PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA
PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI
DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI
KOSOLVENT
T E S I S
O l e h :
JUNIAR LIMBONG
087026025/FIS
PROGRAM MAGISTER ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA
DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2 0 1 0
PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA
PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI
DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI
KOSOLVENT
T E S I S
O l e h :
JUNIAR LIMBONG
087026025/FIS
PROGRAM MEGISTER ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA
PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI
DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI
KOSOLVENT
T E S I S
Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains
Dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika
Pada Sekolah Pascasarjana Fakultas MIPA
Universitas Sumatera Utara
O l e h :
JUNIAR LIMBONG
087026026/FIS
PROGRAM MAGISTER ILMU FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT Nama Mahasiswa : JUNIAR LIMBONG
Nomor Induk Mahasiswa : 087026025 Program Studi : Magister Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing, Dr. Marhaposan Situmorang K e t u a Drs. Nimpan Bangun.M.Sc 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
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
3. Prof, Dr. Timbangan Sembiring, M.Sc
4. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA
PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI
DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI
KOSOLVENT
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuanya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 14 Juni 2010
Juniar Limbong NIM : 087026025
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Juniar Limbong NIM : 087026025 Program Studi : Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif atas Tesis saya yang berjudul:
PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI DENGAN RAKSI TRANSESTERIFIKASI MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI KOSOLVENT
Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengali media, memformat, mengelilah dalam data base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikianlah pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 14 Juni 2010
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : Juniar Limbong
Tempat dan Tanggal Lahir : Limbong, 16 Agustus 1966
Alamat Rumah : JL.Budi Luhur No. 98 Medan Helvetia. Telepon/HP : 08126573397
Instansi Tempat Bekerja : SMA Katolik Mariana Medan Alamat Kantor : JL.Kapten.Muslim No. 112 Medan Telepon : 061-8456228
DATA PENDIDIKAN
SD : Negeri No. 173782 Limbong Tamat : 1980 SMP : Negeri Limbong Tamat : 1983 SMA : Swasta Josua Medan Tamat : 1986 Strata-1 : IKIP Negeri Medan Tamat : 1991 Strata-2 : Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Tamat : 2010
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmatNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul “Pengaruh Katalis KOH dan CaO Pada Pembuatan Biodiesel Minyak Kemiri Dengan Reaksi Transesterifikasi Menggunakan Eter Sebagai Kosolvent”..
Saya ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Indonesia c.q Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga saya dapat melaksanakan Program Mgister Sains pada Program Studi
Magister Ilmu Fisika program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah saya mengucapkan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada:
Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.Dr. dr.Syahril Pasaribu DTM&H, M.Sc (CTM) Sp.A(K). atas kesempatan yang diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister sains.
Bapak Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara Prof.Drs.Eddy Marlianto,M.Sc,Ph.D atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Ketua Program Studi Magister Fisika Prof.Drs.Eddy Marlianto,M.Sc,Ph.D, Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Drs. Nasir Saleh, M.Eng. beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika staf pengajar pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Bapak Dr.Marhaposan Situmorang dan Drs.Nimpan Bangun,M.Sc selaku pembimbing yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan, arahan, dan perhatian hingga selesainya penulisan tesis ini.
Bapak Pengurus Yayasan Katolik Mariana Medan Eddy Sitohang, Bapak Kepala Sekolah SMA Mariana Medan, Drs.J.Sinaga dan rekan guru-guru yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan.
Rekan-rekan mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Program Studi Magister Ilmu Fisika angkatan 2008 Jamson Siboro, Januaris Pane, Sabar Silaen, Henri Jannu, Juaksa Manurung dan seluruh staf Administrasi Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang penuh kesabaran memberikan pelayanan yang terbaik.
Secara khusus saya mengucapkan terima kasih yang mendalam kepada istri tercinta Erni Naibaho.S.S.T yang senantiasa memberikan dukungan dalam bentuk materi, doa dan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan hormat saya kepada orang tua saya J.Limbong / T.br Sihotang yang memberikan dukungan dalam bentuk doa dan materi Juga ucapan terima kasih dan hormat saya kepada bapak /ibu mertua saya O.S Naibaho/H.br.Sinurat yang memberikan dukungan, doa selama mengikuti perkuliahan. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada ananda tersayang Friska.M. Limbong, Ivan. A. Limbong. Gracious. F. Limbong yang berkorban untuk selalu ditinggalkan selama penulis mengikuti studi.
Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak, dan penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya.
