SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK BIJI KARET (Hevea brasiliensis) PADA VARIASI SUHU TRANSESTERIFIKASI DAN RASIO (METANOL/MINYAK) PADA WAKTU 60 MENIT

i

SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK BIJI KARET (Hevea brasiliensis) PADA VARIASI SUHU TRANSESTERIFIKASI DAN RASIO

(METANOL/MINYAK) PADA WAKTU 60 MENIT SKRIPSI

Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta untuk Memenuhi

Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Sains Kimia

Oleh : Nikma Ulya 13307141029

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2017

ii

SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK BIJI KARET (Hevea brasiliensis) PADA VARIASI SUHU TRANSESTERIFIKASI DAN RASIO

(METANOL/MINYAK) PADA WAKTU 60 MENIT

Oleh:

Nikma Ulya NIM. 13307141029

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: 1) massa jenis, viskositas dan gugus fungsi IR dari minyak biji karet, 2) massa jenis, viskositas, titik tuang, titik nyala, kalor pembakaran dan gugus fungsi IR dari biodiesel, 3) kesesuaian karakter biodiesel dengan SNI 7182: 2012.

Subjek dari penelitian ini adalah biji karet yang berasal dari PTPN IX Semarang. Objek dalam penelitian ini adalah biodiesel dari minyak biji karet yang dihasilkan melalui proses transesterifikasi. Metode yang digunakan untuk pengambilan minyak adalah metode pres hidrolik. Jenis alkohol yang digunakan dalam proses transesterifikasi adalah metanol 99 %. Katalis yang digunakan adalah KOH 1 % dengan lama pengadukan 60 menit. Variasi suhu yang digunakan adalah 45, 65, dan 85

^o

C untuk biodiesel B

₁

, B

₂

, dan B

₃

dengan rasio mol metanol: minyak adalah 8: 1, dan dengan rasio mol metanol: minyak adalah 6: 1 untuk biodiesel B

4

, B

5

, dan B

6

. Biodiesel yang diperoleh dianalisis dengan FTIR dan diuji parameternya meliputi massa jenis, viskositas, titik nyala, titik tuang, dan kalor pembakaran.

Gugus fungsi dari minyak biji karet adalah C=O ester, C-O ester, C-H alkana, C-H alifatik dan –CH

3.

Massa jenis dan viskositas minyak biji karet pada suhu 40

^o

C adalah sebesar 907,9 kg/m

³

dan 33,5740 cSt. Gugus fungsional dari biodiesel adalah C=O ester, C-O ester, C-H alkana, C-H alifatik dan – CH

3.

Karakter biodiesel B

1

, B

2

, B

3

, B

4

, B

5

, dan B

6

meliputi: massa jenis berturut- turut sebesar 902,8; 901,7; 887,6; 899,9; 897,1 dan 884,5 kg/m

³

, viskositas berturut-turut sebesar 21,6032;22,8623; 18,1665; 22,5723; 20,4164 dan 16,1066 cSt, titik tuang berturut-turut sebesar 0, 3, 6, -3, -3 dan 0

^o

C, titik nyala berturut- turut sebesar 174, 196, 198, 140, 106 dan 104

^o

C, serta kalor pembakaran berturut- turut sebesar 9421,3905; 9724,1315; 9501,3610; 9674,6475; 9369,0820 dan 9575,4920 kal/g. Titik tuang dan titik nyala dari biodiesel B

1

, B

2

, B

4

, dan B

5

sudah sesuai dengan SNI 7182:2012, namun untuk massa jenis, viskositas, dan kalor pembakaran belum memenuhi standar. Massa jenis, titik tuang, dan titik nyala dari biodiesel B

3

dan B

6

telah sesuai dengan SNI 7182:2012, tetapi viskositas dan kalor pembakaran belum memenuhi standar.

Kata Kunci: Minyak Biji Karet, Kondisi Transesterifikasi, Karakter

Biodiesel.

iii

SYNTHESIS OF BIODIESEL FROM RUBBER SEED OIL (Hevea

brasiliensis) IN VARIOUS TEMPERATURE OF

TRANSESTERIFICATION AND RATIO OF (METHANOL/OIL) AT 60 MINUTES

By:

Nikma Ulya NIM: 13307141029

ABSTRACT

The aim of this research are to know 1) the density value, viscosity value, and functional group of rubber seed oil, 2) the density, viscosity, pour point, flash point, heat of combustion, and functional group of biodiesel, 3) the suitability of biodiesel characteristic with SNI 7182: 2012.

The subject of this research was rubber seed from PTPN IX Semarang. The object of this research was biodiesel from rubber seed oil resulted from transesterification process. The method was used to get the rubber seed oil was hydraulic press method. The alcohol used in the transesterification process was methanol 99 %. The catalys used in the transesterification was KOH 1 % with duration of stirring was 60 minutes. The temperature variation were 45, 65, and 85

^o

C for biodiesel B

₁

, B

₂

, and B

₃

with mole ratio of methanol: oil was 8: 1.

Biodiesel B

4

, B

5

, and B

6

with mole ratio of methanol: oil was 6: 1. The synthesized biodiesel were analyzed with FTIR and tested the biodiesel parameters include density, viscosity, pour point, flash point, and heat of combustion.

The functional groups of rubber seed oil were C=O ester, C-O ester, C-H alkane, C-H aliphatic and -CH

₃

. The density and viscosity value of rubber seed oil at 40

^o

C were 907.9 kg/m

³

and 33.5740 cSt. The functional groups of biodiesel were C=O ester, C-O ester, C-H alkane, C-H aliphatic and -CH3. The character of biodiesel for B

1

, B

2

, B

3

, B

4

, B

5

, and B

6

such as spesific gravity were 902.8; 901.7;

887.6; 899.9; 897.1 and 884.5 kg/m

³

respectively. The viscosity were 21.6032;

22.8623; 18.1665; 22.5723; 20.4164 and 16.1066 cSt respectively. The pour point were 0, 3, 6, -3, -3 and 0

^o

C respectively. The flash point were 174, 196, 198, 140, 106 and 104

^o

C respectively and the heat of combustion were 9421.3905;

9724.1315; 9501.3610; 9674.6475; 9369.0820 and 9575.4920 cal/g, respectively.

Pour point and flash point of biodiesel B

1

, B

2

, B

4

, and B

5

were suitable with SNI 7182: 2012 but density, viscosity, and heat of combustion were not suitable. The density, pour point, and flash point of biodiesel B

₃

and B

₆

were suitable with SNI 7182: 2012 but viscosity and heat of combustion were not suitable.

Keywords: Rubber Seed Oil, Transesterification Condition, Character of

Biodiesel

iv

v

vi

vii

MOTTO

“Orang yang tidak pernah membuat kesalahan adalah orang yang tidak pernah mencoba sesuatu yang baru” (Albert Einstein)

“Dan janganlah kamu berputus asa dari rahmat Allah. Sesungguhnya tiada berputus asa dari rahmat Allah melainkan orang-orang yang kufur

(terhadap karunia Allah).” (Q.S. Yusuf: 87)

“Gantungkan cita-citamu setinggi langit. Bermimpilah setinggi langit. Jika engkau jatuh, engkau akan jatuh diantara bintang-bintang” ( Ir. Soekarno)

“Apabila kamu bersyukur niscaya akan Aku tambahkan nikmat-Ku dan apabila kamu kufur maka adzab-Ku sangat pedih” (Q.S. Ibrahim: 7)

“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum hingga mereka mengubah diri mereka sendiri”(Q.S. Ar-Ra’d:11)

“Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya

bersama kesulitan itu ada kemudahan.” (Q.S. Al-Insyirah: 5-6)

viii

PERSEMBAHAN

Tugas Akhir Skripsi ini saya persembahkan untuk:

Bapak Armudi dan Ibu Siti Eko Sudarmawati yang selalu mendoakan serta memberikan dukungan penuh baik moril

maupun materil, terimakasih atas segala yang telah diberikan selama ini.

Adik-adikku, Nikma Husna dan Khusnia Azizah yang telah memberikan kasih sayang, dukungan serta semangat.

