PEMBUATAN BIODIESEL DARI VARIASI PERBANDINGAN BERAT CAMPURAN LEMAK AYAM (Gallus sp) DENGAN RBDPO
SKRIPSI
YUDHA SETIAWAN 110822030
PROGRAM STUDI KIMIA EKSTENSI DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN BIODIESEL DARI VARIASI PERBANDINGAN BERAT CAMPURAN LEMAK AYAM (Gallus sp) DENGAN RBDPO
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana kimia ekstensi
YUDHA SETIAWAN
110822030
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul :PEMBUATAN BIODIESEL DARI VARIASI
PERBANDINGAN LEMAK AYAM (Gallus sp) DENGAN RBDPO
Kategori : SKRIPSI
Nama : YUDHA SETIAWAN
Nomor Induk Mahasiswa : 110822030
Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA EKSTENSI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, 2014
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Dr.Rumondang Bulan Nst, MS Dr.Yuniarti Yusak, MS
NIP 195408301985032001 NIP 194901271980022001
Diketahui / Disetujui oleh : Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PEMBUATAN BIODIESEL DARI VARIASI PERBANDINGAN LEMAK AYAM (Gallus sp) DENGAN RBDPO
SKRIPSI
Dengan kesadaran sepenuhnya saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan da ringkasan yang masing-masing dicantumkan sumber aslinya.
Medan, Mei 2014
PENGHARGAAN
Puji syukur yang tak terhingga penulis ucapkan dengans segala kerendahan hati dan diri kepada Allah SWT, sang khaliq yang senantiasa mencurahkan segala nikmat Iman, Islam dan Ihsan, serta Shalawat dan salam kepada Nabi Allah sebagai insane terbaik, Rasullullah SAW, dan Ibunda saya (Sumarni) tyang telah memberikan banyak dukungan moril maupun materi sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian menjadi hasil skripsi, penulis menyadari banyak mendapat bantuan, dukungan maupun motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Ibu Dr.Yuniarti Yusak, MS, sebagai pembimbing I dan Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS sebagai pembimbing II dengan sabar telah memberikan dorongan, bimbingan dan saran sehingga skripsi ini dapat selesai.
2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc sebagai Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU.
3. Seluruh Dosen Departemen Kimia FMIPA USU yang telah memberikan waktunya untuk memberi bimbingan selama penulis mengikuti kuliah di Departemen Kimia FMIPA USU 4. Pihak-pihak yang tidak disebutkan namun dengan tulus membantu penulis dalam
penyelesaian skripsi ini.
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Permasalahan 3
1.3 Pembatasan Masalah 4
1.4 Tujuan Penelitian 4
1.5 Manfaat Penelitian 4
1.6 Lokasi Penelitian 4
1.7 Metodologi Penelitian 5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kelapa sawit 6
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat 20
3.2 Bahan 21
3.3 Prosedur Penelitian 21
3.3.1 Persiapan sampel 21
3.3.2 Blanding Lemak ayam dengan RBDPO 22
3.3.3Transesterifikasi hasil blanding antara Lemak ayam dengan RBDPO 22
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil 26
4.1.1. Hasil analisis awal sampel 26
4.1.2 Hasil Analisis Blanding Lemak Ayam dengan RBDPO 27 4.1.3 Hasil Analisis Kandungan Metil Ester Hasil Transesterifikasi Blanding
antara Lemak Ayam dengan RBDPO 28
4.1.4 Hasil Analisis Densitas (ASTM D1294) Hasil Transesterifikasi
Hasil Blanding antara Lemak Ayam dengan RBDPO 29
4.1.5 Penentuan Koefisien Viskosita Transesterifikasi Hasil Blanding
antara Lemak Ayam dengan RBDPO 30
4.2 Pembahasan
4.2.1 Hasil Analisis Sampel Awal 31
4.2.2 Hasil Analisis Blanding Lemak Ayam dengan RBDPO 31 4.2.3 Hasil Transesterifikasi Hasil Blanding Lemak Ayam dengan RBDPO 32 4.2.4 Hasil Analisis densitas dan Viskositas Metil ester Hasil Blanding
antara Lemak Ayam dengan RBDPO 32
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 37
5.2. Saran 37
DAFTAR PUSTAKA
ABSTRAK
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pengolahan limbah asal unggas/ayam menjadi bahan pakan ternak maupun ikan secara modern dan dalam skala besar sudah banyak dilakukan oleh industri pakan di Negara maju, yang umumnya merupakan bagian dari industri besar yang menguasai bisnis perunggasan mulai dari industri hulu sampai hilir, dalam hal ini bahan baku yang dikelola adalah merupakan limbah dari Rumah Potong Ayam (RPA) milik sendiri (Tiande et al., 1994; Blake et al.).
