40
DAFTAR PUSTAKA
[1] Cai, Zi- Zhe., Yong Wang, Ying-Tai Tang, Ka-Man Chong, Jia- Wei Wang, Jie-Wen Zhang, De Po Yang. “A Two-Step Biodiesel Production Process from Waste Cooking Oil via Recycling Crude Glycerol Esterification Catalyzed by Alkali Catayst”. Fuel Processing Technology, 137 : 186-193. 2015.
[2] Huang, Jinjin., Ji Xia, Wei Jiang, Ying Li, dan Ji Lun. “Biodiesel Production From Microalgae Oil Catalyzed By A Recombinant Lipase.” Bioresource Technology, 180 : 47-53. 2015.
[3] Marnoto, Tjukup., dan Abdullah Efendi. “Biodiesel dari Lemak Hewani (Ayam Broiler) dengan Katalis Kapur Tohor”. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknologi Industri. Yogyakarta : Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia. ISSN 1693 – 4393. 2011.
[4] HS, Syamsidar. “Pembuatan dan Uji Kualitas Biodiesel dari Minyak Jelantah”. Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Makassar : UIN Alauddin Makassar. 2010.
[5] Haryono, Sirin Fairus, Yavita Sari, Ika Rakhmawati. “Pengolahan Minyak Goreng Kelapa Sawit Bekas menjadi Biodiesel Studi Kasus: Minyak Goreng Bekas dari KFC Dago Bandung”. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan”Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia. ISSN 1693 – 4393. Bandung : Jurusan Teknik Kimia, Institut Teknologi Nasional.2010.
[6] Stamenkovic´, Olivera S., Ana V. Velicˇkovic´, Vlada B. Veljkovic´. “The production of biodiesel from vegetable oils by ethanolysis: Current state and perspectives”. Fuel 90 : 3141–3155. 2011.
[7] N.W.G, Astarina., Astuti,K.W., Warditiani,N.K. “Skrining Fitokimia Ekstrak Metanol Rimpang Bangle”. Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Denpasar: Universitas Udayana
[8] Zhu, Wei-Wei., Zhi-Min Zong, Hong-Lei Yan, Yun-Peng Zhao, Yao Lu, Xian Yong Wei, dan Dongke Zhang. “Cornstalk Liquefaction in Methanol/Water Mixed Solvents”. Fuel Processing Technology.Vol 117:1–7. 2014.
[9] Avramovic´,Jelena M., Ana V. Velicˇkovic´, Olivera S. Stamenkovic´, Katarina M. Rajkovic´, Petar S. Milic´,Vlada B. Veljkovic´. “Optimization of sunflower oil ethanolysis catalyzed by calcium oxide:RSM versus ANN-GA”. Energy Conversion and Management 105 : 1149–1156. 2015.
[10] Sirisomboonchai ,suchada., maidinamu abuduwayiti., Guoqing guan., chanatip samart., shawket Abliz., xiaogang hao., katsuki kusakabe., abuliti abudula.”Biodiesel production from waste cooking oil using calcined scallop shell as catalyst”. Energy conversion and management, 95 : 242-247. 2015. [11] Ofori-Boateng,Cynthia and Keat Teong Lee.2013. The potential of using cocoa
41
[12] Jannah, Raodatul. 2008. “Reaksi Transesterifikasi Trigliserida Minyak Jarak Pagar dengan Metanol menggunakan Katalis Padatan Basa K2CO3/y-Al2O3”. Departemen Kimia. FMIPA. Depok : Universitas Indonesia.
[13] Baskar, Gurunathn., and Ravi Aiswarya. “Biodiesel production from waste cooking oil using copper doped zinc oxide nanocomposite as heterogeneous catalyst”. PII: S0960-8524(15)00023-1. 2015.
[14] Aladetuyi, Abiodun., Gabriel A. Olatunji., David S. Ogunniyi., Temitope E. Detoye., Stephen O. Oguntoye. 2014.Production and characterization of biodiesel using palm kernel oil; fresh and recovered from spent bleaching earth. Biofuel Research Journal 4 (2014) 134-138
[15] Olugbenga, Adeola G., Abubakar Mohammed., and Olumuyiwa N. Ajakaye. 2013.
Biodiesel Production in Nigeria Using Cocoa Pod Ash as a Catalyst Base.International Journal of Science and Engineering Investigationsvol.2,ISSN:2251-8843
[16] Tan, Yie Hua., Mohammad Omar Abdullaha, and Cirilo Nolasco-Hipolitob. “The potential of Waste Cooking Oil-Based Biodiesel using Heterogeneous Catalyst Derived from Various Calcined Eggshells Coupled with an Emulsification Technique: A Review on the Emission Reduction and Engine Performance”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 589-603. 2015. [17]Putra, Rudy Syah., Tatang Shabur Julianto, Puji Hartono, Ratih Dyah Puspitasari,
and Angga Kurniawan.2014.“Pre-treatment of Used-Cooking Oil as Feed Stocks of Biodiesel Production by using Activated Carbon and Clay Minerals”. Int. Journal of Renewable Energy Development 3 (1) : 33-35.
[18] Ritonga,dkk.2013. Pemanfaatan Abu Kulit Buah Kelapa Sebagai Katalis Pada Reaksi Transesterifikasi Minyak Sawit Menjadi Metil Ester. Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Medan : Universitas Sumatera Utara. Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 2, No. 4. 2013.
[19] Petrus, Bernandus. dan Andika Prasetyo Sembiring.2014.Pemanfaatan Abu Cangkang Kerang (Anadara Granosa) sebagai Katalis dalam Pembuatan Metil Ester dari Minyak Jelantah.
[20] Savaliya,mehulkumar L., Bharatkumar Z,Dholakiya.”Silica supported microporous melamine tri sulfonic acid catalyst towards biodiesel fuel production from waste cooking oil and utilization of side stream”. Department of Applied of chemistry., Gujarat: National Institute of Technology, Ichchhanath., 2015.
[21] Bilgin, basaAtilla.,Mert Gülüm, İhsan Koyuncuoglu, Elif Nac, and Abdülvahap Cakmak. “Determination of Transesterification Reaction Parameters Giving the Lowest Viscosity Waste Cooking Oil Biodiesel”. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 195 : 2492 – 2500. 2015.
[22] Setiawati, Evy dan Fatmir Edwar. 2012. “Teknologi Pengolahan Biodiesel dari Minyak Goreng Bekas dengan Teknik Mikrofiltrasi dan Transesterifikasi Sebagai Alternatif Bahan Bakar Mesin Diesel. Balai Riset dan Standarisasi Industri Banjarbaru. Jurnal Riset Industri Vol. VI No.2
[23] Hanif. 2009. “Analisis Sifat Fisik dan Kimia Biodiesel dari Minyak Jelantah sebagai Bahan Bakar Alternatif Motor Diesel. Jurusan Teknik Mesin Politeknik, Negeri Padang.
Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Surabaya: Universitas Negeri Surabaya. JTM. Volume 02 Nomor 01 : 80 – 87. 2013.
[25] Chouhan,A.P. dan A.k. Sarma.”Modern Heterogeneous Catalysts for Biodiesel Production: A Camprehensive Review”. Renewable and Suinstable Energy Reviews,15 : 4378 – 4399.2011
[26] Xie, Wenlei. dan Liangliang Zhao. “Heterogeneous CaO–MoO3–SBA-15 Catalysts for Biodiesel Production from Soybean Oil”. Energy Conversion and Management,79: 34–42. 2014.
[27] Dahiya, Anju. “Biodiesel SustainabilityFact Sheet”. Bioenergy National Biodiesel Board. 2015.
[28] Istadi, I., Didi D. Anggoro, Luqman Buchori, Dyah A. Rahmawati, dan Dinnia Intaningrum. “Active Acid Catalyst of Sulphated Zinc OxideFor Transesterification of Soybean Oil withMethanol to Biodiesel”. Procedia Environmental Sciences 23: 385 – 393. 2015.
[29] Sutapa, I Wayan., dan Rosmawaty. “Pengaruh Berat Katalis, Suhu Dan Waktu Reaksi Terhadap Produk Biodiesel Dari Lemak Sapi”. Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Ambon : Universitas Pattimura. Seminar Nasional Basic Science VI. 2014.
[30] Mahes, Shena E., Anand Ramanathan., K.M. Meera S. Begum., Anantharaman Narayanan., “ Biodiesel Production From Waste Cooking Oil Using Impregnated CaO as Catalyst”. Energy Conversion and Management 91: 442 – 450. 2015.
[31] Galadima, Ahmad.dan Oki Muraza. “Biodiesel Production from Algae by Using Heterogeneous Catalysts: A critical review”. Energy. Vol xxx:1-12. 2014.
[32] Liu, Wei., Ping Yin, Xiguang Liu, Wen Chen, Hou Chen, Chunping Liu, Rongjun Qu, dan Qiang Xu. “Microwave Assisted Esterification of Free Fatty Acid Over a HeterogeneousCatalyst for Biodiesel Production”. Energy Conversion and Management. 76: 1009–1014. 2013.
