PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI
METIL ESTER ASAM LEMAK MINYAK JARAK PAGAR
YANG DIGUNAKAN SEBAGAI BIODIESEL
SKRIPSI
JANUARDO PURBA
010802009
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI METIL
ESTER ASAM LEMAK MINYAK JARAK PAGAR YANG DIGUNAKAN SEBAGAI
BIODIESEL.
Kategori : SKRIPSI
Nama : JANUARDO PURBA
Nomor Induk Mahasiswa : 010802009
Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan, Desember 2007
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 1 Pembimbing 2
( Prof.Dr.Hemat.R.Brahmana, MSc ) ( Dr.Jamaran. Kaban, MSc )
NIP : 130 353 135 NIP : 130 809 723
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan Nst., MS
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI
METIL ESTER ASAM LEMAK
MINYAK JARAK PAGAR
YANG DIGUNAKAN
SEBAGAI BIODIESEL
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Oktober 2007
JANUARDO PURBA
PENGHARGAAN
Penulis tak pernah lupa memanjatkan rasa puji da syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan karunia-Nya sehingga kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Prof.Dr.Hemat.R.Brahmana, M.Sc dan Dr.Jamaran Kaban,M.Sc selaku pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Panduan ringkas dan padat dan profesional telah diberikan kepada saya agar penulis dapat menyelesaikan tugas ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Prof.Dr.Harlinah.SPW.M.Sc selaku dosen wali saya selama ini dan juga Ketua dan Sekretaris Departemen Dr.Rumondang Bulan Nst, M.S dan Drs.Firman Sebayang,M.S., Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, serta semua dosen pada Departemen Kimia FMIPA-USU khususnya para dosen Kimia Organik, pegawai di FMIPA-USU, rekan-rekan asisten Laboratorium Kimia Organik dan seluruh stam-buk’01, dan pada semua pihak yang telah membantu penulisan skripsi ini.
ABSTRAK
Pembuatan metil ester asam lemak dari minyak jarak pagar (Jatropha Linneus Curcas) dengan menggunakan katalis basa dengan metode blending telah dilakukan.
Minyak jarak pagar diperoleh dengan cara ekstraksi dari tumbuhan jarak pagar. Minyak jarak pagar direaksikan dengan metanol p.a.Merck dengan meng-gunakan katalis KOH dimana reaksi berlangsung secara transesterifikasi dan diperoleh hasil sebesar 76,5%. Kemudian hasil dianalisis GC untuk menunjukkan komposisi asam lemak dari lemak jarak pagar dan analisis spekrum FT-IR untuk menunjukkan apakah terbentuk metil ester asam lemak. Dilakukan juga beberapa uji karakterisasi untuk mengetahui apakah produk yang diperoleh memenuhi standarisasi yang berlaku.
Diperoleh hasil uji terhadap biodiesel minyak jarak sebagai berikut : Berat jenis 0,8771 kg/cm, Viskositas kinematika 14,16 Cst. Bilangan Asam 1,39 mgKOH/g, Bilangan Penyabunan 190,7, Bilangan Iodine 91,56, Flash Point 108 C, Angka Setana 54,32.
PREPARATION AND CHARACTERIZATION FATTY ACID METHYL ESTER (FAME)
FROM JATROPHA.LINNEUS.CURCAS BY USING FOR BIODIESEL
ABSTRACT
Preparation of fatty acid methyl ester (fame) from Jatropha Linneus Curcas by using alkaly catalyst with blend method has been done.
Jatropha oils can be produce by extraction from Jatropha Linneus Curcas. Jatropha oils was reacted with Methanol p.a. Merck by using alkaly catalyst, KOH(s) where the reaction process as transesterification and had been obtained the product yield 75,45%. Then the result analized by GC spectroscopy to know a composition fatty acid from Jatropha Linneus Curcas and analized by FT-IR spectroscopy to know that fatty acid methyl ester (fame) formed. Furthermore, it done too several of test characterization to know that the result of product according to general stan-darization.
The results of biodiesel test from Jatropha oils is : Spesifik gravity 0,8771kg/cm , Viscosity kinematik 14,16 Cst, Acid Value 1,39 mg KOH/g,safonification value 190,7, Iodine value 91,56, Flash Point 108 C, Cetane number 54,32.
3
DAFTAR ISI
halaman
Persetujuan ii
Pernyataan iii
Penghargaan iv
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
Bab 1 Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1
1.2. Permasalahan 2
1.3. Pembatasan masalah 2
1.4. Tujuan Penelitian 2
1.5. Mamfaat Penelitian 2
1.6. Metodologi Penelitian 3
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1.Tumbuhan Jarak Pagar (Jatropha Curcas.L) 2.1.1. Klasifikasi dan Morfologi Jarak Pagar 4
2.1.2. Komposisi Minyak Jarak Pagar 5
2.1.3. Sifat kimia dan Fisik Jarak Pagar 6
2.1.4. Mamfaat Jarak Pagar 8
2.2. Pengolahan Minyak Jarak Pagar 2.2.1. Isolasi dan Pemisahan Jarak Pagar 8
2.2.2. Pemurnian Minyak 10
2.3. Minyak Jarak Pagar Sebagai Biodiesel 2.3.1. Pengertian Biodiesel 12
2.3.2. Sumber- sumber Biodiesel 14
2.3.4. Karakteristik Biodiesel 16
2.3.5. Standar Mutu Biodiesel 18
2.4. Reaksi Transesterfikasi
2.4.1. Transesterifikasi dengan Katalis Basa 20
2.4.2. Katalis 21
2.4.3. Analisa GC-MS 22
2.4.4. Analisa FT-IR 23
Bab 3 Metodologi Penelitian
3.1. Alat 25
3.2. Bahan 26
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1.Ekstraksi Minyak dari biji Jarak Pagar dengan pelarut n-heksan 27 3.3.2.Pembuatan Biodiesel dari minyak Jarak Pagar 27 3.3.3.Prosedur Uji karakterisasi Biodiesel 28
3.4.Bagan Penelitian
3.4.1. Ekstraksi Jarak Pagar 30
3.4.2. Pembuatan Biodiesel dari Minyak jarak Pagar 31 3.4.3. Uji Karakterisasi Biodiesel 32 Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil Penelitian 33
4.2. Pembahasan 36
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan 38
5.2. Saran 38
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
halaman Lampiran A. Kromatogram GC Metil Ester Asam Lemak dari Minyak
Jarak Pagar 42
Lampiran B. Spektrum FT-IR Senyawa Hasil Metil Ester Asam lemak dari
Jarak Pagar 43
Lampiran C. Perhitungan Karakteristik Metil Ester Asam lemak dari
Jarak Pagar 44
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan Negara agraris yang kaya akan sumber daya alam seperti minyak bumi, batubara yang berasal dari fosil dan tidak dapat diperbaharui. Minyak bumi adalah adalah cairan kental, coklat gelap,atau kehijauan yang mudah terbakar yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak Bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya (http://google.com/jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif).
Cadangan energi fosil kita semakin hari semakin berkurang sedangkan kebutuhannya terus meningkat. Perkiraan ekstrem menyebutkan,minyak bumi di-indonesia dengan tingkat konsumsi seperti saat ini akan habis dalam waktu 10-15 tahun lagi. Setiap hari jutaan barel minyak mentah bernilai jutaan dolar dieksploitasi tanpa memikirkan bahwa minyak tersebut merupakan hasil evolusi alam yang berlangsung selama ribuan , bahkan jutaan tahun yang tidak dapat terulang lagi pada masa mendatang (Syah,A.2006)
Mengutip pendapat salah satu ahli yang mengatakan bahwa “Pemakaian minyak nabati sebagai bahan bakar untuk saat ini sepertinya tidak berarti tetapi pada saatnya akan menjadi penting, sebagaimana penggunaan minyak bumi dan produk tir batubara sekarang (Rudolp Christian Diesel, 1858-1913)”. (www.agromedia.net)
Agar minyak jarak dapat digunakan sebagai bahan bakar (biodiesel) maka perlu dilakukan proses transesterifikasi. Transesterifikasi bertujuan untuk menurunkan vis-kositas minyak jarak dan meningkatkan daya pembakaran sehingga dapat digunakan sesuai standar minyak diesel untuk kendaraan bermotor (http://google.com/jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif).