Nurjhama’ya (2008) Populasi ternak ayam dari yahun ke tahun terus meninggkat namun belum dapat mengimbangi permintaan kebutuhan konsumsi daging terutama yang dihasilkan oleh ternak pedaging. Sementara bila dilihat dari potensi dan sumberdaya alam yang ada maka pertumbukan populasi ternak masih dapat di tingkatkan. Dimana sasaran populasi ternak ayam pedaging di propinsi Sumatera Utara untuk tahun 2007 sebanyak 58.212.381 ekor dengan sasaran produksi daging sebannyak 52.530 ton
Pada dasarnya biodiesel adalah Fatty Acid Methyl Ester dari asam lemak melalui transesterifikasi dari minyak nabati atau lemak hewan, dengan mereaksikan metanol dan asam lemak tersebut dengan katalis basa NaOH. Biodiesel adalah bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui, penggunaan biodiesel pada kendaraan dapat dipastikan aman karena biosolar menggunakan FAME (Fatty Acid Metil Ester), yang telah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI), dan ASTM (America Standard Technical Manufacturing). Biodiesel lebih ramah lingkungan (Prihandana, 2006)
esterifikasi dari minyak nabati yang mengandung asam lemak bebas tinggi. Namun, permasalahan yang sering dihadapi adalah mahalnya harga minyak nabati yang digunakan dalam pembuatan biodiesel. Oleh karena itu, lemak ayam boiler dapat digunakan sebagai alternatif bahan baku pembuatan biodiesel karena mempunyai kandungan asam lemak bebas yang relatif rendah dan harganya murah. Pada penelitian ini, biodiesel dibuat dari lemak ayam boiler yang diperoleh melalui proses transesterifikasi dengan metanol. Kandungan asam lemak bebas yang relatif rendah dalam lemak ayam broiler padat diubah menjadi metil ester (biodiesel) dengan metanol dan katalis Natrium Hidoksida (NaOH) melalui proses transesterifikasi.
Menurut Tjukup Marnoto, Abdulah Efendi, 2011, pembuatan biodiesel dari minyak hewani dan spirtus dengan katalisator kapur tohor CaO dilakukan dengan reaktor batch reaksi transesterifikasi lemak hewani dan spirtus dengan rasio minyak: spirtus 1:6, pada suhu 70oC, berat katalis 5-6% dari berat minyak dan waktu reaksi 90 menit. Metil ester yang dihasilkan berdasarkan sifat fisik adalah viskositas kinetik pada 40oC 1.42 mm/cst, dan densitas 0.853.
Hendar Harahap, 2008, transesterifikasi Refined Bleached Deodorized Palm Oil
(RBDPO) menggunakan metanol dengan katalis Litium hidroksida dilakukan menggunakan reaktor batch, dengan variasi katalis 0.2%, 0.5%, 1%, dan 1.8% kinetika reaksi dilakukan pada kondisi maksimum dan diperoleh hasil optimum katalis 0.5%, rasio molar RBDPO terhadap metanol 1:14, suhu 65oC dan waktu reaksi 30 menit dengan konversi metil ester sebesar 99.9165% dan sifat fisik metil ester viskositas kinetik 40oC adalah 4.472 dan densitas 0.8180.
1.2. Permasalahan
Untuk pembuatan biodiesel dengan menggunakan bahan baku minyak nabati lebih kurang mahal. Oleh karena itu, timbul permasalahan :
a. Apakah metil ester yang dihasilkan dari proses esterifikasi lemak ayam broiler dapat memenuhi Standar Nasional Indonesia sebagai bahan dasar pembuatan biodiesel
1.3. Pembatasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada pembuatan biodiesel dari lemak ayam broiler dengan RBDPO pada perbandingan tertentu, dan konsentrasi metil ester %-massa yang dihasilkan.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Memanfaatkan lemak ayam broiler sebagai bahan baku pembuatan biodiesel dengan proses transesterifikasi
2. Untuk mengetahui apakah biodiesel yang dihasilkan dapat memenuhi standar SNI dengan variasi RBDPO
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai informasi kepada masyarakat
bahwa pembuatan biodiesel dapat dilakukan dari lemak ayam broiler sebagai bahan baku dan
RBDPO yang dapat dilakukan di rumah dengan metode transesterifikasi.
1.6. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium PT. Smart, Tbk medan
1.7. Metodologi Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian skala laboratorium yaitu pembuatan biodiesel dari variasi perbandingan berat campuran lemak ayam broiler (Gallus sp) dengan RBDPO
1. Persiapan sampel
b. RBDPO berasal dari PT. SMART, Tbk Belawan dari hasil pemurnian CPO
c. Pencampuran Lemak ayam dengan RBDPO dengan perbandingan 20:80, 30:70, 40:60, dan 50:50
2. Pembentukan metil ester dengan reaksi transetifikasi
a. Lemak ayam dengan RBDPO dengan perbandingan 20:80, 30:70, 40:60, dan 50:50 dipanaskan pada temperatur 80oC ditambahaka metanol 60 g, katalis NaOH 1,5% (b/b), diapanaska pada temperature 65oC dengan pengadukan 800 rpm, dan lama reaksi 90 menit 3. Analisis metil ester yang dihasilkan
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kelapa Sawit
Minyak kelapa sawit (Elais gunensis) berasal dari Guinea di pesisir Afrika Barat, kemudian diperkenalkan ke bagian Afrika lainnya, Asia Tenggara dan Amerika Latin sepanjang garis equator antara garis lintang 15o dan lintang selatan 12o. Kelapa sawit tumbuh baik pada daerah tropis dengan suhu 24o-32oC dengan kelembaban yang tinggi dan curah hujan 200 mm/tahun. Kelapa sawit mengandung kurang lebih 80% perikarp dan 20% buah yang dilapisi kulit yang tipis. Kandungan minyak dalam perikarp sekitar 30%-40%. Kelapa sawit menghasilkan dua macam minyak yang sangat berlainan sifatnya, yaitu :
1. Minyak sawit (CPO), yaitu minyak yang berasal dari sabut kelapa sawit 2. Minyak inti sawit (CPKO), yaitu minyak yang berasal dari inti kelapa sawit
Pada umumnya minyak kelapa sawit mengandung lebih banyak asam-asam palmitat, oleat, dan linoleat jika dibandingkan dengan minyak inti kelapa sawit. Minyak kelapa sawit merupakan gliserida yang terdiri dari berbagai asam lemak, sehingga titik lebur dari gliserida tersebut tergantung pada kejenuhan asam lemaknya. Semakin jenuh asam lemaknya semakin tinggi titik leburnya dari minyak kelapa sawit tersebut (Tambun, 2006).