[33] Zalukhu.M. 2011. “Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit dengan Menggunakan Katalis CaO dengan Proses Transesterifikasi”. http://repository.unri.ac.id/
[34] Material Safety Data Sheet. “Methanol”. Terra Nitrogen Corporation. 2016. [35] Mirnadaulina.M. 2011.”Pra Perancangan Pabrik Pembuatan Butinediol dari
Gas Asetilen dan Formaldehid dengan Kapasitas 2500 ton/ tahun”. http://repository.usu.ac.id/handle/1234565789/26938.
[36] An H., W.M. Yang, dan J. Li. ”Numerical Modeling on a Diesel Engine Fueled by Biodiesel–Methanol Blends”. Energy Conversion and Management. Vol93: 100–108. 2015.
[37] Man Kee Lam dan Keat Teong Lee. “Production of Biodiesel Using Palm Oil”. Biofuels: Alternative Feedstocks And Conversion Processes. 353-374. 2011.
43
[39] Prasertsit, Kulchanat., Patthanun Phoosakul, Sutham Sukmanee. Use of Calcium Oxide in Palm Oil Methyl Ester Production.Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Prince of Songkla University, Hat Yai, Songkhla, 90112. Thailand. 2013.
[40] Mathiyazhagan, M dan A. Ganapathi.Factors Affecting Biodiesel Production. ISSN: 2231 – 5101. Research in Plant Biology.Vol 1(2). Hal 1-5. Bharathidasan University.India.2011.
[41] Basumatary, Sanjay.2015.Transesterification Of Citrus Maxima Seed Oil To Biodiesel Using Heterogeneous Catalyst Derived from Peel and Rhizome Of Musa Balbisisana Colla.Department Of Chemistry,Bodoland University:India
[42] Saputra, Leo., Rakhmah, Noor., Pradita, Hapsari Tyas dan Sunardi. Produksi Biodiesel dari Minyak Jelantah dengan Cangkang Bekicot (Achatina Fulica) Sebagai Katalis Heterogen, Prestasi, Vol. 1 No. 2, p. 118-125,2012.
[43] Santoso, Nidya., Pradana, Ferdy dan Rachimoellah.2012. Pembuatan Biodiesel dari Minyak Biji Kapuk Randu (Ceiba pentandra) melalui proses transesterifikasi dengan menggunakan CaO sebagai Katalis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
13
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian, Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Sumatera utara, Medan. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 5-6 bulan.
3.2 Bahan dan Peralatan
3.2.1 Bahan Penelitian
Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain: 1. Waste Cooking Oil (WCO / minyak goreng bekas) 2. Kulit Kakao (K2CO3)
3. Aquadest (H2O)
4. Natrium Hidroksida (NaOH) 5. Phenolftalein (C20H14O4) 6. Metanol (CH3OH) 7. Etanol (C2H5OH) 8. Karbon aktif
3.2.2 Peralatan Penelitian
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain : 1. Erlenmeyer
2. Magnetic Stirrer 3. Hot Plate
14
11. Pipet Tetes 12. Statif dan Klem 13. Stopwatch 14. Piknometer
15. Viskosimeter Ostwald 16. Karet Penghisap 17. Buret
18. Furnace 19. Ball Mill 20. Labu leher tiga 21. Oven
22. Pompa vakum
3.3 Rancangan Percobaan
Penelitian ini dilakukan dengan variabel bebas berupa kulit kakao (b/b) sebagai katalis, rasio molar Metanol : WCO dan temperatur reaksi pada reaksi transesterifikasi. Adapun level kode dan kombinasi perlakuan penelitian dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:
Tabel 3.1 Rancangan Penelitian
Run Waktu
Reaksi % Katalis (b/b)
Rasio Molar Metanol/WCO
Temperatur Reaksi Transesterifikasi (oC)
1 4 9:1 65
2 4 12:1 65
3 4 15:1 65
4 5 9:1 65
5 2 Jam 5 12:1 65
6 5 15:1 65
7 6 9:1 65
8 6 12:1 65
9 6 15:1 65
10 4 9:1 65
11 4 12:1 65
12 4 15:1 65
13 5 9:1 65
14 3 Jam 5 12:1 65
15 5 15:1 65
16 6 9:1 65
17 6 12:1 65
19 20 21 22 23 24 25 26 27 4 Jam 4 4 4 5 5 5 6 6 6 9:1 12:1 15:1 9:1 12:1 15:1 9:1 12:1 15:1 65 65 65 65 65 65 65 65 65
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Proses Perlakuaan Awal Bahan Baku Minyak Goreng Bekas
Perlakuaan awal adalah proses penghilangan ketidakmurniaan dari minyak seperti lumpur, air, dan bongkahan makanan. Hal ini diperlukan untuk meningkatkan kualitas produksi biodiesel.Pertama minyak jelantah yang diperlukan disekat dan disaring partikel besar atau kotoran.Selanjutnya minyak jelantah yang ditampung di sebuah tangki (beaker glass) selama beberapa hari disaring agar partikel-partikel terkecil dipisahkan keluar.Kemudiaan, ada dua lapisan emulsi minyak dan minyak-air yang dibentuk di dalam tangki (beaker glass). Emulsi minyak - minyak-air dipanaskan selama ± 30 menit diatas 100 oC untuk menghilangkan kandungan air [16]
3.4.2 Analisa Bahan Baku
Analisa sampel dilakukan terhadap bahan baku dilakukan dengan analisa GC (Gas Chromatography) yang dianalisa di Pusat PKS Jalan Brigjen Katamso 51, Medan.
3.4.3 Pembuatan Abu
Proses pembuatan Abu katalis kulit kakao dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Ofori et all [11] yaitu:
1. Kulit buah kakao dikeringkan di bawah sinar matahari selama 2 minggu. 2. Kulit kering dipotong ukuran kecil (10 – 30 mm3).
3. Kulit kakao di haluskan dengan ball mill kemudian ditimbang sebanyak 15 gr ke dalam cawan porselen dengan ukuran 75 ml.
4. Cawan dimasukkan ke dalam furnace.
16
6. Ditimbang hasil pembakaran menggunakan neraca digital. 7. Dicatat data hasil kalsinasi.
8. Abu di hitung kadar abu hasil kalsinasi dengan cara rumus: Rendemen Abu (%) = Berat Akhir
Berat Awal × 100%
9. Abu hasil kalsinasi di analisa dengan metode AAS (Atomic Absorption Spectrometer) untuk melihat kadar kandungan K2O abu kulit kakao
3.4.4 Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku WCO dengan Metode AOCS
ca5a-40
Untuk analisa kadar FFA bahan baku WCOsesuai dengan AOCS Official Method ca5a-40 dengan prosedur sebagai berikut :
1. Bahan baku WCO sebanyak 20 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer. 2. Etanol 95% ditambahkan sebanyak 150 ml (v/v)
3. Campuran dikocok kuat dan diambil 10 ml untuk dilakukan titrasi dengan NaOH 0,1 N dengan indikator fenolftalein (10 g/l dalam 95% etanol) 3 tetes. Titik akhir tercapai jika warna larutan berwarna merah rosa
4. Dicatat volume NaOH 0,1 N yang terpakai. Kadar FFA= T x V x BM
berat sampel x 10
Dimana: T = normalitas larutan NaOH V = volum larutan NaOH terpakai M = berat molekul FFA
3.4.5 Proses Penurunan Kadar FFA
Prosedur penurunan kadar FFA ini dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Putra,dkk dengan beberapa modifikasi :
1. Penyaringan langsung dengan menggunakan kertas saring. filtrasi pertama dilakukan untuk menghilangkan zat padat.
2. Proses adsorpsi dilakukan dalam 100 ml gelas kaca.
3. Dimasukkan 50 g minyak yang digunakan dipanaskan sampai 100 C.
5. Campuran tersebut kemudian disaring
6. Dihitung kadar FFA, jika dibawah 1% maka dilanjukan proses transesterifikasi.
3.4.6 Proses Transesterifikasi WCO Menggunakan Katalis Kulit Kakao K20
Prosedur transesterifikasi dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Ritonga dkk [18] dan Petrus dkk [19] yaitu:
1. Ditimbang abu Kulit kakao sebanyak 4% (b/b) lalu dimasukkan ke dalam beaker glass dan ditambahkan metanol hingga sesuai dengan rasio molar metanol/WCO 6:1 ke dalam beaker glass lalu didiamkan 24 jam.
2. Sejumlah WCO dimasukan dengan metanol dengan rasio molar yang telah ditentukan dari metanol terhadap WCO ke dalam labu leher tiga yang dilengkapi dengan pendingin refluk, termometer dan magnetic stirrer diatas hot plate.
3. Dimasukkan K20dengan berat tertentu dari berat total WCO dan etanol ke dalam campuran didalam labu leher tiga.
4. Dipanaskan campuran dengan hot plate hingga mencapai suhu reaksi konstan sebesar 65 0C, dihomogenkan campuran menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 500 rpm selama waktu tertentu.
5. Dimasukkan campuran reaksi ke dalam corong pemisah dan dibiarkan hingga terbentuk 2 lapisan.
6. Dipisahkan lapisan bawah yang merupakan campuran K20, metanol dan gliserol dari lapisan atas.
7. Ditambahkan air panas ke dalam corong pemisah yang berisi lapisan atas dan dikocok untuk mengekstrak pengotor yang masih terdapat dalam lapisan ini, sehingga terbentuk kembali 2 lapisan. Dibuang kembali lapisan bawah dan perlakuan ini diulang beberapa kali hingga air cucian berwarna bening.