Berdasarkan uraian diatas maka penulis mencoba untuk meneliti tentang pembuatan dan karakterisasi minyak jarak pagar yang akan digunakan sebagai biodiesel.
1.2 Permasalahan
Bagaimanakah cara memperoleh Metil Ester Asam Lemak (MEAL) dari biji jarak pagar (Jatropha Curcas.L) dan apakah karakterisasi Metil Ester Asam Lemak (MEAL) yang diperoleh sesuai dengan standar yang berlaku.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini adapun parameter yang diuji secara sifat fisik dan kimia dari Metil Ester Asam Lemak (MEAL) adalah viskositas, bilangan asam, bilangan iodine, angka setana, flash point, berat jenis.
1.4 Tujuan penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan Metil Ester Asam Lemak (MEAL) dari biji jarak pagar (Jatropha Curcas.L) dan mengetahui karak-terisasi biodiesel berdasarkan standar yang berlaku.
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Lokasi Penelitian
Pengambilan sampel dilakukan secara acak di daerah Medan, Sumatera Utara. Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA-USU Medan serta analisa Gas Kromatografi dilakukan di Labororatorium salah satu perusahaan Oleokimia di Medan dan Analisa FT-IR di Univ UGM Jogyakarta.
1.7 Metodologi Penelitian
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tumbuhan Jarak Pagar
2.1.1. Klasifikasi dan Morfologi Jarak Pagar
Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiacea, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Klasifikasi tanaman jarak pagar adalah sebagai berikut :
• Kingdom : Plantae
• Subkingdom : Tracheobionta (tumbuhan vaskuler)
• Superdivisio : Spermatophyta (tumbuhan berbiji)
• Divisio : Magnoliophyta (tumbuhan berbunga)
• Kelas : Magnoliopsida (Dicotyledonae)
• Ordo : Euphorbiales
• Famili : Uuphorbiaceae
• Genus : Jatropha L.
• Spesies : Jatropha curcas,L.
Tanaman yang berasal dari amerika tengah ini mempunyai 4 varietas, yaitu Cape verde, Nicaragua, Ife-Nigeria, dan varietas tidak beracun Mexico.Varietas ini bersifat toksik karena mengandung senyawa lektin dan ester phorbol.
Jarak pagar berupa pohon kecil atau perdu. Tanaman ini dapat mencapai umur 50 tahun. Tinggi tanaman pada kondisi normal adalah adalah 1,5 – 5 meter. Perca-bangannya tidak teratur, dengan ranting bulat dan tebal. Kulit batang berwarna keabu-abuan atau kemerah-merahan. Apabila ditoreh, batang akan mengeluarkan lateks ber-warna putih atau kekuning-kuningan ( Nurcholis,M. Sumarsih,S,2007 ).
Jarak pagar termasuk tanaman semak besar dengan cabang yang tidak teratur. Umur tanaman jarak pagar bisa mencapai 50 tahun. Tanaman jarak tidak memerlukan tanah subur, tetapi lebih sesuai bila struktur tanahnya ringan. Umumnya produksi maksimum dicapai pada tanaman yang tumbuh pada tanah lempung berpasir dengan pH 5 -6,5 (Syah, Andi, 2006).
menjadi 3 ruang yang masing masing ruang berisi satu biji sehingga dalam setiap biji terdapat 3 biji.
Biji berbentuk bulat lonjong dengan warna coklat kehitaman. Biji inilah yang banyak mengandung minyak dengan rendemen 50 % (Hambali,E et al,2006).
2.1.2.Komposisi Jarak Pagar
Komponen kimia jarak pagar yang diisolasi dari daun dan ranting muda adalah stigmasterol triterpen siklik; stigmast-5-en-3b,7a-diol; cholest-5-en-3b,7b-diol, cholest -5-en-3b,7a-diol; campesterol; b-sitosterol; dan 7-keto-b-sitosterol. Daun ranting jarak pagar juga mengandung flavonoid, apigenin, vitexin dan isovitexin. Selain komponen diatas,daun jarak pagar juga mengandung dimer dari triterpen alkohol (C63H117O9) dan dua flavonoid glikosida (Syah ,Andi,2006).
Biji jarak memiliki kandungan minyak yang tinggi. Beberapa penelitian menyebutkan dalam satu daging biji terkandung sekitar 30 % minyak dan sisanya be-rupa ampas yang bisa digunakan sebagai pupuk kaya nitrogen.Karena kandungan minyaknya yang tinggi, daging biji jarak pagar mudah diekstraksi. Adapun komposisi proksimat dari biji jarak pagar dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1. Komposisi proksimat daging biji jarak pagar
Komponen Komposisi (%)
Selain itu biji jarak juga mengandung protein dan serat yang cukup tinggi. Pada proses pengolahan minyak biji jarak, protein dan serat ini masih tetap terdapat pada bungkil/ampasnya. Tetapi bungkil ini juga masih mengandung racun yaitu ricin dan kurkin. Racun kurkin dapat hilang pada proses pemanasan, sedang ricin dihilangkan dengan proses kimiawi, yakni dengan menambahkan etanol dan natrium hidroksida (Trubus, 2005).
2.1.3. Sifat fisik dan Kimia Jarak Pagar
Minyak jarak pagar (jatropha) mempunyai ikatan rangkap sehingga viskositasnya rendah (encer), sedangkan minyak jarak ricinus (Ricinus communis), tidak memiliki ikatan rangkap dan mempunyai gugus OH sehingga minyaknya lebih kental. Pada suhu 250C viskositas minyak jarak ricinus mencapai 600-800 cP dan pada suhu 1000C mencapai 15-20 cP, sehingga minyak jarak ricinus sesuai untuk digunakan sebagai pelumas (Ketaren, 1986).
Minyak jarak (Jatropha curcas L) berwarna kuning bening, memiliki bilangan iodine tinggi yaitu 105,2 mg yang berarti kandungan minyak tak jenuhnya sangat tinggi, terutama terdiri atas asam oleat dan linoleat yang mencapai 90% (Trubus, 2005).
Minyak jarak pagar merupakan jenis minyak yang memiliki komposisi trigliserida yang mirip dengan kacang. Tidak seperti dengan jarak kaliki (Ricinus communis), kandungan asam lemak esensial dalam minyak jarak pagar cukup tinggi sehingga sebenarnya dapat dikonsumsi sebagai minyak makan, asalkan racun yang berupa phorbol ester dan curcin dapat dihilangkan (Hambali,E et al, 2006)
Berdasarkan hasil analisa dari Gubitz et al, (1998), maka komposisi asam lemak dalam lemak biji jarak dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Komposisi asam lemak minyak biji jarak pagar
Asam Lemak Komposisi (%)
Asam Oleat Asam lemak yang dominan terdapat pada minyak jarak adalah asam oleat dan linoleat yang merupakan asam lemak tidak jenuh. Asam oleat memiliki satu ikatan rangkap, sedangkan asam linoleat memiliki dua ikatan rangkap. Tingginya asam lemak tidak jenuh pada minyak jarak ini menyebabkan minyak jarak berbentuk cair pada suhu ruang. Asam oleat dan linoleat memiliki titik cair yang rendah, yaitu 140C untuk oleat dan 110C untuk asam linoleat (Ketaren, 1986).
Minyak jarak pagar merupakan cairan bening, berwarna kuning, berbau khas, tidak berasa, dan tidak menjadi keruh meskipun disimpan dalam jangka waktu lama. Asam-asam penyusun minyak terdiri atas 22,7% asam jenuh dan 77,3% asam tak jenuh (http://google.com/jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif).
Maka adapun sifat fisik dari minyak jarak pagar adalah seperti tertera pada tabel berikut ini:
Tabel.3. Sifat fisik minyak jarak pagar
Sifat fisik Satuan Nilai
Titik nyala (flash point) 0C 236
Densitas pada 150C g/cm3 0.9177
Viskositas pada 300C (viscosity at 300C) mm2/s 49,15 Residu karbon (Carbon residue (on 10% distillation
residue)
%(m/m) 0,34
Kadar abu sulfat (Sulfated ash content) %(m/m) 0,007
Titik tuang (Pour point) -2,5
Kandungan air (Water content) 0C 935
Kandungan sulfur (Sulfur content) ppm <1
Bilangan asam (Acid Value) Mg KOH/g 4,75
Bilangan iod (Iodine value) g iod/100 g minyak 96,5 Sumber: Hambali et al (2006)
Biji jarak selain diambil minyaknya untuk biodiesel, juga dapat digunakan untuk membuat sabun dan pestisida. Bungkil biji (setelah diambil minyaknya) dapat digunakan sebagai pupuk organik yang kaya unsur hara, nitrogen (N), fosfor (P), dan kalium (K) (Trubus, 2005).
