alternative fuel makes inroads but hurdles remain.
INFORM, 7(8): 800-815.
Kusdiana D, dan Saka S. 2001. Kinetics of transesterification in rapeseed oil to biodiesel fuel as tread in supercritical methanol. Fuel. 80 : 693-698.
Marckley KS. 1960. Fatty Acids. 2nd ed. New York : Interscience.
Mittelbach M. 1990. Lipase-Catalyzed Alcoholysis of Sunflower Oil. JAOCS, 61 :168-170.
Mittelbach M, dan Remschmidt C. 2004. Biodiesel The Comprehensive Handbook. Edisi 1, Boersedruck Ges.m.b.H, Vienna, Austria.
Mouza KA, Kazakis NA, dan Paras SV. 2004. Bubble Column Reactor Design Using A CFD Code. 1st IC-SCCE, Athens, Greece, 8-10 September.
Perry R, dan Green D. 1997. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 7th ed. McGraw-Hill.
Peperes No.5. 2006. Kebijakan Energi Nasional. Jakarta, Indonesia.
Prakoso T, Soerawidjaya TH., Reksowardoyo IK., Ircham M., Sukarsih D., Ibrahim, Setyawan A. 2005. Pilot Scale Biodiesel Processing Units by Utilizing Multistage Non-Uniform Reaction Method.
Premanasakti H. 2005. Pembelajaran dari Pembiayaan Proyek Energi Listrik Pedesaan, Makalah Disampaikan pada Diskusi Implementasi Proyek Energi di Pedesaan, DJLDE, Jakarta 22 Maret.
Russell LD, dan Adebiyi GA. 1993. Classical Thermodynamics, Saunders College Publishing, Philadelphia, PA (Now Oxford University Press), 944 pages.
Sagara Y. 2006. State of the art Technokogies in Non-Catalytic Methanolisis for Biodiesel Fuel Production. In : Proceeding of the Development in Biofuel Production and Biomass Technology Seminar. Jakatra, February 21-22. Sheehan J, Camobreco V, DuffieldJ, Graboski M, dan Shapouri H. 1998. Life
Cycle Inventory of Biodiesel and Petroleum Diesel for Use in an Urban Bus. A Joint Study Sponsored by : U.S. Department of Agriculture and U.S. Department of Energy. Final May 1998.
Stout HA. 1990. Handbook of Energi For World Agriculture. Elsevier Applied Science. London and New York.
Swern D. 1979. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. Vol 1. 4th ed. New York:Wiley.
Szargut J, Morris DR, dan Steward FR. 1988. Exergy Analysis of Thermal, Chemical, and Metallurgical processes. New York: Hemisphere Publishing Corporation.
Talens L, Villalba G, dan Gabarrell X. 2006. Exergy Analisis Applied to Biodiesel Production. Conservation and Recycling 51 (2007) 397-407. Van Krevalen D, dan Chermin,H. 1952. Chemical Engineering Sci, 1;66
Wall G. 2003. Exergy Tools. Proceedings of The Institution of Mechanical Engineering; 217, 2,pp 125.
Weast RC, dan Astle MJ. 1981. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 62nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press.
Yamazaki R, Iwamoto S, Nabetani H, Osakada K, Miyawaki O, Sagara Y. 2007. Non-Catalytic Alcoholysis of Oils for Biodiesel Fuel Production by Semi- Batch Process, Jpn J Food Eng 8:11-19.