8. Dikeringkan lapisan atas yang merupakan metil ester. 9. Ditimbang metil ester yang telah kering dan dianalisis.
18
3.4.7 Sketsa Percobaan
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Waste Cooking Oil (WCO) Secara Transesterifikasi Menggunakan Metanol dan Katalis Kulit Kakao
Keterangan gambar: 1. Statif dan klem 2. Stirrer
3. Termometer 4. Labu leher tiga 5. Heater
6. Refluks kondensor 7. Air dingin masuk 8. Air dingin keluar 1
2
3 4
5
7 8
3.4.8 Prosedur Analisa
3.4.8.1Analisa Komposisi Bahan Baku dan Kadar FFA WCO serta Biodiesel
yang dihasilkanmenggunakan GCMS
Komposisi bahan baku dan kadar FFA WCO serta biodiesel yang dihasilkan akan dianalisa menggunakan instrumen GCMS pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS).
3.4.8.2Analisa Viskositas Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode Tes ASTM
D 445
Adapun Prosedur Analisis viskositas kinematik dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Agus dalam Donny and Allen [18] yaitu :
1. Viskosimeter dikalibrasi dengan air untuk menentukan harga k (konstanta viskosimeter).
2. Viskometer Ostwalddiisi 5 mL sampel metil ester.
3. Dihitung waktu yang dibutuhkan sampel untuk melewati jarak antara dua tanda yang terdapat pada viskometer. Pengukuran waktu alir dilakukan sebanyak tiga kali.
4. Nilai viskositas dihitung dengan rumus :
μmetilester = k x sgmetilester x t
Dimana :
sgmetilester =densitas metil ester densitas air
Nilai viskositas dinamik dikonversikan menjadi viskositas kinematik dengan persamaan berikut :
20
3.4.8.3Analisa Densitas Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode Tes OECD
109
Untuk analisa densitas menggunakan Metode Tes OECD 109. Untuk pengukuran densitas ini menggunakan peralatan utama yaitu piknometer. Perbedaan berat kosong dan penuh dihitung pada suhu 20oC.
Prosedur Analisis densitas dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Agus dalam Donny dan Allen [18] yaitu :
1. Massa piknometer dikalibrasi dengan air untuk mengetahui volumenya 2. Piknometer diisi sampel metil ester dan ditimbang massanya
3. Densitas sampel dihitung dengan rumus :
3.5 Flowchart Penelitian
3.5.1 Pembuatan Abu
Gambar 3.2 Flowchart Percobaan Pembuatan Abu Mulai
Selesai
Kulit buah kakao dikeringkan dibawah sinar matahari selama 2 minggu
Dipotong kecil dan ditimbang sebanyak 60 gr
Diletakkan ke dalam cawan dan dimasukkan ke dalam
muffle furnace selama 4 jam dengan temperature 6500C
Ditimbang hasil pembakaran menggunakan neraca digital
Dicatat massa abu hasil kalsinasi
22
3.5.2 Flowchart Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku WCO
Gambar 3.3 Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku WCO
Selesai
Dicatat volume NaOH 0,1 yang terpakai
Bahan baku WCO sebanyak 20 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer
etanol 95% ditambahkan sebanyak 150 ml
Campuran dikocok kuat hingga sampel larut dan diambil sebanyak 10 ml
Ditritasi dengan NaOH 0,1 N dan ditambah 3-5 tetes indikator
3.5.3 Flowchart Penurunan Kadar FFA
Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi
Mulai
Bahan baku CPO sebanyak 7,05 ± 0,05 gram dimasukkan ke dalam erlenmeyer
Selesai
k 5 g karbon aktif dituangkan ke dalam minyak dan kemudian diaduk selama 80 menit.
Dimasukkan 50 g minyak yang digunakan dipanaskan sampai 100 C. Penyaringan langsung dengan menggunakan kertas saring. filtrasi pertama
dilakukan untuk menghilangkan zat padat.
Campuran tersebut kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring
24
3.5.4 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO
Dipanaskan campuran dengan hot plate hingga mencapai suhu reaksi konstan sebesar 60 0C, dihomogenkan campuran
menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 500 rpm selama waktu tertentu
Dimasukkan campuran reaksi ke dalam corong pemisah
Ditimbang WCO, Metanol dan katalis K20yang telah disiapkan dengan berat tertentu
Dimasukkan K20 dengan berat tertentu dari berat total WCO dan
metanol ke dalam campuran didalam labu leher tiga Mulai
Dimasukan WCO dan Metanol dengan rasio molar yang telah ditentukan dari metanol terhadap WCO ke dalam labu leher tiga yang dilengkapi dengan pendingin refluk, termometer dan magnetic stirrer diatas hot plate.
Apakah sudah terbentuk 2 lapisan
?
Dibiarkan hingga terbentuk 2 lapisan
Ya
Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO Menggunakan Katalis K20
Selesai
Dikeringkan biodiesel dengan menggunakan oven untuk mengurangi kadar air
Ditambahkan air panas ke dalam corong pemisah yang berisi lapisan atas dan dikocok sehingga terbentuk kembali 2 lapisan
Ditimbang biodiesel yang telah kering dan dianalisis
Prosedur di atas diulangi untuk variabel proses lainnya seperti yang telah dijelaskan pada rancangan percobaan
A A
Dibuang kembali lapisan bawah
Apakah air cucian sudah bening ?
Ya
26
3.5.5 Flowchart Analisis Viskositas
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Viskositas
Dilakukan pengukuran sebanyak 3 kali
Dihisap air dengan karet penghisap sampai melewati batas atas viskosimeter
Selesai
Cairan dibiarkan turun dan diukur waktu saat air turun dari batas atas ke batas bawah viskosimeter
Mulai
Diisi sebanyak 5 ml air ke dalam viskosimeter
Ditentukan konstanta viskosimeter
Diisi sebanyak 5 ml metil ester ke dalam viskosimeter
Pengukuran waktu dilakukan sebanyak 3 kali seperti pada pengukuran waktu alir air
3.5.6 Flowchart Analisis Densitas
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Densitas
Piknometer dikalibrasi dengan air untuk mencari volume piknometer (mair/ρair)
Dimasukkan metil esterkedalam piknometer dan ditimbang massanya
Dihitung densitas metil ester (msampel/volum piknometer)
Mulai
Selesai
28
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 KARAKTERISTIK WCO (Waste Cooking Oil)
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah WCO (Waste Cooking Oil). Waste Cooking Oil yang digunakan yaitu minyak hasil sisa penggorengan yang diperoleh dari pedagang gorengan atau dari usaha kecil menengah.WCO diperoleh dari pedagang gorengan yang terletak di Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan. Adapun karakteristik WCO (Waste Cooking Oil) dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.1 Karakteristik WCO (Waste Cooking Oil) Sebelum Pretreatment
Karakteristik Nilai
nis (g/mL) 0,910 kg/m3
%) 3,13
Air 1,241
Gelap, keruh
4.2 PROSES PRETREATMENT WCO (Waste Cooking Oil)
Sebelum proses Transesterifikasi, dilakukan perlakuan awal yaitu proses pretreatment pada limbah waste cooking oil dengan cara mencampurkan karbon aktif sebanyak 1% dari minyak jelantah yang telah di panaskan 1000C.Adapun tujuan dilakukan pretreatment adalah untuk menurunkan kadar air dan angka asam lemak bebas secara signifikan pada waste cooking oil.
Bahan baku untuk proses transesterifikasi harus memiliki angka asam lemak bebas 0,5 - 1 % [37].Jikakadar asam lemak bebas tinggi akan mengakibatkan reaksitransesterifikasi terganggu akibat terjadinyareaksi penyabunan antara katalis dengan asam lemak bebas sehingga menurunkan yield biodiesel [38].
4.2.1 Karakteristik Waste Cooking OilSetelah Pretreatment
Adapun karakteristik Waste Cooking Oil setelah pretreatment dapat dilihat pada tabel 4.2
Karakteristik Nilai
Densitas 0,907 kg/m3
ALB 0,82 %
Kadar Air 0,48
Warna Terang, Jernih
Berdasarkan tabel diatas, dapat dilihat bahwa setelah pretreatment, karakteristik waste cooking oil lebih bagus. Hal ini terlihat dari densitas dan asam lemak bebas yang semakin menurun sedangkan warna semakin terang (jernih). Dari angka asam lemak bebas waste cooking oil sebelum dilakukan pretreatment yaitu 3,13 %. Kemudian setelah dilakukan pretreatment, angka asam lemak bebas berkurang menjadi 0,82%. Dengan demikian, hasil pretreatment dapat dilanjutkan ke dalam proses transesterifikasi karena angka asam lemak bebas < 1 %.