Bagian lain dari tanaman juga mempunyai banyak mamfaat. Daunnya dapat digunakan sebagai makanan ulat sutra dan untuk fumigasi kutu. Ekstrak daun juga bersifat antiseptik. Getah mengandung alkaloid jatrophine yang berkhasiat anti kanker, selain digunakan untuk mengobati penyakit kulit dan reumatik. Kulit batang dapat digunakan sebagai pewarna kain alam,namun harus hati-hati karena cairan kulit batang ini dapat meracuni ikan. Akar sebagai penawar gigitan ular (Henning,2005). Sementara, polen dan nektar bunga bermamfaat sebagai makanan lebah madu (Nurcholis,M., Sumarsih,S, 2007).
Minyak jarak dihasilkan dari biji jarak dengan proses ekstraksi menggunakan mesin pengepres atau menggunakan pelarut. Minyak jarak yang dihasilkan dapat dibuat menjadi beberapa produk. Minyak jarak mentah yang setelah melalui proses penyaringan dapat digunakan sebagai biokerosin, yaitu bahan bakar pengganti minyak tanah dan juga sebagai bahan baku sabun opaque (untuk mandi dan mencuci), serta sabun colek untuk mencuci.(http://google.com/jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif).
Minyak jarak dan turunannya digunakan digunakan dalam cat, varnish, lacquer, pelumas ,tinta cetak, linoleum, oil cloth dan sebagai bahan baku dalam industri-industri plastik dan nilon. Dalam jumlah kecil minyak jarak dan turunannya juga digunakan untuk pembuatan kosmetik, semir dan lilin (Ketaren, 1986).
Tempurung jarak juga masih dapat dimanfaatkan melalui teknologi pirolisa dan dapat digunakan sebagai bahan bakar kompor (Trubus, 2005).
2.2.Pengolahan Minyak Jarak Pagar
2.2.1.Isolasi dan Pemisahan Minyak
1. Ekstraksi Sentrifugasi
Ekstraksi sentrifugasi dilakukan secara tradisional pada isolasi dan pemisahan minyak kelapa sawit di Afrika maupun pengambilan minyak apokat Israel dalam skala industri.
Buah atau biji yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam tabung, lalu diputar. Dengan adanya gaya sentrifugasi, maka minyak akan keluar melalui lubang-lubang pada dinding tabung.
2. Proses Screw
Penekanan dengan cara pemusingan dengan menggunakan bentuk helix telah dilakukan dengan pengambilan minyak biji-bijian dengan mengharapkan bijinya terpisah dari serat. Cara penekanan ini dapat dilakukan dengan tekanan rendah mau-pun tinggi dengan menggunakan pengawasan secara elektronika.
3. Proses Ram
Penekanan dengan ram dilakukan dengan menekankan ramnya terhadap buah sehingga diperoleh minyaknya. Cara ini telah dilakukan baik secara manual maupun hidrolik dalam pembuatan minyak kelapa sawit secara skala industri.
4. Ekstraksi Pelarut
Ekstraksi pelarut dapat dilakukan baik dengan pelarut organik maupun air. Yang menggunakan pelarut secara tradisional adalah pengambilan minyak kelapa dari santannya. Akan tetapi kebanyakan pengambilan minyak digunakan pelarut organik seperti halnya pengambilan minyak apokat, minyak inti sawit, minyak kemiri dalam skala industri.
2.2.2.Pemurnian Minyak.
Tujuan utama dari proses pemurnian minyak adalah untuk menghilangkan rasa serta bau yang tidak enak, warna yang tidak menarikdan memperpanjang masa simpan minyak sebelum dikomsumsi atau digunakan sebagai bahan mentah industri (ketaren, 1986).
Pada proses pembuatan biodiesel dari minyak jarak, minyak perlu dimurnikan terlebih dahulu untuk menghilangkan senyawa pengotor yang masih terkandung di dalam minyak jarak kasar.
Senyawa pengotor yang biasa terkandung didalam minyak jarak diantaranya adalah gum (getah atau lendir yang terdiri dari fosfatida, protein,residu, karbohidrat, air dan resin), asam lemak bebas, dan senyawa pengotor lainnya.yang masih terkan-dung didalam biodiesel.
Senyawa pengotor yang masih terkandung didalam minyak jarak kasar masih dapat menyebabkan rendahnya kualitas biodiesel yang dihasilkan sehingga mesin diesel tidak dapat berjalan dengan baik atau bahkan dapat merusak bagian alat pada mesin diesel. Sebagai contoh asam lemak bebas yang masih terkandung didalam biodiesel menyebabkan terbentuknya karat (korosif) dan juga dapat menimbulkan jelaga (kerak) dipermukaan injektor mesin diesel (Hambali,E et al,2006).
Proses pemurnian minyak yang perlu dilakukan untuk pembuatan biodiesel adalah proses pemisahan gum (degumming) dan proses pemisahan asam lemak bebas (netralisasi ). Sementara proses pemucatan (bleaching) dan proses penghilangan bau atau deodorisasi ) tidak diperlukan (Priyanto,U,2007).
A. Pemisahan Gum (degumming)
Pemisaham gum merupakan suatu proses pemisahan getah atau lendir–lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air dan resin, tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak.
Biasanya proses ini dilakukan dengan cara dehidratasi gum atau kotoran lain agar supaya bahan tersebut lebih mudah terpisah dari minyak, kemudian disusul dengan proses pemusingan (sentrifugasi).
1.Sabun yang terbentuk dari hasil reaksi antara asam lemak bebas dengan kaustik soda pada proses netralisasi,akan menyerap gum (getah dan lendir ) sehingga menghambat proses pemisahan sabun (soap stock) dari minyak.
2.Netralisasi minyak yang masih mengandung gum akan menambah partikel emulsi dalam minyak, sehinggga mengurangi rendemen trigliserida (Ketaren, 1986).
B. Netralisasi
Netralisasi ialah suatu proses untuk memisahkan asam lemak bebas dari minyak atau lemak, dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dengan basa atau pereaksi lainnya sehingga membentuk sabun (soap stock). Pemisahan asam lemak bebas dapat juga dilakukan dengan cara penyulingan yang dikenal dengan istilah de-asidifikasi.
Alternatif metode deasidiifikasi yang lebih banyak mengomsumsi energi adalah pembuangan asam lemak bebas melalui distilasi (pemurnian)
Keunggulan distilasi adalah asam lemak bebas yang diperoleh dapat langsung diambil untuk penggunaan selanjutnya. Proses distilasi juga mampu menghilangkan bahan berbau (Ketaren, 1986)..
C. Pemucatan (Bleaching)
Tanah pemucat (bleaching clay) lebih efektif memisahkan warna hijau (klorofil) daripada warna merah (karoten dan xantofil). Pigmen karotenoid akan rusak oleh panas pada pemucatan, tetapi panas tersebut dapat menginduksikan pembentukan, warna merah dengan oksidasi tokoferol menjadi khroman-5,6-kwinon.
Minyak yang dipakai pada temperatur yang tinggi, dan yang berasal dari biji-bijian yang sudah rusak, mengandung pigmen coklat yang komposisinya belum dikenal dan sukar dipisahkan pada proses pemucatan. Kadar sabun akan berkurang sampai batas 5-10 ppm sedangkan kadar asam lemak bebas akan bertambah secara lambat.
D. Deodorisasi
Jika minyak mengandung asam lemak bebas, maka setelah proses deodorasi jumlah asam lemak bebas tersebut sekitar 0,015-0,03 persen. Pada batas nilai ini, kecepatan hidrolisa dari minyak sama dengan kecepatan penguapan asam lemak pada waktu dialiri uap. Bila komponen yang tidak disabunkan dari minyak atau lemak nabati telah terpisah sebelumnya, maka setelah proses deodorasi kandungan dari sterol, klorofil, dan vitamin E akan berkurang dalam jumlah kecil. Pada proses deodorisasi, hidrokarbon dan zat warna terutama karotenoid dapat terpisah dalam jumlah besar. Peroksida dan proksidan yang terdapat dalam minyak akan turut terpisah, sehingga menambahkan daya tahan minyak dan lemak terhadap proses oksidasi.
