PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG
TANAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO
DAN COSOLVENT ETER
T E S I S
O l e h :
JAMSON SIBORO087026023/FIS
PROGRAM MAGISTER ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2 0 10
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO
DAN COSOLVENT ETER
T E S I S
Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika
Pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
O l e h :
JAMSON SIBORO087026023/FIS
PROGRAM MAGISTER ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2 0 10
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP
PERUBAHAN KRAKTERISTIK IODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN COSOLVENT ETER
Nama Mahasiswa : JAMSON SIBORO
Nomor Induk Pokok Mahasiswa : 087026023
Program Studi : MAGISTER ILMU FISIKA
Menyetujui Komisi Pembimbing,
Dr.Marhaposan Situmorang Drs.Nimpan Bangun.M.Sc
Ketua Anggota
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika
Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc.,Ph.D. NIP. 195503171986011001
Dekan
Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc.,Ph.D. NIP. 195503171986011001
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERITIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK
KACANG TANAH DENGAN MENGGUNAKAN
KATALIS CaO DAN COSOLVENT ETER
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya degan benar.
Medan, 14 Juni 2010
Jamson Siboro 087026023
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertandatangan dibawah ini:
Nama : Jamson Siboro
NIM : 087026023
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERITIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN COSOLVENT ETER
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, menformat, mengelola dalam bentuk data-base. Merawat dan mempublikasikan Tesis saya tampa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 14 Juni 2010
Telah diuji pada Tanggal: 14 Juni 2010.
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. Marhaposan Situmorang
Anggota : 1. Drs. Nimpan Bangun, M.Sc
2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D
3. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc
4. Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : Jamson Siboro, Drs.
Tempat dan Tanggal Lahir : Panjaitan, 07 Pebruari 1965
Alamat Rumah : JL.Rajawali I. No.1 Perumnas mandala - Medan Telepon/HP : 061-7358818/081362320312
Instansi Tempat Bekerja : SMA Swasta St. Thomas 2 Medan Alamat Kantor : JL.S. Parman No.106 Medan
Telepon : 061-4576517
DATA PENDIDIKAN
SD : Negeri 3 Sagala Tamat : 1978
SMP : SMP Negeri 1 Pangururan Tamat : 1981
SMA : SMA Negeri 8 Medan Tamat : 1984
Strata-1 : IKIP Negeri Medan Tamat : 1990
Strata-2 : Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Tamat : 2010 Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya kasih karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis ini dengan judul : ”Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah Dengan Menggunakan Katalis CaO Dan Cosolvent Eter”
Kami ucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Propinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankan kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM &H, M. Sc (CTM), SPA (K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister Sains.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.,Ph.D. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.,Ph.D. Sekretaris Program Studi Fisika Drs. Nasir Saleh, M.Eng beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika – Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang dan Bapak Drs. Nimpan Bangun, M.Sc sebagai dosen pembimbing yang begitu profesional, sabar dan ikhlas dalam memberikan arahan dan memperluas wawasan berpikir Penulis sehingga penyusunan tesis ini dapat selesai.
Kepala dan Staf di Laboratorium Kimia Anorganik USU dan Kepala dan Staf di Laboratorium PPKS Medan, atas layanan administrasi dan bantuan teknis yang telah diberikan.
Pengurus Yayasan Katolik Don-Bosco Keuskupan Agung Medan atas bantuan moril dan material yang telah diberikan.
Kepala Sekolah SMA St. Thomas 2 Medan, Bapak Drs. L.M Sitohang dan rekan-rekan Guru atas dukungan moril yang telah diberikan.
Rekan - rekan mahasiswa S2, Juniar Limbong, Sabar Silaen, Henri Jannu Ritonga, Januaris Pane dan Juaksa Manurung, atas dukungan, saran dan diskusi selama penelitian.
Orangtua, keluarga dan isteri tercinta Reni Situmorang serta anak anakku tersayang Edwin Jatendra Siboro, Evangelista Oktavia Siboro. Agustin Anastasia Siboro dan May Uani Siboro atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril maupun material, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa.