4.2.2 Analisis Komposisi Waste Cooking Oil
Minyak jelantah hasil pre-treatment dilakukan analisis menggunakan GC(Gas Chromatography) untuk mengetahui komposisi asam-asam lemak yang terkandung di dalamnya. Hasil GC dapat dilihat pada tabel 4.3 dan dalam bentuk kromatogram disajikan pada gambar LD.1
Tabel 4.3 Komposisi Asam Lemak dari Waste Cooking Oil Jenis
Asam Lemak
No Retention
Time (menit) Komponen Penyusun
Komposisi % (b/b)
Asam Lemak
Jenuh
1 2,635 Asam Dekanoat (C10:0) 0,0777 2 5,368 Asam Laurat (C12:0) 0,3935 3 8,196 Asam Miristat (C14:0) 0,9550 4 11,178 Asam Palmitat (C16:0) 41,0134 5 15,920 Asam Arakidat (C20:0) 0,3465 6 13,670 Asam Stearat (C18:0) 3,9562
Total 46,725%
Asam Lemak
Tak Jenuh
1 14,011 Asam Oleat (C18:1) 44,1591 2 14,512 Asam Linoleat (C18:2) 8,7113 3 14,933 Asam Linolenat (C18:3) 0,0189 4 11,465 Asam Palmitoleat (C16:1) 0,2126 5 16,113 Asam Eikosenoat (C20:1) 0,1559
Total 53,257%.
30
sampel minyak jelantah terletak pada puncak ke 7 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam oleat sebesar 44,1591%, pada puncak ke 4 yaitu asam lemak jenuh berupa asam palmitat sebesar 41,0134% dan pada puncak ke 8 yaitu asam lemak tidak jenuh berupa asam linoleat sebesar 8,7113%. Dari hasil analisa gas kromatografi diperoleh kandungan asam lemak jenuh pada sampel minyak jelantah adalah 46,725% dan asam lemak tidak jenuh sebesar 53,257%.
Berdasarkan data komposisi asam lemak dari minyak jelantah, maka diperoleh berat molekul rata rata FFA Waste Cooking Oil adalah 270,005 gr/mol dan berat molekul rata rata Waste Cooking Oil (dalam bentuk trigliserida) adalah 848,1908
gr/mol.
4.3 YIELD BIODIESEL KATALIS KOH MURNI DENGAN KATALIS ABU KULIT KAKAO
Pembuatan biodiesel dengan menggunakan katalis abu kulit kakao dibandingkan dengan menggunaan katalis KOH murni yang telah dilakukan oleh Aladetuyi et al [14], untuk melihat kemampuan katalis abu kulit kakao dalam mentransesterifikasi minyak menjadi biodiesel. Pada penelitian yang dilakukan oleh aladetuyi et all, diperoleh perbandingan hasil yield biodiesel menggunakan katalis Cocoa Pod Ash dan KOH dengan bahan baku palm kernel oil (PKO) pada kondisi reaksi yang sama yaitu temperature 1000C, waktu reaksi 2 jam dan rasio mol metanol : minyak 5,62:1 mol/mol (5:1(w/v)) sebesar 94 dan 90 %. Sehingga penelitian ini menggunakan kulit kakao sebagai katalis pada pembuatan biodiesel.
Katalis yang digunakan pada penelitian yaitu sebesar 4,5, dan 6 (wt %).Dari hasil analisa AAS (Atomic Absorbtion Spectrophometer) persentasi K2O yang terkandung dalam abu kulit kakao yang di kalsinasi pada suhu 6500C sebesar 54,38%. Sehingga banyaknya katalis yang berfungsi dalam reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis abu kulit kakao sebesar 2,17 ; 2,71 ; dan 3,26 (% wt). Yield biodiesel yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 4.4
Katalis Jumlah Katalis Yield
KOH Murni 0,5 g 90, %
Abu Kulit Colat (0,5g KOH) 1,09 g 94 %
4.4 PENGARUH VARIABEL WAKTU REAKSI DAN PERSEN KATALIS
TERHADAP YIELD DAN KEMURNIAN BIODIESELPADA
PROSESTRANSESTERIFIKASI
4.4.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Kemurnian
Biodiesel
Adapun hubungan antara waktu reaksi dan persen katalis terhadap kemurnian biodiesel pada kondisi suhu reaksi 65oC dan rasio molar alkohol dan minyak 12 : 1 dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.1 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis Terhadap Kemurnian Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
Pada penelitian ini, berdasarkan gambar 4.1 dapat dilihat bahwa semakin lama waktu reaksi maka kemurnian biodiesel yang di hasilkan akan semakin meningkat dan akan turun jika waktu reaksi terlalu lama. Seperti yang di tunjukkan gambar 4.1, pada persen katalis 4% kondisi waktu reaksi 2 jam ke 3 jam dapat dilihat kemurnian meningkat dari 96,82% menjadi 98,98% , akan tetapi menurun pada saat waktu reaksi 4 jam yaitu 69,81%.
Ritonga dkk [18] melakukan penelitian tentang produksi metil ester dengan transesterifikasi minyak sawit menggunakan katalis K2O dari kulit buah kelapa. Pada
60 65 70 75 80 85 90 95 100
120 180 240
32
penelitian ini, jumlah katalis yang diteliti yaitu 1, 2 dan 3 % (b/b). Kondisi optimumnya didapatkan pada jumlah katalis yaitu pada 1 %, rasio molar 6:1 dengan suhu 65 oC pada waktu 2 jam dengan kemurnian tertingginya berada pada 92,99 %.
Kemurnian dari biodiesel akan meningkat dengan seiring bertambah nya waktu akan tetapi apabila kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka kemurnian akan semakin berkurang [39].
Hasil penelitian ini telah sesuai dengan yang dilaporkan oleh Prasertist [39] dimana pada katalis 6% kemurnian meningkat seiring bertambahnya waktu reaksi dari 2 jam ke 3 jam yaitu dari 98,76 menjadi 99,58% akan tetapi menurun pada waktu reaksi 4 jam yaitu 99,49%. Waktu reaksi yang semakin banyak akan mengurangi kemurnian dari biodiesel yang dihasilkan.
Penelitian ini lebih baik dari Ritonga,dkk dikarenakan kemurnian biodiesel sebesar 99,58% pada kondisi reaksi pada suhu 65 0C, rasio molar 12:1, waktu 3 jam dan persen katalis 6% .
4.4.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Yield Biodiesel
Adapun hasil penelitian pembuatan biodiesel dari Waste Cooking Oildengan variasi waktu reaksi dan persen katalis dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.2 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Yield Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa semakin lama waktu reaksi maka yield yang dihasilkan semakin banyak dan apabila waktu reaksi terlalu lama maka yield akan berkurang. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.2 pada persen katalis 6%
50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00
120 180 240
pada waktu 120 menit didapatkan yield sebesar 79,61% dan meningkat pada waktu reaksi 180 menit yaitu sebesar 92,68 dan menurun pada waktu 240 menit.
Waktu reaksi yang berlebih dapat menyebabkan penurunan berat metil ester karena waktu reaksi yang lebih lama mengakibatkan reaksi balik (reversible) sehingga akan mengurangi produk (biodiesel). Karena adanya reaksi balik, yaitu metil ester yang terbentuk kembali menjadi trigliserida sehingga tidak menjamin bahwa semakin lama waktu reaksi akan menghasilkan produk yang lebih banyak. Peningkatan waktu reaksi tidak meningkatkan yield biodiesel. Sedangkan untuk waktu reaksi yang terlalu singkat menyebabkan trigliserida belum terkonversi menjadi metil ester sehingga yield yang dihasilkan menjadi kecil [40].
Jumlah katalis yang semakin besar akan menghasilkan yield yang lebih besar juga [10].
Basumatary [41] juga melakukan penelitian transesterifikasi minyak biji jeruk bali dengan katalis K2O dari kulit pisang dalam pembuatan biodiesel. Penelitian tersebut menghasilkan yield biodiesel maksimum 93% dengan kondisi reaksi : temperature reaksi 320C, waktu 3,5 jam, metanol 20 ml, dan minyak 2 g,persen katalis 20%, aktivasi katalis pada suhu 4000C.
34
4.5 ANALISIS SIFAT FISIK BIODIESEL DARI LIMBAH WASTE COOKING OIL
4.5.1 Analisis Densitas
Adapun hasil analisis densitas biodiesel dengan variasi waktu reaksi dan persen katalis dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.3 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap Densitas Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC
Dari gambar 4.3 dapat dilihat bahwa semakin lamawaktu reaksi yang digunakan maka densitas yang dihasilkan akan semakin kecil.Hal ini disebabkan karena telah terjadi pemutusan gliserol dari trigliserida sehingga terbentuk senyawa dengan ukuran molekul yang lebih kecil[42].
Densitas atau massa jenis menunjukan perbandingan berat per satuan volume. Karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalordan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volumebahan bakar.Jika biodiesel memiliki massa jenis melebihiketentuan, akan terjadi reaksi tidak sempurna pada konversi minyak. Biodiesel dengan mutu seperti ini tidakseharusnya digunakan untuk mesin diesel karena akanmeningkatkan keausan mesin, emisi, dan menyebabkankerusakan pada mesin[43].
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 04-7182-2012), densitas biodiesel pada suhu 40 oC adalah 850-890 kg/m3. Dari hasil penelitian untuk berbagai variasi yang dilakukan diperoleh densitas berkisar 850-880 kg/m3. Dengan demikian biodiesel yang diperoleh telah memenuhi standar densitas biodiesel.