2.1.1. Komposisi minyak kelapa sawit
Asam lemak yang paling dominan pada minyak kelapa sawit adalah asam palmitat (C16:0 asam lemak jenuh) dan asam oleat (C18:1 asam lemak tak jenuh) (May, 1994).
No. Asam Lemak Persen komposisi
1. Asam Kaprilat ( 8:0) 0,1
2. Asam Kaprikat (10:0) 0,1
3. Asam Laurat (12:0) 0,9
5. Asam Palmitat (16:0) 43,9
6. Asam Stearat (18:0) 4,9
7. Asam Oleat (18:1) 39
8. Asam Lenoleat (18:2) 9,3
9. Asam Linolenat (18:3) 0,3
Gambar 2.1 Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit(Allen, 1992)
Tujuan utama dari proses pemurnian minyak adalah untuk menghilangkan rasa serta bau yang tidak enak, warna yang tidak menarik dan memperpanjang masa simpan minyak sebelum dikonsumsi atau digunakan sebagai bahan mentah dalam industri. Pada umumnya minyak untuk tujuan bahan pangan dimurnikan melalui tahap proses sebagai berikut :
1. Pemisahan bahan berupa suspensi dan dispersi koloid dengan cara penguapan, degumming dan pencucian dengan asam.
2. Dekolorisasi dengan pemucatan.
umumnya PFAD digunakan industri sebagai bahan baku sabun ataupun pakan ternak. PFAD memiliki kandungan Free Fatty Acid (FFA) sekitar 81,7%, gliserol 14,4%, squalane 0,8%, vitamin E 0,5%, sterol 0,4% dan lain-lain 2,2%. Pada suhu yang lebih tinggi, asam lemak bebas yang menimbulkan bau dalam minyak akan lebih mudah menguap, sehingga komponen tersebut diangkut bersama-sama uap panas dan terpisah dari minyak RBDPO, asam lemak bebas dari produk samping dari pemurnian RBDPO inilah yang disebut PFAD (Palm Fatty Acid Destillate) ataupun metil ester asam lemak (MEAL) yang sering digunakan sebagai bahan pembuatan sabun batangan. Penurunan tekanan uap selama proses deodorisasi akan mengurangi jumlah uap yang digunakan dan mencegah hidrolisa minyak oleh uap air (Ketaren,1986).
2.1.2 Refined Bleached and Deodorized Palm Oil ( RBDPO )
Unit pengolahan sawit yang umumnya dilakukan adalah unit pabrik minyak goreng sawit terdiri dari unit refined yang meliputi tangki leaching dan tangki deodorisasi dan unit fraksinasi meliputi kristalisasi (crystallize) dan filter press. Pada proses dry fractionations, minyak sawit mentah (crude palm oil) dirafinassi terlebih dahulu menghasilkan refined bleached deodorized (RBD) palm oil dan selanjutnya dilakukan fraksinasi untuk memperoleh olein dan stearin. Pada proses wet fractionation, minyak sawit mentah difraksinasi terlebih dahulu menghasilkan crude olein dan crude stearin dan selanjutnya dilakukan rafinasi terhadap crude olein untuk menghasilkan RBD palm Olein (Pusat Penelitian Kelapa Sawit, 2002).
2.2. Karakterisasi Limbah Lemak Hewani
biodiesel yang terbuat dari minyak kedelai murni, sebagai aditif dikembangkan khusus untuk industri biodiesel (Tickell, 2006).
Lemak ayam diekstrak dari residu pemotongan ayam boiler dan dapat disaring atau tidak karena telah dijamin bahwa produk tersebut mengandung minimal 90% dari total asam lemak, maksimal 3% kotoran, tanpa FFA atau produk degradasi lemak.
Industri pengolahan unggas termasuk penyembelihan, pembersihan bulu dan isi perut (eviscerate), dan danging broiler es atau beku, danging ayam, kalkun, bebek dan unggas lain. Sebagian industri hanya melakukan proses penyembelihan dan pembersihan, ada yang melakukan penyembelihan pembersihan dan proses lebih lanjut, dan ada juga yang hanya melakukan proses selanjutnya saja. Pengolahan lebih lanjut menggunakan unggas bersih menjadi berbagai macam produk seperti dangim masak, kaleng panggang seletah dimasak lebih dahulu
rolls, patties, irisan danging dalam gravy dan danging ayam bertulang yang dikalengkan.
Limbah dari industri pengolahan unggas dapat berasal dari penyembelihan, penghilangan bulu, pembungan isi perut, pencucian, pendinginan dan operasi pembersihan. Jumlah dan mutu limbah tergantung pada cara penanganan darah dan bulu, jenis peralatan pengolahan yang digunakan, dan cara pengolahan pengendalian polusi dalam pabrik. Dalam pengolahan broiler, sekitar 70 persen dari berat asal unggas merupakan produk akhir. Sisa 30 persen meliputi bulu, usus, kaki, kepala, dan darah yang membutuhkan pembuangan cairan dan padatan pada pengolahan (Lakmi, 1993).