Yuan W, Hansen AC, dan Zhang Q. 2005. Vapor pressure and normal boiling point predictions for pure methyl esters and biodiesel fuels. Fuel
Lampiran 1 Tabel struktur kimia asam lemak (fatty acids) dan perhitungan berat molekul
Tabel lampiran 1. Struktur kimia asam lemak (fatty acids) dan perhitungan berat molekul
Fatty acid Systematic name Structure a Formula
Lauric Dodecanoic 12:0 C12H24O2 Myristic Tetradecanoic 14:0 C14H28O2 Palmitic APKxadekanoic 16:0 C16H32O2 Stearic Octadekanoic 18:0 C18H36O2 Arachidic Eicosanoic 20:0 C20H40O2 BeAPKnic Docosanoic 22:0 C22H44O2 Lignoceric Tetracosanoic 24:0 C24H48O2
Oleic cis-9-Octadecenoic 18:1 C18H34O2
Linoleic cis-9, cis-12-Octadecadienoic 18:2 C18H32O2 Linolenic cis-9,cis-12,cis-15-
Octadecatrienoic
18:3 C18H30O2
Erucic cis-13-Docosenoic 22:1 C22H42O2
a
xx:y menunjukkan xx karbon dalam rantai asam lemak dengan y sebagai ikatan rangkap
sumber : Marckley KS, 1960
Transesterifikasi non-katalitik atau dengan katalis basa dengan menggunanakan refined oil akan mempunyai konversi tinggi hampir 99,9%. Asumsi jika digunakan refined palm oil yang diproduksi dari SPECTRUM CHEMICAL MFG. CORP., Gardena, New Brunswick dengan komposisi dalam % massa : asam palmitat 34,98% ; asam stearat 13,78% ; asam oleat 41,23% ; dan asam linoleat 10,01%, maka dapat dihitung berat molekul (BM) fatty acid
yang terkadung dalam trigliserida (TG).
Berdasarkan komposisi fatty acid dan jumlah molekul C, H dan O seperti yang ditunjukkan pada tabel di atas dapat dihitung BM pada masing-masing asam yang terkandung dalam minyak seperti yang ditunjukkan Tabel lampiran 2.
Lampiran 2 Tabel Berat molekul
Tabel lampiran 2. Berat molekul fatty acid dalam trigliserida (TG)
Fatty acid Berat molekul
(gr/gmol) Persentasi (%) BM dalam TG (gr/gmol) Asam palmitat Asam stearat Asam oleat Asam linoleat 256 284 282 272 34,98 13,78 41,23 10,01 268,65 117,42 349,11 81,68 Total 100 816,87
Berat molekul unsur kimia yang dipergunakan dalam penelitian ini dapat ditunjukkan Tabel lampiran 2. Berat molekul TG dihitung dengan menjumlah berat molekul dari atom C dan H yang masih terkandung dalam struktur molekul TG seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16. Sedangkan berat molekul ME (biodisel) dihitung dari persentasi berat molekul fatty acid sama seperti pada TG, hanya saja struktur dari ME hanya terdiri dari satu alkil seperti yang ditunjukkan pada Gambar lampiran 2.
Berat molekul metanol dihitung berdasar atom C dan H yang terdapat pada struktur metanol, demikian jugan berat molekul GL dihitung berdasarkan atom C, O dan H yang terdapat dalam struktur molekulnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar lampiran 1.
O O ║ ║ H2C -O-C-R1 CH3- O-C-R1 O O CH2 -OH ║ ║ | HC - O-C-R2 + 3 CH3OH → CH3 - O-C-R2 + CH - OH O O | ║ ║ CH2 -OH H2C- O-C-R3 CH3–O-C-R3 TG 3 MeOH 3 ME GL Gambar lampiran 1 Struktur molekul trigliserida, methanol, metil ester dan
gliserol
Tabel lampiran 2 Berat molekul masing-masing unsur kimia Nama Berat molekul (gr/gmol)
Trigliserida (TG) Metil ester (ME) Metanol Gliserol 858 287 32 92
Lampiran 3 Gambar production plant dan diagram alirproses non-katalitik pump R1 Cd1 VR SH Termometer
Lampiran 4 Prosedur kerjaproses produksi non-katalitik
Diagram alir dari proses produksi biodiesel dengan kapasitas reaktor 200 mL ditunjukkan pada Lampiran 2. Langkah pertama prosedur kerja proses ini reaktor diisi minyak sampai 200 mL melalui B1, gas nitrogen (N2) yang bertekanan 0.3 - 0.5 MPa dialirkan sampai pipa aliran minyak terisi dengan N2 sehingga minyak tidak mengalir ke pipa pengaliran metanol dengan harapan minyak dan metanol bereaksi hanya di reaktor. Gas nitrogen dikeluarkan melalui O1. Selanjutnya minyak dalam reaktor dipanaskan sampai mencapai suhu 290 oC. Langkah kedua adalah metanol dialirkan dari tanki metanol dengan laju metanol 3.0 mL/min untuk diupkan sebelumnya aliran N2 dihentikan. Metanol menguap melewati dua heat exchanger (HE) yang memiliki suhu 150 oC dan 200 oC yang terdapat pada stasiun evaporator. Selanjutnya metanol dialirkan melalui stasiun
superheater yang juga memiliki dua HE yang bersuhu 250 oC dan 290 oC, kemudian uap metanol yang melalui superheater mengalir ke reaktor melalui
bubbles, aliran ini terjadi secara kontinu.