835 840 845 850 855 860 865 870 875 880
120 180 240
4.5.2 Analisis Viskositas
Adapun hasil analisis viskositas kinematik biodiesel dengan variasi waktu reaksi dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 4.4 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen katalis terhadap Viskositas Kinematik Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC dan Rasio Molar Metanol : Minyak 12:1
Dari gambar 4.4 dapat dilihat bahwa semakin lamawaktu reaksi yang digunakan maka viskositas kinematik yang dihasilkan akan semakin rendah. Hal ini disebabkan karena reaksi transesterifikasi mengubah trigliserida menjadi metil ester yang memiliki ukuran molekul lebih kecil dan mengakibatkan viskositas juga semakin rendah [42].
Viskositasmerupakan salah satu parameter penting dalam kelayakanpenggunaan biodiesel dalam mesin diesel.Viskositas adalah tahanan yang dimiliki fluida yang dialirkandalam pipa kapiler terhadap gaya gravitasi yang biasanyadinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalir padajarak tertentu. Jika viskositas semakin tinggi, tahanan akansemakin tinggi. Hal ini sangat penting karena mempengaruhikenerja injektor dalam mesin diesel[43].
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 04-7182-2012), viskositas kinematik biodiesel pada suhu 40 oC adalah 2,3-6,0 mm2/s. Dari hasil penelitian untuk berbagai variasi yang dilakukan diperoleh viskositas kinematik berkisar 5,0-6,0 mm2/s. Dengan demikian biodiesel yang diperoleh telah memenuhi standar viskositas kinematik biodiesel. 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6,0
120 180 240
36
4.6 PERBANDINGAN PENELITIAN DENGAN PENELITIAN
TERDAHULU
Ritonga dkk [18] melakukan penelitian tentang produksi metil ester dengan transesterifikasi minyak sawit menggunakan katalis K2O dari kulit buah kelapa, dimana jumlah katalis yang diteliti yaitu 1, 2 dan 3 % (b/b) dengan kondisi optimumnya pada 1 %, rasio molar 6:1 dengan suhu 65 oC pada waktu 2 jam sehingga kemurnian tertingginya berada pada 92,99 %. Penelitian ini lebih baik dari Ritonga,dkk dikarenakan kemurnian biodiesel sebesar 99,58% pada kondisi reaksi pada suhu 65 0C, rasio molar 12:1, waktu 3 jam dan persen katalis 6% .
Basumatary [41] juga melakukan penelitian transesterifikasi minyak biji jeruk bali dengan katalis K2O dari kulit pisang dalam pembuatan biodiesel. Penelitian tersebut menghasilkan yield biodiesel maksimum 93% dengan kondisi reaksi : temperature reaksi 320C, waktu 3,5 jam, metanol 20 ml, dan minyak 2 g,persen katalis 20%, aktivasi katalis pada suhu 4000C.
Pada penelitian ini, kondisi terbaik yang didapatkan adalah pada waktu reaksi 180 menit, persen katalis 6%, suhu reaksi 65oC, dan pada rasio molar metanol : minyak 12:1 yang memberikan yield biodiesel sebesar 92,68 %. Hasil penelitian ini sesuai dengan yang dilaporkan oleh Basumatary [41].
4.7 KARAKTERISTIK BIODIESEL YANG DIHASILKAN
Adapun karakteristik biodiesel yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut:
Tabel 4.5 Karakteristik Biodiesel yang Dihasilkan Rasio Mol Alkohol/Minyak Waktu (Jam) Jumlah Katalis (%) Yield (%) Kemurnian (%) Densitas
(kg/m3)
Viskositas Kinematik
(cSt)
12:1 2 4 79,40 96,8248 861,643 5,724978
12:1 3 4 81,96 98,9841 852,573 5,719035
12:1 4 4 58,06 69,1156 847,131 5,703988
12:1 2 5 75,99 97,4268 865,271 5,632336
12:1 3 5 89,06 98,9512 857,108 5,588504
12:1 4 5 81,67 98,8693 853,480 5,570241
12:1 2 6 79,61 98,7690 875,247 5,928198
12:1 4 6 89,61 99,4985 852,840 5,500841 Dari tabel di atas, dapat dilihat bahwa kondisi terbaik pada pembuatan
39
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan adalah :
1. Karakteristik yang dimiliki waste cooking oil tidak layak dilakukan proses transesterifikasi, sehingga dilakukan pretreatmentdengan menggunakan karbon aktif untuk menurunkan kadar asam lemak bebas (ALB) dari 3,13 % menjadi 0,82%, sehingga didapat persentase penurunan ALB WCO setelah pretreatment sebesar 73,80 %.
2. Katalis kulit coklat layak digunakan pada pembuatan biodiesel, karena yield yang dihasilkan lebih besar dari katalis KOH murni.Kandungan K2O dalam abu kulit coklat pada temperatur kalsinasi 650oC sebesar 54,38 %.
3. Hasil kemurnian dan yield biodiesel yang tertinggi adalah 99,5874 % dan 92,68% diperoleh pada suhu operasi 65 oC dengan persen katalis 6 %, rasio molar metanol : WCO sebesar 12:1 selama 3 jam.
4. Penelitian ini telah memenuhi syarat standard biodiesel karena kemurnian yang tertinggi telah mencapai 99,5874 %, sementara standard kemurnian biodiesel harus mencapai >96,5 %.
5.2 SARAN
Adapun saran yang dapat diberikan adalah :
1. Penelitian berikutnya disarankan untuk meneliti lebih lanjut lagi variasi yang sama, namun dengan penggunaan % katalis yang lebih tinggi, agar diketahui pengaruh katalis yang lebih jelas.
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel
[image:32.595.145.492.403.513.2]Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan karena diproduksi dari sumber daya alam. Biodiesel umumnya diproduksi secara transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewan dengan alkohol seperti metanol atau etanol dengan adanya katalis asam atau katalis alkali [10].Biodiesel dianggap sebagai sumber energi terbarukan untuk menggantikan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi dan telah menarik begitu banyak perhatian karena keramahan terhadap lingkungan dan dapat diperbaharui [20]. Biodiesel yang merupakan pengganti bahan bakar, terbuat dari monoalkil ester rantai panjang asam lemak yang disiapkan dari minyak sayuran terbarukan atau lemak hewan, telah mampu menjadi pertimbangan menarik sebagai sebuah bahan bakar terbarukan alternatif untuk mesin diesel [21]. Berikut adalah tabel syarat mutu biodiesel sesuai standar SNI 04 – 7182- 2006 [22].
Tabel 2.1Syarat Mutu Biodiesel sesuai standar SNI 04 – 7182- 2006
Properties Nilai
Massa jenis 850 – 890 kg/m3 Viskositas Kinematik 2,3 – 6,0 mm2/s
Angka setana <51
Titik nyala >100 0C Titik kabut >18 0C Residu karbon < 0,05 %
2.2 Waste Cooking Oil (Minyak Goreng Bekas / Jelantah)
Minyakgoreng bekasmerupakan salahsatu bahan bakuyangmemiliki peluang untukpembuatan biodiesel, karenaminyakinimasihmengandung trigliserida, di samping asam lemak bebas [24].Dari sejumlah pengujian awal yang dilakukan, diperoleh bahwa biodiesel hasil dari minyak jelantah ini dapat digunakan sebagai substitusi langsung minyak solar dengan pengurangan performa yang tidak signifikan, hanya 5 -7 % terhadap daya dan torsi pada putaran maksimum [23].
[image:33.595.164.473.447.562.2]Data statistikmenunjukkan bahwaterdapatkecenderungan peningkatanproduksiminyakgoreng.Dari2,49juta tonpadatahun 1998,menjadi 4,53jutatontahun 2004 dan5,06 jutatonpadatahun2005.Selain ketersediaannya yangrelatif berlimpah,minyakgoreng bekasmerupakan limbahsehinggaberpotensi mencemarilingkungan berupanaiknyakadarCOD (Chemical Oxygen Demand) dan BOD(Biology OxygenDemand)dalam perairan,selainitujuga menimbulkanbaubusukakibatdegradasi biologi.Oleh karena itu perludilakukanusaha-usahapemanfaatan minyakgoreng bekastersebut.Salahsatunyaadalah sebagaibahanbakudalampembuatanbiodiesel [5].Berikut adalah tabel sifat fisika dan kimia dari waste cooking oil [23].
Tabel 2.2sifat fisika dan kimia waste cooking oil (WCO) yang digunakan sebagai pembuatan biodiesel.
Sifat Kimia dan Fisik Minyak Jelantah Nilai Viskositas (40 0C) 49,442 Asam Lemak Bebas (FFA,%) 1,836 Total Acid Number (TAN, mlKOH/gr) 2,92 Bilangan Penyabunan (ml KOH/gr) 115,723
2.3 Transesterifikasi
9
gliserin dariminyak dan mereaksikanasam lemak bebasnyadenganalkohol menjadi alkohol ester (Fatty AcidMethyl Ester) atau biodisel[3].