Minyak/
Lemak 12:0 14:0 16:0 16:1 18:0 18:1 18:2 18:3 20:4 ≥ 20 Ayam 0.1 1-1.3 17-20.7 5,4 6-12 42,7 20,7 0.7-1.3 0,1 1,6 Lard 0,1 1-2 23,6-30 2,8 12-18 40-50 7-13 0-1 1,7 1,3 Lemak 0,1 3-6 23,3 -32 4,4 19-25 37-43 2-3 0,6-0,9 0,2 1,8 Ikan 0,2 6,1 14,3 10,0 3,0 15,1 1,4 0,7 0,7 56,5 Butter - 7-10 24-26 - 10-13 1-25 2-5 - - - Kedelai - 0,1 6-10,2 - 2-5 20-30 50-60 - - - Rapeseed 0,2 0,1 3,9 0,2 1,7 60,0 18,8 9,5 - 4,0
Jagung - 1-2 8-12 0,1 2-5 19-49 34-62 0,7 - 2,0
Olive - - 9-10 - 2-3 73-84 10-12 - - -
Kapas - - 20-25 - 1-2 23-35 40-50 - - -
2.3. Metanol
Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alkohol atau spiritus, adalah senyawa
kimia dengan rumus kimia CH3OH. Metanol merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada
keadaan atmosfer, metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna,
mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol).
Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan
aditif bagi etanol industri. Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh
bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah
beberapa hari, uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari
menjadi karbondioksida dan air.
Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbondioksida dan air
adalah sebagai berikut :
2 CH3OH + 3 O2 2 CO2 + 4 H2O
2.4. Transesterifikasi
Transesterifikasi adalah istilah umum yang digunakan untuk menjabarkan reaksi organik dimana ester ditransformasikan menjadi bahan lain melalui interchange dari alkoxy. Reaksi transesterifikasi adalah reaksi setimbang dan transformasi yang terjadi oleh adanya pencampuran reaktan. Keberadaan katalis dapat mempercepat reaksi untuk memperoleh konversi ester yang tinggi dengan menggunakan alkohol berlebih.
Pada prinsipnya, transesterifikasi adalah mengeluarkan gliserin dari minyak dan mereaksikan asam, lemak bebasnya dengan alkohol (biasannya metanol) menjadi alkohol ester (Fatty Acid Methyl Ester) atau biodiesel. Reaksi antara senyawa ester, misalnya CPO dengan senyawa alkohol (metanol) memerlukan katalis untuk mempercepat proses reaksinya. Reaksi alkoholisis merupakan reaksi setimbang dengan kalor reaksi kecil. Pergeseran reaksi ke kanan biasanya dilakukan dengan menggunakan alkohol berlebih. Dalam reaksi alkoholisis, alkohol bereaksi bolak balik yang pada suhu kamar dan tanpa bnatuan katalisator akan berlangsung sangat lambat (Hendartomo,2004).
Hasil dari penelitian pada suhu 50oC menunjukkan adanya konversi trigliserida menjadi metil ester mencapai pada suhu 73oC dan konversi akan meningkat hingga 85% pada suhu 65oC. Setelah reaksi berlangsung selama 1 menit konversi metil ester mencapai 80% dan setelah waktu reaksi 1 jam konversi metil ester diperoleh 93 hingga 98% (Freedman et al., 1984).
Alkohol yang digunakan dalam reaksi alkolisis pada umumnya adalah metanol atau etanol. Pada umumnya alkohol dengan atom C lebih pendek mempunyai kereaktifan yang lebih tinggi daripada alkohol dengan atom C lebih panjang. Untuk meningkatkan hasil reaksi, perlu diperhatikan beberapa faktor yang mempengaruhi reaksi alkoholisis, yaitu :
1. Suhu : Semakin tinggi suhu maka kecepatan reaksi semakin besar
2. Katalisator : Fungsi katalisator adalah mengaktifkan zat pereaksi, sehingga pada suhu tertentu konstanta kecepatan reaksi bertambah besar. Untuk mempercepat reaksi katalisator yang biasa digunakan adalah katalisator asam misalnya asam klorida dan sam sulfat atau katalisator basa misalnya natrium hidroksida dan kalium hidroksida.
4. Konsentrasi zat pereaksi : Kecepatan reaksi sebanding dengan konsentrasi zat pereaksi. Semakin pekat zat pereaksi kecepatan reaksi semakin tinggi.
5. Kecepatan pengadukan : Tumbukan yang terjadi antara pereaksi akan semakin banyak jika kecepatan pengadukan semakin besar, sehingga kecepatan reaksi akan bertambah besar.
6. Perbandingan pereaksi : Reaksi alkoholisis dilakukan dengan menggunakan alkohol berlebih. Alkohol dapat ditambahkan dengan kelebihan 65% dari kebutuhan stoikiometris atau dengan perbandingan rasio molar alkohol yang diperlakukan berbanding minyak sebesar 5:1
Transesterifikasi yang menghasilkan metil ester merupakan standar uni Eropa harus memenuhi kemurnian metil ester minimum sebesar 96,5% (b/b) agar dapat dipakai sebagai substitusi bahan bakar mesin diesel atau biodiesel (Kraomanoglu et al, 1996).
Esterifikasi dilakukan dalam wadah berpengaduk pada suhu 40-50oC. esterifikasi dilakukan didalam wadah berpengaduk magnetik dengan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk ini penting untuk memastikan terjadinya reaksi diseluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi alkali akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol dibagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan air destilat panas (10 vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini juga dipisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel atau disebut biodiesel (Ramadhas et al., 2005).