Ibu Endang Dwi Siswani, M. T. Yang telah membimbing dalam penyusunan Tugas Akhir Skripsi.

Sahabat-sahabatku Linda, Tarmi, Dewi yang selalu memberikan bantuan selama kuliah

Ismu Rohmah Rusmaningtyas yang telah bersama untuk menyelesaikan Tugas Akhir Skripsi ini

Seluruh teman-teman Kimia B 2013 yang telah berjuang bersama untuk menempuh Sarjana Kimia di FMIPA UNY

Keluarga Karangmalang Blok A2

Keluarga besar KKN 26 ND (Arya, Anggun, Agung, Arif, Barkah, Devi, Dimas, Henni, Indah, Nana)

Almamater tercinta Universitas Negeri Yogyakarta

ix

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga atas kehendak-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir skripsi dengan judul “Sintesis Biodiesel dari Minyak Biji Karet (Hevea brasiliensis) pada Variasi Suhu Transesterifikasi dan Rasio (Metanol/Minyak) pada Waktu 60 Menit”.

Penulis menyadari dalam menyelesaikan tugas akhir skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, arahan, motivasi dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Hartono selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan izin penelitian.

2. Bapak Jaslin Ikhsan, Ph.D selaku Ketua Jurusan Pendidikan Kimia serta ketua Program studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta yang telah memberikan izin penelitian.

3. Ibu Prof. Dr. Endang Widjajanti LFX selaku Dosen Penasehat Akademik yang telah membimbing akademik selama 4 tahun.

4. Ibu Endang Dwi Siswani, M.T selaku pembimbing skripsi, yang dengan sabar memberikan bimbingan, ilmu, pertanyaan, serta saran.

5. Ibu Susila Kristianingrum, M. Si dan Ibu Siti Marwati, M. Si selaku Dewan Penguji yang telah memberikan pertanyaan, kritik, dan saran.

6. Seluruh Dosen, Staff, dan Laboran Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY yang telah banyak membantu selama perkuliahan dan penelitian.

x

7. Bapak, Ibu, adik dan seluruh keluarga yang telah memberikan restu, doa, dukungan, motivasi, semangat dan kasih sayangnya.

8. Ismu Rohmah Rusmaningtyas selaku rekan dalam penelitian ini, yang telah membantu dalam proses penelitian.

9. Keluarga besar Kimia B 2013 yang telah banyak membantu dan memberi semangat dalam proses perkuliahan maupun dalam penelitian.

10. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir skripsi ini.

Penulis menyadari Tugas Akhir Skripsi ini jauh dari kata sempurna, sehingga penulis mengharapkan kritik maupun saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir Skripsi ini. Penulis berharap Tugas akhir Skripsi ini dapat bermanfaat dimasa yang akan datang. Akhir kata, penulis mengucapkan mohon maaf apabila dalam penulisan Tugas Akhir Skripsi ini masih terdapat kesalahan.

Yogyakarta, Mei 2017

Penulis

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ... i

ABSTRAK ... ii

ABSTRACT ... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

HALAMAN PERNYATAAN ... vi

HALAMAN MOTTO ... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xiii

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Identifikasi Masalah ... 4

C. Pembatasan Masalah ... 4

D. Rumusan Masalah ... 5

E. Tujuan Penelitian ... 5

F. Manfaat Penelitian ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

A. Deskripsi Teori ... 7

1. Karet... 7

2. Biji Karet... 8

3. Minyak dan Lemak ... 9

4. Biodiesel ... 10

5. Degumming ... 11

6. Reaksi Esterifikasi ... 12

7. Reaksi Transesterifikasi ... 12

xii

8. Analisis Spektroskopi FTIR... 14

9. Parameter Analisis Biodiesel ... 15

B. Penelitian yang Relevan ... 18

C. Kerangka Berfikir ... 21

BAB III METODE PENELITIAN ... 23

A. Subjek dan Objek Penelitian ... 23

1. Subjek Penelitian ... 23

2. Objek Penelitian ... 23

B. Variabel Penelitian ... 23

1. Variabel Bebas ... 23

2. Variabel Kontrol ... 23

3. Variabel Terikat ... 23

C. Alat dan Bahan Penelitian ... 24

1.

Alat Penelitian ... 24

2.

Bahan Penelitian ... 24

D. Tempat Penelitian ... 24

E. Prosedur penelitian ... 24

1. Preparasi Sampel Biji Karet ... 24

2. Pengambilan Minyak ... 25

3. Penjernihan Minyak ... 25

4. Degumming ... 25

5. Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas ... 26

6. Reaksi Esterifikasi ... 26

7. Reaksi Transesterifikasi ... 27

8. Analisis dengan Spektroskopi FTIR ... 27

9. Analisis Parameter Biodiesel ... 28

F. Teknik Analisis Data ... 30

1. Penentuan Massa Jenis Biodiesel ... 30

2. Penentuan Viskositas Biodiesel ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 32

A. Hasil Penelitian ... 32

xiii

1. Karakteristik Minyak Biji Karet Hasil Pengepresan ... 32

2. Data Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) Minyak Biji Karet Sebelum Proses Esterifikasi ... 32

3. Data Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) Minyak Biji Karet Setelah Proses Esterifikasi ... 33

4. Hasil Spektrum FTIR Minyak Biji Karet dan Biodiesel ... 33

5. Karakteristik Biodiesel Hasil Proses Transesterifikasi ... 36

B. Pembahasan ... 37

1. Pengambilan Minyak Biji Karet ... 38

2. Penentuan Kadar FFA Minyak Biji Karet ... 40

3. Reaksi Esterifikasi ... 40

4. Reaksi Transesterifikasi ... 41

5. Analisis dengan Spektroskopi FTIR ... 43

6. Analisis Parameter ... 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 53

A. Kesimpulan ... 53

B. Saran ... 54

DAFTAR PUSTAKA ... 55

LAMPIRAN ... 58

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Daftar Korelasi Spektrum Infra Merah ... 15

Tabel 2. Syarat Mutu Biodiesel Standar SNI 7182: 2012 ... 16

Tabel 3. Kode Biodiesel Hasil Reaksi Transesterifikasi ... 27

Tabel 4. Massa Jenis Minyak Biji Karet ... 32

Tabel 5. Viskositas Minyak Biji Karet ... 32

Tabel 6. FFA Minyak Biji Karet Sebelum Proses Esterifikasi ... 33

Tabel 7. FFA Minyak Biji Karet Setelah Proses Esterifikasi ... 33

Tabel 8. Kualitas Biodiesel Hasil Transesterifikasi ... 37

Tabel 9. Hasil Interpretasi Spektrum FTIR Minyak Biji Karet dan Biodiesel B

1

,

B

₂

, B

₃

, B

₄

, B

₅

, serta B

₆

... 44

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Pohon Karet (Hevea brasiliensis) ... 7

Gambar 2a. Biji Karet ... 9

Gambar 2b. Daging Biji Karet ... 9

Gambar 3. Reaksi Hidrolisis Trigliserida ... 10

Gambar 4. Reaksi Esterifikasi ... 12

Gambar 5. Reaksi Transesterifikasi ... 13

Gambar 6. Spektrum IR Minyak Biji Karet ... 33

Gambar 7. Spektrum IR Biodiesel B

_{1 .}

... 34

Gambar 8. Spektrum IR Biodiesel B

₂

... 34

Gambar 9. Spektrum IR Biodiesel B

₃

... 35

Gambar 10. Spektrum IR Biodiesel B

₄

... 35

Gambar 11. Spektrum IR Biodiesel B

₅

... 36

Gambar 12. Spektrum IR Biodiesel B

6

... 36

Gambar 13. Reaksi Transesterifikasi ... 42

Gambar 14. Hasil Proses Transesterifikasi ... 43

Gambar 15. Hubungan Massa Jenis dengan Suhu dan Rasio (Metanol: Minyak)46 Gambar 16. Hubungan Viskositas dengan Suhu dan Rasio (Metanol: Minyak)..47