Langkah ketiga, minyak dipompakan secara kontinu dari tanki minyak melalui katup V3 supaya minyak dalam reaktor tetap terjaga pada level 200 mL. Jika reaktor sudah mencapai level, maka minyak yang berlebih akan ditampung melalui O2. Produk dari hasil reaksi yang masih dalam bentuk fase uap dikondensasikan dan ditampung melalui F1.
Akhirnya, dilakukan análisis dari produk untuk dapat diketahui kandungan biodiesel dan glicerol (GL) sebagai produk sampingan. Dari data tersebut dibuat keseimbangan massa untuk mengetahui keseimbangan energi dan ekserginya sehingga dapat dilakukan perhitungan rasio energi dan efisiensi eksergi.
Lampiran 7 Prosedur kerja proses produksi biodiesel katalitik
Diagram alir proses produksi biodiesel secara katalitik ditunjukkan pada Lampiran 3. Ada beberapa tahapan yang dilakukan dalam proses ini. Langkah pertama adalah katalis NaOH dan metanol yang memiliki suhu 27 oC dicampur ke dalam MMT selanjutnya campuran antara katalis dan metanol dipompakan ke reaktor. Minyak yang sudah di-refining dipompakan juga ke reaktor kemudian diaduk dengan menggunakan elektromotor. Langkah berikutnya, campuran produk dipompakan ke WT untuk dilakukan pencucian. Pencucian dilakukan dengan menambahkan air panas yang besuhu 80 oC.
Lampiran 8 Keseimbangan massa proses produksi biodiesel katalitik
Sumber : Balai Rekayasa Sistem dan Desain BPPT Serpong, Juli – November 2007
st ream 1A2x(H2O 51B2x(H2O 12 A/ B 3 A/ B 11
kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h
Fat t y Acid 0.00 0.00 0.00 0.00 0.52 0.52 0.00 Trigliserida 0.00 0.00 0.00 0.00 522.31 522.31 0.00 M eOH 0.00 0.00 0.00 52.40 0.00 0.00 261.98 H2O 303.09 522.36 0.11 2.76 1.10 1.10 13.79 Biodiesel 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Glycerol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 NaOH 0.00 0.00 5.52 0.00 0.00 0.00 0.00 Im purit ies 0.00 0.00 0.00 0.00 0.55 0.55 0.00 Sabun 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Acid Reage 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Act Clay 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Tot al 303.09 522.36 5.63 55.16 524.48 524.48 275.77 Temp. C 80.00 80.00 32.00 32.00 40.00 40.00 32.00 Press, at m 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 9/ 10
Lampiran 9 Keseimbangan massa proses produksi biodiesel katalitik
Sumber : Balai Rekayasa Sistem dan Desain BPPT Serpong, Juli – November 2007
st ream 14A 14B 14C 14D 15A 15B 15C 15D
kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h
Fat t y Acid 0.00 0.00 0.03 0.03 0.81 1.89 1.65 1.16 0.81 1.89 Trigliserida 0.00 0.00 3.13 2.19 1.54 3.58 3.13 2.19 1.54 3.58 M eOH 261.98 261.98 143.04 55.17 5.52 0.61 143.04 55.17 5.52 0.61 H2O 13.90 13.90 11.54 307.54 522.80 0.05 11.54 307.54 522.80 0.05 Biodiesel 0.00 0.00 5.10 2.52 2.51 499.86 5.10 2.52 2.51 499.86 Glycerol 0.00 0.00 38.66 13.25 2.49 0.83 38.66 13.25 2.49 0.83 NaOH 5.52 5.52 3.28 0.00 0.00 0.00 3.28 0.00 0.00 0.00 Im purit ies 0.00 0.00 0.39 0.08 0.04 0.04 0.39 0.08 0.04 0.04 Sabun 0.00 0.00 16.65 4.99 1.50 0.64 16.65 4.99 1.50 0.64 Tot al 281.40 281.40 221.82 385.77 537.21 507.50 223.44 386.90 537.21 507.50 Temp. C 32.00 32.00 65.00 65.00 80.00 80.00 65.00 65.00 80.00 80.00 Press, at m 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Q, kW 12/ 13
