ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR REAKSI DAN
KONSENTRASI KATALIS KOH DALAM MEDIA ETANOL
TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK FISIKA
BIODIESEL MINYAK KELAPA
T E S I S
Oleh
HISAR TAMBUN
077026008/FIS
S
EK O L A H
P A
S C
A S A R JA
NA
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR REAKSI DAN
KONSENTRASI KATALIS KOH DALAM MEDIA ETANOL
TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK FISIKA
BIODIESEL MINYAK KELAPA
T E S I S
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara
Oleh
HISAR TAMBUN
077026008/FIS
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis : ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR REAKSI DAN KONSENTRASI KATALIS KOH DALAM MEDIA ETANOL TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK FISIKA BIODIESEL MINYAK KELAPA
Nama Mahasiswa : Hisar Tambun
Nomor Pokok : 077026008
Program Studi : Fisika
Menyetujui Komisi Pembimbing,
(Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, MS) Ketua
(Dr. Marhaposan Situmorang) Anggota
Ketua Program Studi,
(Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D)
Direktur,
(Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc)
Telah diuji pada
Tanggal 25 Juni 2009
____________________________________________________________________
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, M.S
Anggota : 1. Dr. Marhaposan Situmorang
2. Drs. Nasruddin MN, M.Eg,Sc
3. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc
ABSTRAK
Telah dilakukan transesterifikasi minyak kelapa dalam media etanol dengan katalis KOH pada temperatur reaksi dan konsentrasi katalis yang berbeda-beda. Variasi temperatur reaksi (T1: 30 0C, T : 50 0C, dan T3 : 70 0C ) dan variasi konsentrasi katalis
(K1 : 0,375 b/b, K2 : 0,500 b/b, K3 : 0,625 b/b) pada proses transesterifikasi akan
menghasilkan karakteristik fisika Biodiesel minyak kelapa yang berbeda-beda untuk setiap variasi suhu dan konsentrasi katalis (T1K1, T1K2, T1K3, T2K1, T2K2, T2K3,
T3K1, T3K2, T3K3). Karakteristik yang diuji meliputi viskositas, densitas, flash point,
dan kadar air.
Etil ester yang diperoleh untuk setiap perlakuan dipisahkan, dicuci, disaring, dan dimurnikan melalui proses distilasi pada suhu 110oC lalu dikarakterisasi.
Biodiesel yang diuji mempunyai hubungan yang linier dengan perubahan temperatur reaksi dan konsentrasi katalis kecuali flash point tidak dipengaruhi perubahan temperatur reaksi dan konsentrasi katalis.
Viskositas mempunyai nilai minimum 2,4360 cSt pada temperatur 30oC dan konsentrasi katalis 0,375% b/b dan nilai maksimum 2,5281 cSt pada temperatur 70oC dengan konsentrasi katalis 0,625% b/b. Densitas mempunyai nilai maksimum 0,890 gr/cm3 pada suhu 70oC dan minimum 0,870 gr/cm3 pada suhu 30oC untuk setiap konsentrasi katalis. Flash point tidak dipengaruhi oleh temperatur reaksi maupun konsentrasi katalis yang digunakan. Kadar air mempunyai nilai yang minimum 0,0200% pada suhu 70oC dengan konsentrasi katalis 0,625% b/b dan nilai maksimum 0,0462% diperoleh pada temperatur reaksi 30oC untuk konsentrais katalis 0,375% b/b.
Kata Kunci: Biodiesel, Transesterifikasi, Minyak Kelapa, Karakterisasi, Viskositas, Densitas, Flash Point, dan Kadar Air.
ABSTRACT
Transesterification of coconut oil has been conducted in ethanol media by KOH catalyst at reaction temperature and catalyst concentrations. The variation of various reaction temperature (T1 : 300C, T2 : 500C, T3 : 700C) and the variation of catalystic concenteration (K1= 0,375% w/w, K2 = 0,500% w/w, K3 = 0,625% w/w) in the tranesterification will result in characteristic Biodiesel physic of varians of coconut oil (T1K1, T1K2, T1K3, T2K1, T2K2, T2K3, T3K1, T3K2, T3K3). The characteristic that was tested includes the viscosity, density, flash point, and water content.
Ethyl ester which was obtaired in every treatment was separated, washed, filtered and purifred by distillation at the temperature of 1100C, which was then characterized.
The tested Biodiesel in fact,has a linier corretation with the change of reaction temperature as well as the catalystic concentration except for the flash point
The viscosity has a minimum rate of 2.4360 cSt on a temperature 30 0C and its catalyst concentration of 0.375% w/w and its maximum 2.5281 cSt on temperature 70 0
C still on the catalyst concentration 0.6255% w/w. The density has an maximum rate of 0.89 gr/cm3 on temperature 70 0 C and minimum rate of 0.87 gr/cm3 on each catalyst concentration., Noted that flash point is not impacted on the reacting temperature or catalyst concenteration as used. The water content has an minimum rate of 0.0200% on temperature 70 0C with a catalyst concentration 0.625% w/w and maximum rate of 0.0462% obtained on the reacting temperature 30 0C on the catalyst concentration of 0.375% w/w.
Key words : Biodiesel, Transesterification, Coconut Oil, Characteristic, Viscosity, Density, Flash Point, Water Content.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
melimpahkan rahmatNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan
penulisan tesis ini dengan judul “Analisis Pengaruh Temperatur Reaksi dan
Konsentrasi Katalis KOH dalam Media Etanol terhadap Perubahan
Karakteristik Fisika Biodiesel Minyak Kelapa”. Tesis ini merupakan tugas akhir
penulis pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Pada kesempatan yang baik ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: Bapak Rektor Universitas Sumatera
Utara, Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.A(K) dan Ibu Direktur Sekolah
Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc.
Bapak Ketua dan Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara, Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D dan Drs.
Nasir Saleh, M.Eng yang juga sebagai staf pengajar yang penuh kesabaran, tidak
putus-putusnya memotivasi sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Bapak Pembimbing
Prof. Drs. H. Mohammad Syukur, M.Sc dan Dr. Marhaposan Situmorang yang
telah banyak mencurahkan ilmu dan buah pikiran dengan penuh kesabaran selama
membimbing penulis dalam melaksanakan tugas akhir sehingga tesis ini dapat
diselesaikan. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan biaya
pendidikan selama penulis mengikuti pendidikan di Sekolah Pascasarjana Universitas
Sumatera Utara. Bapak Kepala SMA Negeri 6 Medan, Drs. H. Sufrizal Tanjung
dan rekan guru-guru yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan
pikiran selama penulis mengikuti pendidikan.
Staf pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatera Utara khususnya. Rekan-rekan mahasiswa Sekolah
Pascasarjana Universitas Sumatera Utara khususnya Program Studi Ilmu Fisika
Sumatera Utara yang penuh kesabaran memberikan pelayanan yang terbaik. Secara
khusus penulis mengucapkan terima kasih dan sayang yang mendalam istri tercinta
Elprida Nurseri br Purba yang senantiasa memberikan dorongan dengan penuh
kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan
studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada ananda
tersayang Andro Eriel Tambun, Albert Sharon Tambun dan si kecil Thesa Angel
Audhyna br Tambun yang berkorban untuk selalu ditinggalkan selama penulis
mengikuti studi.
Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak, dan
penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini
Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan
selanjutnya.