Gambar 17. Hubungan Titik Tuang dengan Suhu dan Rasio (Metanol: Minyak)48

Gambar 18. Hubungan Titik Nyala dengan Suhu dan Rasio (Metanol: Minyak).49

Gambar 19. Hubungan Kalor Pembakaran dengan Suhu dan Rasio (Metanol:

Minyak) ... 50

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Reaksi Transesterifikasi ... 59

Lampiran 2. Prosedur Penelitian ... 61

Lampiran 3. Perhitungan Jumlah Pereaksi dan Katalis untuk Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi ... 68

Lampiran 4. Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) Minyak Biji Karet..69

Lampiran 5. Spektrum IR Minyak Biji Karet ... 71

Lampiran 6. Spektrum IR Biodiesel B

₁

... 72

Lampiran 7. Spektrum IR Biodiesel B

₂

... 73

Lampiran 8. Spektrum IR Biodiesel B

₃

... 74

Lampiran 9. Spektrum IR Biodiesel B

₄

... 75

Lampiran 10. Spektrum IR Biodiesel B

₅

... 76

Lampiran 11. Spektrum IR Biodiesel B

₆

... 77

Lampiran 12. Penentuan Massa Jenis Minyak dan Biodiesel B

₁

, B

₂

, B

₃

, B

₄

, B

₅

, B

₆

... 78

Lampiran 13. Penentuan Viskositas Minyak dan Biodiesel B

1

, B

2

, B

3

, B

4

, B

5

, dan B

6

... 88

Lampiran 14. Hasil Uji Titik Tuang dan Titik Nyala Biodiesel B

1

, B

2

, B

3

... 94

Lampiran 15. Hasil Uji Titik Tuang dan Titik Nyala Biodiesel B

4

, B

5

, B

6

... 95

Lampiran 17. Hasil Uji Kalor Pembakaran B

1

, B

2

, dan B

3

... 96

Lampiran 18. Hasil Uji Kalor Pembakaran B

4

, B

5

, dan B

6

... 97

Lampiran 19. Hasil Karakter Biodiesel B

1

, B

2

, B

3

, B

4

, B

5

, B

6

... 98

Lampiran 20. Dokumentasi Penelitian ... 99

1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kebutuhan minyak bumi terus mengalami peningkatan seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk dan industri di Indonesia. Padahal minyak bumi merupakan hasil dari proses evolusi alam yang berlangsung selama ribuan bahkan jutaan tahun, sehingga tergolong dalam sumber energi yang tidak dapat diperbarui. Apabila minyak bumi dikonsumsi secara terus-menerus dengan jumlah yang banyak, maka cadangan minyak bumi di alam akan habis. Menurut Arita, et

al. (2009: 55) untuk mengatasi hal tersebut, maka keberadaan bahan bakar

alternatif (BBA) sangat diperlukan. Salah satu BBA yang aman terhadap lingkungan adalah BBA yang berasal dari tumbuhan/hewan, yang biasa disebut dengan istilah biodiesel.

Indonesia merupakan salah satu negara yang berpotensi sebagai penghasil biodiesel. Hal ini karena biodiesel dapat diproduksi dari minyak nabati, lemak binatang ataupun ganggang. Minyak nabati merupakan bahan yang umum digunakan untuk memproduksi biodiesel. Penggunaan minyak nabati ini memiliki keunggulan, di antaranya minyak nabati mudah untuk didapatkan, proses produksinya mudah dan cepat, serta tingkat konversi minyak nabati menjadi biodiesel dapat mencapai 95 % (Hambali, et al., 2007: 10-11). Salah satu sumber minyak nabati yang ada di Indonesia adalah biji karet.

Perkebunan karet terdapat hampir di seluruh wilayah Indonesia. Wilayah

Sumatera dan Kalimantan mempunyai luas lahan dan produksi karet tertinggi di

2

Indonesia, termasuk Provinsi Bengkulu (Rivai, et al., 2015: 343). Namun pemanfaatan hasil dari tanaman karet belum dilakukan secara maksimal.

Pengolahan hasil tanaman karet hanya dititik beratkan pada lateks dan batangnya.

Biji karet hampir tidak mempunyai nilai ekonomis, karena hanya digunakan sebagai benih pohon karet. Menurut Rivai, et al., (2015: 343) biji karet mengandung asam sianida (HCN) yang menjadi salah satu kendala apabila biji karet akan dimanfaatkan menjadi bahan pangan. Padahal menurut Yusuf (2010: 3) biji karet memiliki kandungan minyak yang tinggi yaitu 40-50 % dan merupakan jenis minyak non pangan, sehingga sangat sesuai digunakan sebagai bahan baku produksi biodiesel.

Lemak dan minyak dapat diperoleh dari ekstraksi jaringan hewan atau tanaman dengan menggunakan tiga cara, yaitu rendering, pengepresan (pressing), atau dengan ekstraksi menggunakan pelarut (Winarno, 2004: 99). Pengepresan mekanis merupakan suatu cara ekstraksi lemak atau minyak, terutama dari biji- bijian. Cara ini cocok diterapkan pada bahan yang mempunyai kadar minyak tinggi, sekitar 30–70 %. Pengepresan mekanis ini memerlukan perlakuan pendahuluan sebelum minyak atau lemak dipisahkan dari bijinya. Perlakuan pendahuluan tersebut berupa pembuatan serpih, perajangan dan penggilingan, serta tempering atau pemasakan. Terdapat dua cara umum dalam pengepresan mekanis, yaitu pengepresan hidrolik (hidraulic pressing) dan pengepresan berulir (expeller pressing) (Ketaren, 2008: 201).

Biodiesel merupakan bahan bakar dari campuran mono-alkil ester dari

rantai panjang asam lemak dan dipakai sebagai alternatif bahan bakar untuk

3

mesin diesel. Bahan bakunya dapat berasal dari minyak sayur atau lemak hewan yang merupakan sumber daya yang dapat diperbarui. Biodiesel merupakan solusi yang paling tepat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi, yakni menggantikan diesel petrol pada mesin (Hikmah & Zuliyana, 2010: 1).

Pembuatan biodiesel dari minyak biji karet dapat dilakukan dengan reaksi transesterifikasi. Reaksi interesterifikasi (penukaran ester atau transesterifikasi) merupakan reaksi pertukaran gugus asil antar trigliserida. Trigliserida mengandung tiga gugus ester, maka peluang untuk terjadi pertukaran tersebut cukup banyak. Gugus asil dapat bertukar posisinya dalam satu molekul trigliserida maupun di antara molekul trigliserida (Ketaren, 2008: 230).

Reaksi transesterifikasi dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internalnya meliputi kondisi minyak itu sendiri seperti kandungan air, kandungan asam lemak bebas, dan kandungan zat terlarut maupun tak terlarut. Faktor eksternal merupakan kondisi yang tidak berasal dari minyak dan dapat mempengaruhi reaksi. Faktor eksternal tersebut antara lain suhu, waktu, kecepatan pengadukan, jenis dan konsentrasi katalis, serta jumlah rasio molar metanol terhadap minyak (Yusuf, 2010: 12).

Berdasarkan kenyataan tersebut, maka perlu dilakukan penelitian

mengenai pembuatan biodiesel dari minyak biji karet dengan variasi rasio mol

(metanol: minyak) dan suhu pada proses transesterifikasi. Perbedaan minyak biji

karet dengan biodiesel yang dihasilkan dapat diketahui dengan melakukan analisis

menggunakan spektroskopi FTIR. Biodiesel yang dihasilkan dari proses

transesterifikasi minyak biji karet diuji karakternya menggunakan parameter

4

berupa: analisis spektroskopi IR, massa jenis, viskositas, titik tuang, titik nyala dan kalor pembakaran.

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan yang dapat diidentifikasikan adalah sebagai berikut:

1. Pemanfaatan biji karet di Indonesia belum dilakukan secara maksimal.

2. Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan dalam pengambilan minyak dari biji karet.

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi transesterifikasi yang meliputi:

kadar FFA, jenis alkohol, suhu reaksi, lama pengadukan, dan kecepatan pengadukan.