2.5. Metil Ester
Metil ester diperoleh melalui suatu proses kimia yang disebut transesterifikasi dimana gliserin dipisahkan dari minyak nabati. Proses ini menghasilkan dua produk yaitu metil ester dan gliserin yang merupakan produk samping. Bahan baku utama untuk pembuatan metil ester antara lain minyak nabati, lemak hewani, lemak bekas/lemak daur ulang (Rahayu, 2005).
diperhatikan juga kandungan air dalam alkohol tersebut. Bila kandungan air tinggi akan mempengaruhi hasil biodiesel. Disamping itu hasil metil ester juga dipengaruhi oleh tingginya suhu operasi proses produksi, lamanya waktu pencampuran atau kecepatan pencampuran alkohol (Rahayu, 2005).
kriteria dasar untuk metil ester dapat dipergunakan sebagai bahan bakar biodiesel mengacu pada standar yang dikeluarkan oleh America Standard for Testing Material (ASTM), pada umumnya kualitas biodiesel mengacu pada beberapa faktor, diantaranya :
1. Kualitas bahan baku
2. Komposisi asam lemak dari tumbuhan ataupun hewan
3. Proses produksi dan bahan yang digunakan pada proses tersebut 4. Tempat produksi
Parameter Metode Batas terendah Satuan
Titik nyala D93 130 min oC
Kadar air dan endapan D2709 0,05 mak %Volume
Viskositas kinetika, 40oC D445 1,9 – 6,0 Mm2/s
Kadar abu D874 0,02 mak Wt. %
Kadar sulfur total D5453 0,05 mak Wt.%
Compper srip corotion D130 No. 3 mak -
Angka setana D613 47 MIN -
Titik kabut D2500 - OC
Resedu karbon D4530 0,05 mak Wt.%
Bilangan asam D664 0,8 mak mg KOH/g
Gliserol bebas D6584 0,02 Wt.%
Gliserol total D6584 0,24 Wt.%
Kandungan pospor D4951 10 ppm
Table 2.3 ASTM D6751-02 Spesifikasi biodiesel (Sumber : ASTM International, 2002)
Secara umum, biodiesel memiliki angka setana yang lebih tinggi dibandingkan dengan solar. Biodiesel pada umumnya memiliki rentang angka setana dari 46–70, sedangkan bahan bakar diesel memiliki angka setana dari 47-55 (Bouaid, 2005).
2.6. Biodiesel
diantaranya yaitu toksisitas lebih rendah dan hampir nol emisi belerang (Marcheti J.M., dkk, 2008). Bila dibandingkan dengan minyak solar yang digunakan pada mesin diesel, biodiesel lebih menurunkan emisi karbon monoksida, sulfur, hidrokarbon, dan asap pada keluaran proses dan pada pembakaran biodiesel tidak menambah tingkat level CO2 pada atmosfer (Qing S., dkk., 2007). Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono alkil ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan. Biodiesel merupakan solusi yang paling tepat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol pada mesin dan dapat diangkut serta dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Biodiesel bersifat biodegradable, hampir tidak mengandung sulfur, dan bahan bakar terbarukan, meskipun masih diproduksi dengan jalan yang tidak ramah lingkungan. Alternatif bahan bakar terdiri dari metil atau etil ester, hasil transesterifikasi baik dari triakilgliserida (TG) atau esterifikasi dari asam lemak bebas (FFA) (Ma, et al., 1999).
Biodisel tidak sama dengan minyak nabati, karena biodiesel adalah minyak nabati yang telah mendapatkan perlakuan lebih lanjut secara proses kimia, yaitu dengan memisahkan minyak menjadi alkil ester (biodiesel) dan gliserin, biodiesel dapat dipakai langsung secara murni 100% pada mesin atau dipakai dalam bermacam-macam konsentrasi campuran dengan bahan bakar solar atau tanpa melakukan modifikasi pada mesin. Biodiesel mempunyai banyak nama dagang, umumnya disesuaikan dengan nama bahan dasar biodiesel itu dibuat, seperti:
1. CME (coco metil ester) biodiesel dari minyak kelapa
2. FAME (fatty acid metil ester) biodiesel dari minyak goreng bekas 3. POME (palm metil ester) biodiesel dari minyak kelapa sawit 4. SME (soybean metil ester) biodiesel dari minyak kacang kedelai
BAB 3
BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat
- Insrumen Kromatografi Gas Perkin Elmer
- Labu Leher dua Pyrex
- Neraca Analistis Precisa
- Oven Memmert
- Pemanas dan Pengaduk Thermolyne - Kertas saring Whatman No 42 - Indikator universal -
- Termometer
-- Piknometer 10 mL Pyrex
- Viskosimeter LVDV-II Pro Brookfield
- Pengaduk magnet
-- Statif dan klem
-3.1.2. Bahan
- Metanol Merck
- NaOH Merck
- Na2SO4(s) Merck
- Lemak ayam broiler
-- H3PO4 (aq)
-- RBDPO (Rafined Bleazed Deodorized Palm Oil) -
3.2.Prosedur Penelitian 3.3.1. Persiapan Sampel
a. Lemak Ayam Menjadi Minyak Ayam
Lemak ayam digunakan berasal dari limbah pemotongan unggas di pasar simpang Limun Medan, berupa lemak hewani berbentuk padat, lemak hewani berbentuk padat kemudian dicincang, ditiriskan kemudian dipanaskan pada suhu 150-160oC kemudian disaring, dan dianalisa komposisi asam dengan Gas kromatografi.
b. Persiapan RBDPO
RBDPO berasal dari proses pemurnian CPO dari PT. SMART, Tbk Belawan yang selanjutnya dianalisa kandungan asam lemak dengan menggunakan Gas Kromatografi.