Medan, Juni 2010 Penulis,
PENGARUH KATALIS KOH DAN CaO PADA
PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KEMIRI
DENGAN REAKSI TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI
KOSOLVENT
ABSTRAK
Cadangan bahan bakar semakin terbatas maka perlu dimaanfatkan teknologi alternatif untuk memanfaatkan minyak nabati sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan.Minyak nabati dapat diproses dengan reaksi transesterifikasi untuk mendapatkan bahan bakar alternatif dengan menggunakan katalis basa seperti KOH dan CaO. Reaksi transesterifikasi dengan katalis basa merupakan reaksi yang lambat dan produksi metal ester tidak optimum untuk mengatasinya dapat digunakan kosolvent diantaranya eter
Telah dilakukan reaksi transesterifikasi minyak kemiri dalam media metanol-eter dengan katalis KOH dan CaO pada lama reaksi 3 jam dan temperatur 650C..Hasil reaksi diperoleh dua lapisan, lapisan atas mengandung metil eter dan sedikit pengotor dari monogliserida, digliserida , trigliserida dan freegliserol. Dalam rekasi dengan katalis KOH dihasil metil ester dengan konversi reaksi 51,26 % sedangkan dengan katalis CaO 39,92%.
Analisis karakteristik metil ester hasil reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis KOH diperoleh densitas 0,8903 gr/cm3, viskositas 5,7884 cSt, titik kabut -19,30C, angka iod 43,81 gr/100gr, kadar air 0,088 %, monodigliserida 1,97 %, digliserida 0,47 %, trigliserida 0,35 %, freegliserol 0,60%,, reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis CaO diperoleh densitas 0,8905 gr/cm3, viskositas 5,8583 cST, titik kabut -21,20C, angka iod 55,45 gr/100gr, kadar air 0,091 %, monodigliserida 63,93 %, digliserida 0,49 %, trigliserida 23,69 %, freegliserol 0,24%,
EFFECT OF CATALYST ON KOH AND CaO HAZELNUT OIL BIODIESEL TRANSESTERIFICATION
REACTION ETHERS USING AS KOSOLVENT
ABSTRACT
Fuel reserves are limited it is necessary to utilize alternative technologies to exploit the vegetable oil as an energy-friendly alternatives that can be processed with transesterification reaction to obtain an alternative fuel by using an alkaline catalyst such as KOH and CaO. Base catalyzed transesterification is a slow reaction and the production of esters is not the optimum metal can be used to overcome such kosolvent ether
Transesterification reaction has been carried out in the media hazelnut oil methanol-ether with KOH and CaO catalyst on reaction time 3 hours and reaction temperature 650C. The results obtained by two layer, layer the methyl ether containing impurities and a bit of monogliceride, diglycerides, triglycerides and freegliserol. In the reaction with KOH catalyst produced methyl esters with reaction conversion 51.26% while with catalyst CaO 39.92%. Physics analysis transesterification using KOH catalyst obtained gr cm3 density of 0.8903 g cm3, viscocity 5.7884 cSt , cloud point -19.30 C, iodine number 43.81 g /100 grr, water content 0.088%, monodigliserida 1,97%, diglycerides 0,47%, triglycerides 0.35 %, freeglisero l0,60 %, transesterification reaction using CaO catalyst obtained density of 0.8905 gr / cm3, viscocity 5,8583 cSt , cloud point -21.20 C, iodine number 55,45 gr / 100 gr, water content 0.091%, monodigliserida 63.93%, diglycerides 0,49%, triglycerides 23,69 %,, freegliserol 0,24 .