4. Karakter biodiesel yang dihasilkan dari proses transesterifikasi.

5. Standar karakter biodiesel yang digunakan.

C. Pembatasan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang telah disebutkan, maka dalam penelitian ini dibatasi sebagai berikut:

1. Biji karet sangat melimpah di Indonesia, salah satunya di PTPN IX Semarang.

2. Metode pengambilan minyak dari biji karet dalam penelitian ini menggunakan metode pres hidrolik.

3. Jenis katalis yang digunakan dalam proses transesterifikasi adalah KOH 1 %

dari berat minyak, jenis alkohol yang digunakan yaitu metanol 99 %,

transesterifikasi dilakukan pada suhu 45, 65, dan 85

^o

C selama 60 menit.

5

4. Karakter biodisel yang diuji meliputi: massa jenis, viskositas, titik tuang, titik nyala, kalor pembakaran, dan analisis spektrum IR.

5. Standar karakter biodiesel yang digunakan yaitu SNI 7182: 2012 khususnya untuk parameter massa jenis, viskositas, titik tuang, titik nyala, dan kalor pembakaran.

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan pembatasan masalah tersebut, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana karakter minyak biji karet yang meliputi massa jenis, viskositas dan gugus fungsi IR?

2. Bagaimana karakter massa jenis, viskositas, titik tuang, titik nyala, kalor pembakaran dan gugus fungsi IR dari biodiesel yang dihasilkan?

3. Bagaimana kesesuaian karakter biodiesel hasil sintesis, jika dibandingkan dengan standar SNI 7182: 2012 khususnya untuk parameter massa jenis, viskositas, kalor pembakaran, titik tuang, dan titik nyala?

E. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui karakter minyak biji karet yang meliputi massa jenis, viskositas dan gugus fungsi IR.

2. Mengetahui karakter massa jenis, viskositas, titik tuang, titik nyala, kalor

pembakaran dan gugus fungsi IR dari biodiesel yang dihasilkan.

6

3. Mengetahui kesesuaian karakter biodiesel hasil sintesis, jika dibandingkan dengan standar SNI 7182: 2012 khususnya untuk parameter massa jenis, viskositas, kalor pembakaran, titik tuang, dan titik nyala.

F. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:

1. Bagi peneliti

a. Meningkatkan pengetahuan tentang bahan nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodisel.

b. Menambah informasi tentang pengaruh suhu dan rasio (metanol/minyak) pada proses transesterifikasi dalam pembuatan biodiesel dari minyak biji karet.

c. Memberikan informasi tentang kualitas biodiesel dari minyak biji karet, meliputi: massa jenis, viskositas, titik tuang, titik nyala, kalor pembakaran, dan gugus fungsi dari biodiesel biji karet.

2. Bagi masyarakat

a. Dapat menambah nilai ekonomis dari biji karet yang selama ini merupakan limbah dan belum dimanfaatkan secara maksimal.

b. Menambah pengetahuan bahwa biji karet dapat digunakan sebagai bahan

baku pembuatan biodiesel.

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Deskripsi Teori 1. Karet

Menurut Anwar (2001: 1) luas area perkebunan karet di Indonesia pada tahun 2005 adalah lebih dari 3,2 juta ha. Sekitar 85 % merupakan perkebunan karet milik rakyat dan hanya 7 % perkebunan besar negara serta 8 % perkebunan besar milik swasta. Produksi karet secara nasional pada tahun 2005 mencapai 2,2 juta ton.

Pohon karet mempunyai batang yang cukup besar dan tingginya dapat mencapai 15-25 m. Batangnya lurus dan memiliki percabangan yang tinggi.

Batang pohon karet menghasilkan getah yang disebut lateks. Daunnya terdiri dari tangkai daun utama dan tangkai anak daun. Biasanya terdapat tiga anak daun yang terdapat dalam sehelai daun karet. Anak daunnya berbentuk eliptis, memanjang dengan ujung meruncing, tepinya rata dan gundul (Sejati, 2012: 5). Pohon karet dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar

Gambar 1. Pohon Karet (Hevea brasiliensis) (Arif, 2009)

8

Menurut Nazarudin dan Paimin dalam Sejati (2012), struktur botani tanaman karet adalah sebagai berikut:

Divisi : Spermatophyta Subdivisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbiaceae Genus : Hevea

Spesies : Hevea brasiliensis

Tanaman karet dapat tumbuh dengan baik pada daerah 15°LS-15°LU.

Tanaman karet juga memerlukan curah hujan antara 2.500 sampai 4.000 mm/tahun, dengan hari hujan berkisar antara 100-150 HH/tahun. Namun jika sering terjadi hujan pada pagi hari, produksinya akan berkurang. Tanaman ini dapat tumbuh dengan optimal di dataran rendah dengan ketinggian 200 m dari permukaan laut, dengan suhu 25-35^oC (Anwar, 2001: 4).

2. Biji Karet

Menurut Ikwuagwu, et al., (2000) buah karet berbentuk kotak tiga atau empat. Setelah berumur enam bulan buah karet akan masak dan pecah, sehingga biji karet akan terlepas dari tempurungnya. Biji karet berbentuk bulat dengan panjang 2,5-3 cm, beratnya 2-4 gram/biji. Biji karet terdiri dari 40-50 % kulit yang keras berwarna coklat dan 50-60 % kernel yang berwarna putih kekuningan.

Biji karet perlu dikeringkan terlebih dahulu sebelum diambil minyaknya, karena

mengandung air yang cukup banyak. Hal ini dapat memicu terjadinya hidrolisis

9

trigliserida menjadi asam lemak. Kernel biji karet terdiri dari 45,63 % minyak;

2,71 % abu; 3,71 % air; 22,17 % protein dan 24,21 % karbohidrat (Arita, et al., 2009: 56). Biji karet dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2a. Biji Karet (Widia, 2016) Gambar 2b. Daging Biji Karet (Ritonga, 2015)

Minyak biji karet tergolong dalam jenis drying oil. Minyak mengering (drying oil) merupakan minyak yang akan mengering jika teroksidasi dan membentuk lapisan tebal, bersifat kental dan jika dibiarkan di udara terbuka akan membentuk sejenis selaput (Ketaren, 1986: 13). Asam-asam lemak yang terkandung dalam minyak biji karet adalah asam palmitat 32,125 %; asam oleat 23,641 %; asam stearat 7,962 %; asam linoleat 32,410 %; asam linolenat 1,182 % dan asam eicosatrinoat 1,069 % (Sejati, 2012: 34).

3. Minyak dan Lemak

Lemak dan minyak merupakan bahan-bahan yang dapat diperoleh dari

tumbuhan dan hewan. Lemak merupakan bahan padat pada suhu ruang karena

tingginya kandungan asam lemak jenuh yang tidak memiliki ikatan rangkap,

sehingga mempunyai titik lebur yang lebih tinggi. Minyak merupakan bahan cair

pada suhu ruang karena kandungan asam lemak tidak jenuh yang tinggi, yang

10

memiliki satu atau lebih ikatan rangkap diantara atom-atom karbonnya, sehingga mempunyai titik lebur yang rendah (Winarno, 2004: 92).

Lemak dan minyak merupakan trigliserida atau triasilgliserol, kedua istilah tersebut mempunyai arti “triester (dari) gliserol”. Sebagian besar gliserida yang terdapat dalam tubuh hewan merupakan lemak, sedangkan gliserida dalam tumbuhan adalah minyak (Fessenden & Fessenden, 1986: 407-408). Suatu trigliserida jika dihidrolisis akan menghasilkan 3 molekul asam lemak rantai panjang dan 1 molekul gliserol. Proses hidrolisis dari trigliserida tersebut ditampilkan dalam Gambar 3 (Ketaren, 2008: 7).

Trigliserida gliserol asam lemak Gambar 3. Reaksi Hidrolisis Trigliserida

4. Biodiesel

Biodiesel adalah senyawa metil-ester yang merupakan hasil dari proses esterifikasi/transesterifikasi minyak nabati atau lemak hewani. Biodiesel mempunyai sifat fisis yang sama dengan solar, sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti untuk kendaraan bermesin diesel. Secara komposisi kimia, biodiesel berbeda dengan solar. Pada umumnya solar mengandung 30-35 % senyawa hidrokarbon aromatik dan 65-70 % parafin disertai sedikit olefin.