Medan, Juni 2009
Penulis,
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : Hisar Tambun
Tempat dan Tanggal Lahir : Pardamean, 20 Mei 1965
Alamat Rumah : Jl. Bungapancur IX Gang Mawar Dalam No. 5
Telepon/HP : 061-8365521/081375642003
Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 6 Medan
Alamat Kantor : Jl. Ansari No. 34 Medan
Telepon : 061-7367580
DATA PENDIDIKAN
SD : Negeri Penara Kebun Tamat : 1979
SMP : SMP HKBP Bersubsidi Penara Tamat : 1982
SMA : SMA Negeri 5 Medan Tamat : 1985
Strata-1 : IKIP Negeri Medan Tamat : 1992
Strata-2 : Program Studi Fisika Sekolah Pascasarjana Tamat : 2009
DAFTAR ISI
2.1. Sumber Alternatif Energi Terbarukan ... 6
2.2. Alkohol ... 7
2.3. Biodiesel ... 8
2.4. Proses Produksi Bahan Bakar Biodiesel Minyak Kelapa ... 10
2.4.1. Transesterifikasi ... 13
2.5. Penyimpanan dan Penanganan ... 15
2.6. Sifat-sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel ... 17
3.4.1. Pemanasan ... 27
4.2.1. Pembahasan Hasil Pengujian Viskositas ... 44
4.2.2. Perubahan Hasil Pengujian Densitas ... 44
4.2.3. Pembahasan Hasil Pengujian Flash Point ... 45
DAFTAR TABEL
Nomor J u d u l Halaman
2.1. Spesifikasi Biodiesel ... 12
2.2. Data Karakteristik Biodiesel ... 22
2.3. Data Karakteristik Mutu Solar ... 22
3.1. Bahan yang Digunakan ... 25
DAFTAR GAMBAR
Nomor J u d u l Halaman
2.1. Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa ... 11
2.2. Pendefinisian Kekentalan Dinamis Berdasarkan Hukum Newton Aliran Viskositas... 17
3.1. Diagram Alir Pengujian ... 26
3.2. Biodiesel dan Gliserol Dimasukkan ke dalam Corong Pisah... 28
3.3. Biodiesel Terpisah Lapisannya dengan Air Pencuci di dalam Corong Pemisah ... 29
3.4. Penyaringan Biodiesel... 30
3.5. Pemurnian Biodiesel pada Temperatur 1100C dalam Oven ... 30
3.6. Viskometer Redwood ... 32
3.7 Piknometer ... 33
3.8. Pensky-Martine Closed Tester ... 34
3.9. Penimbangan Cawan dengan Neraca Analisis pada Pengukuran Kadar Air dalam Biodiesel ... 36
3.10. Desikator Sebagai Tempat Biodiesel untuk Didinginkan ... 36
4.1. (a) Grafik Viskositas terhadap Perlakuan Suhu untuk K1 ... 37
4.4. (b) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perubahan Suhu
untuk K2 ... 47
4.4. (c) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perubahan Suhu
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor J u d u l Halaman
1. Tabel Hasil Pengujian Viskositas ... 53
2. Tabel Hasil Pengujian Densitas ... 54
3. Tabel Hasil Pengujian Flash Point ... 55
4. Tabel Hasil Pengujian Kadar Air ... 56
5. Tabel Persentase Hasil Produksi Biodiesel Untuk Setiap Pengujian .. 57
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkiraan yang ekstrim menyebutkan, minyak bumi di Indonesia dengan
tingkat konsumsi seperti saat ini akan habis dalam waktu 60 tahun lagi (Borman,
1998). Setiap hari, jutaan barel minyak mentah bernilai jutaan dolar dieksploitasi
tanpa memikirkan bahwa minyak tersebut merupakan hasil dari proses evolusi alam
yang berlangsung selama ribuan, bahkan jutaan tahun yang mungkin tidak dapat
terulang lagi pada masa mendatang, maka dilakukan pencarian sumber bahan bakar
alternatif. Bahan bakar alternatif ini haruslah memiliki sifat dapat diperbaharui, tidak
terbatas jumlahnya dan ramah lingkungan. Biodiesel merupakan bahan bakar yang
berasal dari ekstraksi tumbuh-tumbuhan dan lemak hewan.
Indonesia sebagai negara tropis yang subur diberkahi dengan berbagai
keragaman hayati yang dapat dikembangkan sebagai bahan baku untuk produksi
energi alternatif (biodiesel) diantaranya minyak kelapa untuk menggantikan bahan
bakar minyak sebagai pengganti minyak solar, sehingga dapat digunakan langsung
tanpa ada modifikasi pada mesin.
Beberapa upaya telah dilakukan dalam penelitian dan pengembangan sumber
energi alternatif diantaranya adalah pemanfaatan minyak nabati sebagai bahan
pengganti solar, penggunaan secara langsung minyak nabati ini memiliki kekurangan
membentuk deposit pada injector. Di samping itu viskositasnya yang tinggi
mengganggu kinerja pompa injector pada proses pengkabutan bahan bakar sehingga
hasil dari injeksi tidak berwujud kabut yang mudah menguap melainkan tetesan
bahan bakar yang sulit terbakar. Oleh karena itu mesin-mesin kendaraan bermotor
komersial perlu dimodifikasi jika akan menggunakan minyak nabati langsung sebagai
pengganti bahan bakar solar. Hal ini tentu saja tidak ekonomis sehingga perlu
dilakukan upaya untuk mengubah karakteristik minyak nabati sehingga sedapat
mungkin menyerupai solar.
Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan mengkonversi minyak
nabati ke dalam bentuk metil ester asam lemak (FAME = Fatty Acid Methyl Ester)
yang lebih dikenal sebagai “biodiesel” melalui proses esterifikasi atau
transesterifikasi. Pada pengolahan biodiesel secara konvensional waktu pemanasan
sangat berpengaruh pada capaian hasil esterifikasi.
Biodiesel dapat mengalami degredasi bila disimpan dalam waktu yang lama
disertai dengan kondisi tertentu. Degredasi biodiesel pada umumnya disebabkan oleh
proses oksidasi. Beberapa faktor yang mempengaruh degradasi biodiesel antara lain
keberadaan asam lemak tak jenuh, kondisi penyimpanan (tertutup/terbuka),
temperatur, unsur logam dan peroksida. (Leung, dkk, 2006) menemukan bahwa
temperatur tinggi (400C) yang disertai dengan keberadaan udara terbuka
menyebabkan degradasi yang sangat signifikan pada penyimpanan biodiesel hingga
disebabkan oleh putusnya rangkai asam lemak metilester menjadi asam-asam lemak.
dan faktor keberadaan air tidak terlalu signifikan mempengaruhi proses degradasi.
1.2. Perumusan Masalah
Bahan baku biodiesel yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak
kelapa, perubahan temperatur reaksi dan perubahan konsentrasi katalis akan merubah
karakteristik bahan biodiesel. Karakteristik yang diukur yakni viskositas, densitas,
flash point, dan kadar air untuk setiap variasi temperatur dan variasi konsentrasi
katalis.
1.3. Tujuan Penelitian
Setelah melakukan penelitian ini diharapkan:
1. Mengetahui perubahan karakteristik bahan bakar biodiesel minyak kelapa
pada temperatur yang berbeda-beda dengan konsentrasi katalis yang sama.
2. Mengetahui perubahan karakteristik bahan bakar biodiesel minyak kelapa
pada temperatur yang sama dengan konsentrasi katalis yang berbeda
1.4. Hipotesis
Perubahan temperatur reaksi serta perubahan konsentrasi katalis diharapan
akan merubah karakteristik bahan bakar biodiesel, akibatnya akan diperoleh
karakteristik biodiesel yang paling sesuai dengan standart mutu solar untuk setiap
1.5. Manfaat Penelitian
1. Mengetahui temperatur reaksi dan konsentrasi katalis bahan bakar biodiesel
minyak kelapa yang sesuai dengan karakteristik mutu solar.
2. Mendapatkan bahan bakar biodiesel minyak kelapa yang dapat digunakan
secara langsung.
TINJAUAN PUSTAKA
Produksi dari bahan bakar fosil tidak meningkat dibandingkan dengan
konsumsi bahan bakar fosil khususnya minyak bumi dunia saat ini sangat tinggi
kebutuhan bahan bakar. Sehingga kondisi yang terjadi saat ini adalah permintaan
lebih tinggi dari penyediaan. Jadi harga bahan bakar fosil terus meningkat.
Oleh karena itu, perlu dicari bahan bakar alternatif sebagai salah satu sumber
energi yang mampu diperbaharui terus dalam jangka waktu yang singkat. Untuk
sumber energi yang terbarukan non bahan bakar fosil adalah panas bumi, sinar
matahari, air, angin, dan lain-lain. Namun pengembangan teknologinya sangat mahal,
sehingga untuk investasinya sangat tinggi.
Untuk sumber energi yang terbaharukan untuk bahan bakar adalah fuel cell
dari berbagai macam tanaman misalnya dari kelapa sawit, jarak pagar, kelapa dan
lain-lain. Pengembangan untuk mencari bahan bakar biodiesel masih akan terus
dikembangkan oleh para peneliti terutama di Indonesia. Di Indonesia biodiesel
sangan cocok untuk dikembangkan, karena kondisi iklim dari Indonesia mendukung
untuk pertumbuhan dari tanaman-tanaman yang dapat menghasilkan biodiesel.