Lampiran 10 Keseimbangan massa proses produksi biodiesel katalitik
Sumber : Balai Rekayasa Sistem dan Desain BPPT Serpong, Juli – November 2007
st ream 16 17 18A/ B 24
kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ bact h kg/ hour kg/ hour
Fat t y Acid 1.89 1.89 0.00 0.03 0.01 0.00 Trigliserida 3.58 3.58 0.00 3.13 0.78 0.00 M eOH 0.06 0.06 0.55 143.04 35.76 35.40 H2O 0.00 0.00 0.04 11.54 2.88 1.15 Biodiesel 499.86 499.86 0.00 5.10 1.28 0.00 Glycerol 0.41 0.41 0.41 38.66 9.66 0.01 NaOH 0.00 0.00 0.00 3.28 0.82 0.00 Im purit ies 0.02 0.01 0.02 0.39 0.10 0.00 Sabun 0.32 0.16 0.32 16.25 4.16 0.00 Tot al 506.14 505.97 1.34 221.42 55.45 36.56 Temp. C 100.00 50.00 100.00 50.00 50.00 70.00 Press, at m 0.07 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 22
Lampiran 11 Keseimbangan massa proses produksi biodiesel katalitik
Sumber : Balai Rekayasa Sistem dan Desain BPPT Serpong, Juli – November 2007
st ream 29 30 31A/ B 32 33 34
kg/ bact h kg/ hour kg/ hour kg/ hour kg/ hour kg/ hour kg/ bact h kg/ hour
Fat t y Acid 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 Trigliserida 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.78 0.00 M eOH 55.12 11.09 207.72 196.82 46.30 0.21 0.36 0.00 H2O 304.47 61.26 7.92 7.34 1.73 180.66 1.73 120.00 Biodiesel 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.28 0.00 Glycerol 13.19 2.65 0.00 0.04 0.01 2.66 9.65 0.00 NaOH 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.82 0.00 Im purit ies 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.10 0.00 Sabun 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.16 0.00 Tot al 372.78 75.00 215.64 204.20 48.04 183.53 18.89 120.00 Temp. C 75.00 75.00 65.00 32.00 32.00 100.00 25.54 120.00 Press, at m 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.74 3.00 28
Lampiran 12 Berat molekul, massa jenis dan panas jenis sebagai data-data pendukung dalam perhitungan analisis energi dan eksergi
Nama Berat molekul
(gr/gmol) Massa jenis (kg/m3) Trigliserida (TG) 858 890 FAME 287 860 Metanol 32 792 Gliserol 92 NaOH 40 Air 1000 Gliserol 1261
suhu (oC) Cp metanol (kJ/kg oC) Keterangan
27-65 2,66 cair 65-112 1,52 gas 112-117 1,58 gas 117-223 1,72 gas 112-213 1,70 gas 237-290 1,94 gas 25-213 1,59 gas 25-290 1,69 gas Cp (kJ/kg oC) TG 3,01 FAME 3,16 GL 2,77 NaOH 3,33 Sabun 18,77
Lampiran 13 Panas penguapan dan pembentukan sebagai data-data pendukung dalam perhitungan analisis energi dan eksergi
Bahan Suhu (oC) Panas penguapan(hfg) (kJ/kg) FAME 80 191,65 112 186,84 290 174,00 347 142,60 Metanol 65 1102,2 GL 290 842,5 Suhu (K) Panas pembentukan (hof) (kJ/kmol) TG 298 -1986734 FAME 298 -734905 GL 298 -567220 MeOH 298 -216200
Lampiran 14 Perhitungan pindah panas dalam BCR proses produksi non-katalitik