Untuk mempertinggi mutu minyak yang dihasilkan, maka pada waktu proses deodorasi, ditambahkan anti oksidan asam fosfat, asam sitrat, asam tartrat sehingga minyak tersebut lebih tahan terhadap oksidasi.
Minyak yang telah dideodorasi tidak lagi mengandung senyawa polimer atau masih terdapat dalam jumlah yang tidak berarti. Selama proses deodorasi, maka komponen monogliserida dan digliserida yang terdapat pada minyak akan diubah menjadi trigliserida (Ketaren, 1986).
2.3.Minyak Jarak Pagar sebagai biodiesel.
2.3.1. Pengertian Biodiesel
Biodiesel didefenisikan sebagai suatu senyawa metil ester yang diperoleh dari proses transesterifikasi dengan cara bervariasi dari minyak nabati dan lemak hewan. Teknologi produksi biodiesel merupakan reaksi bolak balik dimana molekul trigliserida dengan metanol (metanolisis) menghasilkan alkil ester dan gliserol. Min-yak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin (Syah,A. 2006).
alkoholisis, alkohol bereaksi dengan ester dan menghasilkan ester baru. Reaksi ini merupakan reaksi dapat balik yang pada suhu kamar tanpa bantuan katalisator akan berlangsung sangat lambat (L.C.Meher, 2004).
Reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol untuk menghasilkan metil ester (biodiesel) :
2.3.2. Sumber-sumber Biodiesel
Soerawidjaja (2005) menyebutkan adanya 50 spesies tanaman di Indonesia yang bisa menghasilkan biodiesel, contoh yang popular adalah sawit, kelapa, jarak pagar, kapok atau randu.
Pada negara berkembang, biodiesel diperoleh dari kacang kedelai, lobak,bunga matahari, kacang tanah dan sebagainya. Diantara jenis sumber minyak nabati, ha-rusnya minyak yang tidak dapat dimakan cocok untuk menghasilkan biodiesel, karena minyak yang dapat dimakan laku dijual dan mahal untuk dijadikan bahan bakar alternatif. Salah satu sumber minyak yang tidak dapat dimakan, jatropha curcas diidentifikasi sebagai sumber biodiesel yang berpotensi dan dapat dibandingkan dengan sumber yang lain dimana memiliki keuntungan diantaranya pertumbuhannya cepat, produksi tinggi, cocok untuk daerah tropis maupun sub tropis (http://www-.Iptek.co.id/ Mengenal Biodiesel: Karakteristik, Produksi hingga Performansi Mesin1) Minyak jarak pagar diharapkan menjadi minyak atau lemak non-pangan sebagai bahan baku utama pembuatan biodiesel. Hambatan utama yang dihadapi dalam pengembangan biodiesel dari minyak jarak pagar adalah ketersediaan bahan baku yang masih sangat rendah, mengingat perkebunannya baru dikembangkan. (Syah,andi. 2006)
Salah satu cara untuk mengurangi biaya produksi biodiesel yaitu dengan menggunakan minyak yang tidak bisa makan, yang cenderung sangat murah dibandingkan minyak tumbuhan yang dapat dimakan (Mittelbach,M,2004)
2.3.3. Keunggulan dan Kelemahan Biodiesel
Biodiesel mempunyai banyak keunggulan dibandingkan dengan bahan bakar diesel dari minyak bumi.Biodiesel diproses berdasarkan reaksi kimia yang disebut dengan transesterifikasi (Syah, Andi, 2006).
Biodiesel merupakan bahan bakar ideal untuk industri transportasi karena dapat digunakan pada berbagai mesin diesel, termasuk mesin-mesin pertanian.
Penggunaan biodiesel sebagai aditif pelumasan pada solar berkdar sulfur rendah memiliki keuntungan dibandingkan dengan aditif lain, karena biodiesel sekaligus merupakan bahan bakar mesin diesel
Dua ahli bahan bakar hayati dari Departemen Pertanian Amerika Serikat, Gerhard Knothe dan Robert O. Dunn, di dalam tinjauan komprehensif berjudul “Biofuels derived from vegetable oils and fats” (2001) mengemukakan, dua aldehid yang paling banyak terdapat dalam emisi gas buang mesin diesel berbahan bakar SVO adalah formaldehid dan akrolein (propenal).
Zat yang disebut terakhir ini jauh lebih berbahaya dibanding formaldehid dan diduga terbentuk dari dekomposisi gugus gliserol dalam SVO. Kebanyakan ahli bahan bakar hayati berpendapat sama, dampak negatif penggunaan SVO sebagai bahan ba-kar di dalam mesin diesel tersebut di atas disebabkan tiga faktor, yaitu SVO memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari minyak diesel/solar. Pompa peng-injeksi bahan bakar di dalam mesin diesel tak mampu melakukan pengabutan ( atomi-zation) yang baik saat SVO disemprotkan ke ruang pembakaran. Kebanyakan SVO memiliki angka setana (cetane rating) yang rendah, yaitu 32 – 40. Angka setana ada-lah tolok ukur kemudahan menyala/terbakar dari suatu bahan bakar di dalam mesin diesel. Persyaratan angka setana solar di Indonesia sekarang minimal 45, sedangkan di negara-negara maju lebih tinggi lagi, minimal 50. Zat-zat penyusun SVO, yaitu trigli-serida adalah zat-zat berberat molekul besar, sehingga jika terpanaskan tanpa kontak dengan udara (oksigen) akan mengalami perengkahan (cracking) menjadi aneka mole-kul kecil, semisal formaldehid dan akrolein.
Ada dua cara alternatif yang bisa ditempuh untuk mengatasi hambatan-hambatan terhadap pemanfaatan SVO sebagai bahan bakar mesin diesel yang telah diuraikan di atas. Kedua cara tersebut adalah ;
1. Memodifikasi (mengubah) mesin diesel agar dapat menggunakan langsung SVO sebagai bahan bakar (kata straight pada istilah SVO sebenarnya adalah sinonim dari unmodified).
2. Memodifikasi SVO (atau minyak lemak) agar sesuai dengan persyaratan bahan bakar mesin-mesin diesel yang lazim (sudah banyak tersedia).
dan berangka setana besar (http://www.Iptek.co.id/ Mengenal Biodiesel: Karakteristik, Produksi hingga Performansi Mesin (3)).
2.3.4.Karakteristik Umum Biodiesel
A. Bilangan Iodine
Bilangan iodine didefenisikan sebagai jumlah garam iodin yang diserap oleh 1 gram minyak. Metode penentuan bilangan iodine dilakukan dengan metode Wijs (Apriyantono et al, 1989).
Bilangan Iodine pada biodiesel menunjukkan tingkat ketidakjenuhan senyawa penyusun biodiesel. Di satu sisi, keberadaan senyawa lemak tak jenuh meningkatkan performansi biodiesel pada temperatur rendah, karena senyawa ini memiliki titik leleh (Melting point) yang lebih rendah (Knothe, 2005). Sehingga berkorelasi pada cloud point dan pour point yang juga rendah.
Namun disisi lain, banyaknya senyawa lemak tak jenuh dalam biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen diatmosfer dan bisa ter-polimerisasi membentuk material serupa plastik (Azam et al,2005)
Oleh karena itu, terdapat terdapat batasan maksimal harga iodine yang diperbolehkan untuk biodiesel, yakni 115 berdasarkan standart eropa (EN 14214). Disamping itu, konsentrasi asam linolenit dan asam yang memiliki 4 ikatan ganda masing-masing tidak boleh melebihi 12 dan 1 % (azam et al,2005).
Sebuah penelitian yang dilakukan di Mercedez-Benz menunjukkan bahwa bilangan iodine lebih dari 115 tidak bisa digunakan pada kendaraan diesel karena menyebabkan deposit karbon yang berlebihan (www.ec.gc.ca).