Penggunaan biodiesel ini juga akan bermanfaat dalam mengurangi konsumsi bahan
bakar fosil secara Nasional, baik bila digunakan dengan 100% atau dengan
mencampurnya dengan bahan bakar fosil lainya. Jadi diperlukannya terlebih dahulu
informasi yang benar dari tanaman yang dapat menghasilkan biodiesel (Suess, Ananta
2.1. Sumber Alternatif Energi Terbarukan
Sumber daya energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang output-nya
akan konstan dalam rentang waktu jutan tahun. Sumber-sumber energi yang termasuk
dalam kategori terbarukan adalah sinar matahari (langsung, aliran sungai, gelombang
laut, arus pasang surut, panas bum, dan biomassa. Walaupun panas yang terkandung
dalam bumi, gaya gravitasi bulan dan matahari, serta rotasi bumi berperan dalam
pembentukan sumber-sumber energi ini, sumber energi terbarukan pada dasarnya
diturunkan dari radiasi matahari.
Sejak ditemukannya sumber energi yang lebih modern, yaitu bahan bakar fosil
dan tenaga nuklir peranan energi terbarukan diberbagai belahan dunia, terutama
di banyak negara maju mengalami penurunan. Namun, sejak terjadinya krisis minyak
pada era 1970-an yang dilanjutkan dengan meningkatnya kesadaran terhadap
kelistrikan lingkungan global, potensi energi terbarukan sebagai sumber energi
alternatif kembali mendapat perhatian.
Karakteristik energi terbarukan hampir tidak memiliki kesamaan satu sama
lain. Meskipun demikian, teknologi energi terbarukan mempunyai beberapa sifat
umum sebagai berikut:
1. Sumber-sumber energi terbarukan tidak akan habis (khusus untuk biomassa,
agar ketersediaan sumber dayanya dapat berkelanjutan, laju konsumsi dan
2. Sumber energi terbarukan secara geografis bersifat tersebar (dispersed) dan
umumnya dikembangkan dan dimanfaatkan di lokasi sumber energi tersebut
berada, mengingat pertimbangan aspek fisik ekonomi.
3. Sumber energi terbarukan mempunyai densitas daya dan energi yang rendah
sehingga perangkat teknologi pemanfaatannya menempati lahan yang relatif
luas.
4. Teknologi-teknologi energi terbarukan pada umumnya memerlukan biaya
kapital tinggi tetapi biaya operasional rendah.
5. Beberapa teknologi terbarukan bersifat modular sehingga responsif terhadap
pertumbuhan permintaan dan dapat konstruksi dalam waktu relatif singkat.
6. Teknologi-teknologi energi terbarukan pada umumnya akrab lingkungan
2.2. Alkohol
Alkohol yang biasa digunakan adalah metanol dan etanol. Metanol
mempunyai keuntungan lebih mudah bereaksi atau lebih stabil dibandingkan dengan
etanol. Kerugian dari metanol adalah metanol merupakan zat beracun dan berbahaya.
Metanol sangat mudah terbakar bahkan lebih mudah terbakar dibandingkan dengan
mesin. Metanol biasa juga disebut metil alkohol. Sedangkan etanol biasa juga disebut
etil alkohol. Metanol berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah terbakar
dan mudah bercampur dengan air. Metanol dan etanol yang dapat digunakan hanya
yang murni 100%. Metanol merupakan alkohol yang paling banyak digunakan untuk
sedangkan etanol memiliki dua ikatan karbon. Metanol lebih murah dan lebih mudah
memperoleh pemisahan gliserin disbanding ethanol. Etanol lebih aman, tidak beracun
dan terbuat dari hasil pertanian. Sedangkan methanol mengandung uap yang
berbahaya bagi makhluk hidup dan terbuat dari batubara. Etanol memiliki sifat yang
sama dengan metanol, yaitu berwarna bening seperti air, mudah menguap, mudah
terbakar dan mudah bercampur dengan air. Pemisahan gliserin dengan menggunakan
ethanol lebih sulit dari methanol dan jika tidak berhati-hati akan berakhir dengan
emulsi. Metanol memiliki massa jenis 0,7915 g/m3, sedangkan etanol memiliki massa
jenis 0,79 g/m3.
2.3. Biodiesel
Biodiesel adalah sejenis bahan bakar yang termasuk ke dalam kelompok
bahan bakar nabati (BBN), bahan bakunya berasal dari berbagai sumber daya nabati
yaitu kelompok minyak dan lemak, seperti minyak sawit, jarak pagar, minyak kelapa,
dan minyak berbagai tumbuhan lain yang mengandung trigliserida. Ketika minyak
kelapa diolah menjadi biodiesel maka terjadi perubahan karakteristik fisika dan
kimia, dengan teknologi ini asam lemak bebas penyebab keasaman yang terpisah dari
trigliserida melalui proses esterifikasi akan dikonversi menjadi biodiesel.
Bahan bakar yang berbentuk cair ini bersifat menyerupai solar, sehingga
sangat prosfektif untuk dikembangkan. Apalagi biodiesel bisa digunakan dengan
mudah karena dapat bercampur dengan segala komposi dengan minyak solar biasa
tanpa modifikasi, dapat terdegradasi dengan mudah (biodegradable) 10 kali tidak
beracun dibanding minyak solar biasa, memiliki angaka setana yang lebih baik dari
minyak solar biasa, asap buangan biodiesel tidak hitam, tidak mengandung sulfur
serta senyawa aromatik sehingga emisi pembakaran yang dihasilkan ramah
lingkungan serta tidak menambah akumulasi gas karbondioksida di atmosfer sehingga
lebih jauh lagi mengurangi efek pemanasan global atau banyak disebut dengan zero
CO2 emission.
Pada prinsipnya, proses pembuatan biodiesel sangat sederhana. Biodiesel
dihasilkan dengan mereaksikan minyak kelapa dengan etanol melalui reaaksi
esterifikasi dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi berkatalis menjadi senyawa
ester dengan produk samping gliserin.
Katalis
Minyak/lemak + Etanol Metil ester/Etil ester + Gliserin (Biodiesel)
Beberapa alasan Indonesia sudah harus mulai mengembangkan biodiesel dari
nabati diantaranya:
1. Persediaan di dalam negeri semakin menurun, sementara konsumsi setiap tahun
terus meningkat sehingga dampak negatifnya terus di berbagai bidang.
2. Indonesia memiliki potensi lahan yang sangat luas berupa lahan kritis, lahan
marginal, lahan tidur, dan lahan milik yang belum dimanfaatkan
3. Produksi biodiesel dari tanaman kelapa sawit lebih menguntungkan karena
sederhana, tanaman sudah dikenal sejak lama, serta potensi lahan baku dan
pangsa pasar cukup besar.
4. Biodiesel mempunyai pasar yang cukup besar, antara lain masyarakat luas
pemakai minyak tanah, minyak residu, dan solar, seperti PLN, Pertamina, dan
industri.
5. Dampak yang bersifat makro pada pembangunan Negara adalah menghemat
devisa, meningkatkan daya saing industri dalam negeri, pemerataan pembangunan
ekonomi dan memperkuat Ketahanan Nasional.
2.4. Proses Produksi Bahan Bakar Biodiesel Minyak Kelapa
Metode yang digunakan untuk memproduksi biodiesel minyak kelapa dapat
dilakukan melalui proses transesterifikasi yang terdiri dari dua tahap yakni proses
esterifikasi di mana asam lemak bebas diubah menjadi biodiesel (metil ester) dan
trigliserida dan asam lemak yang masih terikat pada trigliserida di dalam minyak
dikonversi menjadi metil ester melalui proses transesterifikasi. Biodiesel minyak
kelapa dibuat dengan teknologi transesterifikasi yaitu proses mengeluarkan gliserin
dari minyak dan mereaksikan asam lemak bebas dengan alkohol (misalnya etanol)
menjadi alkohol ester atau biodiesel.
Transesterifikasi dilakukan dengan mencampur minyak kelapa dengan etanol
dengan menggunakan katalisator KOH. Proses transesterifikasi berlangsung 0,5 – 2
jam pada suhu (45 – 550C). Campuran kemudian didiamkan sehingga terbentuk 2
Agar reaksi berlangsung sempurna, biodiesel hasil dari tahap pertama
kemudian direaksikan dengan etanol (tahap kedua). Hal ini dimaksud untuk
menurunkan kandungan gliserol total (bebas dan terikat) dalam biodiesel agar tidak
terjadi deposit apabila diaplikasikan pada motor (Alamsyah, A.N, 2006).