Panas dari reaksi (HR ) = (3hf FAME + hfGL) – (
f
h TG + 3hfMeOH)
= -136601,796 kJ/kmol TG x 1,1675 kmol TG = -159484,99 kJ. (reaksi eksoterm)
Entalpi dari reaktan (HR): T ref = 298 K
HTG = mTGCpTG (TR-Tref) = 1001,71 (3) (280-25) = 766308,15 kJ
HMeOH = mMeOH Cpgas(290-25) = 5550,73 (1,59) (188) = 1659224,212 kJ (HR) = 766308,15 + 1659224,212 = 2425532,4 kJ
Entalpi dari produk (HP)
HTG = mTGCpTG (TR-Tref) = 1,1 (3) (290-25) = 874,5 kJ
HMeOH = mMeOH Cpgas(290-25) = 5444,69 (1,69) (265) = 2438404,42 kJ
HME = mFAME CpME (290 -25) + mFAME hfg290oC = 837400 + 174000= 1011400 kJ
HGL = mGL CpGL(290-25) + mGL hfg290oC = 78279,1 + 89844,2 = 168123,3 kJ
HP = 874,5 +2438404,42 + 1011400 + 168123,3 = 3618802,22 kJ Keseimbangan energi : Input = Output
HR + HR + QR = HP
2425532,4 + 159484,99 + QR = 3618802,22 QR = 1033784,83 kJ
RISWANTI SIGALINGGING
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Analisis Energi dan Eksergi pada Produksi Biodiesel Berbahan Baku CPO (crude palm oil)” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2008
Riswanti Sigalingging NIM 151060101
ABSTRACT
RISWANTI SIGALINGGING. Energy and Exergy Analysis of Biodiesel Production from CPO (Crude Palm Oil). Under supervision of ARMANSYAH H.TAMBUNAN and SRI ENDAH AGUSTINA.
Biodiesel production from renewable resources needs a certain amount of energy Input. Accordingly, the effectiveness of biodiesel production depends on the energy ratio, i.e. the ratio of energy contained in the biodiesel to the energy input during production including energy content in the feedstock. This research is aimed to evaluate energy ratio in biodiesel production. The tool used in this experiment is exergy analysis, which incorporates the fisrt and second law of thermodynamic. Materials required in the biodiesel production was evaluated in term of its energy content. The result of analysis showed that the energy ratio and the energy needed to produce per kilogram biodiesel using noncataliytic production method with modified process were 1.00 and 39.63 MJ/kg, while using catalytic method were 0.98 and 41.05 MJ/kg, respectively. Meanwhile, the exergy efficiency and the exergy lost by using noncataliytic production method with modified process were 94.43 % and 3665.08 MJ, while using catalytic method were 98.23 % and 1175.75 MJ, respectively. The research shows that noncatalytic production method with modified process is better than catalytic method in terms of energy ratio and the energy needed to produce per kilogram biodiesel. The research also shows that heat exchanger is the critical one for the performance improvement of the modified non-catalytic process.
Key words: first law of thermodynamics, second law of thermodynamics, energy ratio, exergy efficiency, catalytic, noncatalytic.
RINGKASAN
RISWANTI SIGALINGGING. Analisis Energi dan Eksergi pada Proses Produksi Biodiesel Berbahan Baku CPO (crude palm oil). Dibimbing oleh ARMANSYAH H. TAMBUNAN dan SRI ENDAH AGUSTINA.