Sedangkan biodiesel terdiri atas C16-C18 fatty acid methyl ester dengan ikatan

11

rangkap yang berjumlah 1-3 untuk setiap molekulnya (Tim Penulis BRDST, 2008: 12-13).

Menurut Budiman, et al. (2014: 3-4) kelebihan biodiesel dibandingkan dengan solar adalah sebagai berikut:

a. Hasil pembakarannya lebih bersih.

b. Emisi CO

2

yang dihasilkan lebih rendah 78 %.

c. Memiliki sifat pelumasan sehingga turut membersihkan bagian dalam mesin.

d. Menghasilkan lebih sedikit jelaga, CO, hidrokarbon tidak terbakar, dan SO

2

. e. Tidak beracun, dapat diuraikan dan mengurangi efek tumpahan minyak bumi

yang bisa mencemari perairan.

5. Degumming

Pemisahan gum adalah proses pemisahan getah atau lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air, dan resin tanpa mengurangi asam lemak yang terdapat di dalam minyak. Proses ini dilakukan dengan dehidratasi

gum atau kotoran lain supaya bahan tersebut dapat dipisahkan dengan mudah dari

minyak (Ketaren, 1986: 194). Menurut Selfiawati (2003: 7) asam fosfat merupakan salah satu bahan yang digunakan untuk menarik gum (getah) dalam proses degumming atau biasa disebut sebagai degumming agent.

Menurut Hernando dan Susila (2013: 74) degumming dilakukan untuk

memperbaiki kualitas minyak trigliserida dengan mengurangi satu atu lebih

komponen fosfolipid. Secara khusus, hal ini bertujuan mengurangi jumlah

fosfolipid dalam minyak dari konsentrasi 500-3000 ppm sampai kurang dari 3

ppm (berdasarkan fosfor).

12

6. Reaksi Esterifikasi

Reaksi esterifikasi menggunakan katalis asam dilakukan jika minyak nabati mengandung FFA di atas 5 %. Hal ini karena minyak yang berkadar FFA tinggi (>5 %) apabila langsung ditransesterifikasi dengan katalis basa, maka FFA akan bereaksi dengan katalis membentuk sabun. Apabila sabun yang dihasilkan cukup banyak dapat menghambat pemisahan gliserol dari metil ester dan berakibat terbentuknya emulsi selama proses pencucian. Jadi esterifikasi digunakan sebagai proses pendahuluan untuk mengkonversikan FFA menjadi metil ester sehingga mengurangi kadar FFA dalam minyak nabati (Hikmah &

Zuliyana, 2010: 3).

Suatu ester karboksilat merupakan senyawa yang mengandung gugus – CO

₂

R dengan R dapat berupa alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibuat dengan reaksi langsung antara asam karboksilat dengan alkohol, yang disebut dengan reaksi esterifikasi. Reaksi esterifikasi menggunakan katalis asam dan merupakan salah satu reaksi yang bersifat reversibel (Fessenden & Fessenden, 1986: 82).

Reaksi esterifikasi ditampilkan pada Gambar 4.

R

1

COOH + CH

3

OH R

1

COOCH

3

+ H

2

O Asam karboksilat metanol metil ester air

Gambar 4. Reaksi Esterifikasi (Budiman, et al., 2014: 41) 7. Reaksi Transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi merupakan proses pembuatan biodiesel dari

minyak yang mempunyai kandungan FFA rendah dilakukan. Reaksi ini kemudian

diikuti dengan pemisahan gliserol dari metil ester, pemurnian metil ester

13

(netralisasi, pemisahan metanol, pencucian dan pengeringan/dehidrasi), pengambilan gliserol sebagai produk samping (asidulasi dan pemisahan metanol) serta pemurnian metanol yang tidak bereaksi secara destilasi/rectification (Hikmah & Zuliyana, 2010: 3). Reaksi transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 5.

Trigliserida Alkohol Alkil Ester Gliserol Gambar 5. Reaksi Transesterifikasi (Budiman, et al., 2014: 37) Menurut Budiman, et al. (2014: 39-41) faktor-faktor yang berpengaruh dalam reaksi transesterifikasi adalah:

a. Jenis alkohol

Semakin pendek rantai C pada alkohol maka semakin kecil hambatan steriknya. Hal ini akan mempermudah penyerangan gugus karbonil pada trigliserida terhadap alkoxide.

b. Perbandingan molar alkohol dengan trigliserida

Menurut stoikiometri, jumlah mol alkohol adalah 3 kali lipat dari jumlah

mol trigliserida. Namun berdasarkan hasil eksperimen, perbandingan molaritas

alkohol dan trigliserida yang memberikan konversi optimal adalah 6: 1. Molaritas

alkohol yang tinggi juga dapat menghambat reaksi penyabunan.

14

c. Katalis

Katalis yang digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah katalis basa, katalis asam, dan katalis yang berupa enzim. Katalis berfungsi untuk meningkatkan laju reaksi sehingga reaksi dapat berjalan lebih cepat. Jumlah katalis yang biasa digunakan dalam reaksi ini adalah 0,5-1,5 % berat dari berat minyak nabati.

d. Suhu Reaksi

Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi eksotermis, sehingga kenaikan suhunya akan menggeser keseimbangan reaksi ke arah reaktan. Akibatnya, jumlah produk berkurang dan konversi menurun. Suhu yang terlalu tinggi mengakibatkan viskositas biodiesel semakin rendah dan alkohol akan menguap. Umumnya suhu transesterifikasi dipilih di bawah titik didih metanol, yaitu sekitar 60

^o

C-65

^o

C.

e. Air

Air dapat menurunkan konsentrasi katalis sehingga dapat menurunkan laju reaksi. Semakin bertambahnya jumlah air, maka yield dari metil ester akan menurun. Hal ini dikarenakan air memicu terjadinya reaksi samping yang menghasikan gliserol dan asam lemak. Akibatnya jumlah reaktan yang akan membentuk metil ester berkurang.

8. Analisis Spektroskopi FTIR

Macam ikatan yang berbeda dalam suatu senyawa (C-C, C=C, CO, dll)

mempunyai frekuensi yang berbeda pula. Hal ini dapat dideteksi dengan adanya

frekuensi yang karakteristik sebagai pita adsorpsi dalam spektrum infra merah,

sehingga dalam analisis kualitatif dapat digunakan untuk memberikan informasi

15

mengenai struktur kimia dari suatu molekul. Informasi tentang struktur dari senyawa organik dapat dilakukan melalui interpretasi spektrum infra merah menggunakan tabel korelasi infra merah yang memuat informasi tempat gugus fungsional menyerap sinar seperti yang disajikan dalam Tabel 1 (Sastrohamidjojo, 2007: 99).

Tabel 1. Daftar Korelasi Spektrum Infra Merah

Jenis Vibrasi Frekuensi (cm

^-1

) Panjang Gelombang ( μ ) C = O

Aldehida Keton Asam Karboksilat

Ester

1740 - 1720 1725 - 1705 1725 - 1700 1750 – 1730

5,75 - 5,81 5,80 - 5,87 5,80 – 5,88 5,71 - 5,78 C–O (Aldehid, Ester,

Eter, Asam Karboksilat)

1300 – 1000 7,69 - 10,0 C - H Alkana

-CH3 -CH2 Alkena

3000 – 2850 1450 - 1375

1465 3100 – 3000

3,33 - 3,51 6,90 – 7,27

6,83 3,23 - 3,33 C = C Alkena

Aromatik

1680 – 1600 1600 – 1475

5,95 - 6,25 6,25 - 6,78

Komponen utama dari spektrofotometer IR adalah sumber cahaya inframerah, monokromator, dan detektor. Cahaya yang berasal dari sumber melewati cuplikan, kemudian dipecah menjadi frekuensi-frekuensi tunggal di dalam monokromator dan intensitas relatif dari masing-masing frekuensi akan diukur oleh detektor (Atun, 2016: 63).