Proses pembuatan biodiesel dan minyak kelapa dapat dilihat pada gambar
berikut:
ETANOL
KATALIS
Gambar 2.1. Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa
Pada Gambar 2.1. Minyak kelapa sebelum dimasukkan ke dalam reaktor
ditambahkan katalis dan etanol, sedangkan hasil produk dari reaktor tersebut adalah
biodiesel yang masih memerlukan proses pencucian dan pemurnian sehingga
diperoleh biodiesel yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar kendaraan pada
PREPARASI REAKTOR
MINYAK ELAPA K
PEMURNIAN
PEMISAHAN BIODIESEL
GLISEROL
sektor transportasi. Biodiesel yang dapat digunakan langsung untuk kendaraan
bermesin diesel harus memenuhi spesifikasi teknis tertentu seperti Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Spesifikasi Biodiesel (Suwarna Endang, 2002)
Test Property Satuan Biodiesel Metode
Pour point 0C 15 ASTM D 97
Flash Point 0C 172 ASTM D 93
Viskositas cSt 4,6 ASTM D 445
Densitas gr/cm3 0,87 ASTM D1298
Dari segi lingkungan pemakaian biodiesel mempunyai beberapa kelebihan
dibandingkan pemakaian minyak solar, yaitu:
a. Pengurangan emisi CO sebesar 50%.
b. Biodiesel mengandung lebih sedikit hidrokarbon aromatik.
c. Tidak menghasilkan emisi sulfur (SO).
d. Pengurangan emisi partikulat sebesar 60%.
e. Menghasilkan emisi NOx lebih kecil dibanding dengan penggunaan diesel biasa
disebabkan angka cetana yang tinggi (Boedoyo, M.S, 2007).
2.4.1. Transesterifikasi
Reaksi transesterifikasi disebut juga dengan reaksi alkoholisis yang
sebagai produk samping. Reaksi transesterifikasi ini beranalogi langsung dengan
hidrilisis dalam asam atau basa.
Reaksi ini menunjukkan persamaan umum:
CH2 — COO — R1 R1 — COO — RI CH2 — OH
|
CH — COO — R2 + 3RI OH R2 — COO — RI + CH — OH
katalis
|
CH2 — COO — R3 R3 — COO — RI CH2 — OH
Trigliserida Alkohol Ester Gliserol
Reaksi ini akan berlangsung dengan menggunakan katalis alkali pada tekanan
atmosfir dan temperatur antara 60 – 700C dengan menggunakan methanol/etanol
berlebih. Pada tahap ini proses pendiaman (settling) perlu dilakukan hingga reaksi
berhenti. Pendiaman ini bertujuan untuk memisahkan campuran menjadi dua lapisan
di mana lapisan bagian atas adalah biodiesel sedangkan lapisan bagian bawah adalah
gliserol. Penggunaan minyak yang bermutu baik (kandungan asam lemak bebas lebih
kecil dari 1%) sebagai bahan baku akan mempermudah reaksi transesterifikasi.
Begitu juga sebaliknya, penggunaan minyak dengan kadar asam lemak bebas lebih
dari 1% dapat menimbulkan pembentukan sabun yang akan mempercepat proses
emulsi selama pencucian dengan air dan kandungan asam lemak bebas lebih dari 2%
maka proses tidak akan berlangsung.
Variabel proses yang sangat penting dan berpengaruh pada waktu proses
a. Temperatur minyak
Temperatur minyak sebelum bercampur dengan katalis dan methanol/etanol
sangat berpengaruhi reaksi temperatur minyak yang biasa berkisar 600C sebab
temperatur tinggi dapat menyebabkan kehilangan methanol/etanol pada reaktor.
b. Temperatur reaksi
Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh temperatur reaksi. Temperatur reaksi yang
biasa digunakan untuk proses trans-esterifikasi antara 60 – 700C pada tekanan
atmosfir. Penambahan temperatur yang lebih tinggi dapat menunjukkan dampak
yang negatif.
c. Ratio perbandingan alkohol dengan minyak
Diantara variabel penting yang mempengaruhi ester yang dihasilkan adalah rasio
molar antara alkohol dan minyak nabati. Perbandingan molar antara alcohol dan
minyak nabati yang biasa digunakan dalam proses industri untuk mendapatkan
produksi metil ester yang lebih besar dari 98% berat adalah 6 : 1.
Perbandingan molar tinggi antara alkohol dan minyak nabati dapat mengganggu
pemisahan gliserol.
d. Jenis katalis dan konsentrasinya
Alkali metal alkoksida adalah katalis yang efektif digunakan dalam
trans-esterifikasi dibandingkan dengan katalis asam (acidic catalyst). Kalium
digunakan dalam pembuatan biodiesel. Keuntungan penggunaan katalis basa
(KOH) dalam reaksi pembuatan ester khususnya pembuatan ester adalah akan
mempercepat proses reaksi dan dapat dilakukan pada suhu kamar atau lebih
rendah. Sedangkan penggunaan katalis asam hanya mampu mereaksikan ester
dengan alkohol pada suhu di atas 1000C. Keuntungan lain penggunaan katalis
KOH adalah akan mempermudah pemisahan gliserol metal ester karena gliserol
akan segera mengendap didasar reaktor. Konsentrasi katalis alkali yang
digunakan antara 0,5 hingga 1% dari berat minyak nabati yang digunakan.
Selanjutnya penambahan konsentrasi katalis di atas 1% tidak menambah pengaruh
dan hanya menambah biaya produksi saja.
2.5. Penyimpanan dan Penanganan
Biodiesel adalah produk yang tidak beracun serta biodegradable, sehingga
penanganannya jauh lebih mudah dan lebih sederhana dibandingkan dengan bahan
solar minyak bumi. Aktivitas blending biodiesel dan solar minyak bumi tidaklah
membutuhkan penanganan yang rumit.
Kendala yang sering dikeluhkan (tetapi tidak akan terjadi di Indonesia) adalah
kemungkinan terbentuknya gel akibat suhu yang sangat rendah (biasanya identik
dengan nilai pour point) yang mungkin terjadi di negara-negara lain yang mengalami
misim dingin.
Penyimpanan dan penanganan biodiesel lebih mudah dibandingkan diesel.
tertentu (special safety containers). Hal ini dikarenakan biodiesel memiliki titik nyala
(flash point) yang lebih tinggi dibandingkan diesel sehingga tidak mudah terbakar.
Bila masa simpan bahan bakar diesel yang direkomendasikan oleh suplier
adalah sekitar 3 – 6 bulan maka untuk biodiesel murni (pure biodiesel), maupun
biodiesel campuran (biodiesel blend), direkomendasikan untuk disimpan tidak lebih
dari 6 bulan. Umur produk dapat diperpanjang dengan cara menambah aditif
penstabil. Zat aditif ini berupa anti oksidan seperti tokoferol, betakaroten.
Biodiesel harus disimpan di dalam wadah yang tertutup rapat sehinggga
kemungkinan interaksi dengan udara sangat kecil sekali. Wadah yang digunakan bisa
berupa wadah plastik yang tidak tembus cahaya dan kedap udara. Hal ini untuk
mencegah terjadinya oksidasi yang dapat meningkatkan bilangan peroksida biodiesel.
Bilangan peroksida biodiesel (murni campuran) dapat meningkat bila produk
disimpan terlalu lama, terjadi proses oksidasi akibat interaksi dengan udara atau sinar
matahari. Bilangan peroksida berhubungan dengan penyimpanan sistem bahan bakar
pada kendaraan serta mengurangi umur pakai pompa bahan bakar dan penyaringan.
Etanol sisa (dari produksi) yang terdapat dalam biodiesel akan mengurangi titik
nyala biodiesel dan juga dapat mempengaruhi pompa bahan bakar, segel (seal), dan
elastomer kendaraan. Penyimpanan yang lama dengan kadar air biodiesel yang tinggi
(500 ppm) mengakibatkan hidrolisis pada biodiesel sehingga akan meningkatkan
bilangan asam biodiesel. Peningkatan bilangan asam mengakibatkan pH turun dari
bahan bakar (standart titik kabut berbeda untuk setiap negara, misalnya untuk
Indonesia adalah 1800C.
2.6. Sifat-sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel
2.6.1.Viskositas
Viskositas (kekentalan) merupakan sifat fluida untuk melawan tegangan geser
pada waktu bergerak untuk mengalir, atau kekentalan dapat didefinisikan sebagai
besarnya tahanan fluida untuk mengalir di bawah pengaruh tekanan yang dikenakan.