Biodiesel merupakan sumber energi terbarukan yang berasal dari bahan baku nabati, seperti CPO. Biodiesel dapat diproduksi dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan katalis (katalitik) dan tanpa katalis (non-katalitik). Untuk mengkonversi CPO menjadi biodiesel dibutuhkan sejumlah energi. Oleh karena itu, analisis rasio energi dan energi yang dibutuhkan untuk memproduksi per kilogram biodiesel perlu dilakukan, sehingga dapat diketahui cara produksi mana yang terbaik. Dalam penelitian ini dilakukan analisis eksergi sebagai alat untuk mengetahui besarnya energi yang tidak termanfaatkan (eksergi yang hilang) setiap proses. Analisis ini merupakan aplikasi dari hukum termodinamika pertama dan hukum termodinamika kedua, sehingga disain sistem proses dapat diperbaiki guna pengembangan teknologi proses produksi biodiesel. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rasio energi dan energi yang dibutuhkan per kilogram biodiesel, pada proses produksi biodiesel non-katalitik dengan sistem proses yang sudah dimodifikasi adalah masing-masing sebesar 1,00 dan 39,63 MJ/kg, sedangkan proses katalitik masing-masing adalah sebesar 0,98 dan 41,05 MJ/kg. Sementara itu, efisiensi eksergi dan eksergi yang hilang pada proses produksi biodiesel non-katalitik dengan sistem proses yang sudah dimodifikasi adalah sebesar 94,43 % dan 3665,08 MJ, sedangkan pada proses produksi biodiesel secara katalitik adalah 98,23 % dan 1175,75 MJ. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa proses produksi non-katalitik dengan sistem proses yang sudah dimodifikasi adalah lebih baik dalam hal rasio energi dan energi yang dibutuhkan untuk memproduksi per kilogram biodiesel. Akan tetapi, efisiensi eksergi perlu ditingkatkan dengan melakukan penelitian lebih lanjut khususnya di reaktor dan APK-2, sehingga eksergi yang hilang ke lingkungan dapat diminimalisasi.
Keywords : hukum termodinamika pertama, hukum termodinamika kedua, rasio energi, efisiensi eksergi, katalitik, non-katalitik.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2008 Hak cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB
ANALISIS ENERGI DAN EKSERGI PADA PRODUKSI
BIODIESEL BERBAHAN BAKU CPO (Crude Palm oil)
RISWANTI SIGALINGGING
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
Judul Tesis : Analisis Energi dan Eksergi pada Produksi Biodiesel
Berbahan Baku CPO (Crude Palm oil)
Nama : Riswanti Sigalingging
NRP : F151060101
Disetujui, Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Armansyah H. Tambunan Ir.Sri Endah Agustina, MS
Ketua Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan YME yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis yang berjudul “ Analisis Energi dan Eksergi pada Proses Produksi Biodiesel Berbahan Baku CPO (crude palm oil)”.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr sebagai pembimbing pertama dan Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian (Koordinator Mayor), yang telah memberi nasehat dan bimbingan selama ini.
2. Ir. Sri Endah Agustina, M.S sebagai pembimbing kedua, yang telah memberi nasehat dan bimbingan selama ini.
3. Department of Global Agricultural Sciences The University of Tokyo, Jepang yang telah memberikan alat proses produksi biodiesel non-katalitik.
4. BPPT dan seluruh karyawan BPPT khususnya Pak Sonni Sulistiawan, mbak Rani, Adi, Luthfi dan mbak novi, yang bersedia memberikan informasi data proses produksi biodiesel katalitik.
5. Tamaria Panggabean, Farry Aprilliano, Lilik Tri Mulyantara, Diswandi Nurba, Deni Hendarto, I Putu Surya, Susanto Budi, dan Warji yang merupakan teman-teman satu angkatan penulis di Program Magister IPB. 6. Firman, Darma dan Pak Harto yang telah membantu dalam pengambilan data. 7. Pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu atas peranannya
sehingga penelitian ini dapat terlaksana dengan baik.
Semoga Tuhan YME memberikan balasan dan manfaat atas segala bantuan moril materil, nasehat dan ilmu yang diberikan.
Penulis menyadari bahwa isi dari tesis ini sangat jauh dari sempurna. Oleh karena itu saran dan kritik sangat penulis harapkan agar lebih menambah khazanah pengetahuan penulis. Akhirnya penulis berharap semoga penelitian ini dapat bermanfaat. Amin.
Bogor, Agustus 2008 Riswanti Sigalingging
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Rawang Lama Kisaran pada tanggal 07 Mei 1980 dari ayah R. Sigalingging dan Ibu R. Marbun. Penulis merupakan putri kedua dari