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI vDAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN x BAB I Pendahuluan 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Perumusan Masalah 4 1.3. Pembatasan Masalah 4 1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Asumsi Awal (Hipotesis) 5 1.6. Manfaat Penelitian 5
BAB II Tinjauan Kepustakaan 5
2.1. Biodiesel 5
2.2. Bahan Baku Biodiesel 6
2.3. Tanaman Kemiri 8
2.4. Komponen Minyak Nabati 8 2.4.1 Trigliserida 8
2.4.2. Asam Lemak 9
2.5. Bahan Baku Untuk Proses Produksi Biodiesel 9
2.5.2. Katalis 10 2.5.2.1. Katalis Homogen 10 2.5.2.2. Katalis Heterogen 10 2.6. Reaksi Transesterifikasi 11
2.6.1. Fakto-Faktor yang Mempengaruhi Reaksi
Transesterifikasi 12 2.6.1.1. Pengaruh Air dan Kandungan Asam
Lemak Bebas 12 2.6.1.2. Perbandingan Molar Alkohol dengan
Minyak Nabati 12 2.6.1.3. Jenis Katalis 12 2.6.1.4. Temperatur 12 2.6.1.5. Lama Reaksi 13 2.6.1.6. Pengadukan 13 2.7. Kosolvent Eter 13
2.8. Karakteristik Bahan Bakar Biodiesel 14 2.8.1 Densitas (Dencity ) 14 2.8.2 Viskositas ( Viscosity ) 14 2.8.3. Titik Kabut ( Cloud Point ) 16
2.8.4. Flash Point 16
2.8.5. Angka Iod 17
2.8.6 Kadar Air Dan Sedimen 17
BAB III Metode Penelitian 19 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 19
3.2. Bahan dan Alat 19
3.2.1. Bahan yang digunakan 19 3.2.2. Alat yang dibutuhkan 19 3.3. Diagram Alir Pengujian 20
3.4 Pelaksanaan Penelitian 21 3.4.1. Langkah-langkah Pembuatan Biodiesel 22 3.4.2. Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis KOH 22 3.4.3. Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis CaO 24 3.5. Pengujian Sifat Fisis 25 3.5.1. Pengujian Densitas 25 3.5.2. Pengujian Viskositas 27 3.5.3. Pengujian Titik Kabut 28 3.5.4. Pengujian Bilangan Iod 28 3.5.5. Pengujian kadar Air 29
BAB IV Hasil dan Pembahasan 31 4.1. Hasil dan Pembahasan Proses Transesterifikasi. 31 4.2. Hasil dan Pembahasan Karakteristik Metil Ester
Minyak Kemiri 31
4.3. Hasil dan Pembahasan Pengujian Densitas 34 4.4. Hasil dan Pembahasan Pengujian Viskositas 35 4.5. Hasil dan Pembahasan Pengujuan Titik Kabut 35 4 6. Hasil dan Pembahasan Pengujiana Angka Iod 36 4.7. Hasil dan Pembahasan Pengujian Kadar Air 36
BAB V Kesimpulan dan Saran 38
5.1. Kesimpulan 38
5.2. Saran 38
Daftar Pustaka Lampiran
DAFTAR TABEL
Nomor
Lampiran J u d u l Halaman
2.2. Tabel Jenis TanamanBahan Baku 10 2.3. Tabel Jenis Asam Lemak dalam minyak kemiri 12 2.8. Tabel Persyaratan kualitas biodiesel menurut
SNI-04-7182-2006 18 3.4. Tabel jenis Asam Lemak Bebas Dalam Minyak Kemiri 22
4.1. Tabel Kandungan asam lemak minyak kemiri dalam
basis hitungan 100 gr 32 4.1. Tabel Data hasil reaksi transesterifikasi 881 gr minyak
kemiri dengan katalis KOH 34 4.1 Tabel Data hasil reaksi transesterifikasi 881 gr minyak
kemiri degan katalis CaO 34 4.2 Tabel Data Karakteristik Metil Ester Minyak Nabati 34
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Lampiran J u d u l Halaman
2.6. Proses Reaksi Transesterifikasi 12 2.8. Pendefenisian Kekentalan Dinamis Berdasarkan Hukum
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Gambar J u d u l Halaman
3.4. Biji kemiri yang dihaluskan L-1 3.4. Ekstraksi minyak kemiri dengan sokletasi L-1 3.4. Rotavapor untuk memisahkan minyak dan n-Hexana L-2 3.4. Hasil gaskromatografi L-2 3.4. Autoclave alat untuk reaksi transesterifikasi L-3 3.4. Corong pisah tempat pemisahan gliserol dengan biodiesel L-3 3.4. Na2SO4 dimasukkan kedalam biodiesel untuk mengikat air L-4
3.4. Destilasi untuk memurnikan biodiesl L-4 3.4. Proses penyaringan katalis CaO L-5 3.5. Piknometer untuk pengujian densitas metal ester L-5 3.5. Viskositas Ostwald untuk pengujian viskositas L-6 3.5 Pengujian titik kabut metil ester L-6 3.5. Pengujian Bilangan Iod L-7
3.5 Pengujian kadar air L-7
4.1. Hasil GC FAME minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi
dengan katalis KOH L-8
4.1. Hasil GC total gliserol minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi
dengan katalis KOH L-9
4.1. Hasil GC FAME minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi
dengan katalis CaO L-10
4.1. Hasil GC total gliserol minyak kemiri hasil reaksi transesterifikasi