Hukum viskositas Newton, menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut
fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas. Maka
besarnya harga kekentalan merupakan perbandingan antara tegangan geser yang
bekerja dengan kadar geseran.
D i a m
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
u
∂y
h
Dari gambar secara matematis dapat ditulis:
µ = kekentalan dinamink (Poise) τ = tegangan geser fluida (Newton/m2)
∂u = kecepatan relatif kedua permukaan (m/s) ∂y = tebal lapisan filem fluida (m)
Kekentalan dinamik disebut juga kekentalan absolut viskositas gas meningkat
terhadap suhu, tetapi viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Untuk
tekanan-tekanan yang biasa, viskositas tidak tergantung pada tekanan dan tergantung
pada suhu saja, untuk tekanan yang sangat besar gas-gas dan kebanyakan cairan
menunjukkan variasi viskositas yang tidak menentu terhadap tekanan.
Viskositas kinematik merupakan perbandingan antara viskositas dinamik
(absolut) dengan densitas (rapat massa) fluida
Viskositas kinematik berubah terhadap suhu dalam jangka yang lebih sempit
dari viskositas dinamik.
Satuan kekentalan dinamik (absolute) adalah Poise (P), atau senti
(cSt). 1P = 100 cP ; 1 St = 100 cSt. Satuan Internasional untuk kekentalan dinamik
adalah Ns/m2 sama dengan kg/ms, sedangkan untuk kekentalan kinematik adalah
m2/s. dengan demikian diperoleh hubungan:
1 P = 10-1 Ns/m2 dan 1cP = 10-3 N s/m2
1 St =10-4 m2/s dan 1cSt = 10-6 m2/
Untuk mengubah dari viskositas kinematik (υ) menjadi viskositas dinamik (µ),
kita perlu mengalikan υ dengan dalam kg/m3. Untuk mengubah dari Stoke menjadi
Poise kita mengalikan dengan kerapatan massa dalam gr/cm3, yang nilai angkanya
sama dengan jenis gravitasi.
2.6.2. Densitas (Rapat Massa)
Kerapatan suatu fluida ( ) dapat didefinisikan sebagai massa per satuan
2.6.3. Flash Point (Titik Nyala)
Flash Point (titik nyala) dari cairan mudah terbakar adalah suhu terendah
di mana bahan bakar tersebut dapat terbakar ketika bereaksi dengan udara. Bila nyala
terus terjadi secara terus menerus, maka suhu tersebut dinamakan titik bakar (fire point). Titik nyala yang terlampau tinggi dapat menyebabkan keterlambatan
penyalaan, sementara apabila titik nyala terlampau rendah akan menyebabkan
timbulnya denotasi yaitu ledakan kecil yang terjadi sebelum bahan bakar masuk
ruang bakar. Hal ini juga dapat meningkatan resiko bahaya saat penyimpanan.
Semakin tinggi titik nyala dari suatu bahan bakar semakin aman penanganan dan
penyimpanannya.
2.6.4. Kadar Air dan Sedimen
Kadar air dan sedimen menunjukan persentase kandungan air dan sedimen
yang terkandung dalam bahan bakar. Pada temperatur yang sangat dingin, air yang
terkandung dalam bahan bakar membentuk kristal dan menyumbat aliran bahan
bakar.
2.6.5. Titik Tuang (Pour Point)
Titik Tuang (Pour Point) adalah suhu terendah di mana bahan bakar dapat
dialirkan untuk daerah bersuhu rendah, bahan bakar dipersyaratkan tidak membeku.
Titik tuang yang terlalu tinggi akan mempersulitkan pengaliran bahan bakar.
2.6.6. Sisa Karbon (Carbon Residu)
Sisa Karbon (carbon residu) yang tertinggi pada proses pembakaran akan
ini dapat menyebabkan bagian-bagian pompa injeksi bahan bakar menjadi aus.
Dengan demikian semakin rendah sisa karbon, semakin baik efisiensi motor tersebut.
2.6.7. Nilai Kalor Bahan Bakar
Nilai Kalor Bahan Bakar menentukan jumlah konsumsi bahan bakar yang
digunakan setiap satuan waktu. Makin tinggi nilai kalor bahan bakar menunjukkan
bahwa pemakaian bahan bakar semakin sedikit. Tidak ada standard khusus yang
menentukan nilai kalor maksimal yang harus dimiliki bahan bakar mesin diesel.
2.6.8. Bilangan Cetana
Bilangan cetana menunjukkan seberapa cepat bahan bakar mesin diesel yang
dapat diinjeksikan ke ruang bahan bakar agar terbakar secara spontan. Bilangan
cetana dari minyak diesel konvensional dipengaruhi oleh struktur hidrokarbon
penyusun. Semakin rendah bilangan cetana maka semakin rendah pula kualitas
penyalaan karena memerlukan suhu penyalaan karena memerlukan suhu penyalaan
Data karakteristik biodiesel dapat diperlihatkan pada Tabel 2.2 berikut:
Tabel 2.2. Data Karakteristik Biodiesel
Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji
Massa jenis 40 gr/ml 0,850 – 0,890 ASTM D–1298
Temperatur distilasi 90%, Maks 360 ASTM D–1160
Abu tersulfatkan, % b Maks 0,02 ASTM D–974
Belerang, ppm – b (mg/kg) Maks 80 ASTM D–5453
Sumber: Forum Biodiesel Indonesia
Data karakteristik mutu solar dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut:
Tabel 2.3. Data Karakteristik Mutu Solar
Parameter & Satuannya Batas Nilai Metode Uji
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian
a. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Tekhnik Kimia Industri Pendidikan
Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan Jalan Medan Tenggara VII Medan.
b. Penelitian ini dilakukan dari bulan Januari sampai dengan April 2009.
3.2. Alat dan Bahan
a. Alat yang dibutuhkan
1. Neraca
2. Oven
3. Gelas ukur
4. Erlenmeyer
5. Corong
6. Corong pisah
7. Statif
8. Termometer
9. Mixer Magnetic
10. Cleveland Over Cup
11. Picrometer
13. Rotari Vacum Filter
14. Botol Reagen
b. Bahan yang diperlukan
1. Minyak Kelapa
2. KOH
3. Etanol
4. Aquades
Bahan yang digunakan merupakan minyak kelapa yang diekstrak dari daging
kelapa segar, etanol dan katalis KOH. Bahan biodiesel minyak kelapa yang diuji
adalah yang diproses di laboratorium pengembangan PTKI Medan.
Komposisi perbandingan antara minyak kelapa dengan etanol dan katalis
KOH untuk mendapatkan biodiesel minyak kelapa.
Minyak kelapa yang tersedia adalah 3000 ml, maka dibuat total setiap satu
kali percobaan (1 sampel) adalah 200 ml, maka komposisi campuran dapat dilihat
Tabel 3.1. Bahan yang Digunakan
Setelah sampel direaksikan dengan komposisi perbandingan seperti pada
Tabel 3.1, kemudian sampel tersebut dipanaskan dalam water bath untuk temperatur
masing-masing, setelah temperatur yang diinginkan tercapai maka ditambahkan
campuran etanol dan katalis KOH sesuai konsentrasi. Pemanasan ini dilakukan untuk
T1K1, T1K2, T1K3, T2K1, T2K2, T2K3, T3K1, T3K2, dan T3K3 dengan lama pemanasan
sekitar 2 jam.
Pada umumnya pencampuran minyak kelapa dengan etenol dan katalis serta
pemanasan harus sesuai dengan perbandingan, karena standart tersebut dapat
memastikan bahwa biodiesel yang dihasilkan dari reaksi pemprosesan bahan baku
miyak kelapa sempurna.
Biodiesel merupakan bahan bakar yang berwarna kekuningan yang
biodiesel minyak kelapa yang dihasilkan dari reaksi pemprosesan bahan baku minyak
kelapa sempurna, artinya bebas gliserol, katalis alkohol dan asam lemak bebas.
3.3. Diagram Alir Pengujian
Metodologi pengujian sifat-sifat fisika bahan bakar biodiesel minyak kelapa
3.4. Preparasi Katalis dengan Etanol
Prosedur kerja
a. Minyak kelapa ditimbang dengan neraca analisis sesuai volume yang telah
ditetapkan, dan catat beratnya.
b. Ditimbang KOH masing-masing 0,375% (K1); 0,5% (K2); 0,625% (K3) dari berat
minyak kelapa.
c. Masing-masing KOH tersebut di atas dilarutkan dengan etanol dengan
perbandingan 6 : 1 minyak kelapa dengan etanol.