9. Parameter Analisis Biodiesel

Biodiesel harus memiliki standar mutu tertentu agar dapat digunakan

sebagai bahan bakar untuk mesin diesel. Standar mutu biodiesel di Indonesia

berdasarkan SNI 7182: 2012 dapat disajikan seperti pada Tabel 2.

16

Tabel 2. Syarat Mutu Biodiesel Standar SNI 7182: 2012 (Kementerian ESDM, 2012)

No Parameter SNI 7182: 2012

1 Massa jenis pada 40°C (Kg/m3) 850-890 2 Viskositas kinematic pada 40°C (cSt) 2,3-6,0

3 Angka setana Min 51

4 Titik nyala (mangkok tertutup) (°C) Min. 100

5 Titik kabut (°C) Maks. 18

6 Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 50°C) Maks. No 3 7 Residu karbon (%-massa)

- Dalam contoh asli

- Dalam 10 % ampas destilasi

Maks 0,05 Maks. 0,30

8 Air dan sedimen (%-vol) Maks 0,05*

9 Temperature destilasi 90% (°C) Maks. 360 10 Abu tersulfatkan (%-massa) Maks. 0,02 11 Belerang (ppm-m (mg/kg)) Maks. 100

12 Fosfor (ppm-m (mg/kg)) Maks. 10

13 Angka asam (mg-KOH/g) Maks.0,8

14 Gliserol bebas (%-massa) Maks.0,02 15 Gliserol total (%-massa) Maks.0,24 16 Kadar ester alkil (%-massa) Min. 96,5 17 Angka iodium (%-massa (g-I

2

/100g)) Maks.115

18 Uji halpen Negative

*dapat diuji terpisah dengan ketentuan kandungan sedimen maksimum 0,01 % vol Parameter -parameter analisis biodiesel antara lain

a. Massa jenis

Massa jenis minyak merupakan massa minyak per satuan volum yang diukur pada suhu tertentu. Berat jenis (spesific gravity) atau rapat relatif (relative density) minyak merupakan perbandingan antara massa jenis minyak dengan massa jenis air pada suhu tertentu (Hardjono, 2001: 40).

b. Viskositas

Viskositas merupakan ukuran hambatan cairan untuk mengalir yang

disebabkan oleh adanya gaya gesek internal antar partikel. Viskositas berpengaruh

pada injeksi bahan bakar. Pada suhu yang dingin, viskositas akan meningkat

17

sehingga akan mempengaruhi kemudahan cairan untuk mengalir. Viskositas yang tinggi mengakibatkan bahan bakar teratomisasi dengan baik dan tidak mudah menguap. Biodiesel yang mempunyai viskositas rendah akan mudah dipompa dan mudah teratomisasi. Minyak nabati harus dimodifikasi terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai bahan bakar. Hal ini karena minyak nabati mempunyai viskositas yang tinggi. Untuk menurunkan viskositas tersebut dilakukan proses transesterifikasi (Budiman, et al., 2014: 117).

c. Titik Tuang (Pour Point)

Titik tuang minyak (cairan) adalah suhu terendah yang menyatakan minyak masih dapat dituang. Hal ini diperlukan terutama di daerah yang beriklim dingin, karena berkaitan dengan keperluan menuang BBM atau minyak pelumas.

Satuannya dinyatakan dalam derajat Celcius (

^o

C) atau derajat Fahrenheit (

^o

F) (Marsudi, 2005: 148).

d. Titik Nyala (Flash Point)

Titik nyala merupakan suhu terendah ketika uap suatu zat bercampur

dengan udara yang mengakibatkan nyala sebentar kemudian mati. Titik nyala

digunakan sebagai mekanisme untuk membatasi jumlah alkohol sisa di dalam

bahan bakar. Biodiesel murni mempunyai titik nyala yang lebih tinggi dari

batasannya. Adanya alkohol sisa reaksi menyebabkan penurunan titik nyala dari

biodiesel. Titik nyala biodiesel lebih rendah dari minyak nabati. Titik nyala juga

digunakan untuk indikator adanya metanol dalam biodiesel (Budiman, et al.,

2014: 118).

18

e. Kalor Pembakaran

Pengukuran kalor pembakaran dari biodiesel bertujuan untuk memperoleh data tentang energi kalor yang dapat dibebaskan oleh suatu bahan bakar dengan terjadinya proses pembakaran (Sinarep dan Mirmanto, 2011). Nilai kalori merupakan angka yang menyatakan jumlah panas atau kalori yang dihasilkan dari proses pembakaran sejumlah bahan bakar dengan udara (oksigen). Nilai kalori bahan bakar minyak berkisar antara 10.160-11.000 Kkal/kg. Nilai kalori berbanding terbalik dengan berat jenis artinya semakin besar berat jenisnya maka semakin kecil nilai kalorinya. Nilai kalori diperlukan sebagai dasar perhitungan jumlah konsumsi bahan bakar minyak yang dibutuhkan mesin dalam suatu periode tertentu (Suyanto dan Arifin, 2003: 16). Semakin tinggi nilai kalor suatu bahan bakar menunjukkan semakin sedikit pemakaian bahan bakarnya (Lubis, 2007).

B. Penelitian yang Relevan

Menurut Yusuf (2010) dalam penelitiannya yang berjudul “Sintesis dan Karakterisasi Biodiesel dari Minyak Biji Karet (Hevea brasiliensis) melalui Proses Estrans (Esterifikasi-Transesterifikasi)” menyatakan bahwa kondisi terpilih pada reaksi esterifikasi adalah reaksi yang menggunakan katalis HCl 1 % dengan waktu reaksi 120 menit dan rasio metanol/minyak = 20: 1. Sedangkan kondisi terpilih untuk proses transesterifikasi adalah waktu reaksi 30 menit dan rasio mol metanol: minyak = 6: 1.

Menurut Kusumaningtyas & Bachtiar (2012: 17) dalam penelitiannya yang

berjudul “Sintesis Biodiesel dari Minyak Biji Karet dengan Variasi Suhu dan

19

Konsentrasi KOH untuk Tahapan Transesterifikasi” menyatakan bahwa hasil terbaik pada reaksi transesterifikasi minyak biji karet menjadi metil ester adalah pada katalis KOH 1 % dan suhu 60

^o

C. Supardi, et al., (2011) dalam penelitiannya yang berjudul “Sintesis Biodiesel dari Minyak Limbah Biji Karet sebagai Sumber Energi Alternatif” menunjukkan bahwa proses transesterifikasi dengan variasi katalis KOH 0,75-1,5 % memberikan hasil yang hampir sama. Jadi sebenarnya pada konsentrasi KOH 0,75 % dan 1,5 %, hasil dari proses transesterifikasi sudah baik.

Penelitian yang dilakukan oleh Yuliani, et al., yang berjudul “Pengaruh Katalis Asam (H

2

SO

4

) dan Suhu Reaksi pada Reaksi Esterifikasi Minyak Biji Karet (Hevea brasiliensis) menjadi Biodiesel” menyatakan bahwa semakin tinggi suhu yang digunakan saat reaksi esterifikasi, maka prosentase penurunan asam lemak akan semakin cepat. Kondisi operasi yang memberikan yield crude FAME (Fatty Acid Methyl Ester) terbesar adalah reaksi esterifikasi dengan suhu 60

^o

C dan katalis H

2

SO

4

5 % dari berat.

Penelitian yang berjudul “Pengaruh Waktu Esterifikasi terhadap Proses Pembentukan Metil Ester (Biodiesel) dari Minyak Biji Karet Rubber Seed Oil)”

yang dilakukan oleh Arita, et al. (2009) menunjukkan bahwa waktu reaksi esterifikasi yang baik adalah 2 jam dan 3 jam. Reaksi esterifikasi ini menggunakan metanol (1: 2 dengan berat sampel) dan H

2

SO

4

(3 % dari berat sampel), dilakukan pada suhu 60-65

^o

C.