B. Bilangan Asam
C. Viskositas
Viskositas adalah tahanan yang dimiliki fluida yang dialirkan dalam pipa kapiler terhadap gaya gravitasi, biasanya dinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalir pada jarak tertentu. Jika viskositas semakin tinggi, maka tahanan un-tuk mengalir akan semakin tinggi. Karakteristik ini sangat penting karena mempeng-aruhi kinerja injektor pada mesin diesel. Atomisasi bahan bakar sangat bergantung pa-da viskositas tekanan injeksi serta ukuran lubang injektor.
Pada umumnya ,bahan bakar harus mempunyai viskositas yang relatif rendah dapat mengalir dan teratomisasi. Hal ini dikarenakan putaran mesin yang cepat mem-butuhkan injeksi bahan bakar yang cepat pula (Shreve, 1956).
Cara pengukuran besarnya viskositas adalah bergantung pada alat viskosimeter yang digunakan, dan hasilnya (besar viskositas) yang didapat harus dibubuhkan nama viskosimeter yang digunakan serta temperatur minyak pada saat pengukuran (Pertamina, 2003)..
D. Flash point
Titik nyala adalah sesuatu angka yang menyatakan suhu terendah dari bahan bakar minyak dimana akan timbul pernyalaan api sesaat, apabila pada permukaan minyak tersebut didekatkan pada nyala api.
Titik nyala ini diperlukan sehubungan dengan adanya pertimbangan pertimbangan mengenai keamanan (safety) dari penimbunan minyak dan pengangkutan bahan baker minyak terhadap bahaya kebakaran. Titik nyala ini tidak mempunyai pengaruh yang besar dalam persyaratan pemakaian bahan bakar minyak untuk mesin diesel atau ketel uap(Pertamina, 2003).
E. Berat jenis
Berat jenis (BJ) adalah perbandingan berat dari volume sampel minyak dengan berat air yang volumenya sama pada suhu tertentu (250C) (Apriyantono et al, 1989).
F. Angka Setana
Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition). Skala untuk angka setana biasanya menggunakan referensi berupa campuran antara normal setana (C16H34) dengan alpha methyl naphthalene (C 10H 7CH 3) atau dengan heptamethyl-nonane (C16H34). Normal setana memiliki angka setana
100, alpha methyl naphtalene memiliki angka setana 0, dan heptamethylnonane memiliki angka setana 15. Angka setana suatu bahan bakar biasanya didefinisikan sebagai persentase volume dari normal setana dengan campurannya tersebut.
Angka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan bakar dapat menyala pada temperatur yang relatif rendah, dan sebaliknya angka setana rendah menunjukkan bahan bakar baru dapat menyala pada temperatur yang relatif tinggi. Penggunaan bahan bakar mesin diesel yang mempunyai angka setana yang tinggi dapat mencegah terjadinya knocking karena begitu bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder pembakaran maka bahan bakar akan langsung terbakar dan tidak terakumulasi (Shreve, 1956).
2.3.5. Standar Mutu Biodiesel
Biodiesel yang berkualitas adalah yang sesuai dengan standar mutu yang telah ditetapkan. Saat ini, mutu biodiesel mengacu pada :
Standard Nasional Indonesia (SNI) No. 04-7182-2006, tentang Biodiesel.
Tabel.2.4. Standar Nasional Indonesia (SNI 04-7182-2006)
No Parameter Unit Value
7. Residu Karbon, Carbon Residue % mass max. 0.05 8. Air dan Endapan, Water and Sediment % vol max. 0.05 9. Suhu Destilasi, Distillation Temperature,
90% recovered
0
10. Abu sulfat, sulfated Ash % mass max. 0.02
11. Sulfur ppm (mg/kg) max. 100
12. Kandungan Posfor,Phosporus Content Ppm (mg/kg) max. 10 13. Bilangan Asam, Acid Number Mg-KOH/g max. 0.8 14. Gliserin Bebas, Free Glicerin % mass max. 0.02 15. Gliserin Total, Total Glyserin % mass max. 0.24 16. Kandungan ester, ester content % mass min. 96.5 17. Bilangan Iodin, Iodine Number % mass (g I2/100g) max. 115
Sumber : Bahan bahan BPPT
2.4. Reaksi Transesterifikasi.
Transesterifikasi yaitu mereaksikan ester atau bahan yang mengandung : 1. Ester asam lemak dengan asam lemak yang disebut asidolisis.
2. Ester asam lemak dengan alkohol atau gliserol yang disebut sebagai alkoholisis atau gliserolisis.
3. Ester dengan ester/ pertukaran ester yang disebut sebagai ester interchange/ interesterifikasi (Davidek, et all.1990)
Interesterifikasi merupakan reaksi ester dengan ester atau ester interchange. Interesterifikasi meliputi penataan ulang (rearrangement) atau randomisasi residu asil dalam trigliserol dan selanjutnya menghasilkan lemak atau minyak dengan sifat-sifat baru.
Interesterifkasi kimia adalah suatu reaksi yang membutuhkan panas, secara teori menghasilkan randomisasi grup asil yang komplit pada trigliserida. Interesterifikasi dapat terjadi dengan adanya katalis yang akan mempercepat reaksi dan dapat terjadi pada temperatur rendah (Margoyungan,2004).
Ester merupakan turunan dari asam karboksilat, dimana dapat dibentuk melalui reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dengan alkohol yang disebut dengan reaksi esterifikasi (Shreve, 1956).
Yang dikelompokkan sebagai ester asam lemak meliputi :
1. Ester karboksilat tunggal dengan panjang rantai karbon mulai dari C6 sampai C20.
3. Ester alkohol dari asam lemak tersebut diatas termasuk juga dalam kelompok ester asam lemak.
Ester yang paling sederhana adalah metil ester asam lemak yang dapat dihasilkan melalui reaksi esterifikasi antara asam lemak dengan metanol. Ester asam lemak sering dimodifikasi untuk digunakan sebagai bahan makanan, surfaktan, polimer sintesis, zat aditif ,bahan kosmetik, dan kebutuhan lain (Meffert, 1984).
2.4.1.Transesterifikasi dengan Katalis Basa.
Blending merupakan metode modifikasi minyak dan lemak yang mudah dan ekonomis, karena dapat dilakukan dengan mencampu secara fisik dua jenis minyak atau lebih. Dengan blending,tujuan perubahan titik cair dapat dilakukan dengan mencampurkan minyak yang mempunyai titik didih cair yang berbeda.
Blending juga salah satu cara menghindari terjadinya asam lemak trans yang dihasilkan pada metode hidrogenasi. Blending dilakukan dengan pengadukan yang kuat sehingga fase dispersinya dapat bercampur dan dispersi ini dapat dipertahankan dengan menambah zat pengemulsi seperti lesithin.
Namun demikian, blending memiliki banyak kelemahan karena perbedaan ukuran molekuler, dua jenis minyak ada kemungkinan tidak kompatibel satu sama lain dan dapat membentuk campuran eutetik.
Selain itu hasil yang diperoleh kurang stabil dalam jangka yang cukup lama karena hanya merupakan interaksi fisik dua atau lebih jenis minyak (Margoyungan,D,2004).
Katalis basa secara langsung membentuk ion alkoksida yang bertindak sebagai nukleofil kuat. Langkah pertama melibatkan serangan ion alkoksia pada karbonil trigliserida, sehingga menghasilkan suatu zat antara yang berbentuk tetrahedral. Reaksi antara ini dengan alkohol menghasilkan ion alkoksida pada langkah kedua. Tahap terakhir penyusunan ulang zat antara yang menghasilkan ester dan digliserida.
Mekanisme reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa : 1. Pembentukan spesi aktif RO,
2. Serangan Nukleofilik dari RO terhadap gugus karbonil pada trigliserida,membentuk zat antara yang berbentuk tetrahedral,
4. Regenerasi spesi aktif RO (L.C.Meher, 2004)
Katalis adalah zat yang meningkatkan kecepatan reaksi untuk mencapai kesetimbangan pada reaksi kimia tetapi tidak habis bereaksi. Peranan katalis adalah menurunkan energi bebas pengaktifan. Katalis membentuk interaksi dengan pereaksi untuk mencapai suatu kompleks teraktifkan. Berbagai katalis yang dipakai dalam reaksi, dapat berfungsi, namun tidak semua memberikan mekanisme yang sama, misalkan tingkat energi bebasnya (Cotton and Wilkinson.1989).
maupun heterogen. Jika katalis dan reaktan pada fase yang berbeda disebut katalis heterogen. Katalis heterogen biasanya zat padat dan reaktannya biasanya dalam fasa gas atau cair (Holtzclaw,R.1988).