3.4.1. Pemanasan
Prosedur kerja
a. Dimasukkan sampel minyak kelapa ke dalam beaker glass 500 ml sesuai volume
yang telah ditetapkan.
b. Water bath diletakkan di atas alat magnetik stirer dan dihidupkan untuk
memanaskan minyak kelapa.
c. Beaker glass yang sudah berisiminyak kelapa dipanaskan dalam water bath
untuk temperatur masing-masing temperatur 300C (T1), 500C (T2), dan 700C (T3).
Dihidupkan alat magnetik stirer, kemudian dilakukan pemusingan terhadap
minyak kelapa dengan magnetik stirer dengan mengatur kecepatan putaran sesuai
dengan yang telah ditetapkan. Kecepatan pengadukan 800 rpm.
d. Setelah temperatur yang diinginkan tercapai, maka ditambahkan campuran etanol
ini dilakukan untuk T1K1, T1K2, T1K3, T2K1, T2K2, T2K3, T3K1, T3K2, dan T3K3
dengan lama pemanasan sekitar 2 jam.
e. Setelah itu, campuran dimasukkan ke dalam corong pisah dan dibiarkan 24 jam
hingga terbentuk lapisan yang memisahkan antara biodisel (lapisan atas) dengan
gliserol (lapisan bawah).
f. Kemudian larutan dipisahkan, dengan membuka katup corong pisah sehingga
lapisan bawah (gliserol) dikeluarkan.
Gambar 3.2. Biodisel dan Gliserol Dimasukkan ke dalam Corong Pisah
3.4.2. Pencucian
Prosedur kerja
a. Dipanaskan aquades hingga temperatur 600C dengan perbandingan volume 1/3 air
dan 2/3 biodisel.
b. Kemudian dimasukkan biodisel ke corong pisah. Selanjutnya dimasukkan juga
aquades yang sudah dipanaskan tersebut ke dalam corong pisah.
c. Corong pisah dikocok hingga homogen pada corong pisah dan dibiarkan kira-kira
d. Air pencuci yang terletak pada lapisan bawah dibuang.
e. Setelah itu, biodisel diukur volumenya dengan gelas ukur.
Gambar 3.3. Biodisel Terpisah Lapisannya dengan Air Pencuci di dalam Corong Pisah
3.4.3. Penyaringan
Prosedur kerja
a. Peralatan penyaring vakum dipasang, lalu dihubungkan dengan arus listrik.
b. Dituangkan biodisel yang hendak disaring ke dalam corong penyaring yang telah
dipasangkan dengan kertas saring wattman.
c. Kemudian alat penyaring dihidupkan untuk menyaring biodisel.
d. Setelah penyaringan biodisel yang disaring diambil untuk selanjutnya dimasukkan
Gambar 3.4. Penyaringan Biodisel
3.4.4. Pemurnian
Prosedur kerja
a. Biodisel dimasukkan ke dalam beaker glass, lalu dimasukkan ke oven dan tutup
oven.
b. Oven dihidupkan dengan temperatur pemanasan 1100C selama 1 jam.
c. Diukur volume biodisel dengan gelas ukur setelah pemurnian.
3.5. Pengujian Viskositas
Tujuan pengujian viskositas adalah untuk mengukur lamanya waktu aliran
minyak untuk melewati batas yang telah dikalibrasi pada alat viskositas kinetik pada
suhu 400C.
Alat dan bahan yang dibutuhkan:
a. Satu set Viscometer Redwood
b. Stopwatch
c. Biodiesel
Prosedur kerja
1. Disiapkan aliran arus pemanas ke alat yang digunakan.
2. Dimasukkan media pemanas ke dalam wadah bagian luar Viskometer Redwood
dan memasang termometer.
3. Katup aliran keluar sampel di wadah bagian dalam ditutup kemudian dimasukkan
sampel sampai tanda batas.
4. Menyambungkan kabel arus listrik pemanas ke sumber arus, kemudian
melakukan pemanasan sampai temperatur yang ditetapkan (400C).
5. Setelah tepat pada temperatur yang ditetapkan (40 C), pemanasan dihentikan dan
dibuka penutup aliran keluar bagian dalam, kemudian menampungnya ke dalam
Flash Glass sampai tanda batas sambil menghidupkan stopwatch. 0
6. Setelah sampai pada tanda batas stopwatch dihentikan, dicatat temperatur dan
lamanya proses.
96
Gambar 3.6. Viskometer Redwood
3.6. Pengujian Densitas
Tujuan pengujian densitas adalah untuk mendapatkan perbandingan berat
zat cair dengan volume pada suhu tertentu.
Peralatan yang digunakan:
1. Piknometer
Prosedur kerja
1. Menghidupkan neraca analisis dan memeriksa apakah alat dalam keadaan baik.
3. Mencatat angka yang tercatat pada neraca analisis.
4. Memasukkan biodisel ke dalam piknometer dan menutup dengan rapat.
5. Menimbang berat piknometer berisi biodisel dengan neraca analisis.
6. Mencatat angka yang tercatat pada neraca analisis.
7. Menghitung density biodisel dengan rumus:
ρ (gram/cm3) =
Gambar 3.7. Piknometer
3.7. Pengujian Titik Kilat (Flash Point)
Tujuan adalah untuk mengetahui titik kilat (flash point) bahan bakar pada
temperatur terendah.
Peratan yang digunakan:
1. Pensky-Martine Closed Tester
Prosedur kerja
1. Memeriksa keadaan alat apakah telah tersambung dengan tabung gas elpiji dan
2. Memasukkan sampel ke dalam wadah sampai tanda batas dan memasukkan
wadah tersebut ke dalam alat ukur.
3. Menyambungkan kabel arus listrik alat, kemudian mengangkat tuts ke arah ON
dan diatur amperemeter pada alat dengan memutar pengontrol voltase pada alat.
4. Menghidupkan pengaduk dan nyala api uji dengan mengatur bukaan tabung
elpiji.
5. Memasang termometer dan memanaskan sampai suhu yang ditentukan serta
menguji nyala setiap kenaikan 20C dengan memuter tuas pada penutup wadah
searah dengan jarum jam. Mencatat apakah api menyala atau tidak pada bukaan
di atas penutup wadah.
6. Jika telah mendekati titik nyala, uji nyala setiap kenaikan 10C dan dicatat apakah
api menyala atau tidak pada bukaan di atas penutup wadah.
7. Jika nyala api hidup, maka nyala pertama adalah titik nyala sampel yang
dianalisa.
3.8. Pengujian Kadar Air
Tujuan adalah untuk mengetahui kadar air yang ada pada biodiesel.
Peralatan yang digunakan:
a. Satu set oven
b. Cawan porselin
c. Gegep Kayu
d. Desikator
e. Neraca Analisis
Prosedur kerja
1. Menghidupkan oven dan memeriksa apakah alat dalam keadaan baik.
2. Jika oven dalam keadaan baik, maka atur temperatur hingga 1100C dan waktu
pemanasan 4 jam.
3. Cawan porselin dimasukkan ke dalam oven untuk menguapkan kandungan air.
4. Setelah beberapa saat dipanaskan pada temperatur 1100C, cawan diambil untuk
dimasukkan dalam desikator.
5. Setel dingin, ambil cawan porselin dan dimasukkan biodisel sesuai volume yang
sudah ditentukan.
6. Cawan porselin berisi biodisel dimasukkan ke dalam oven dan dipanaskan pada
temperatur 110 C selama 4 jam. 0
7. Cawan porselin dikeluarkan dari oven untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam
8. Setelah dingin, timbang cawan berisi biodisel yang sudah dipanaskan tersebut dan
dicatat beratnya.
9. Selanjutnya dihitung kadar air dalam biodisel dengan rumus sebagai berikut:
Kadar Air (%) = x 100%
Gambar 3.9. Penimbangan Cawan dengan Neraca Analisis pada Pengukuran Kadar Air dalam Biodisel
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil
4.1.1. Hasil Pengujian Viskositas
Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap Biodiesel minyak kelapa untuk
berbagai perlakuan temperatur dan konsentrasi katalis diperoleh hasil pengujian
viskositas biodiesel minyak kelapa seperti terlampir pada Lampiran 1.