Setyawardani, et al., (2010) dalam penelitiannya yang berjudul

“Pembuatan Biodiesel dari Asam Lemak Jenuh Minyak Biji Karet” menyatakan

20

bahwa kelemahan biodiesel asam lemak jenuh adalah rendahnya flash point (titik nyala). Asam lemak jenuh lebih mudah larut dalam metanol. Sedangkan keunggulannya dapat dilihat dari segi angka setana, angka iod, angka asam, viskositas dan titik tuang.

Penelitian Widayat dan Suherman (2012: 57) yang berjudul “Biodiesel

Production from Rubber Seed Oil via Esterification Process” menggunakan

parameter rasio katalis, suhu dan pengaruhnya terhadap karakteristik produk biodiesel yang dihasilkan. Menunjukkan bahwa kandungan minyak biji karet yang diperoleh adalah 50,5 %. Hasil analisis GCMS menunjukkan bahwa tingkat asam lemak bebas dalam biji karet sangat tinggi. Konversi minyak menjadi biodiesel yang paling tinggi adalah 59,91 % dan terendah 48,24 %.

Penelitian Ramadhas, et al., (2004: 339) dengan judul “Biodiesel

Production from High FFA Rubber Seed Oil” menyimpulkan efisiensi konversi

minyak menjadi biodiesel sangat dipengaruhi oleh rasio molar alkohol dengan minyak. Rasio molar yang baik adalah 6: 1 dengan waktu 30 menit. Konversi ester maksimum dicapai pada suhu reaksi 45±5

^o

C. Viskositas biodiesel hampir sama dengan diesel. Titik nyala biodiesel sekitar 130

^o

C dan nilai kalornya sedikit lebih rendah dari solar.

Penelitian yang dilakukan oleh Omorogbe et al., (2013: 16) yang berjudul

“Production of Rubber Seed Oil Based Biodiesel Using Different Catalysts”

menyimpulkan bahwa minyak biji karet olahan memberikan hasil biodiesel

tertinggi dibandingkan minyak biji karet mentah. Logam natrium dan katalis

natrium hidroksida lebih cocok untuk transesterifikasi minyak biji karet olahan,

21

sedangkan asam sulfat dan katalis asam fosfat akan cocok untuk minyak biji karet mentah. Penggunaan katalis heterogen (tanah liat) harus dikembangkan, karena menghemat biaya.

Penelitian yang dilakukan oleh Widayat, et al., (2013: 64-73) dengan judul

“Study on Production Process of Biodiesel from Rubber Seed (Hevea brasiliensis)

by In Situ (Trans)esterification Method with Acid Catalyst” menggunakan H2

SO

4

0,5 % (v/v) sebagai katalis dan rasio bahan baku dengan metanol (1: 2). Percobaan ini menggunakan variasi konsentrasi katalis 0,1-1 % (v/v) dan rasio bahan baku dengan metanol 1: 1,5-1: 3. Reaksi dilakukan selama 120 menit pada 60

^o

C. Hasil FAME terbesar adalah 53,61 % pada H

2

SO

4

0,25 % (v/v) dan hasil FAME terbesar sebanyak 91,05 % pada rasio baku bahan dengan metanol (1: 3).

C. Kerangka Berfikir

Tumbuhan karet (Hevea brasiliensis) merupakan tumbuhan yang banyak

tumbuh di Indonesia. Namun biji dari tanaman ini belum dimanfaatkan secara

maksimal. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa biji

karet mengandung minyak sebanyak 40-50 %. Minyak yang terkandung dalam

biji karet tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel. Pengambilan

minyak biji karet dapat dilakukan dengan berbagai macam metode, salah satunya

melalui metode pres hidrolik. Minyak biji karet yang telah terambil digunakan

sebagai bahan utama dalam pembuatan biodiesel. Proses pembuatan biodiesel

dilakukan melalui reaksi esterifikasi dan transesterifikasi. Reaksi esterifikasi

dilakukan dengan katalis H

2

SO

4

pada suhu 60

^o

C selama 60 menit. Pada proses

reaksi transesterifikasi minyak biji karet direaksikan dengan metanol dan diberi

22

katalis KOH. Reaksi transesterifikasi akan berlangsung selama 60 menit dengan variasi suhu yaitu 45, 65, dan 85

^o

C serta variasi rasio (metanol: minyak) adalah 8:

1 dan 6: 1. Pengujian biodiesel hasil transesterifikasi dilakukan dengan instrumen spektroskopi FTIR. Uji karakter biodiesel yang dihasilkan berupa massa jenis, viskositas, kalor pembakaran, titik tuang, dan titik nyala.

Penelitian sejenis ini pernah dilakukan, yaitu pengambilan minyak biji

karet menggunakan metode pres hidrolik. Reaksi esterifikasi dilakukan dengan

katalis HCl pada suhu 55-60

^o

C selama 60 dan 120 menit. Reaksi transesterifikasi

menggunakan katalis NaOH berlangsung selama 30 dan 60 menit dengan suhu

55-60

^o

C dan variasi rasio (metanol: minyak) adalah 4: 1, 6: 1 dan 8: 1. Uji

karakter biodiesel yang dihasilkan berupa bilangan asam, FFA, densitas pada suhu

15

^o

C, viskositas kinematik pada suhu 40

^o

C, bilangan penyabunan, bilangan ester

teoritis, dan titik nyala (Yusuf, 2010).

23

BAB III

METODE PENELITIAN A. Subjek dan Objek Penelitian

1. Subjek Penelitian

Subjek dalam penelitian ini adalah biji karet (Hevea brasiliensis).

2. Objek Penelitian

Objek dalam penelitian ini adalah biodiesel dari minyak biji karet (Hevea

brasiliensis) hasil dari reaksi transesterifikasi.

B. Variabel Penelitian 1. Variabel Bebas

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah suhu reaksi transesterifikasi yaitu 45, 65, dan 85

^o

C, serta rasio (metanol/ minyak) sebanyak 8/1 dan 6/1.

2. Variabel Kontrol

Variabel kontrol pada penelitian ini adalah biji karet yang digunakan berasal dari PTPN IX Semarang, reaksi transesterifikasi dilakukan selama 60 menit, katalis yang digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah KOH 1 %, serta alkohol yang digunakan adalah metanol 99 %.

3. Variabel Terikat

Variabel terikat dalam penelitian ini adalah karakter dari biodiesel yang

dihasilkan, meliputi: massa jenis, viskositas, titik tuang (Pour Point), titik nyala

(Flash Point), kalor pembakaran serta analisa gugus fungsi berdasarkan spektrum

FTIR.

24

C. Alat dan Bahan Penelitian

1. Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: seperangkat alat Spektrofotometer IR, ekstraktor minyak (pompa hidrolik), bom kalorimeter, neraca analitik, oven, penangas air, Hot plate, corong, corong pisah, kaca arloji, gelas ukur, erlenmeyer, beaker glass, magnetic stirrer, labu leher tiga, statif dan klem, pipet tetes, termometer, viskometer Oswald, pendingin bola, buret, piknometer, labu ukur, pH meter, centrifuge, dan tabung reaksi.

2. Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan adalah biji karet, KOH 1 %, metanol 99 %, akuades, larutan H

2

SO

4

18 M, indikator pp, arang aktif, H

3

PO

4

20 %, kristal asam oksalat, NaOH 0,1 N, etanol 96 %.

D. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY, Laboratorium Terpadu UII, Laboratorium Teknologi Minyak Bumi, Gas, dan Batubara Jurusan Teknik Kimia FT UGM, dan Laboratorium Pusat Studi Pangan dan Gizi PAU-UGM.

E. Prosedur Penelitian

1. Preparasi Sampel Biji Karet

Biji karet yang diperoleh dari PTPN IX Semarang, kemudian dipisahkan

dari daun dan kotorannya. Kemudian dilakukan pengupasan kulit luar biji karet

yang keras. Setelah itu, biji karet dikeringkan di dalam oven untuk mengurangi

kandungan airnya.

25

2. Pengambilan Minyak

a. Biji karet ditimbang sebanyak 200 gram.

b. Biji karet dimasukkan ke dalam tabung press yang sudah diberi kain saring.

c. Tabung press ditutup dan mesin press dinyalakan hingga mencapai tekanan 240 kN.

d. Minyak biji karet ditampung ke dalam wadah.

e. Langkah tersebut dilakukan berulang-ulang hingga biji karet habis.

