PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION SKRIPSI

(1)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT

DENGAN TEKNOLOGI

REACTIVE EXTRACTION

SKRIPSI

OLEH :

PASCALIS NOVALINA S

110405076

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT

DENGAN TEKNOLOGI

REACTIVE EXTRACTION

SKRIPSI

OLEH :

PASCALIS NOVALINA S

110405076

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP BUAH SAWIT DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION

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 sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila kemudian hari terbukti bahwa karya ini

bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi

sesuai dengan aturan yang berlaku

Medan, 10 Agustus 2015

Pascalis Novalina S

(4)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PEMBUATAN BIODIESEL DARI MESOKARP BUAH SAWIT DENGAN TEKNOLOGI REACTIVE EXTRACTION

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan

karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan

judul “Pembuatan Biodiesel dari Mesokarp Buah Sawit dengan Teknologi Reactive Extraction”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat

untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Melalui penelitian ini diperoleh hasil biodiesel dari mesokarp buah sawit dengan

teknologi reactive extraction menggunakan katalis novozyme 435, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan

bahan bakar fosil.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat

pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus

penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada

Bapak Dr.Ir. Taslim, M.Si.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu

penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga

skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 10 Agustus 2015

Penulis,

(6)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Kedua orang tua penulis tercinta, Parlin Sitorus dan Romelly Simanjuntak

yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam

menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Seluruh keluarga penulis terutama opung tercinta, adik-adikku Rickhy,

Bryan, Melani, Maktua, Paktua, Tulang, Nantulang, Bapauda, Nanguda,

Amangboru, Namboru, dan sepupu (Apin, Fifi, Monik) semuanya yang telah

memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan

penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Dr. Ir. Taslim, M.Si, selaku dosen pembimbing yang telah banyak

memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan

penulisan skripsi ini.

4. Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT, dan Bode Haryanto, ST, MT, PhDyang

telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

5. Bapak Dr. Ir. Tjahjono Herawan dan Ibu Meta Rivani, ST, selaku

pembimbing lapangan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang telah

banyak memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian dan

penyelesaian skripsi ini.

6. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik

Kimia USU.

7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.

8. Dr. Ir. Zuhrina Masyithah, MT, sebagai Dosen Pembimbing Akademik .

9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik

Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga

kepada penulis

10.Seluruh pegawai di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang telah

membantu dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

11.Arya Josua Simanullang selaku partner penelitian atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini dan

(7)

12.Widi Aulia Widakdo, S.Pd sahabat tersayang yang selalu ada setiap waktu

memberikan saran dan motivasi kepada penulis hingga saat ini.

13.Sahabat-sahabat terbaikku di Teknik Kimia, D’IVY (Windi, Anita, Golda)

William, Johan dan semua teman stambuk 2011 yang memberikan banyak

dukungan dan semangat kepada penulis.

14.Rekan-rekan semasa menjabat asisten di Laboratorium Proses Industri Kimia

Teknik Kimia USU, Kak Ely, Kak Sari, Bang Ruben, Bang Ridho, Rahayu,

Nadya, Aidil, Nora, dan Aidil.

15.Kakak dan abang senior yang telah memberikan saran dan motivasi kepada

(8)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Pascalis Novalina S NIM : 110405076

Tempat, tanggal lahir : Batam, 12 April 1993 Nama orang tua : Parlin Sitorus dan Romelly

Simanjuntak Alamat orang tua :

Perum. Mutiara Indah Blok A3 No.26, Batam

Asal Sekolah:

 SD Swasta Kartini I Batam tahun 1999 – 2005  SMP Negeri 11 Batam tahun 2005 – 2008  SMA Negeri 1 Batam tahun 2008 – 2011

 Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara 2011 – 2015 Beasiswa yang diperoleh:

1. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik tahun 2012

2. Beasiswa Dinas Pendidikan Kepulauan Riau tahun 2013&2014 Pengalaman Kerja dan Organisasi:

1. Ikatan Mahasiswa Kepulauan Riau - Medan (IMKR-Medan) periode 2012-2013 sebagai Anggota Bidang Dana dan Usaha (Danus)

2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2012/2013 sebagai Sekretaris Bidang Pengembangan Bakat dan Minat (Bakmi)

3. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2014-2015 modul Reaktor Fasa Cair, Esterifikasi, Transesterifikasi Biodiesel, dan Proses Pembuatan Pulp.