Grafik viskositas terhadap berbagai perlakuan suhu reaksi dan konsentrasi
katalis dapat digambarkan sebagai berikut:
(70, 2.4997)
(70, 2.5281)
Gambar 4.1. (b) Grafik Viskositas terhadap Perlakuan Suhu untuk K2
(70, 2.5281)
Grafik viskositas terhadap perlakuan suhu untuk berbagai konsentrasi katalis
merupakan grafik yang linier. Grafik ini menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu
pada proses pembuatan biodiesel maka viskositas biodiesel akan semakin besar.
Berdasarkan data karakteristik mutu solar dengan metode uji ASTM D-445.
Batas nilai viskositas pada suhu 400C, berada pada rentang 1,6 cSt – 5,8 cSt. Hasil
pengujian viskositas biodiesel untuk berbagai suhu dan konsentrasi katalis diperoleh
rentang viskositas 2,4360 cSt – 2,5281 cSt, berarti masih berada rentang nilai
viskositas solar.
Tabel hasil pengujian viskositas untuk setiap perlakuan dapat diperlihatkan
pada Lampiran 1.
4.1.2. Hasil Pengujian Densitas
Hasil pengujian Densitas Biodiesel minyak kelapa untuk berbagai perlakuan
suhu dan konsentrasi katalis dapat digambarkan pada grafik berikut:
(70, 0.885)
(70, 0.885)
Gambar 4.2. (b) Grafik Densitas terhadap Suhu untuk Konsentrasi K2
(70, 0.885)
Gambar 4.2. (c) Grafik Densitas terhadap Suhu untuk Konsentrasi K3
Dari data karakteristik mutu solar diperoleh bahwa rentang densitas solar
berada pada 0,82 gr/cm3 – 0,87 gr/cm3. Rentang Densitas Biodiesel yang diperoleh
penelitian ini menunjukkan bahwa Densitas yang diperoleh masih berada dalam
rentang standart mutu biodiesel Indonesia. Dari grafik dapat dianalisis bahwa
konsentrasi katalis tidak mempengaruhi Densitas Biodiesel minyak kelapa. Tetapi
perlakuan suhu pada proses pembuatan biodiesel menunjukkan adanya perubahan
densitas biodiesel. Tabel Hasil pengujian densitas untuk setiap perlakuan dapat
diperlihatkan pada Lampiran 2.
4.1.3. Hasil Pengujian Flash Point
Hasil pengujian flash point biodiesel minyak kelapa untuk berbagai perlakuan
suhu dan konsentrasi katalis pada proses pembuatan biodiesel minyak kelapa dapat
diperlihatkan pada tabel berikut:
Hasil pengujian tersebut menunjukkan tidak adanya pengaruh yang signifikan.
Perlakuan suhu dan konsentrasi katalis terhadap nilai flash point Biodiesel minyak
1000C, sedangkan untuk solar maksimum 1500C. Nilai flash point yang diperoleh
pada pengujian ini sebesar 1740C
4.1.4. Hasil Pengujian Kadar Air
Hasil pengujian kadar air biodiesel minyak kelapa untuk berbagai perlakuan
suhu reaksi dan konsentrasi katalis reaksi dapat digambarkan pada grafik berikut.
(70, 0.0123)
(70, 0.011)
Gambar 4.3. (b) Grafik Kadar Air terhadap Perlakuan Suhu untuk K2
(70, 0.002)
Gambar 4.3. (c) Grafik Kadar Air terhadap Perlakuan Suhu untuk K3
Hasil pengujian kadar air biodiesel menunjukkan bahwa kadar air terendah
diperoleh pada temperatur reaksi tertinggi (700C). Ketiga grafik tersebut
temperature reaksi. Tabel hasil pegujian kadar air untuk setiap perlakuan dapat
diperlihatkan pada Lampiran 4.
4.2. Pembahasan
4.2.1. Pembahasan Hasil Pengujian Viskositas
Dari hasil penelitian rentang viskositas biodiesel minyak kelapa 2,4360 cSt –
2,5281 cSt untuk setiap perlakuan. Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel
Indonesia viskositas berada pada rentang 2,3 cSt – 6,0 cSt, Biodiesel Produksi PPKS
5,55 cSt, viskositas solar 3,6 cSt menunjukkan bahwa viskositas Biodiesel dari hasil
penelitian ini lebih baik untuk digunakan pada motor diesel. Bahan bakar dengan
viskositas rendah akan lebih mudah dialirkan dan sistem injeksi akan lebih baik.
Tabel perbandingan viskositas biodiesel hasil penelitian ini dengan viskositas
Standart Biodiesel Indonesia, Biodiesel produksi PPKS Medan, serta viskositas Solar
untuk setiap perlakuan dapat diperlihatkan pada Lampiran 1.
4.2.2. Pembahasan Hasil Pengujian Densitas
Densitas dari hasil penelitian ini berada pada rentang 0,87 gram/cm3 – 0,89
gram/cm3. Densitas pada Standar Biodiesel Indonesia berada pada interval 0,850
gram/cm3 – 0,890 gram/cm3. Densitas Biodiesel produksi PPKS 0,8624 gram/cm3
sedangkan Densitas bahan bakar Solar sebesar 0,84 gram/cm3 (rentang Densitas Solar
0,82 gram/cm3 – 0,87 gram/cm3).
Densitas biodiesel pada setiap perlakuan yang diperoleh pada penelitian ini
yang diperoleh dari perlakuan tidak memenuhi untuk standart mutu solar. Tabel
perbandingan Densitas Biodiesel hasil penelitian ini dengan Densitas Standar
Biodiesel Indonesia, Biodiesel Produksi PPKS Medan, serta Densitas Solar dapat
diperlihatkan pada Lampiran 2.
4.2.3. Pembahasan Hasil Pengujian Flash Point
Flash Point yang diperoleh dari hasil penelitian ini sebesar 1740C masih berada dalam rentang Flash Point Standart Biodiesel Indonesia (min. 1000C) dan melampaui batas Flash Point bahan bakar solar (maks. 1500C).
Jika dibandingkan dengan nilai Flash Point bahan bakar Biodiesel Produksi
PPKS Medan masih mendekati, yaitu 1720C menunjukkan bahwa hasil yang
diperoleh ini masih layak untuk digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk
mesin-mesin diesel.
Flash Point tidak memiliki efek pada unjuk kerja motor diesel. Titik nyala
(Flash Point) lebih diperlukan untuk pertimbangan keamanan dalam penyimpanan
dari bahan bakar tersebut. Semakin tinggi angka setananya, maka semakin rendah
titik penyalaannya (Flash Point).
Tabel perbandingan Flash Point hasil penelitian ini dengan Flash Point
Standart Biodiesel serta bahan bakar solar dapat diperhatikan pada Lampiran 3.
4.2.4. Pembahasan Hasil Pengujian Kadar Air
Dari hasil pengujian diperoleh rentang kadar air dari 0,0200% – 0,0462%.
Kadar air terendah diperoleh untuk perlakuan T3K3 sedangkan kadar air tertinggi
persentase kandungan kadar air akan mengalami penurunan yang signifikan jika suhu
reaksi dinaikkan.
Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia (Kadar Air maks.
0,05%), Biodiesel Produksi PPKS Medan (0,05%), serta Kadar Air Solar (maks.
0,05%), hasil penelitian ini masih berada dalam batas standart dan untuk beberapa
perlakuan hasil pengujian ini jauh lebih baik. Rendahnya kadar air diharapkan akan
menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna pada motor diesel.
Tabel perbandingan kadar air hasil pengujian ini dengan kadar air Biodiesel
Produksi PPKS Medan, Standart Biodiesel Indonesia, dan Standart Mutu Solar dapat
diperlihatkan pada Lampiran 4.
4.2.5. Hasil Produksi Biodiesel
Persentase volume produksi biodiesel minyak kelapa menjadi Biodiesel dari
setiap perlakuan pada pengujian ini berada pada rentang 30,5% - 77,5% dari volume
sampel. Persentase tertinggi terjadi pada perlakuan T3K3 dan hasil terendah pada
perlakuan T1K2. Untuk suhu reaksi 300C persentase rata-rata produksi sebesar
45,0833%, untuk suhu 500C sebesar 52,6667%, untuk suhu 700C sebesar 58,6667%
untuk setiap variasi konsentrasi katalis.
Grafik persentase Produksi Biodiesel untuk setiap perlakuan digambarkan
70, 60.750
Gambar 4.4. (a) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perubahan
Suhu untuk K1
(70, 77.75)
Gambar 4.4. (c) Grafik Persentase Produksi Biodiesel terhadap Perubahan
Suhu untuk K3
Dengan menginterpretasikan ketiga grafik hasil Produksi Biodiesel tersebut
dapat disimpulkan bahwa Hasil Produksi akan menurun dengan kenaikan suhu reaksi.