Lemak ayam di blending dengan RBPO dengan perbandingan variasi 20:80, 30:70, 40:60 dan 50:50 b/b kemudian dianalisa kandungan asam lemak dengan Gas Kromatografi.
3.3.3.Transesterifikasi Hasil Blending antara Lemak Ayam dengan RBDPO
200 gram hasil blandingan 20:80 b/b lemak Ayam dengan RBDPO dimasukkan ke dalam labu leher dua kemudian dipanaskan sampai suhu 80oC diikuti dengan pengadukan 800 rpm, lalu ditambahkan perlahan metanol sebayak 60 ml dengan katalis NaOH sebanyak 3 gram, jaga suhu antara 60 sampai 65oC selama 90 menit. Didiamkan di dalam corong pisah selama 30 menit terbentuk 2 lapisan, lapisan atas metil ester dan lapisan bawah gliserol, dipisahkan gliserol dengan metil ester, metil ester dicuci dengan larutan H3PO4 pH 12 sampai netral didiamkan
dalam corong pisah, dipisahkan metil ester dengan H3PO4 pH 12, ditambahkan Na2SO4 diamkan
dan saring metil ester kering dianalisa komposisi metil ester dan asam lemak dengan Gas kromatografi dan dilakukan pengujian densitas dan viskositas. Dilakukan perlakuan yang sama untuk blandingan 30:70, 40:60 dan 50:50.
a. Analisis Kandungan Metil Ester Hasil Transesterifikasi Blending antara Lemak Ayam dengan RBDPO
Penentuan kadar metil ester menggunakan instrumen Kromatografi Gas Agilent Technologies yang didukung dengan perangkat lunak Agilent Technologies Coorporation. Sampel sebanyak 6 µL dipipet kemudian diinjeksikan ke alat kromatografi gas, kolom yang digunakan adalah SGE BPX-70 dengan panjang kolom 60 meter, fasa diam adalah silica dan menggunakan detector Flame Ionization Detector (FID). Analisis yang dilakukan yaitu analisis kandungan asam lemak atau Fatty Acid Content Analisis (FAC Analysis).
Sebanyak 25 µl sampel dimasukkan ke dalam botol vial lalu ditambahkan dengan 1,5 mL n-heksan p.a ke dalamnya. Selanjutnya dimasukkan ke dalam ruang sampel pada instrument kromatografi gas dan dioperasikan melalui komputer sehingga muncul peak dan hasil pada monitor komputer.
Piknometer kosong yang kering dan bersih ditimbang beratnya. Kemudian dimasukkan sampel ke dalam piknometer tanpa ada gelembung udara dan bagian luar piknometer harus dalam keadaan bersih lalu ditimbang beratnya. Dilakukan sebanyak 3 kali.
Densitas (�) =�����������+������−����������������������
Dengan m = massa dan V = Volume
c. Penentuan Koefisien Viskositas Hasil Transesterifikasi Hasil Blending Antara Lemak Ayam dengan RBDPO
3.4. Skema Penelitian
3.4.1. Proses Transesterifikasi
Lemak ayam : RBDPO 20:80, 30:70, 40:60, 50:50
Ditambahkan campuran metanol dan NaOH secara perlahan Campuran sampel, metanol, dan katalis
Reaksi dihentikan
Dipanaskan pada suhu 65oC, dengan waktu 90 menit dan pengadukan 800 rpm
Diamkan selama 30 menit di dalam corong pemisah
Metil Ester
Dipanaskan sampai suhu 80oC dengan pengadukan 800 rpm
Dipisahkan antara gliserol dan metal
Gliserol
Dicuci dengan larutan H3PO4 pH 12 - pH netral
Diamkan selama 30 menit di dalam corong pisah Dipisahkan larutan pH 12 dengan metil ester Ditambahkan Na2SO4 diamkan dan saring
Metil ester kering
Hasil
Dianalisa densitas Dianalisa dengan GC
Dianalisa koefisien viskositas
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.Hasil
4.1.1. Hasil Analisis Awal Sampel
Sebelum dilakukan transesterifikasi, maka lemak ayam dan RBDPO yang digunakan sebagai bahan baku dianalisis komposisi senyawa yang terkandung didalamnya dengan menggunakan alat Gas Kromatografi (GC). Adapun hasil analisis kandungan senyawa asam lemak dari lemak ayam terdapat pada tabel 4.1 dengan kromatogram pada lampiran 1.
Tabel 4.1. Kandungan Asam Lemak dari Lemak Ayam
Asam lemak %
4.1.2 Hasil Analisis Blanding Lemak Ayam dengan RBDPO
kandungan senyawa yang terkandung di dalamnya dengan menggunakan alat GC, didapat hasil kandungan senyawa pada tabel 4.2. dengan kromatogram pada lampiran 2.