4. K3M English Club Fakultas Teknik 2011-2013 Artikel yang akan dipublikasikan dalam jurnal :

(9)

ABSTRAK

Metode konvensional untuk produksi biodiesel diperlukan minyak yang diekstrak dari biomassa sebelum dapat ditransesterifikasikan menjadi asam lemak metil ester (FAME). Ekstraksi reaktif dapat digunakan untuk menghasilkan biodiesel dengan perolehan yield tinggi, biaya produksi yang rendah, mengurangi waktu reaksi dan penggunaan reagen serta co-pelarut, sehingga mempermudah untuk menghasilkan biodiesel. Dalam penelitian ini, ekstraksi reaktif diterapkan untuk menghasilkan biodiesel dari CPO hasil ekstraksi mesokarp buah sawit menggunakan dimetil karbonat sebagai pelarut dan reagen, dan novozym®435 sebagai katalis. Metanol digantikan oleh dialkil karbonat, terutama dimetil karbonat. Dimetil karbonat dapat digunakan sebagai pelarut dan sebagai reagen, ekstraksi reaktif sehingga sangat mudah untuk diaplikasikan. Variabel yang dipelajari meliputi suhu reaksi (50, 60, dan 70 °C), waktu reaksi (8, 16, 24 jam), rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit (50:1, 60:1, 70:1 n/n), jumlah konsentrasi novozym®435 (5%, 10%, 15% b/b). Dan

yield biodiesel tertinggi diperoleh pada kondisi suhu reaksi 60 °C, waktu reaksi 24 jam, rasio molar reaktan DMC/mesokarp sawit 60:1 (n/n), dan konsentrasi novozym®435 sebesar 10% b/b.

(10)

ABSTRACT

The conventional method for biodiesel production required oil that was extracted from the biomass before it can be transesterified into fatty acid methyl esters (FAME). Reactive extraction can be used to produce biodiesel to achieve high yields, low production costs, reduce the reaction time and the use of reagents as well as co-solvent, so it simplify to produce biodiesel. In this study, reactive extraction applied to produce biodiesel of CPO in palm fruit fiber from mesocarp using dimethyl carbonate as a solvent and reagents, and novozym®435 as catalyst. Methanol replaced by dialkyl carbonate, especially dimethyl carbonate. Dimethyl carbonate can be used as solvent and as reagents, so reactive extraction is very easy to aplied. The variables were studied that reaction temperature (50, 60, and 70 °C), reaction time (8, 16, 24 hours), the molar ratio of reactants palm mesocarp to DMC (1:50, 1:60, 1:70 mol), the amount of novozym®435 concentration (5%, 10%, 15% wt). The results showed that the highest biodiesel yield can be achivied at conditions temperature of 60 °C, reaction time 24 hours, molar ratio of reactants palm mesocarp to DMC 1:60, and novozym®435 concentration of 10wt%.

(11)

DAFTAR ISI

Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

1.5 Ruang Lingkup Penelitian 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8

2.4 TRANSESTERIFIKASI 16

2.5 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI MESOKARP SAWIT 18

(12)

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 20

3.2.1 Bahan Penelitian 20

3.2.2 Peralatan Penelitian 20

3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 21

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 22

3.4.2 Proses Esktraksi Reaktif 22

3.4.2 Prosedur Analisis 22

3.4.2.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku 22

3.4.2.2 Analisis Komponen Asam Lemak Dalam Bahan 23

Baku Mesokarp Buah Sawit

3.4.2.3 Analisis Kemurnian Biodiesel yang Dihasilkan 23

3.4.2.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan 23

3.4.2.5 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan 24

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 24

3.5.1 Analisis Kadar Minyak Bahan Baku 24

3.5.2 Proses Ekstraksi Reaktif 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 26

4.1 ANALISIS BAHAN BAKU MESOKARP BUAH SAWIT 26

4.2 PROSES REAKTIF EKSTRASI 29

4.2.1 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Perolehan Yield 29 Biodiesel

4.2.2 Pengaruh Konsentrasi Katalis Terhadap Perolehan Yield 31` Biodiesel

4.2.3 Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Perolehan Yield 32 Biodiesel

4.3 SIFAT FISIK DARI BIODIESEL 34

4.3.1 Analisis Densitas Biodiesel 34

4.3.2 Analisis Viskositas Biodiesel 35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 37

5.1 KESIMPULAN 37

5.2 SARAN 37

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Bagian dan Komposisi Buah Sawit 10

Gambar 2.2 Transesterifikasi Enzimatik Minyak Nabati dengan 17

Dimetil Karbonat (DMC) dalam Sistem Pelarut

Gambar 3.1 Flowchart Analisis Kadar Minyak Bahan Baku 24

Gambar 3.2 Flowchart Proses Ekstraksi Reaktif 25

Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak 27

CPO

Gambar 4.2 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Perolehan Yield 29 Biodiesel, pada waktu reaksi 24 jam, suhu reaksi 60 oC,

kecepatan pengadukan 300 rpm

Gambar 4.3 Reaksi Transesterifikasi Enzimatis dari Trigliserida 29

Menjadi Metil Ester Menggunakan Pelarut Dimetil Karbonat

Gambar 4.4 Pengaruh Konsentrasi Katalis Novozym 435 Terhadap 31

Perolehan Yield Biodiesel, pada rasio molar reaktan 60:1, suhu reaksi 60 oC, kecepatan pengadukan 300 rpm