Penulis menyadari tesis ini belum sempurna, dengan senang hati penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca. Semoga tesis ini bermamfaat bagi penelitian selanjutnya. Medan, Juni 2010 Penulis Jamson Siboro ii
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK
KACANG TANAH DENGAN MENGGUNAKAN
KATALIS CaO DAN COSOLVEN ETER
ABSTRAK
Suatu kajian telah dibuat terhadap pengaruh lama reaksi pembuatan biodiesel turunan minyak kacang tanah. Dunia saat ini telah mengalami krisis energi terutama dari bahan bakar minyak bumi maupun fosil. Selain itu pemakaian bahan bakar minyak bumi dan fosil memberikan kerugian pada lingkungan terutama pemanasan global. Minyak nabati salah satu sumber energi alternatif pengganti bahan bakar solar yang diproses melalui reaksi transesterifikasi. Pada proses transesterifikasi minyak kacang dan metanol dimasukkan kedalam reactor dengan perbandingaqn molar minyak dengan methanol adalah 1 : 12 untuk mempercepat reaksi diberi katalis CaO dan cosolvent eter kemudian dipanaskan pada suhu tetap 65oC dengan perlakuan lama reaksi 1 jam, 2 jam dan 3 jam. Asam lemak (trigliserida) berekasi dengan methanol menghasikan FAME dan gliserol sebagai produk samping. Hasil konversi dari 884,0 gr minyak kacang dengan lama reaksi 1 jam konversi FAME 47,95%, untuk lama reaksi 2 jam konversi FAME 57,29% sedangkan untuk reaksi 3 jam koversi 58,10%. Hasil uji fisis menunjukkan nilai densitas berada pada rentang (0,85 – 0,87) gr/cm3 sedangkan standart biodiesel Indonesia (SNI) berada pada rentang (0,85 – 0,89) gr//cm3, viskositas berada pada rentang (3,86 – 5,97) cSt menurut SNI berada pada rentang (2,3 - 6) cSt, titik kabut berada pada rentang (-6) – (11) oC menurut SNI
18oC, kadar air berada pada entang nilai (0,06 – 0,09)% menurut SNI maksimum 0,05% sedangkan bilangan iod berada pada rentang (50,83 – 55,54) gr I2//100gr
menurut SNI 115 gr I2//100gr. Dari sifat-sifat fisis diatas menunjukkan biodiesel
turunan minyak kacang tanah dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti solar..
Kata kunci :minyak kacang tanah, trigliserida, metanol, katalis, gliserol, cosolvent,
transesterifikasi dan FAME.
EFFECT OF REACTION TERM ON CHANGES OF BIODIESEL CHARACTER DERIVED FROM PEANUT OIL BY USING CaO CATALISATOR AND
COSOLVENT ETER ABSTRACT
A research of effect time of transesterification has been done to yield biodiesel to the influence of reaction time in making peanut oil. Currently, the world has been facing energy crisis primarily from petroleum fuels or fossil fuel. On the other hand, the consumption of petroleum and fossil fuels give high impact to the environment, global warming. Vegetable oil is an alternative source of diesel fuels is processed through a transesterification reaction. In transesterification process, both peanut oil and methanol are inserted into the reactor with one molar oil with 12 molar methanol to accelerate the reaction CaO catalyst and cosolvent ether are given; then the mixture was heated at 650C with the treatment of an hour reaction time, two hours and three hours. The reaction resulting was FAME and glycerol as a by product. From the experiment found the 884.0 grams of peanut oil with one hour, FAME conversion of 47.95%, two hours FAME conversion of 57.29% while at three hours 58.10% conversion. The physical test results show the density values were in the range (0.85 – 0.87) while the standard for biodiesel gr/cm3 Indonesia (SNI) is in the range (0.85 – 0.89) g/cm3, the viscosity has range (3.86 – 5.97) cSt according to SNI were in the range (2.3 – 6) cSt, fog point is in the range (-6) – (11)0C, 180C according to SNI, water content is at range value (0.06 – 0.09)% by o.05% while the maximum download iodine number was in the range (50.83 – 55.54) g I2/100 gr. From the
physical properties above show that peanut oil biodiesel can be used as an alternative fuel of diesel fuels.
Keywords: Peanut Oil, Triglycerides, Methanol, Catalyst, Glycerol, Cosolvent, Transesterification and FAME.
DAFTAR ISI
Halaman RIWAYAT HIDUP i KATA PENGANTAR ii ABSTRAK iv ABSTRACT v DAFTAR ISI vi DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR xDAFTAR LAMPIRAN xii
BAB I Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Batasan Masalah 3 1.3. Perumusan Masalah 3 1.4. Tujuan Penelitian 3 1.5. Hipotesis 3 1.6. Manfaat Penelitian 4
BAB II Tinjauan Pustaka
2.1. Biodisel dari Minyak Nabati 5
2.1.1. Minyat Nabati 5
2.1.2. Komposisi dalam Minyak Nabati 7
2.1.2.1. Trigiliserida 8
2.1.2.2. Asam Lemak Bebas 8
2.2. Bahan Baku Biodisel 9
2.3. Kacang Tanah 10
2.4. Bahan Baku untuk Proses Produksi Biodisel 12
2.4.1. Alkohol 12
2.4.2. Katalis 13
2.4.3. Cosolvent Eter 14
2.5. Proses Pembuatan Biodisel 15
2.5.1. Esterifikasi 15
2.5.2. Transesterifikasi 16
2.5.3. Hal-hal Mempengaruhi Reaksi Transesterifikasi 18 2.5.3.1. Pengaruh Air dan Asam Lemak Bebas 18 2.5.3.2. Pengaruh Perbandingan Molar Alkohol
dengan Bahan Mentah 18
2.5.3.3. Pengaruh Jenis Katalis 19
2.5.3.4. Metonolisis Crude dan Refined Minyak
Nabati 19
2.5.3.5. Pengaruh Temperatur 20
2.5.3.6. Lama Reaksi 20
2.5.3.7. Pengadukan 20
2.6. Proses Produksi Biodisel Minyak Kacang Tanah 20 2.7. Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 23
2.7.1. Densitas (Rapat Massa) 23
2.7.2. Viskositas 23
2.7.3. Flash Point (Titik Nyala) 25
2.7.4. Kadar Air dan Sedimen 25
2.7.5. Pour Point (Titik Tuang) 26
2.7.6. Cloud Point (Titik Kabut) 36
2.7.7. Bilangan Cetana 36
2.7.8. Bilangan Iod 26
2.7.9. Sisa Karbon (Carbon Residu) 27
2.7.10. Nilai Kadar Bahan Bakar 27
2.8. Persyaratan Kualitas Biodisel 28
BAB III Metodologi Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu 29
3.2. Bahan dan Alat 29
3.2.1. Bahan yang Digunakan 29
3.2.2. Alat yang Dibutuhkan 29
3.3. Diagram Alir Proses Penelitian 30
3.4. Pelaksanan Penelitian 32
3.4.1. Langkah-langkah Pembuatan Biodisel dengan
Reaksi Transesterifikasi 32
3.4.1.1. Ekstraksi Biji Kacang Tanah 32 3.4.1.2. Reaksi Transesterifikasi dengan
Menggunakan Katalis CaO 32
3.5. Pengujian Massa Jenis (Densitas) 34
3.6. Pengujian Viskositas 36
3.7. Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 37
3.8. Pengujian Kadar Air 38
3.9. Pengujian Bilangan Iod 39
BAB IV Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil Uji Kimia 41
4.1.1. Analisa Bahan Baku Minyak Kacang Tanah 41
4.1.2. Hasil Produksi Biodisel 42
4.2. Hasil Uji Fisis 47
4.2.1. Hasil dan Pembahasan Pengujian Densitas 48 4.2.2. Hasil dan Pembahasan Pengujian Viskositas 50
4.2.3. Hasil dan Pembahasan Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 51
4.2.4. Hasil dan Pembahasan Pengujian Kadar Air 53 4.2.5. Hasil dan Pembahasan Pengujian Bilangan Iod 54 BAB V Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan 57
5.2. Saran 57
Daftar Pustaka Lampiran
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel J u d u l Halaman
2.1. Tabel Komposisi Asam Lemak Minyak Kacang Tanah 12 2.2. Tabel Persyaratan Kualitas Biodisel Menurut SNI-04-7182-2006 28
4.1. (a) Tabel Komposisi Asam Lemak Kacang 40
4.1. (b) Tabel Kandungan Asam Lemak Minyak Kacang Tanah 42
4.1. (c) Tabel Produksi FAME Kasar 43
4.1. (d) Tabel Total FAME dan Gliserol : 01 jam 43 4.1. (e) Tabel Total FAME dan Gliserol : 02 jam 44 4.1. (f) Tabel Total FAME dan Gliserol : 03 jam 44
4.1. (g) Tabel Persentase Konvensi FAME 46
4.1. (h) Tabel Persentase Gliserol 46
4.1. (i) Tabel Hasil Uji Fisis 48
4.1. (j) Tabel Hasil Uji Densitas 48
4.1. (k) Tabel Hasil Uji Viskositas 50
4.1. (l) Tabel Hasil Cloud Point 52
4.1. (m) Tabel Hasil Uji Kadar Air 53
4.1. (n) Tabel Hasil Uji Bilangan Iod 55
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar J u d u l Halaman
2.1. Kacang Tanah 10
3.1. Bagan Pembuatan Minyak Kacang Tanah 30
3.2. Pembuatan FAME 31
3.3. Pengujian Sifat Visis dan Sifat Kimia 47
4.1. (a) Grafik Produksi FAME terhadap waktu 47 4.1. (b) Grafik Desitas Terhadap Produksi FAME 49 4.1. (c) Grafik Viskositas Terhadap Produksi FAME 50 4.1. (d) Grafik Cloud Point Terhadap Produksi FAME 52 4.1. (e) Grafik Kadar Air Terhadap Produksi FAME 53 4.1. (f) Grafik Bilangan Iod Terhadap Produksi FAME 55
17
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran J u d u l Halaman
A.1 Kromatogram Asam Lemak Bebas Minyak Kacang Tanah L-1
A.2. Kromatogram FAME Lama Reaksi 1 Jam L-2
A.3. Kromatogram FAME Lama Reaksi 2 Jam L-3
A.4. Kromatogram FAME Lama Reaksi 3 Jam L-4
A.5. Kromatogram Gliserol Lama Reaksi 1 Jam L-5 A.6. Kromatogram Gliserol Lama Reaksi 2 Jam L-6 A.7. Kromatogram Gliserol Lama Reaksi 3 Jam L-7
B. Hasil Uji L-8
C. Tabel Hasil Pengujian, SNI dan Solar L-9
D. Profil Bahan dan Alat Pengujian L-10
D.1 Biji Kacang Tanah yang Dihaluskan L-10
D.2 Ekstraksi Minyak Kacang L-10
D.3 Rotavapor Minyak Kacang L-11
D.4 Proses Transkerifikasi di dalam Autoclave (Reaktor) L-11
D.5 Proses Pencucian Campuran L-12
D.6 Gliseror dikeluarkan dari Corong Pisah L-12
D.7 Penyaringan Na2SO4 L-13
D.8 Proses Destilasi (pemurnian biodiesel) L-13
D.9 Profil Pikrometer mengukur densitas L-14
D.10 Profil Piskosimeter Ostwald mengukur Viscositas L-15
D.11 Profil Pengujian Titik Beku (Cloud Point) L-15
D.12 Profil Neraca Analitik L-15
D.13 Profil Desikator L-16
D.14 Profil Buret micro menentukan bilangan iod L-16