3. Penjernihan Minyak

a. Arang aktif dicampurkan ke dalam minyak biji karet dengan perbandingan 1: 100.

b. Campuran digojog hingga homogen lalu didiamkan selama 48 jam.

c. Minyak disaring menggunakan kertas saring.

4. Degumming

a. Minyak biji karet dipanaskan di atas hot plate stirrer hingga mencapai suhu 80

^o

C.

b. Ditambahkan larutan asam fosfat 20 % sebanyak 0,3 % dari berat minyak dan diaduk selama 30 menit.

c. Minyak dimasukkan ke dalam corong pisah dan dicuci dengan air hangat.

Pencucian ini dilakukan secara berulang-ulang sampai air buangan

mencapai pH netral.

26

d. Minyak dipanaskan sampai suhu 120

^o

C, untuk menghilangkan air yang masih tersisa di dalam minyak, lalu minyak dibiarkan hingga dingin pada suhu ruang.

5. Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA)

a. Sebanyak 3 gram minyak biji karet dimasukkan ke dalam erlenmeyer.

b. Sebanyak 50 mL etanol 96 % ditambahkan ke dalam minyak biji karet tersebut, lalu campuran dipanaskan sampai suhu 45

^o

C.

c. Sebanyak 3 tetes indikator pp ditambahkan ke dalam campuran.

d. Campuran dititrasi dengan larutan NaOH 0,1 N yang sudah distandarisasi sampai diperoleh warna merah jambu dan tidak hilang selama 30 detik.

e. Langkah tersebut diulangi sebanyak 3 kali.

6. Reaksi Esterifikasi

a. Minyak dipanaskan di atas hot plate stirrer hingga suhu minyak mencapai 60

^o

C.

b. Katalis H

2

SO

4

18 M sebanyak 2 % dari berat minyak dilarutkan ke dalam metanol 99 %, dengan rasio mol (metanol: minyak = 20: 1).

c. Campuran tersebut ditambahkan ke dalam labu leher tiga berisi minyak biji karet.

d. Proses esterifikasi dilakukan selama waktu 60 menit.

e. Fase aqueous dan fase minyak dipisahkan dengan menggunakan

centrifuge selama 30 menit.

27

7. Reaksi Transesterifikasi

a. Sebanyak 120 gram minyak biji karet dipanaskan dalam labu leher tiga yang dilengkapi dengan magnetic stirrer sampai suhu mencapai 45

^o

C.

b. Katalis KOH 1 % sebanyak 1,2 gram dicampur dengan metanol 99 % sebanyak 21,5243 gram.

c. Campuran ditambahkan ke dalam minyak biji karet pada labu leher tiga, reaksi dilakukan selama 60 menit.

d. Campuran didinginkan dan didiamkan selama 24 jam di dalam corong pisah.

e. Biodiesel yang terbentuk dipisahkan dari gliserol.

f. Biodiesel dicuci dengan akuades dan didiamkan selama 24 jam.

g. Biodiesel hasil pencucian dipanaskan pada suhu 110

^o

C selama 1 jam.

h. Langkah di atas dilakukan kembali untuk biodiesel yang menggunakan dengan variasi rasio mol (metanol/minyak) dan suhu yang lain.

Tabel 3. Kode Biodiesel Hasil Reaksi Transesterifikasi Suhu (

^o

C) Rasio

(Metanol/Minyak)

Kode 45

8/1

B

1

65 B

₂

85 B

3

45

6/1

B

₄

65 B

5

85 B

₆

8. Analisis dengan Spektroskopi FTIR

a. Disiapkan sampel minyak biji karet serta biodiesel yang akan dianalisis.

b. Sampel dianalisa menggunakan instrumen spektroskopi FTIR.

28

9. Analisis Parameter Biodiesel

a. Penentuan Massa Jenis

1) Piknometer dibersihkan lalu dikeringkan.

2) Piknometer ditimbang dalam keadaan kosong sebagai Mp.

3) Piknometer diisi dengan biodiesel hingga penuh dan tidak ada gelembung udara didalamnya.

4) piknometer yang berisi biodiesel ditimbang sebagai Mb.

5) Massa jenis biodiesel dihitung dengan mencari selisih massa piknometer isi (Mb) dikurangi massa piknometer kosong (Mp) per volume piknometer (Vp).

b. Penentuan viskositas

1) Alat Oswald diisi dengan akuades secukupnya dengan menutup mulut tabung yang besar pada alat Oswald dengan jari.

2) Jari dilepaskan bersamaan dengan menyalakan stopwatch hingga akuades mengalir sampai garis bawah dan mematikan stopwatch ketika akuades tepat melewati garis batas bawah.

3) Alat Oswald dikosongkan dan dikeringkan.

4) Alat Oswald diisi dengan sampel biodiesel secukupnya dengan mulut tabung yang besar pada alat Oswald ditutup dengan jari.

5) Jari dilepaskan bersamaan dengan menyalakan stopwatch hingga

biodiesel mengalir sampai garis bawah dan stopwatch dinyalakan

ketika biodiesel tepat melewati garis batas bawah.

29

c. Penentuan Titik Tuang (Pour point)

1) Sampel dituang ke dalam wadah kemudian dipanaskan dalam

waterbath hingga suhu mencapai 115^o

F lalu didinginkan hingga suhu 90

^o

F.

2) Sampel dimasukkan ke dalam alat pengukur kemudian temperatur alat mulai diturunkan.

3) Setiap penurunan suhu 5

^o

F dilakukan pengecekan kebekuan dengan memiringkan wadah sampel. Bila sampel sudah mulai membeku dicatat sebagai temperatur titik tuang.

4) Langkah di atas dilakukan kembali untuk biodiesel yang lain.

d. Penentuan Titik Nyala (Flash Point)

1) Sampel biodiesel dimasukkan ke dalam wadah alat Pensky-Martens

closed up.

2) Alat dihubungkan dengan pompa dan tangki bensin, ujung penyala dinyalakan, termometer dipasang serta pemanas dan pengaduk dijalankan.

3) Setiap kenaikan 5

^o

F, pengaduk dimatikan dan ujung nyala diarahkan pada permukaan sampel untuk mengecek adanya nyala. Temperatur saat munculnya nyala pertama kali dicatat sebagai titik nyala.

e. Kalor Pembakaran

1) Sampel biodiesel disiapkan sesuai dengan kondisi alat yang akan

digunakan (bom kalorimeter).

30

2) Sampel dimasukkan dalam bom kalorimeter untuk mendapatkan nilai kalor pembakaran.

F. Teknik Analisis Data

1. Penentuan Massa Jenis Biodiesel

Penentuan massa jenis dilakukan dengan menggunakan rumus:

𝜌 =

Keterangan :

V

p

= volume piknometer yang digunakan (mL) M

_b

= massa piknometer berisi sampel (gram) M

p

= massa piknometer kosong (gram)

𝜌 = massa jenis sampel pada suhu 25

^o

C (gram.ml

^-1

)

Jika massa jenis pada 25

^o

C telah diketahui, maka untuk menghitung massa jenis pada suhu tertentu dapat digunakan rumus sebagai berikut:

ρ= ρ’+ 0,0007 (T

^o

C – 25

^o

C)

Keterangan:

ρ = massa jenis pada 25

^o

C ρ’ = massa jenis pada T

^o

C T = suhu biodiesel (

^o

C)

0,0007 = faktor koreksi rata-rata untuk 1

^o

C 2. Penentuan Viskositas Biodiesel

Penentuan viskositas dapat dilakukan dengan rumus sebagai berikut:

𝜂

_b

=

31

Keterangan :

η

b

= viskositas biodiesel (cSt atau mm

²

/s)

η

_w

= viskositas cairan pembanding yaitu air (cSt atau mm

²

/s)

ρ

b

= massa jenis biodiesel (kg/m

³

)

ρ

w

= massa jenis air (kg/m

³

)

t

_b

= waktu alir biodiesel melalui kapiler (s)

t

w

= waktu alir air melalui kapiler (s)