Tabel 4.2. Kandungan asam dari lemak RBDPO
Asam lemak %
4.1.3. Hasil Analisis Kandungan Metil Ester Hasil Transesterifikasi Blending antara Lemak Ayam dengan RBDPO
Tabel 4.3. Kandungan Senyawa pada Formula Blending
4.1.4. Hasil Analisis Densitas (ASTM D1294) Hasil Transesterifikasi Hasil Blending antara Lemak Ayam dengan RBDPO
Tabel 4.5. Densitas Metil Ester
Formula Blanding
Densitas ρ Kg/m3
Perlakuan I Perlakuan II Perlakuan III Rata-Rata
20:80 861,8 861,9 861,8 861,8
30:70 859,0 858,9 859,0 858,9
40:60 859,7 859,5 859,7 859,6
50:50 860,1 860,1 860,0 860,0
4.1.5. Penentuan Koefisien Viskositas Metil Ester Hasil Transesterifikasi Hasil Blanding antara Lemak Ayam Dengan RBDPO
Metil ester hasil transesterifikasi dianalisis viskositasnya dengan Viskometer LVDV-II Pro (Brookfield) dilakukan pada suhu 40oC dilakukan sebanyak tiga kali. Hasil diperoleh pada tabel 4.6.
Tabel 4.6. Koefisien Viskositas Hasil Tranesterifikasi Hasil
Formula Blanding
Viskositas (cSt)
Perlakuan I Perlakuan II Perlakuan III Rata rata
20:80 4,45 4,45 4,45 4,45
30:70 3,75 3,75 3,78 3,76
40:60 3,00 3,00 3,05 3,01
4.1.Pembahasan
4.1.1. Hasil Analisis Awal Sampel
Lemak ayam yang digunakan merupakan limbah yang diperoleh dari pasar tradisional yang kurang memiliki nilai ekonomis, untuk meningkatkan nilai ekonomis lemak ayam tersebut dapat diubah menjadi biodiesel. selain itu lemak ayam memiliki asam oleat yang tinggi, Berdasarkan hasil analisis diperoleh kandungan asam lemak bebas yaitu asam palmitat C16 sebanyak 22,63%, asam oleat C18:1Cis-1 sebanyak 43,33% dan asam Linoleat C18:2Cis sebanyak 18,02%, jika 100% digunakan sebagai biodiesel akan mendapatkan hasil nilai viskositas yang rendah dan tidak memenuhi SNI, seperti penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Tjukup Marnoto (2011) Biodisel dari Lemak Hewani (Ayam Broiler) dengan Katalis Kapur Tohor, dimana hasil viskositas adalah 1,42 cst. Hasil analisis RBDPO menunjukkan kandungan asam lemak yaitu asam lemak palmitat C16 sebanyak 41,84%, asam oleat C18:1Cis-1 43,33% dan asam linoleat C18:2Cis 10,57% oleh karena RBDPO memiliki asam lemak palmitat yang banyak jika digunakan 100% untuk bahan baku pembuatan biodiesel maka viskositas yang dihasilkan sesuai dengan SNI, seperti penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Harahap, Hendar (2008) Optimasi Transesterifikasi Bleached Deodorized Palm Oil menjadi metil ester menggunakan katalis Litium Hidroksida, dimana hasil viskositasnya adalah 4,47 cst.
4.2.2. Hasil Analisis Blending Lemak Ayam dengan RBDPO
Hasil blending 20:80 lemak ayam dan RBDPO menunjukkan asam lemak palmitat adalah 39,97% dimana sebelumnya pada lemak ayam yaitu 22,63% dan RBDPO yaitu 41,84%, sedangkan asam oleat yaitu 39,25% dimana sebelumnya pada lemak ayam yaitu 43,33% dan RBDPO 43,33%, dan asam linoleat sebanyak 11,23%, dimana sebelumnya pada lemak ayam 18,02% dan RBDPO 10,57%, hasil blanding 30:70 asam palmitat 38,32% asam oleat 39,4%, asam linoleat 11,87%, hasil blanding 40:60 asam palmitat 35,78% asam oleat 40,17%, asam linoleat 12,86%, hasil blanding 50:50 asam palmitat 34,40% asam oleat 40,35%, asam linoleat 13,36%, dari hasil banding tersebut asam palmitat maksimum terdapat pada blanding 20:80 yaitu 39,97%, sedangkan asam oleat maksimum pada blanding 40:60 yaitu 40,17%, dan linoleat maksimum pada blanding 50:50 yaitu 13,36%.
Transesterifikasi antara campuran lemak ayam dan RBDPO dengan menggunakan katalis NaOH menghasilkan metil ester dan gliserol dengan monogliserida dan digliserida sebagai intermediate tahapan reaksi sebagai berikut :
H2C OH
Gambar 4.1. Grafik Persentase Kandungan Metil Ester Asam Lemak 0
metil ester C16:1
metil ester C18:2
Gambar 4.2. Grafik Total Metil Ester
Hasil analisis metil ester menggunakan gas kromatografi menunjukkan kandungan dan konsentrasi (%) metil ester, pada blanding 20:80 metil ester total adalah 94,0238% yang meliputi metil ester C16:1 yaitu 42,7105%, metil ester C18:2 yaitu 45,8858, dan metil ester C18:1 yaitu 4,9695, pada blanding 30:70 metil ester total adalah 94,3155% meliputi metil ester C16:1 yaitu 41,8001, metil ester C18:1 yaitu 46,9937, dan metil ester C18:2 yaitu 4,9695, metil ester pada blanding 40:60 metil ester total adalah 95,1929% meliputi metil ester C16:1 yaitu 40,0648%, metil ester C18:2 yaitu 49,4991% dan metil ester C18:2 yaitu 5,1963%, sedangkan blanding 50:50 metil ester total adalah 95,0152% meliputi metil ester C16:1 yaitu 40,1807%, metil ester C18:1 yaitu 49,2607% dan metil ester C18:2 adalah 5,1488%, dari analisis di atas metil ester maksimal adalah 95,1929% dari hasil transesterifikasi blanding 40:60.