[image:34.595.118.520.176.377.2]Adapun proses transesterifikasi secara umum dapat dilihat dalam gambar berikut [25] :
Gambar 2.1 Skema proses transesterifikasi
Pada prosestransesterifikasiini terdiri terjadi tiga
urutanreaksiberturut-turutdanreversibelyaitu mengubahtrigliseridamenjadidigliserida, kemudian menjadimonogliserida, dan akhirnyamenjadigliserindanmetil ester asam lemak [26].
NBB(National Biodiesel Board) mendeskripsikan keuntungan produksi biodiesel dari segi produsen yakni [27] :
• Produsenbiodieselsudahmenyediakanbahan bakar yang sangatberkelanjutan. Produksi biodiesel membuat kita tumbuhsebagaiindustri, dan terusmeningkatkankualitas hidup, menjagalingkungan, dan memperkuatekonomi.
• Meningkatkankualitas udara, sifatnya dapat terbarukan, dan pembuatan biodiesel inimenciptakanlapangan pekerjaan masyarakat.
• Biodieselmemiliki"keseimbangan energi" yang sangat tinggi
Akan tetapi, pada saattransesterifikasiminyak nabatimemilikimasalah besarkarenamembentuksabunsebagaiproduk sampinganyang tidak diinginkan, di manajumlahlimbahyangdihasilkan besar, korosif, danmembutuhkan waktulebih lamauntukproses pemisahan [28].
2.4 Katalis
Katalis digunakan untuk transesterifikasi mungkin homogen atau heterogen.Transesterifikasi homogen adalah metode yang paling mudah namun sangat kompleks pada pemisahan antara produk dan langkah pemurnian karena sifat homogen campuran, dan juga cenderung membentuk sabun yang memerlukan air lebih untuk mencuci sehingga mengakibatkan biaya produksi yang lebih tinggi. Oleh karena itu,katalisheterogenlebih disukai. Transesterifikasi heterogen lebih murah dan proses yang lebih simpel. Transesterifikasi heterogen memilikiproses
pemisahansederhanasebagaikatalisdalam faseberbeda antarareaktandenganprodukdaneliminasipembentukansabunsehingga yang paling sering
digunakan dan disukai adalah katalis heterogen [30].
[image:35.595.191.449.332.548.2]Adapun mekanisme katalis basa pada proses transesterifikasi dapat dilihat pada gambar di bawah ini [32]:
Gambar 2.3 Mekanisme katalis basa transesterifikasi
Penggunaankatalisheterogen dalamreaksi esterifikasi dapat menghindariadanyamasalah seperti: korosiinstrumen,timbulan sampahdariprosesnetralisasiasam, dan kesulitanpemisahanproduk yang terkait dengan penggunaancairanhomogenasam sepertiasam sulfat, danhal ini sangatpenting dalammengembangkanproses yang lebihramah lingkungandan ekonomis [33].
2.5 Kulit Kakao
Pada penelitian ini, katalis yang digunakan yaitu kulit kakao (K2CO3).Kulit kakao
11
karbonat (K2CO3).K2CO3dariabuCPH (Cocoa Pod Husk ) dianalisismengandungsekitar
142mg/g karbonat, 3,7 mg / g nitrat, 1,23 mg / g fosfat dan beberapa jejak silikat dan sulfat. Kalium darikulit kakao memiliki potensi sebagai sumber katalis basa heterogen, dimana kulit kakao merupakan limbah terbarukan dan ramah lingkungan untuk produksi biodiesel yang berkelanjutan[11].Pada treatment kalsinasi dari katalis ini di lakukan untuk mendekomposisi dari potassium karbonat yang terkandung di dalamnya[12].
K2CO3 K2O + CO2
Gambar 2.2 Hasil Kalsinasi dari K2CO3
Abu dari kulit kakao memiliki titik leleh 8910C, kepadatan 2,29 g/cm3, kelarutan standar 105,5 g/100g air dan pH 11,4 – 12 [11].
2.6 Metanol
Untuk membuat biodiesel, ester dalam minyak nabati perlu dipisahkan dari gliserol. Selama proses transesterifikasi, komponen gliserol dari minyak nabati digantikan oleh alkohol. Alkohol yang paling umum digunakan adalah metanol karena memiliki berat molekul paling rendah sehingga kebutuhan untuk proses transesterifikasi relatif sedikit, harganya lebih murah, daya reaksinya lebih tinggi dan lebih stabil dibandingkan dengan alkohol berantai panjang [34].
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peningkatan pertumbuhan ekonomi global menyebabkan permintaan bahan bakar meningkat sehingga ketersediaan bahan bakar fosil menipis.Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil mengakibatkan bahaya lingkungan seperti emisi gas rumah kaca dan polutan. Jadi hal ini sangat mendesak untuk menemukan sumber energi yang bersih dan terbarukan untuk menggantikan bahan bakar fosil [1]. Maka dari itu semakin maraknya peningkatan minat terhadap sumber-sumber energi alternatif atau baru, salah satunya ialah biodiesel. Bahan bakar ini dapat diperbarui, tidak beracun, mudah didegradasi secara biologis, bahan bakar alternatif, dapat digunakan di dalam infrastruktur mobil diesel saat ini tanpa modifikasi mesin utamanya [2].
Biodieseladalahalkilesterdarirantaipanjangasam lemakyang berasal bahan berlemak, sepertiminyak nabatiataulemakhewani [3].Minyakjelantah(wastecookingoil /
WCO)adalahminyaklimbahyang bisa berasal dari jenis-jenis minyak gorengseperti halnya minyak jagung, minyak sayur, minyaksamindansebagainya.Minyakinimerupakanminyakbekas pemakaian kebutuhan rumah tangga, umumnyadapatdigunakan kembaliuntuk keperluankuliner akantetapibila ditinjaudarikomposisi kimianya,minyak jelantahmengandung senyawa-senyawayang bersifatkarsinogenikyangterjadi selamaprosespenggorengan. Jadijelasbahwa pemakaianminyakjelantahyang berkelanjutan dapatmerusak kesehatan manusia,menimbulkanpenyakitkanker,
danakibatselanjutnyadapatmengurangikecerdasangenerasiberikutnya.Untuk
ituperlupenangananyang tepatagarlimbahminyakjelantahinidapatbermanfaat dan tidak menimbulkan kerugian dari aspek kesehatanmanusia dan lingkungan [4].Data statistikmenunjukkan bahwaterdapatkecenderungan peningkatanproduksiminyakgoreng.Dari2,49juta tonpadatahun 1998,menjadi 4,53jutatontahun 2004 dan5,06 jutatonpadatahun2005 [5].
[6].Metanolmerupakanpelarut yang bersifat universal yang dapat menarik sebagian besar senyawa kimia dalam tanaman [7]. Metanol secara umum telah digunakan sebagai pelarut dan agen esterifikasi dalam pembuatan biodiesel dibawah kondisi supercritical karena sifatnya yang memiliki titik didih rendah dan tekanan yang rendah pula [8]. Karakteristik positif yang paling penting darimetanol adalah biaya rendah, waktu reaksi cepat dan pemisahan fase mudah [9].
Biodiesel umumnya diproduksi secara transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewan dengan alkohol seperti metanol atau etanol dengan adanya katalis asam atau katalis alkali [10].Dalam penelitian ini, digunakan katalis heterogen yang mudah diperoleh, murah dan juga yang ramah terhadap lingkungan, seperti dari Kulit Kakao.Kulit kakao (Cocoa Pod
Husk/ CPH) adalah limbah pertanian utama dari industri kakao dan telah ditemukan
kayaakan kalium karbonat (K2CO3).Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kakao
terbesar ke tiga di dunia. Luas lahan pertanian kakao di Indonesia sebesar 1,7 juta hektar dengan produktivitas sekitar 720 ton per tahun [44]. Sementara itu, Kalium dari abu kulit kakao (Cocoa Pod Husk/CPH) merupakan sumber potensi tinggi sebagai katalis untuk produksi biodiesel karena dapat diperbaharui dan ramah lingkungan sehingga, dalam penelitian ini digunakan sebagai katalis dasar heterogen untuk transesterifikasi [11]. Dan dari hasil kalsinasi dari K2CO3akan menghasilkan K2O yang akan digunakan sebagai katalis pada
transesterifikasi yang akan dilakukan [12].
3
[image:40.842.65.807.119.459.2]Adapun beberapa penelitian sebelumnya yang mendukung penelitian ini adalah: Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Terdahulu
No Nama Peneliti Judul Penelitian Variabel Katalis Konversi
1. Baskarand Aiswarya, 2015 [13]
Biodiesel production from waste cooking oil using copper doped zinc oxide
nanocomposite as heterogeneous catalyst.
Bahan Baku : waste cooking oil (minyak goreng bekas)
Pelarut : Methanol
Heterogen
Copper Doped Zinc Oxide Nanocomposite
Konsentrasi nanokatalis sebesar 12 % (w/w), perbandingan rasio Minyak/metanol 1:8 (v/v), temperatur 55°C dan waktu reaksi 50 menit yang ditemukan sebagai waktu optimum untuk yield biodiesel maximum sebesar97.71% (w/w).
2. Aladetuyi, 2014 [14] Productionand
characterization of biodiesel using palm kernel oil; fresh and recovered fromspent bleaching earth.