Artinya hasil produksi berbanding terbalik dengan suhu reaksi untuk setiap
konsentrasi katalis yang tetap.
Penurunan hasil produksi ini terjadi akibat laju reaksi yang semakin cepat
seiring dengan kenaikan suhu tanpa diimbangi dengan kecepatan pengadukan.
Pengadukan yang kurang sempurna akan mengakibatkan ketidaksempurnaan
pembentukan ester, sehingga hasil produksi Biodiesel berkurang. Kesalahan pada
pengadukan juga dapat menyebabkan terjadinya penyabunan (emulsi) dan
pembentukan ester akan gagal. Tabel persentase hasil produksi dapat diperlihatkan
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan biodiesel minyak kelapa yang
dilakukan, maka dapat disimpulkan:
1. Proses transesterifikasi merupakan proses utama pembuatan biodiesel karena
disini merupakan kunci terbentuknya etil ester yang disebut sebagai biodiesel.
Pada tahapan proses harus ditentukan pereaksi dan katalis yang akan ditentukan.
2. Minyak nabati merupakan campuran trigliserida dengan asam lemak bebas
(ALB), komposisi minyak nabati tergantung pada tanaman penghasil minyak
tersebut. Kandungan asam lemak bebas akan mempengaruhi proses produksi
biodiesel dan bahan bakar yang dihasilkan.
3. Viskositas mempunyai hubungan yang linier dengan kenaikan temperatur reaksi
dan konsentrasi katalis. Nilai terbaik untuk viskositas diperoleh pada temperatur
300C-500C dengan konsentrasi katalis 0,375% – 0,500%. Viskositas yang
diperoleh dengan perlakuan ini jauh lebih baik dari solar.
4. Flash point diesel minyak kelapa tidak dipengaruhi oleh perubahan temperatur
reaksi maupun konsentrasi katalis. Flash point biodiesel yang diproses dengan
perlakuan ini memenuhi standart mutu biodesel Indonesia.
5. Densitas biodesel minyak kelapa tidak mengalami perubahan yang signifikan
Densitas paling optimal diperoleh pada temperatur reaksi 500C – 700C untuk
konsentrasi 0,500% – 0,625%.
6. Kadar air biodiesel mempunyai hubungan yang linier dengan kenaikan suhu dan
konsentrasi katalis. Kadar air yang paling minimum diperoleh pada suhu 700C
untuk konsentrasi katalis 0,625% yaitu sebesar 0,0200%.
7. Persentase hasil produksi biodiesel minyak kelapa akan naik dengan kenaikan
suhu dan katalis reaksi. Hasil produksi yang paling optimum diperoleh pada suhu
700C dan konsentrasi 0,625%.
5.2. Saran
Dalam penelitian ini pengujiaan yang dilakukan hanya beberapa karakteristik
fisika saja. Peneliti berharap bagi peneliti-peneliti selanjutnya untuk meneliti
DAFTAR PUSTAKA
Alamsyah, A.N. 2006. “Mengenal Biodiesel Crude Palm Oil”. Warta Pertamina Edisi
No. 05/Thn XLI.
Boedoyo, Sidik, M. 2007. “Teknologi Proses Pencampuran Biodiesel dan Minyak Solar di Indonesia”.
Indartono, Y.S. 2007. “Mengenal Biodiesel: Karakteristik, Produksi Hingga Performance Mesin”.
Erliza Hambali, dkk. 2007, “Teknologi Bioenergi”. Agro Media. Jakarta.
FX. Lilik Tri Muliantara dan Koes Sulistiadji. 2007. “Biodiesel, Bahan Bakar Campuran Ramah Lingkungan”.
Hart, H. 1983. “Organic Chemistry”. 6th ed., Houghton Mifflin Co.
Knothe, G., Ounn, R.O., and Bugby, M.O. 1997. “Biodiesel: The Ve of Vegetable Oils and Their Derivatives as Alternative Diesel Fuels, Fuels and Chemicals From Biomass”. ACS Symposium Series.
Leung, dkk. 2006. “Degradation of Under Different Storange Condition”.
Bioresource Technology. 47, 250 – 256.
LIPI-Energi Alternatif Biodiesel: Potensi Indonesia Menghasilkan Biodiesel. kimia-lipi.net
Manurung, Renita. 2006. “Transesterifikasi Minyak Nabati”. Jurnal Teknologi Proses. Departemen Teknik Kimia USU.
Nasution, M.A. 2007. “Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Biodiesel Sawit
terhadap Konsumsi dan Emisi Mobil Diesel Type Common Rail”. PPKS
Medan.
Rao, Venkates Wara, T. 2000. “Experimental Investigation of Methyl Esters of Non-Edible Oil As Biodiesel On C.I Engine”. Annamacharya Institute of Technology
Sudadiyo, Sri. 2007. “Studi tentang Waktu Tunda Penyalaan Bahan Bakar Diesel CN 40 Dengan Tambahan Di-Tert-Butyl Peroxide (DTBP)”. Universitas Ibnu
Khaldun, Bogor.
Sudrajat, H.R. 2006. Memproduksi Biodiesel Jarak Pagar. Penebar Swadaya. Jakarta.
Susilo, B. 2008. “Transesterifikasi Biodiesel dengan Ultrasonic”–
http://prasetya.brawijaya.ac.id
Vicente, dkk. 2006. “A Comparative Study of Vegetabel Oils For”.
Widodo. 2007. “Studi Penggunaan Microwave pada Proses Transesterifikasi”.
Universitas Petra.
Yoeswono, Triyono dan Iqmal Tahir. 2008. “Kinetika Transesterifikasi Minyak Kelapa Sawit dengan Metanol Menggunakan Katalis Kalium Hidroksida”. BP.
Lampiran 1
Tabel Hasil Pengujian Viskositas
VISKOSITAS
Perlakuan Viskositas
(cSt)
Biodiesel PPKS Medan
(cSt)
Standart Biodiesel Indonesia
(cSt)
Solar
(cSt)
T1K1 2,4360 5,55 2,3 – 6,0 3,6
T1K2 2,4360 5,55 2,3 – 6,0 3,6
T1K3 2,4360 5,55 2,3 – 6,0 3,6
T2K1 2,4855 5,55 2,3 – 6,0 3,6
T2K2 2,4855 5,55 2,3 – 6,0 3,6
T2K3 2,4855 5,55 2,3 – 6,0 3,6
T3K1 2,4997 5,55 2,3 – 6,0 3,6
T3K2 2,5281 5,55 2,3 – 6,0 3,6
Lampiran 2
Tabel Hasil Pengujian Densitas
DENSITAS
Perlakuan Densitas
(gr/cm3)
Biodiesel PPKS Medan
(gr/cm3)
Standart Biodiesel Indonesia
(gr/cm3)
Solar
(gr/cm3)
T1K1 0,87 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
T1K2 0,87 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
T1K3 0,87 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
T2K1 0,875 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
T2K2 0,875 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
T2K3 0,875 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
T3K1 0,88 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
T3K2 0,89 0,8624 0,85 – 0,89 0,84
Lampiran 3
Tabel Hasil Pengujian Flash Point
FLASH POINT
Perlakuan Flash Point
(0C)
Biodiesel PPKS Medan
(0C)
Standart Biodiesel Indonesia
(0C)
Solar
(0C)
T1K1 174 172 min. 100 98
T1K2 174 172 min. 100 98
T1K3 174 172 min. 100 98
T2K1 174 172 min. 100 98
T2K2 174 172 min. 100 98
T2K3 174 172 min. 100 98
T3K1 174 172 min. 100 98
T3K2 174 172 min. 100 98
Lampiran 4
Tabel Hasil Pengujian Kadar Air
KADAR AIR
Perlakuan Kadar Air
(%)
Biodiesel PPKS Medan
(%)
Standart Biodiesel Indonesia
(%)
Solar
(%)
T1K1 0,0462 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
T1K2 0,0457 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
T1K3 0,0428 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
T2K1 0,0405 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
T2K2 0,0299 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
T2K3 0,0235 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
T3K1 0,0228 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
T3K2 0,0205 0,05 maks. 0,05 maks. 0,05
Lampiran 5
Tabel Persentase Hasil Produksi Biodiesel Untuk Setiap Pengujian