Gambar 4.5 Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Perolehan Yield 32 Biodiesel, pada Konsentrasi katalis novozym 435 10%,

suhu reaksi 60 oC, kecepatan pengadukan 300 rpm

Gambar L4.1 (a) Mesokarp Setelah Diiris, (b) Mesokarp Setelah 50

Dihancurkan

Gambar L4.2 (a) Novozym 435 Sebelum Digunakan, (b) Novozym 435 50

Dibungkus, (c) Novozym 435 Setelah Digunakan

Gambar L4.3 Foto Proses Ekstraksi CPO dari Mesokarp Sawit 50

Gambar L4.4 (a) Proses Ekstraksi Reaktif, (b) Hasil Proses Reaksi 51

Gambar L4.5 Penyaringan Hasil Proses Ekstraksi Reaktif 51

Gambar L4.6 Proses Evaporasi 52

Gambar L4.7 (a) Biodiesel yang Dihasilkan, (b) Penyimpanan Biodiesel 52

dalam Vial

(14)

(c) Hasil pembacaan nilai viskositas dan densitas biodiesel

duplo, (d) Salinan hasil pembacaan nilai viskositas dan

densitas biodiesel

Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO 55

(Crude Palm Oil)

Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 56

(15)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Biodiesel 4

Dengan Pelarut Dimethyl Carbonate (DMC) dan Penggunaan Katalis Heterogen Novozym 435

Tabel 2.1 Standar Biodiesel Berdasarkan ASTM D 6751/09, EN 14214/03, 9

dan Pr EN 14214/09

Tabel 2.2 Data Volume dan Nilai Ekspor CPO Indonesia pada Tahun 11

2001-2013

Tabel 2.3 Komposisi Komponen Utama dalam CPO 11

Tabel 2.4 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Dimetil Karbonat 13

Tabel 2.5 Sifat-Sifat Biokatalis Novozym 435 15

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Penelitian 21

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) 27 Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh pada CPO 28

Tabel 4.3 Hasil Analisis Densitas Metil Ester 34

Tabel 4.4 Hasil Analisis Viskositas Metil Ester 35

Tabel 4.5 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Metil Ester 35

Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis GCMS 45

Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO 45

Tabel L2.1 Data Hasil Analisis Densitas Biodiesel 46

Tabel L2.2 Data Hasil Analisis Viskositas Kinematik Biodiesel 46

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 45

L1.1 KOMPOSISI TRIGLISERIDA ASAM LEMAK 45

BAHAN BAKU CPO HASIL ANALISIS GCMS

L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU CPO 45

LAMPIRAN 2 DATA HASIL PENELITIAN 46

L2.1 DATA HASIL ANALISIS DENSITAS BIODIESEL 46

L2.2 DATA HASIL ANALISIS VISKOSITAS KINEMATIKA 46

BIODIESEL

L2.3 DATA YIELD DAN KEMURNIAN YIELD BIODIESEL 46 LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 48

L3.1 PERHITUNGAN KADAR MINYAK MESOKARP 48

SAWIT

L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN DIMETIL KARBONAT 48

L3.3 PERHITUNGAN YIELD METIL ESTER 49 LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 50

L4.1 BAHAN BAKU MESOKARP SAWIT 50

L4.2 BAHAN BAKU ENZIM 50

L4.3 PROSES EKSTRAKSI CPO DARI MESOKARP 50

SAWIT

L4.4 FOTO PROSES EKSTRAKSI REAKTIF 51

L4.5 FOTO PENYARINGAN HASIL PROSES 51

EKSTRAKSI REAKTIF

L4.6 FOTO PROSES EVAPORASI 52

L4.7 FOTO PRODUK AKHIR BIODIESEL 52

L4.8 FOTO ANALISIS VISKOSITAS DAN DENSITAS 53

LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN 55

BIODIESEL

L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK CPO 55

(17)

DAFTAR SINGKATAN

ASTM American Society for Testing and Material (ASTM)

OECD Organization for Economic Co-operation and Development

BM Berat Molekul

dkk dan kawan-kawan

et al et alia

CPO Crude Palm Oil

cSt centistokes

DMC Dimethyl Carbonate

FFA Free Fatty Acid

GC Gas Chromatography

GC-MS Gas Chromatography Mass Spechtrophometry

PPKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit

rpm Rotary per minute

SNI Standar Nasional Indonesia

(18)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

T Suhu ºC

V Volume larutan DMC ml

m Berat Sampel gram

V Volume awal ml