Bahan Baku : Palm
Kernel Oil
Pelarut : Metanol
Cocoa Pod Ash Konsentrasi potassium yang relatif tinggi (11,3%) mungkinkarenapenggunaanCPA sebagai kalium berdasarkan pupuk dalam tanah. Kandungan logamnilai dari CPA yang diperoleh dibandingkan dengan nilai-nilai sastra (Osinowo dan Taiwo, 2004; Ayeni, 2011). Perbedaan kandungan logam mungkin karena perbedaan dalam sampel asal. Umumnya, penelitian menunjukkan bahwa penggunaan CPA sebagai katalis memberikan metil ester hasil tertinggi dari 94% dibandingkan dengan hasil 90% diperoleh melalui reaksi KOH-dikatalisis.
3. Olugbenga,2013[14] Biodiesel Production in Nigeria Using Cocoa Pod Ash as aCatalyst Base.
Bahan Baku :waste
vegetable oil (limbah minyak sayur)
Pelarut : Methanol
Cocoa Pod Ash (CPH)
Berdasarkan uraian diatas, diperlukan penelitian lebih lanjut tentang pembuatan biodiesel dari WCO (Waste Cooking Oil) dengan menggunakan katalis Kulit Kakao (Cocoa
Pod Husk/CPH) yang mengandung K2O sehingga dapat digunakan sebagai katalis, serta
kajian lebih lanjut tentang kondisi optimum dari pembuatan biodiesel berbasis WCO dengan proses transesterifikasi ini.
1.2 Rumusan masalah
Belakangan ini, katalis heterogen K2O dari CPH (Cocoa Pod Husk) digunaan sebagai
pengganti katalis basa heterogen yang umum digunakan pada pembuatan biodiesel karena biaya pengadaan katalis yang rendah.Dimana CPH tersebut merupakan limbah yang tergolong besar di Indonesia.
Oleh sebab itu perlu diteliti lebih lanjut sejauh mana pengaruh waktu reaksi dan persen katalis heterogen dari kulit kakao dalam proses pembuatan biodiesel.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pengaruh waktu dan % katalis terhadap kemurnian dan yield biodiesel yang dihasilkan.
2. Mendapatkan kondisi maksimum dari variabel proses.
3. Mengetahui kemampuan katalis heterogen kulit kakao dalam pembuatan biodiesel.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Memberikan informasi katalis basa heterogen kulit kakao dalam pembuatan biodiesel dari WCO (Waste Cooking Oil)
2. Mengetahui pengaruh % katalis dan waktu reaksi pada proses metanolisis WCO dengan menggunakan katalis kulit kakao.
3. Sebagai bahan referensi dan informasi kepada peneliti selanjutnya yang tertarik untuk meneliti dan mengembangkan proses dengan katalis kulit kakao ini.
4. Memanfaatkan limbah minyak jelantah menjadi produk biodiesel yang lebih berguna sekaligus mengatasi limbah yang disebabkan oleh minyak jelantah.
5
1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bahan baku yang digunakan adalah Waste Cooking Oil (WCO) yang diperoleh dari penjual makanan gorengan yang ada di sekitar kampus USU, Kulit kakao (K2O) sebagai katalis, dan bahan kimia seperti : Aquadest (H2O), Karbon Aktif, Natrium Hidroksida (NaOH), Phenolftalein (C20H14O4), Metanol (CH3OH), Etanol (C2H5OH)
3. Penelitian ini dilaksanakan dengan 4 tahapan proses yaitu persiapan Kulit Kakao sebagai katalis, proses persiapan bahan baku, proses pretreatment dan proses transesterifikasi.
1. Proses Persiapan Kulit Kakao Sebagai Katalis
Prosedur pembuatan kulit kakao sebagai katalis dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh ofori boateng dkk [11] yaitu:
• Penghalusan Kulit Kakao dengan metode penghancuran menggunakan ballmill
• Temperatur Kalsinasi : 650 0C • Waktu Kalsinasi : 4 jam • Penyaringan abu : 100 mesh
• Abu di analisis dengan metode AAS (Atomic Absorbtion Spectrometer)
2. Proses Persiapan Bahan Baku
Persiapan bahan baku dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Tan et all [16] yaitu:
• Penyaringan bahan baku WCO dengan kertas saring
• Bahan baku di tampung dan didiamkan selama beberapa hari • Terbentuk dua lapisan emulsi minyak-air
• Emulsi minyak - air dipanaskan selama ± 30 menit diatas 110 oC untuk menghilangkan kandungan air dengan menggunakan Hot Plate. • Analisa bahan baku dengan menggunakan GC (Gas Chromatography)
Proses penurunan FFA bahan baku dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Putra et all [17] yaitu:
• Penyaringan langsung dengan menggunakan kertas saring untuk menghilangkan zat padat.
• Minyak dipanaskan sampai 110oC selama ± 15 menit dengan menggunakan Hot Plate.
• Sebanyak 1% g karbon aktif dari minyak dituangkan ke dalam minyak dan kemudian diaduk selama 80 menit.
• Campuran tersebut kemudian disaring.
• Kadar FFA dari minyak jelantah <1%, dilanjutkan proses transesterifikasi.
4. Proses Transesterifikasi
Persiapan bahan baku dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang dilakukan oleh Ritonga., dkk [18] dan Petrus., dkk [19]dengan beberapa modifikasi yaitu:
• Temperatur reaksi : 65 0C [18] • Waktu reaksi : 2,3,4 jam
• Rasio Molar reaktan (Metanol : WCO) : 9:1, 12:1, 15:1 [19] • Jumlah katalis : 4, 5, dan 6 (%) b/b
• Kecepatan Pengaduk : 500 rpm [18]
Adapun pengujiaan Analisa yang akan dilakukan pada produksi Biodiesel yang dihasilkan antara lain:
1. Analisa kadar K2O dari K2CO3 setelah kalsinasi dengan metode AAS.
2. Analisa kadarFree Fatty Acid (FFA) bahan baku WCO dengan metode AOCS ca5a-40.
v
ABSTRAK
Biodieselmerupakan bahan bakar alternatif ramah lingkungan karena diproduksi dari minyak nabati atau lemak hewani.Minyak jelantah merupakan minyak limbah yang berasal dari jenis – jenis minyak goreng seperti halnya minyak jagung, minyak sayur, minyak sanin dan sebagainya. Tujuan dari penelitian ini adalah pemanfaatan limbah minyak jelantah sebagai bahan baku untuk membentuk biodiesel dengan K2O sebagai katalis padat. Katalis padat tersebut berasal dari limbah kulit kakao. Bahan tersebut dikalsinasi membentuk K2O sebagai katalis dengan temperatur 650oC dalam waktu 4 jam. Minyak ini mengandung kadar FFA yang tinggi yaitu 3,13%. Oleh karena itu, pretreatmentperlu dilakukan menggunakan karbon aktif (1% b/b dari bahan baku) untuk menurunkan kadar FFA. Produk yang dihasilkan dari tahap pretratment kemudian ditransesterifikasi untuk membentuk biodiesel dan gliserol. Penelitian mengamati pengaruh waktu reaksi dan persen katalis. Karakteristik biodiesel dianalisa dari kadar metil ester, densitas, dan viskositas berdasarkan Standard Nasional Indonesia (SNI). Kondisi terbaik diperoleh dengan jumlah katalis 6%(b/b) yang dikalsinasi pada 650 oC, waktu reaksi 180 menit, perbandingan mol alkohol dan minyak jelantah 12:1, dan suhu reaksi 65oC, sehingga kemurnian dan yield biodiesel adalah 99,58 % 92,68 % secara berurutan. Hasil peneltian ini menunjukkan bahwa penggunaan minyak jelantah merupakan bahan baku yang murah cocok dalam pembuatan biodiesel.
vi
ABSTRACT
Biodiesel is an eco-friendly alternative fuels because derivided from vegetable oils or animal fats. Waste cooking oil is a waste oil that comes from many type of cooking oils such as corn oil, vegetable oil, sanin oil, and ect. The purpose of this research is the use of waste cooking oil as a raw material to form biodiesel with K2O as the solid
catalyst. The solid catalyst derived from cocoa pod ash(CPA). The CPAis calcined to form K2O as catalyst with temperature 650oC within 4 hours. This oil contain a high
level of FFA that is 3.13%. Therefore, pretreatment should be done using activated carbon (1% w / w of raw materials) to reduce levels of FFA. The resultingproduct from pretreatment phase is transesterified to form biodiesel and glycerol. The research observe the effect of reaction time and the percentage of catalyst. The characteristics of biodiesel is analyzed according to the levels of methyl ester in biodiesel, density, and viscosity based on the Indonesian National Standard (SNI). The best conditions of biodiesel are obtained with the amount of catalyst 6% (w/w) that is calcined at 650 °C, reaction time 180 minute, ratio mol of alcohol : oil 12: 1, and temperature of reaction 65oC, resulting the purity and yield of biodiesel is 99,8% and 92,68%/ in sequence. The results of this research indicates that the use of waste cooking as a raw material is suitable in the manufacture of biodiesel.