Bila katalis dan reaktan terdapat dalam satu fasa disebut katalisis homogen. Biasanya katalisis homogen terjadi dalam fasa cair. Sejulah prose katalitik dalam skala besar yang terjadi berdasarkan reaksi dalam larutan melibatkan katalisis kompleks logam transisi, katalisis asam basa dan katalisis enzim (Gates,et al.1979)
Pada dasarnya,transesterifikasi trigliserida dengan sedikit alkohol juga harus menggunakan katalis,memerlukan temperatur dan tekanan yang cukup tinggi. Secar umum,produksi biodiesel membutuhkan beberapa katalis, termasuk basa dan katalis asam seperti senyawa logan transisi, silikat atau lipase (Mittelbach,M. 2004).
Transesterifikasi trigliserida dapat dikatalisis oleh asam atau basa, terdiri dari tiga tahap reaksi dan bersifat reversibel, secara berurut, trigliserida diubah menjadi digliserida, monogliserida dan akhirnya menjadi gliserol dan membebaskan satu molekul ester disetiap langkahnya (Darnoko,D, 2000)
2.4.3.Gas Kromatografi/Mass Spektra (GC/MS)
Sistim instrumen yang menggabungkan alat kromatografi gas dan spektrofotometer massa (GC/MS) telah terbukti sangat berguna untuk menganalisa campuran kompleks seperti komposisi asam-asam lemak di dalam minyak/lemak.
Penggabungannnya dengan komputer, memungkinkan spektra massa hasil keluaran GC yang berguna dapat diperoleh dan disimpan dengan kecepatan satu perdetik.
R 1 - C - O R 2 - ( R 2 - H ) R 1- C - O H
Pada penyusunan ulang hidrogen ganda
Semakin besar gugus R2 semakin besar kemungkinan terjadinya penyusunan ulang hidrogen ganda.
Telaah klasik yang dilakukan oleh Stenhagen (1972) dan kawan-kawannya pada tahun 1950-an pada spektra massa asam lemak mungkin merupakan contoh pertama kali yang nyata tentang peranan spektrofotometri massa untuk menentukan struktur molekul bahan alam yang kompleks. Alkil ester yang tidak mengandung gugus fungsional menunjukkan reaksi-reaksi seperti yang diharapkan dari gugus karbonil pemecahan dan pemecahan dengan penyusunan ulang hidrogen (Tua,TMS,1991)
2.4.4. Analisa FT-IR.
Bila sinar infra merah dilewatkan melalui cuplikan senyawa organic, maka sejumlah frekuensi diserap sedangkan frekuensi yang lain diteruskan tanpa diserap.
Penggunaan spektroskopi infra merah pada bidang kimia organik biasanya antara 650-4000cm-1. Daerah dengan frekuensi yang lebih rendah dari 650cm-1 disebut sinar infra merah jauh, dan daerah dengan frekuensi yang lebih tinggi dari daerah 4000cm-1 disebut daerah infra merah dekat. Infra merah jauh mengandung sedikit serapan yang bermamfaat bagi orang-orang organikdan serapan tersebut dikaitkan dengan perubahan - perubahan rotasi dalam molekul infra merah dekat terutama menunjukkan serapan- serapan “harmonic overstones” dari vibrasi pokok yang terdapat dalam daerah “normal”.
Bagian pokok dari spektrofotometer infra merah adalah sumber cahaya infra merah, monokromator dan detektor.
1. Sumber cahaya infra merah
radiasi kontinu pada daerah 1- 40 mm. Pijar nerst merupakan batangan cekung dari sirkonium yang dipanaskan sampai 1500C dengan arus listrik. Sumber ini memancarkan radiasi antara 0,4-20 um.
2. Monokromator
Monokromator ini terdiri dari system celah keluar berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan berkas sinar.Bahan ang lazim digunakan untu prisma adalah natrium klorida, kalium bromida, sesium bromide, dan litium fluorida. Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi.
3. Detektor
Pada umumnya alat modern kebanyakan memakai detector”Thermophile”. Dasar kerja dari thermophile adalah sebagai berikut : Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengal;ir dalam kawat. Dalam spektrofotometer infra merah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermophle(Tua,TMS,1991).
BAB 3
BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Alat- alat.
1. Beaker glass 500 ml 2. Beaker glass 250 ml 3. Gelas Ukur 500 ml 4. Gelas Ukur 250 ml 5. Erlenmeyer 250 ml 6. Aluminium foil 7. Statif dan Klep 8. Alat soklet 9. Corong biasa 10. Corong pisah 11. Termometer 1000C 12. Magnetik stirer 13. Rotari Evaporator 14. Neraca Analitis 15. Buret 10ml 16. Selang 17. Tisu 18. Hot plate 19. Alat blending 20. Labu takar 100 ml 21. Alu mortal
3.2. Bahan-bahan.
1. Biji jarak pagar 2. N-heksana E.Merck
3. Na2SO4 (anhydrous) E.Merck 4. Metanol E.Merck
5. Akuades 6. KOH E.Merck 7. Indikator PP
3.3. Prosedur Penelitian.
3.3.1. Ekstraksi Minyak dari biji jarak pagar menggunakan Pelarut n-heksan :
1. Diambil buah jarak yang matang, lalu dikeringkan. 2. Daging buah biji jarak pagar dikeringkan, lalu dihaluskan.
3. Ditimbang sebanyak 100 gr sampel, lalu dimasukkan ke alat soklet. 4. Disokletasi selama + 6 jam pada suhu 60-70oC.
5. Filtrat yang diperoleh kedalamnya ditambahkan Na2SO4 anhydrous. 6. Didiamkan selama + 24 jam, lalu disaring .
7. Filtrat dirotarievaporasi dengan suhu 60-70oC sampai pekat.
8. Residu yang diperoleh diukur volume, dan perlakuan ini dilakukan ber-ulang kali.
3.3.2. Pembuatan Biodiesel dari Minyak jarak pagar
1. Diukur 250 ml minyak jarak pagar
2. Diukur sebanyak 50 ml metanol dan ditimbang sebanyak 3 gr KOH. 3. Kedalam 3 gram KOH ditanbahkan 50 ml metanol,dilarutkan sampai
ho-mogen
4. Setelah campuran itu homogen lalu ditambahkan minyak jarak pagar. 5. Campuran itu diblending selama + 2 jam dengan kecepatan 3000-4000
rpm.
6. Hasil yang diperoleh dimasukkan ke corong pisah, dimana lapisan atas diambil dan lapisan bawah dibuang.
7. Filtrat dicuci dengan akuades sebanyak 3 kali lalu dicuci juga dengan n-heksan.
8. Ditambahkan Na2SO4 anhidrous dan didiamkan selama + 24 jam 9. Dirotarievaporasi pada suhu 60-70 oC
3.3.3. Prosedur Uji Karakterisasi Biodiesel
A. Bilangan Penyabunan ( Apriyantono et al, 1989).
1. Dileburkan sampel bila padatan dan saring dengan kertas saring untuk menghilangkan kotoran dan kadar air.
2. Ditimbang 1,0347 gram sampel dan dimasukkan ke dalam erlemeyer 250ml
3. Ditambahkan KOH 0,5 N alkoholik sebanyak 25 ml dengan menggunakan pipet volum, ditambahkan batu didih kemudian direfluks selama 30 menit setelah itudidinginkan kira kira 15 menit.
4. Ditambahkan phenolftalein sebagai indikator, kemudian dititrasi dengan HCL 0,5N hingga tak berwarna.
5. Prosedur dilakukan sebanyak tiga kali. Prosedur yang sama dilakukan terhadap blanko (akuades).
B. Bilangan Asam ( Apriyantono et al, 1989).
1. Ditimbang sampel sebanyak 20 gr pada erlenmeyer 250ml
2. Ditambahkan 50 ml alkohol 95% netral, dipanaskan hingga mendidih dalam penagas air sambil diaduk.
3. Ditambahankan indikator Phenolftalein (PP) dan dititrasi dengan KOH 0,1N, sampai terbentuk warna merah jambu yang konstan.
.