4.2.4. Hasil Analisis Densitas dan Viskositas Metil Ester Hasil Blanding antara Lemak Ayam dengan RBDPO
Hasil analisis densitas dan viskositas yang dilakukan terhadap metil ester dari semua perbandingan diperoleh densitas sesuai dengan SNI yaitu 850-890 Kg/m3, dan hasil viskositas metil ester dari semua perbandingan memenuhi syarat SNI kecuali pada perbandingan 50:50 diperoleh hasil 2,00 cst, hal ini menunjukkan bahwa viskositas tersebut tidak sesuai dengan SNI.
93,4 93,6 93,8 94 94,2 94,4 94,6 94,8 95 95,2 95,4
Tabel 4.4. Karakteristik Sifat Fisik Metil Ester Hasil Blanding antara Lemak Ayam dengan RBDPO
No. Parameter Variasi SNI
satuan 20:80 30:70 40:60 50:50 04-7182-2006
1 Densitas (T=40oC)
Kg/m3 861,8 858,9 859,6 860,0 850-890
2 Viskositas mm2/s (cSt) 4,45 3,76 3,01 2,00 2.3-6.0
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Metil ester dapat dihasilkan dari transesterifikasi dari campuran lemak ayam broiler dengan RBDPO
2. Metil ester maksimum dihasilkan pada penelitian ini adalah 95,1929% pada perbandingan 40:60, sifat fisika viskositas dan densitas dari sebagian metil ester baik menurut standar biodiesel SNI 04-7182-2006.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Allen, C.A. 1999. Predicting the Viscosity of Biodiesel Fuels from Thei Fatty A Ester Composition. Elsevier fuel. (78) : hal. 1319-1326
Bouaid, a., Diaz, Y., Marties, M., Aracil, J., 2005. Pilot Pland Studies of Biodisel Production Using Brassica Carinata as Raw Material. Calatysis Today. New York
Freedman, B., Mounts, T. L., Pryde, E., H., 1984. Variable Affecting the Yields of Fatty Ester from Transesterifikasi Vegetable Oils, JAOCS, Vol 61, no. 10 (1984),pp 1683-43. New York
Hikmah, M.N, Zuliyana. 2010. Pembuatan Metil Ester (Biodisel) dari Minyak Dedak dan Metanol dengan Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang
Hermatomo, T, 2004. Pemanfaatan Minyak dari Tumbuhan Untuk Pembuatan Biodisel.
Yogyakarta
Janaun, J.&Ellis, N. 2010. Perspectives on biodiesel as a sustainable fuel. Renewable and Sustainable Energy Reviews Vol.14, No.4, (May 2010), pp.1312–1320, ISSN 1364-0321
Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Cetakan Pertama. Jakarta : Universitas Press
Karaosmanoglu, F., Cigizoglu, K. B., Tuer, M and Ertekin, S. 1996. Invertigation of the Refning Step Biodiesel Production. Energy Fuel, USA
Lakmi, S. 1993., Penanganan Limbah Industri Pangan. Yogyakarta, Kanisius
Ma, F.&Hanna, M.A. 1999. Biodiesel Production : A Review, Journal Bioresource Technology 70. pp. 1-15
Marchetti, J.M., Miguel, V.U. & Errazu, A.F. 2008. Techno-economic study of different alternatives for biodiesel production. Fuel Processing Technology 89: 740-748
May, Choo. 1994. Palm Oil Carotenoids. Foods and Nutrition Bulletin 15 (2): 130-136
Mittelbach, M.&C, Remscmidt. 2004. The Comprehensive Handbook. 1st edition. BoersedruckGes.m.b.H, Viena. Austria.
Pusat Penelitian Kelapa Sawit. 2002. Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit dan Turunannya.
Medan
Ramadhas, A. S., Mulareedharan, C., Jayaraj, S., 2005. Performance and Emission Evaluation of Diesel Engine Fueled With Methyl Ester of Rubber Seed Oil, Renewble Energy. Filiphina
Rahayu, M, 2005. Teknologi proses produksi Biodisel.
Rostagno, H. S., Albino, L. F. T., Donzele, J. L., Gomes, P. C., Oliveira, R. F., Lopes, D.C., Ferreira, A. S., Barreto, S. L. T., & Euclides, R. F. 2011. Brazilian Tables for poultryand swine: Food Composition and Nutritional Requirements. Viçosa Federal University (UFV), CDD 22. ed. 636.085, 3rd ed, 252 p., Viçosa, MG. Brazil
Tambun, R. 2006. Proses Pembuatan ASam Lemak Secara Langsung dari Buah Kelapa Sawit.
Tiande, C.A.I., O.C. Pancobro, W.C. Merka, J.E.Sander dan H.M. Barnhart. 1994.Stabilization of poultry processing byproducts and waste and poultry carcass through lactic acid fermentation. J. App. Poult.
Tickell, J. 2006. Biodiesel America: How to achieve energy security, Free America from middle-east oil dependence and make money growing fuel. ISBN 9780970722744. Yorkshire Press.USA
Qing S., Bolun .Y, Hong .Y, Song .Q, and Gangli .Z. 2007. Synthesis of Biodiesel from Soybean Oil and Methanol Catalyzed by Zeolite Beta Modified with La3+. Catalysis Communications 8 page 2159–2165.
Voslarova, E., B. Janackova, L. Rubesova, A. Kozak, I. Bedanova, L.Steinhauser dan V
Vecerek. 2007. Mortality Rates in Poultry Species and Categories during Transport for Slaughter. ACTA VET. BRNO 2007, 76:
