Proses Metanolisis Degummed Palm Oil (DPO) Dalam Sistem Pelarut Choline Cloride (ChCl) : Gliserol pada Produksi Biodiesel

(1)

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO)

DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)

: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL

SKRIPSI

Oleh

SITI MAISARAH

120405048

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO)

DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CLORIDE (ChCl)

: GLISEROL PADA PRODUKSI BIODIESEL

SKRIPSI

Oleh

SITI MAISARAH

120405048

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA

PRODUKSI BIODIESEL

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 dikemudian hari terbukti bahwa karya

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

sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 27 Januari 2017

(4)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PROSES METANOLISIS DEGUMMED PALM OIL (DPO) DALAM SISTEM PELARUT CHOLINE CHLORIDE (ChCl) : GLISEROL PADA

PRODUKSI BIODIESEL

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana

Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 26 Januari 2017 dan

dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, 27 Januari 2017

Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

Ir.Renita Manurung, MT Ir.Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19681214 199702 2 002

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

(Dr. Ir. Taslim, M.Si) (Dr. Erni Misran, S.T., M.T)

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan

ini merupakan skripsi dengan judul “Proses Metanolisis Degummed Palm Oil (DPO) dalam Sistem Pelarut Choline Choride (ChCl) : Gliserol Pada Produksi Biodiesel”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia

industri tentang penggunaan DES dalam proses transesterifikasi biodiesel dengan

menggunakan bahan baku minyak sawit.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak

mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih

dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Renita Manurung, MT., selaku Dosen Pembimbing dan Koordinator

Penelitian Departemen Teknik Kimia, fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan,

diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai

dengan baik.

2. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si dan IbuErni Misran ST, MT, Ph.D., selaku Dosen

Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam

penulisan skripsi ini.

3. Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Kedua Orangtua penulis Alm. Rinaldi dan Sukrisna serta Abangda Sukri

Rahmadhani, Amd dan Sukri Rachmadsyah, Amd yang telah memberikan

dukungannya secara penuh baik moril dan materil sehingga skripsi ini dapat

terselesaikan.

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

(6)

6. Bapak Mariadi yang telah memberikan saran dan bantuan dalam penyelesaian

skripsi ini.

7. Debbie Aditia Ramadhani, selaku partner penelitian penulis yang telah

memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini.

8. Keluarga GA yang terdiri dari Nisaul Fadilah Dalimunthe, Muliani Syahputri,

Ghendis Ekawati Ayu, Muhammad Syukri, Faris Alanjani, Dede M. Taher,

Abror Z., Alm. Jakaria Nasution, Syofwan Dwie Yudha, Askalani Iqbal, Gewa

Handika, Irsa Septiawan, Salwa Jody, M. Bairuni, dan Putri Ramadhani yang

telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

9. Keluarga Geng C yang terdiri dari Nike Taruna, Piety Maria P.S, Brigitta

Alphantaria, Meilia, Muliani Syahputri, Ghendis Ekawati, Debbie A.

Ramadhani, dan Nisaul Fadilah Dalimunthe yang selalu berbagi suka dan duka

dalam menjalani kehidupan di Teknik Kimia ini.

10.Teman-teman angkatan 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang

telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

11.Keluarga Laboratorium Kimia Analisa Tahun ajaran 2014/2015 dan

2015/2016.

12.Abang dan Kakak senior, adik-adik junior yang tidak dapat disebutkan satu

persatu.

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, Januari 2017

Penulis

(7)

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk,

Papa dan Mama tercinta,

Alm. Rinaldi dan Sukrisna

Serta Abang-abang tersayang,

Sukri Rahmadhani, A.md dan Sukri Rachmadsyah, A.md.

Mereka adalah keluarga terhebat yang telah membesarkan, mendidik, dan

mendukung dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.

Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan doa yang tiada henti kalian

(8)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Jl. Datuk Kabu Gg. Verdi Desa Tembung, Kecamatan Percut Sei. Tuan, Kabupaten Deli Serdang Sumatera Utara.

Asal sekolah

 SD Negeri 19 Tanjung Medan tahun 2000 - 2006  SMP Negeri 1 Ampek Angkek tahun 2006 - 2009  SMA Negeri 1 Bukittinggi tahun 2009 - 2012 Pengalaman organisasi/kerja:

1. PEMA FT USU periode 2013/2014 sebagai anggota Keuangan dan Perlengkapan

2. HIMATEK USU periode 2014 - 2015 sebagai anggota bidang Humas 3. HIMATEK USU periode 2015-2016 sebagai anggota Departemen

Pendidikan dan Kaderisasi

4. Covalen Study Group (CSG) FT USU periode 2014-2015 sebagai anggota Bendahara Umum.

5. Asisten Laboratorium Kimia Analisa Departemen Teknik Kimia USU periode 2014/2015 – 2015/2016.

(9)

ABSTRAK

Deep Eutectic Solvent (DES) dapat dibuat dari campuran a quarternary ammonium salt dan hydrogen bond donour. DES merupakan pelarut yang tidak beracun dan

biodegradable dibanding pelarut organik seperti n-heksana serta memiliki harga yang lebih murah dibandingkan Ionic Liquid lainnya. Aplikasi DES sebagai co-solvent pada proses metanolisis biodiesel pada bahan baku degummed palm oil

(DPO) dilakukan untuk mengetahui pengaruh jumlah DES yang digunakan. Pada penelitian ini, DES dibuat dari campuran Choline Cloride (ChCl) dan gliserol dengan rasio molar 1:2. Campuran ChCl dan gliserol dipanaskan hingga suhu 80 °C dan sambil dihomogenkan dengan kecepatan pengadukan 300 rpm selama 1 jam. Hasil

yield metil ester tertinggi yang diperoleh adalah 85,00 % dengan kemurnian ester 96,23 % dan rasio molar metanol : DPO 6:1, jumlah DES 1,5 %, katalis 1 %, temperatur reaksi 60 °C, dan kecepatan pengadukan 400 rpm. DES sebagai cosolvent

dalam metanolisis tidak mampu meningkatkan yield metil ester yang diperoleh dibandingkan dengan hasil yield biodiesel tanpa penambahan DES.

Kata kunci: Biodiesel, Co-solvent, Crude Palm Oil, Deep Eutectic Solvent

(10)

DAFTAR ISI

2.1 Potensi Minyak Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Industri 6

2.2 Proses Produksi Biodiesel 6

2.2.1 Sintesis Biodiesel menggunakan Katalis Homogen dan

Heterogen 7

2.2.2 Sintesis Biodiesel menggunakan Pelarut Enzim 8

2.2.3 Sintesis Biodiesel menggunakan Pelarut Organik 8

2.2.3.1 Sintesis Biodiesel menggunakan ILs 9

2.2.3.2 Sintesis Biodiesel menggunakan DES 9

(11)

2.4 Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES) 11

3.4.4.1 Sketsa Percobaan Proses Sintesis Deep Eutectic

Solvents (DES) 17

3.4.4.2 Sketsa Percobaan Proses Sintesis Biodiesel 17 3.4.5 Prosedur Analisis 18

3.4.5.1 Analisa Kadar Free Fatty Acid (FFA) Bahan

Baku Minyak Sawit dengan Metode Tes AOCS

Official Method Ca sa-40 18

3.4.5.2 Analisa Komposisi Bahan Baku Minyak Sawit dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan

GCMS 18

3.4.5.3 Analisa Densitas Deep Eutectic Solvent (DES) dan Biodiesel yang dihasilkan dengan Metode

Tes OECD 109 18

3.4.5.4 Analisa Viskositas Deep Eutectic Solvent (DES) dan Biodiesel yang dihasilkan dengan

(12)

3.5 Flowchart Penelitian 20 3.5.1 FlowchartPretreatment Bahan Baku 20 3.5.2 Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 20 3.5.3 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 22

4.1 Analisis Bahan Baku Crude Palm Oil (CPO) 22

4.2 Proses Degumming 22

4.2.1 Analisis Kandungan Asam Lemak Bebas (ALB) 23

4.2.2 Analisis Kadar Air 24

4.3 Pengaruh DES pada Biodiesel 25

4.3.1 Pengaruh Penggunaan Katalis pada Produksi Biodiesel 25

4.3.2 Pengaruh DES pada Yield Biodiesel 26 4.3.3 Pengaruh DES pada Kemurnian Ester 29

4.3.4 Pengaruh DES pada Proses Pemisahan Biodiesel 30

4.4 Pengaruh penambahan DES pada fasa metanol-minyak 31

4.5 Karakteristik Biodiesel 32

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 34

5.1 Kesimpulan 34

5.2 Saran 35

DAFTAR PUSTAKA 36

(13)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Representasi Teori Titik Eutektik Campuran 8

Gambar 2.2 Sintesis Deep Eutetic Solvents (DES) dari ChCl dan Gliserol 12 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES)

dari Choline Cloride dan Gliserol 19

Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Sintesis Biodiesel Secara Transesterifikasi 20

Gambar 3.3 Flowchart Proses Sintesis Deep Eutectic Solvents (DES) 23

Gambar 3.4 Flowchart Pretreatment Bahan Baku 23

Gambar 3.5 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel 24

Gambar 4.1 Kadar ALB CPO Sebelum dan Sesudah Degumming 26 Gambar 4.2 Kadar Air CPO Sebelum dan Setelah Degumming 27 Gambar 4.3 Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis NaOH (a) Tanpa

DES (b) dengan Penambahan DES 28

Gambar 4.4 Transesterrifikasi Biodiesel menggunakan Katalis KOH (i) Tanpa

DES (ii) dengan Penambahan DES 29

Gambar 4.5 Yield biodiesel vs jumlah DES 31

Gambar 4.6 Reaksi Transesterifikasi Sintesis Biodiesel dengan Penambahan

DES sebagai co-solvent 32

Gambar 4.7 Kemurnian Ester vs Jumlah DES 32

Gambar 4.7 Proses Pemisahan (a) Tanpa DES (b) Dengan DES 32

Gambar 4.8 Perbandingan Fasa Metanol Minyak tanpa dan dengan Penambahan

DES 32

Gambar D.1 Foto Proses Pembuatan DES LD-1

Gambar D.2 Foto Proses Degumming Minyak Sawit LD-1

Gambar D.3 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel LD-2

Gambar D.4 Foto Proses Pembuatan Biodiesel LD-2

Gambar D.5 Pemisahan Biodiesel dan Gliserol Hasil Reaksi LD-3

Gambar D.6 Pencucian Biodiesel LD-3

Gambar D.7 Pengeringan Biodiesel LD-3

Gambar D.8 DES yang dihasilkan LD-4

(14)

Gambar D.10 Analisis viskositas LD-5

Gambar D.11 Analisis densitas LD-5

Gambar E.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak CPO LE-1

Gambar E.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Tanpa DES LE-2

Gambar E.3 Hasil Analisis Kromatogram GCMS Biodiesel dengan

DES 0,5 % LE-3

DES 1 % LE-4

DES 1,5 % LE-5

DES 2 % LE-6

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel 14

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) 22

Tabel 4.2 Karakteristik Biodiesel 33

Tabel LA.1 Komposisi asam lemak CPO LA-1

Tabel LA.2 Komposisi trigliserida CPO LA-1

Tabel LA.3 Kadar Air dan ALB CPO LA-2

Tabel LB.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel Suhu 15 oC LB-1

Tabel LB.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel LB-1

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU 41

LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku CPO Hasil Analisis

GCMS 41

LA.2 Komposisi Trigliserida Bahan Baku CPO 41

LA.3 Kadar Air dan ALB CPO 42

LAMPIRAN B DATA PENELITIAN 43

LB.1 Data Densitas Biodiesel 43

LB.2 Data Viskositas Kinematik Biodiesel 43

LB.3 Data yield Etil Ester 43

LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN 44

LC.1 Perhitungan Kadar ALB CPO 44

LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB CPO 44

LC.1.1 Perhitungan Kadar ALB DPO 44

LC.2 Perhitungan Kebutuhan Metanol 45

LC.3 Perhitungan Densitas Biodiesel 46

LC.4 Perhitungan Viskositas Biodiesel 46

LC.5 Perhitungan Yield Biodiesel 47

LAMPIRAN D DOKUMENTASI 48

LAMPIRAN E HASIL ANALISIS BAHAN BAKU CPO DAN BIODIESEL 53

LE.1 Hasil Analisis Komposisi Asam Lemak CPO 53

(17)

DAFTAR SINGKATAN

ALB Asam Lemak Bebas

CPO Crude Palm Oil

DES Deep Eutectic Solvent

DPO Degummed Palm Oil

FAEE Fatty Acid Etil Ester

FAME Fatty Acid Metil Ester

FFA Free Fatty Acid

GCMS Gas Chromatography Mass Spectometry

HBD Hidrogen Bond Donour

ILs Ionic Liquids

RPO Refined Palm Oil

(18)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

b/b Perbandingan berat bahan – berat bahan baku %

N Normalitas N

V Volume ml

M Berat Molekul gr/mol

m Massa gr