C. Bilangan Iod (Metode Wijs, Apriyantono et al, 1989).
1. Sampel minyak ditimbang 0.5 g di dalam Erlenmeyer bertutup, kemudian dipanaskan
2. Ditambahkan 15 ml siklohexane untuk melarutkan sampel minyak.
3. Ditambahkan 25 ml pereaksi Wijs, ditempatkan di ruang gelap selama 30 menit sambil sekali-kali dikocok.
4. Ditambahkan 20 ml larutan KI 15%, dikocok merata. Erlenmeyer dan tutupnya dicuci dengan 100 ml akuades yang baru dan dingin, dan cucian dimasukkan ke dalam labu.
6. Blanko dibuat seperti pada penetapan sampel, dimana minyak diganti dengan kloroform, lalu dihitung bilangan iodine yang diperoleh.
D. Densitas (Densiometer)
1. Celupkan pipet kapiler kedalam sampel sampai pada garis batas.
2. Masukkan sampel kedalam sel hingga sempurna dengan cara menekan sampling.
3. Tekan sampling sampai pompa berhenti bekerja.
4. Tekan D-mens lalu biarkan sampai hasil cetakan keluar.
E. Flash Point (Pertamina, 2005)
1. Sampel yang telah disaring di isikan kedalam mangkok dan contoh tidak boleh melebihi 170C dibawah flash point perkiraan.
2. Mangkok ditempatkan pada alat, Termometer dan pengaduk juga dipasangkan dan diatur rate panas 5-60C/ menit, stiring 90-120 rpm. Diameter api 3,2-4,8 mm.
3. Api pencoba diarahkan mulai dari 23 +50C dibawah flsh point perkiraan den-gan interval 10C untuk flash point dibawah 1100C, interval 20C untuk flash point diatas 1100C saat mengarahkan api pencoba pengadukan diberhentikan.
4. Dicatat temperatur titik nyala, sewaktu ada penyambaran yang terang.
F. Viskositas (Pertamina, 2005)
1. Viskosimeter diisi dengan minyak contoh, kemudian direndam dalam bath
2. Viskosimeter dibiarkan dengan isinya dalam bath selama 30 menit, hal ini dimaksudkan supaya temperatur contoh yang berada didalam viscosimeter tube sama dengan temperatur bath
4. Waktu alir contoh dihitung dengan bantuan timer (stop watch ) dari mulai garis atas sampai garis bawah viskosimeter tube.
5. Diulangi langkah keempat satu kali lagi, dicatat waktu alir rata-rata yang didapat, apabila waktu alir kurang dari 200 dtk, diulangi pengerjaan dengan memilih kapiler yang lebih kecil.
.
3.4. Bagan Penelitian.
3.4.1. Ekstraksi Minyak jarak pagar Menggunakan Pelarut n-heksana
Ekstrak
dirotarievaporasi pada suhu 60-70oC ditambahkan Na2SO4 anhidrat
didiamkan selama + 24jam disaring
Residu
Filtrat Residu
Filtrat Destilat
dikering-anginkan selama 3 hari.
dihaluskan
disokletasi dengan n-heksan selama + 6 jam pada suhu 60-70oC
Biji Jarak
diukur volumenya
3.4.2. Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar
50 ml metanol
Ditambahkan 3 gram KOH Diaduk sampai larutan homogen
Larutan homogen
Ditambahkan 250 ml Minyak Jarak Diaduk dengan pengaduk mekanik pada kecepatan 3000-4000 rpm selama + 2 jam
Campuran homogen
Dimasukkan kedalam corong pisah
Didiamkan sampai terbentuk dua lapisan,lalu dipisahkan
Lapisan Bawah Lapisan Atas
Diekstraksi dengan n heksan Dicuci dengan aquadest
Ditambahkan Na SO2 4 anhidrat Disaring
Residu
Destilat
Data GC, FT-IR Hasil
Filtrat
Dirotarievaporasi pada suhu 80 C 0
3.4.3. Uji Karakterisasi Biodiesel
Biodiesel
dikarakterisasi
Bilangan Iodine
Bilangan Asam
Visko sitas
Bilangan Penyabunan
Flash Point
Berat Jenis
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.Hasil
4.1.1. Ekstraksi minyak dari biji jarak pagar.
Dari sebanyak 2000 gram sampel diekstraksi dengan pelarut n-heksan di-peroleh minyak jarak pagar sebanyak 618,8 gram (31,8%).
4.1.2. Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar.
Metil ester (Biodiesel) dapat diperoleh dengan mereaksikan minyak jarak pagar dengan metanol (p.a) dengan katalis basa yaitu KOH 1% pada kondisi blending dan diperoleh rendemen sebesar 75,45%
4.1.3. Analisis Spektroskopi Gas Kromatografi (GC), Spektroskopi FT-IR.
Hasil analisis Spektroskopi Gas Kromatografi (Lampiran 1) menunjukkan komposisi asam lemak yang utama yang terdapat pada minyak jarak pagar yang digunakan dalam penelitian ini. Komposisi asam lemak dan persentasenya dapat dilihat pada tabel 4.1.1.
Tabel. 4.1.1. Komposisi Asam lemak yang terdapat dalam Jarak Pagar.
Asam Lemak Jenis Asam Lemak Kadar (%)
C 12:0 Laurat 0,034
C 14:0 Miristat 0,2454
C 16:0 Palmitat 14,4617
C 18:0 Stearat 7,8655
C 20:0 Arakhidat 0,0609
C 18:1 Oleat 43,2294
C 18:2 Linoleat 31,6552
C 18:3 Linolenat 0,2138
Sedangkan analisis spektroskopi FT-IR menunjukkan karakteristik ester di-mana data spektroskopis memberikan puncak-puncak serapan pada bilangan ge-lombang 2927,7; 2854,5 ;1461,9 ; 1380,9 ; 1743,5 ;1164,9 ; 725,2 cm (lampiran 2).−1 Karakterisasi biodiedisel yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.1.2.
Tabel. 4.1.2.Hasil analisis karakterisasi biodiesel dari minyak jarak pagar.
No Parameter dan satuannya Nilai
1 Densitas (g/cm3 pada 40 C) 0 0,8771 2 Viskositas kinematika (mm /s pada 30 C)2 0 14,159 3 Bilangan Asam (mg KOH/g) 1,39
4 Bilangan Iodine 91,56
5 Flash Point (0C) 118
6 Bilangan Penyabunan 190,7
4.2. Pembahasan
4.2.1. Hasil Ekstraksi minyak dari biji jarak pagar
Ekstraksi minyak dari biji jarak pagar dengan menggunakan pelarut n-heksan pada kondisi refluks dengan suhu 60-70 C diperoleh kandungan minyak sebesar 31,8 %. Sedangkan menurut literature, kandungan minyak pada jarak pagar yaitu 30 – 40%, sehingga perolehan minyak yang diperoleh sudah memenuhi standar kadar kandungan minyak jarak pagar (Jatropha Curcas.L).
0
4.2.2. Hasil Transesterifikasi Minyak jarak pagar
Proses pembuatan biodiesel dengan reaksi transesterifikasi yang meng-gunakan katalis basa, KOH 1% dengan cara blending, menghasilkan produk sebesar 75,45%. Sedangkan menurut literature harus diperoleh hasil sebesar 100%. Hal itu mungkin disebabkan oleh faktor teknis pada saat pengerjaannya.
4.2.3. Analisis Spektroskopi Gas Kromatografi (GC) dan FT-IR.
Komposisi asam lemak berdasarkan hasil spektroskopi Gas kromatografi (lampiran1) diperoleh adanya kandungan asam lemak yaitu: Asam Laurat 0,0334%, Asam Miristat 0,2454%, Asam Palmitat 14,4617 %, Asam Stearat 5,59 %, Asam Oleat 43,2294% , Asam Linoleat 31,6552%, Asam Linolenat 0,2138% dan asam Arakhidat 0,0669%.