Keywords: Biodiesel, FFA , K2O, Waste cooking oil, Pretreatment,
1
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K
2O YANG BERASAL
DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH
PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI
SKRIPSI
OLEH
120405044
JEFRY REYALDI TURNIP
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K
2O YANG BERASAL
DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH
PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI
SKRIPSI
OLEH
120405044
JEFRY REYALDI TURNIP
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
“PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH
DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL DARI LIMBAH
KULIT KAKAO: PENGARUH PERSEN KATALIS DAN WAKTU REAKSI”
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, April 2017
ii
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul :
PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK
JELANTAH DENGAN KATALIS HETEROGEN K
2O
YANG BERASAL DARI LIMBAH KULIT KAKAO:
PENGARUH PERSEN KATALIS DAN
WAKTU REAKSI
dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, Maret 2017
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT (Mersi Suriani Sinaga,ST,MT NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19680806 199802 2 001
iii
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Keben Turnip Dan Marlis Hutauruk
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan
mendukungku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Jefry Reyaldi Turnip NIM: 120405044
Tempat/Tgl. Lahir: Sidamanik / 06 November 1994 Nama orang tua: Keben Turnip dan Marlis Hutauruk Alamat orang tua:
Ambarisan Huta Dipar
Asal Sekolah :
• SD Negeri No.097363 SIMANTIN III, tahun 2000 - 2006 • SMP SWASTA KARYA SIMANTIN,tahun2006-2009
• SMA RK BINTANG TIMUR P. SIANTAR, tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2015/2016 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.
v
ABSTRAK
Biodieselmerupakan bahan bakar alternatif ramah lingkungan karena diproduksi dari minyak nabati atau lemak hewani.Minyak jelantah merupakan minyak limbah yang berasal dari jenis – jenis minyak goreng seperti halnya minyak jagung, minyak sayur, minyak sanin dan sebagainya. Tujuan dari penelitian ini adalah pemanfaatan limbah minyak jelantah sebagai bahan baku untuk membentuk biodiesel dengan K2O sebagai katalis padat. Katalis padat tersebut berasal dari limbah kulit kakao. Bahan tersebut dikalsinasi membentuk K2O sebagai katalis dengan temperatur 650oC dalam waktu 4 jam. Minyak ini mengandung kadar FFA yang tinggi yaitu 3,13%. Oleh karena itu, pretreatmentperlu dilakukan menggunakan karbon aktif (1% b/b dari bahan baku) untuk menurunkan kadar FFA. Produk yang dihasilkan dari tahap pretratment kemudian ditransesterifikasi untuk membentuk biodiesel dan gliserol. Penelitian mengamati pengaruh waktu reaksi dan persen katalis. Karakteristik biodiesel dianalisa dari kadar metil ester, densitas, dan viskositas berdasarkan Standard Nasional Indonesia (SNI). Kondisi terbaik diperoleh dengan jumlah katalis 6%(b/b) yang dikalsinasi pada 650 oC, waktu reaksi 180 menit, perbandingan mol alkohol dan minyak jelantah 12:1, dan suhu reaksi 65oC, sehingga kemurnian dan yield biodiesel adalah 99,58 % 92,68 % secara berurutan. Hasil peneltian ini menunjukkan bahwa penggunaan minyak jelantah merupakan bahan baku yang murah cocok dalam pembuatan biodiesel.
vi
ABSTRACT
Biodiesel is an eco-friendly alternative fuels because derivided from vegetable oils or animal fats. Waste cooking oil is a waste oil that comes from many type of cooking oils such as corn oil, vegetable oil, sanin oil, and ect. The purpose of this research is the use of waste cooking oil as a raw material to form biodiesel with K2O as the solid
catalyst. The solid catalyst derived from cocoa pod ash(CPA). The CPAis calcined to form K2O as catalyst with temperature 650oC within 4 hours. This oil contain a high
level of FFA that is 3.13%. Therefore, pretreatment should be done using activated carbon (1% w / w of raw materials) to reduce levels of FFA. The resultingproduct from pretreatment phase is transesterified to form biodiesel and glycerol. The research observe the effect of reaction time and the percentage of catalyst. The characteristics of biodiesel is analyzed according to the levels of methyl ester in biodiesel, density, and viscosity based on the Indonesian National Standard (SNI). The best conditions of biodiesel are obtained with the amount of catalyst 6% (w/w) that is calcined at 650 °C, reaction time 180 minute, ratio mol of alcohol : oil 12: 1, and temperature of reaction 65oC, resulting the purity and yield of biodiesel is 99,8% and 92,68%/ in sequence. The results of this research indicates that the use of waste cooking as a raw material is suitable in the manufacture of biodiesel.
Keywords: Biodiesel, FFA , K2O, Waste cooking oil, Pretreatment,
vii
DAFTAR ISI
Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
PENGESAHAN SKRIPSI PRAKATA
DEDIKASI
RIWAYAT HIDUP PENULIS ABSTRAK
ABSTRACT
i ii iii v vi vii viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR TABEL xv
DAFTAR LAMPIRAN xvi
DAFTAR SIMBOL xviii
DAFTAR SINGKATAN xix
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 RUMUSAN MASALAH 4
1.3 TUJUAN PENELITIAN 4
1.4 MANFAAT PENELITIAN 4
1.5 RUANG LINGKUP 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 BIODIESEL 7
2.2Waste Cooking Oil (Minyak Goreng Bekas / Jelantah) 7
2.3Reaksi Transesterifikasi 9
2.4Katalis 10
2.5Metanol 11
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 13
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 13
3.2.1 Bahan Penelitian 13
3.2.2 Peralatan Penelitian 13
3.3 RANCANGAN PENELITIAN 14
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 15
3.4.1 Proses Perlakuan Awal Bahan Baku Minyak Goreng Bekas 15
3.4.2 Analisa Bahan Baku 15
3.4.3 Pembuatan Abu 15
3.4.4 Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku
WCOdenganMetode AOCS ca5a-40 16
3.4.5 Proses Penurunan Kadar FFA 16
3.4.6 Proses Transesterifikasi WCO Menggunakan Katalis Katalis
Kulit Kakao 17
3.4.7 Sketsa Percobaan 18
3.4.8 Prosedur Analisa 19
3.4.8.1 Analisa Komposisi Bahan Baku dan Kadar FFA WCO serta Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS 19
3.4.8.2 Analisa Viskositas Biodiesel yang dihasilkan
dengan Metode Tes ASTM D 445 19
3.4.8.3 Analisa Densitas Biodieselyang dihasilkan
dengan MetodeTes OECD 109 20
3.5 FLOWCHART PENELITIAN 21
3.5.1 Pembuatan Abu 21
3.5.2 Flowchart Analisa Free Fatty Acid (FFA)Bahan Baku WCO 22
3.5.3 Flowchart Proses Penurunan Kadar FFA 23 3.5.4 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO 24
3.5.5 Flowchart Analisis Viskositas 26
3.5.6 Flowchart Analisis Densitas 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
ix
4.2.PROSES PRETREATMENT WCO (Waste Cooking Oil) 28 4.2.1 Karakteristik Waste Cooking Oil Setelah Pretreatment 28 4.2.2 AnalisisKomposisi Waste Cooking Oil 29 4.3.YIELDBIODIESEL KATALIS KOH MURNI DENGAN
KATALLIS ABU KULIT KAKAO 30
4.4.PENGARUH VARIABEL WAKTU REAKSI DAN PERSEN KATALIS TERHADAP YIELD DANKEMURNIAN
BIODIESEL PADA PROSES TRANSESTERIFIKASI 31
4.4.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Kemurnian Biodiesel 31
4.4.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan PersenKatalis terhadap
Yield Biodiesel 32
4.5.ANALISA SIFAT FISIK BIODIESEL DARI LIMBAH WASTE
COOKING OIL 34
4.5.1 Analisa Densitas 34
4.5.2 Analisa Viskositas 35
4.6 PERBANDINGAN PENELITIAN YANG DILAKUKAN DENGAN
PENELITIAN TERDAHULU 36
4.7 KARAKTERISTIK BIODIESEL YANG DIHASILKAN 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 38
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Skema Proses Transesterifikasi 9
Gambar 2.2 MekanismeKatalisBasaTransesterifikasi 10
Gambar 2.3 HasilKalsinasidari K2CO3 11
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Waste Cooking Oil (WCO) Secara Transesterifikasi Menggunakan Metanol dan Katalis
Kulit Kakao 18
Gambar 3.2 Flowchart Percobaan Pembuatan Abu 21
Gambar 3.3 FlowchartAnalisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku WCO 22 Gambar 3.4 FlowchartProses Proses Penurunan Kadar FFA 23 Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO 24
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Viskositas 26
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Densitas 27
Gambar 4.1 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Kemurnian Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 31 Gambar 4.4 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Yield Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 32 Gambar 4.5 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap
Densitas Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 34 Gambar 4.6 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen katalis terhadap
Viskositas Kinematik Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 35 Gambar LD.1 Hasil Analisis GC Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah LD-1 Gambar LD.2 Hasil Analisis AAS Komposisi Katalis Abu Kulit Kakao LD-1 Gambar LD.3 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap
Minyak 9:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6% LD-2 Gambar LD.4 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
xi
Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak
12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4% LD-4 Gambar LD.6 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu
Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metan