Berdasarkan hasil spektroskopi FT-IR (Lampiran 2), menunjukan puncak serapan pada bilangan gelombang 2927,7 cm dan 2854,5 cm merupakan serapan khas dari vibrasi streching C-H sp3 yang didukung dengan vibrasi bending C-H sp , pada daerah bilangan gelombang 1461,9 cm dan 1380,9 cm . Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1743,5 cm adalah frekuensi regangan gugus karbonil ( C=O) dari ester yang terbentuk dan didukung dengan puncak vibrasi C-O-C ester pada bilangan gelombang 1164,9 cm . Spektrum yang menunjukkan puncak vibrasi pada bilangan gelombang 725,2 cm adalah vibrasi rocking (CH2)n dari asam lemak. Dari spektrum FT-IR metil ester asam lemak diatas maka senyawa yang terbentuk mengandung gugus C=O dan C-O-C yang merupakan karakteristik dari ester.
4.2.4. Hasil karakterisasi Biodiesel.
Dari hasil analisis yang telah dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar maka diperoleh karakterisasi yaitu:
1. Bilangan asam yang diperoleh yaitu 1,39 mg KOH/g. Berdasarkan standar yang berlaku (SNI 04-7182-2006) bernilai maksimal 0,8 mg KOH/g sehingga hasil yang diperoleh menunjukan masih tingginya kadar asam lemak bebas-nya dan tidak sesuai dengan standarbebas-nya. Hal itu mungkin disebabkan proses netralisasi yang tidak sempurna.
2. Bilangan iodine yang diperoleh yaitu 91,56. Berdasarkan standar yang berlaku (SNI 04-7182-2006) bernilai maksimal 115 sehingga hasil yang diperoleh
me-nunjukkan nilai iodine sesuai dengan standar yang berlaku.
3. Densitas yang diperoleh yaitu 0,8771g/cm3pada 400C. Berdasarkan standar yang berlaku (SNI 04-7182-2006) bernilai 0,850-0,890 g/cm3pada 400C sehingga hasil yang diperoleh menunjukkan nilai densitas sesuai dengan standar yang berlaku.
4. Viskositas yang diperoleh yaitu 14,159mm2
/s pada 300
C, Berdasarkan standar yang berlaku (SNI 04-7182-2006) bernilai (2.3–6.0)mm2/s pada 300C, sehingga hasil yang diperoleh menunjukkan nilai viskositas tidak sesuai dengan standar yang berlaku.
5. Flash point yang diperoleh yaitu 1080C. Berdasarkan standar yang berlaku (SNI 04-7182-2006) minimal 1000C sehingga hasil yang diperoleh menunjuk-kan nilai flash point masih sesuai dengan standar yang berlaku.
6. Angka setana yang diperoleh yaitu 54,32. Berdasarkan standar yang berlaku (SNI 04-7182-2006) minimal bernilai 51 sehingga hasil yang diperoleh
menunjukkan angka setana memenuhi standar yang berlaku.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Hasil
1. Metil ester (Biodisel) yang diperoleh dari reaksi transesterifikasi antara minyak jarak pagar dengan metanol dengan katalis basa KOH 1% menghasilkan senyawa asam lemak tak jenuh sebesar 75,45 %.
2. Komposisi Asam Lemak pada minyak biji jarak: Asam Laurat 0,0334%, Asam Miristat 0,2454%, Asam Palmitat 14,4617 %, Asam Stearat 5,59 %, Asam Oleat 43,2294% , Asam Linoleat 31,6552%, Asam Linolenat 0,2138% dan asam Arakhidat 0,0669%.
3. Hasil analisis yang telah dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar maka diperoleh karakterisasi yaitu Bilangan Asam 1,39 mg KOH/g, Bilangan Iodine 91,56,Bilangan Penyabunan 190,7, Densitas 0,8771 kg/cm3, Viskositas 14,159 Cst, Flash point 1080C, Angka setana 54,32.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Apriyantono et al. 1989. Petunjuk Laboratorium Analisis Pangan. Bogor : IPB Press. Azam, M. M., Waris, A, Nahar, N. M. 2005. Prospect and potential of fatty acid
met-hyl esters of some non traditional seed oils for use as biodiesel in India. New Delhi :Biomass and Bioenergy.
Barus,P, Ginting,M. 1989. Analisa Komposisi Asam Lemak dari Buah Alpokad Se-cara Gas Kromatografi. Medan : Laporan penelitian FMIPA USU.
Cotton,F.A, Wilkinson,G.1989. Kimia Anorganik Dasar. Terjemahan Sahati Suharto. Jakarta : UI Press.
Darnoko,D.2005. Minyak Sawit dan Kandungan Karoten. Jurnal Agrotek 5.
Davidek.et al. 1990. Chemical Changes During Food Processing Development in food Science 21. Elsevier.
Gates,B.et al.1979. Chemistry of catalytic Processes. New york: Mc Graw-Hill,Inc. Gubitz et al.1998, Exploitation of the tropical oil seed plants Jatropha Curcas.L.
USA: Bioresource Technology.
Hambali, et al. 2006, Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel, cetakan I, Jakarta: Penebar swadaya.
Margoyungan,D, 2004. Pembuatan Bahan Penyalut Coklat melaui Blending antara Mentega Coklat (Cocoa Butter), Refined Bleached Deodorized Olein, dan Refined Bleached Deodorized Stearin. Skripsi. Medan. Jurusan Kimia S-1 FMIPA-USU.
Holtzlaw,H et al. 1988. Chemistry with Qualitative Analysis. 8th edition. USA: D.C. Health ang Company.
http://www.ec.gc.ca/transport/publications/biodiesel/biodiesel4.htm. diakses 7 Juli 2007.
http://www.google.com/jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif. diakses.tanggal 16 Juni 2007.
http://www.Iptek.co.id/ mengenal biodiesel: karakteristik, produksi hingga performan-si meperforman-sin (1). diakses.tanggal 7 Juli 2007.
http://www.Iptek.co.id/ mengenal biodiesel: karakteristik, produksi hingga performan-si meperforman-sin (3). diakses.tanggal 7 Juli 2007.
Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Lemak dan Minyak Pangan. Edisi I. Jakarta : UI-Press.
Knothe,G et al. 2005. The Biodiesel Handbook. USA: AOCS Press.
Meher,L.C et.al. 2004. Technical Aspects of Biodiesel Production by Transesterifica-tion a review El Sevier Renewable and Sustainable Energy Reviews. New Delhi: Indian Institute of technology Delhi.
Meffert,A. 1984. Technical Uses Of Fatty Acid Ester. J.Am.Oil.Chem, Soc.
Mittelbach,M et al. 2004. Biodiesel: The Comprehensive Handbook. first edition, Austria: Martin Mittelbach Publisher.
Nurcholis,M et al. 2007. Jarak Pagar. cetakan pertama. Jogyakarta: Kanisius. Pertamina.2003.Bahan bakar minyak, Elpiji dan Bahan Bakar Gas.
Priyanto,U.2007. Menghasilkan Biodiesel Jarak Pagar Berkualitas. cetakan pertama, Jakarta: Agromedia Pustaka.
Soerawidjaja,T.H et al.2005. Memobilisasi Penegakan Industri Biodiesel Di Indone-sia Kelompok Riset Biodiesel Puslit Pendayagunaan Sumber daya Alam dan Pe-lestarian Lingkungan. Bandung: Institut Teknologi Bandung
Syah,A. 2006. Biodisel Jarak Pagar; bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan. Cetakan pertama. Jakarta : Agromedia Pustaka.
Trubus .2005. Bahan bakar Kendaraan Masa Depan. Juni 2005
Tua,TMS.1991, Sintesis Isopropil Asam Lemak dari Lemak Pala Melalui Interesterifi-kasi Lemak Pala dengan Isopropil Alkohol Menggunakan Katalis H2SO4(p). Skripsi. Medan Jurusan Kimia S-1 FMIPA-USU.
Lampiran 1. Kromatogram GC Metil Ester Asam Lemak Jarak Pagar
Lampiran 2. Spektroskopi FT-IR Metil Ester Asam Lemak Jarak Pagar.
R
C
O
CH
3
Dimana :
V = Volume larutan KOH alkoholik yang diperlukan pada titrasi, ml
B = Volume larutan natrium tiosulfat yang habis dalam titrasi blangko (ml) C = Volume larutan natrium tiosulfat dalam titrasi sampel (ml)
m = Berat ekstrak sampel biodiesel yang ditimbang untuk analisis (gram) N = Normalitas ekstrak larutan natrium tiosulfat
N KOH = Normalitas larutan KOH alkoholik. N Na S O = Normalitas larutan Natrium tiosulfat. 2 2 3
