i PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
PROSES PEMBUATAN BIODIESEL SECARA SIMULTAN DARI MINYAK BABI MENGGUNAKAN KATALIS PADAT CaO
DARI CANGKANG TELUR SEBAGAI UPAYA
GREEN ENERGY AND TECHNOLOGY
BIDANG KEGIATAN: PKM - P
DiusulkanOleh:
MuhammadBarinElyasa (21030112140172) Angkatan 2012 EkoNoviariyono (21030112120003) Angkatan 2012 Adrianus Atma Adiwijaya (21030113120105) Angkatan 2013 William Wicaksono Darmanto (21030113140194) Angkatan 2013
Dwi Purwati (21030114120089) Angkatan 2014
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
iii ISI
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan ... ii
Daftar Isi... iii
Ringkasan ... iv
BAB 1. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan ... 2
1.4. Luaran yang Diharapkan ... 2
1.5. Kegunaan ... 2
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 2
2.1. Minyak Babi ... 2
2.2. Pembuatan Biodiesel ... 3
BAB 3. METODE PENELITIAN... 4
3.1. Lokasi Penelitian ... 4
3.2. Pelaksanaan Penelitian ... 4
3.2.1. Bahan dan Alat yang Digunakan ... 4
3.2.2. Alat yang Digunakan ... 4
3.2.3. Variabel Percobaan ... 4
3.2.4. Diagram Alir ... 4
3.2.5. Prosedur Penelitian ... 6
3.3. Pengumpulan dan Pemeriksaan Data ... 8
3.4. Analisa Data ... 8
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ... 9
4.1. Anggaran Biaya ... 9
4.2. Jadwal Kegiatan ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 10
iv RINGKASAN
BAB I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah
Kelangkaan Bahan Bakar Minyak atau yang biasa disebut BBM sedang menjadi topik utama di Indonesia kali ini. Hal ini dikarenakan kebutuhan BBM dari hari ke hari selalu meningkat dan tidak diimbangi dengan kenaikan produksi minyak. Kenaikan konsumsi BBM ini dikarenakan kebutuhan akan alat transportasi maupun industri dalam negeri.
Secara kimiawi biodiesel adalah metil atau etil ester yang diperoleh dari bermacam-macam sumber daya alam yang dapat diperbaharui, seperti minyak tumbuhan atau lemak hewan. Salah satu bahan yang dapat digunakan untuk menghasilkan bahan bakar alternatif yaitu senyawa yang terkandung didalam lemak hewan babi. Salah satu komponen yang terdapat pada lemak hewan babi adalah trigliserida yang merupakan suatu ester. Trigliserida ini sendiri jika direaksikan dengan alkohol akan menghasilkan suatu ester dan gliserol. Reaksi ini dikenal dengan reaksi transesterifikasi. Ester yang dihasilkan merupakan sebuah mono-ester yang akan menjadi bahan bakar alternatif yang dikenal dengan biodiesel (Setiawan Herman et al., 2010).
Penelitian awal tentang biodiesel dengan bahan baku minyak babi menggunakan katalis CaO sintesis didapatkan kesimpulan bahwa produk biodiesel optimal pada suhu 600C (I. Sarantopoulos et al., 2014). Adanya potensi untuk penggunaan CaO dari cangkang telur memberikan peluang baru untuk menggunakan produk alam yang ramah lingkungan dalam rangka mewujudkan green energy and technolgy. Hal itulah yang melatarbelakangi dilakukan penelitian tentang pembuatan biodiesel dari minyak babi menggunakan katalis padat CaO dari cangkang telur dengan metode esterifikasi dan transesterifikasi secara simultan.
I.2 Perumusan Masalah
Ancaman akan krisis energi terutama bahan bakar fosil sudah tidak dapat dipungkiri dan diperkirakan minyak bumi, gas alam, dan batu bara yang dikatakan sebagai bahan bakar fosil diperkirakan akan habis 30 tahun lagi, bahan bakar gas habis dalam kurun waktu 70-80 tahun, dan bahan bakar padat 120 tahun lagi (Djoko Sungkono, 2011).
I.3 Tujuan
1. Membuat biodiesel dari minyak babi
2. Menentukan variabel yang paling berpengaruh terhadap yield dan karakteristik biodiesel yang dihasilkan.
3. Menentukan variabel yang optimal untuk hasil yield dan karakteristik.
I.4 Luaran Yang Diharapkan
1. Produk biodiesel siap pakai yang memenuhi standar yang ditetapkan sehingga bisa dikembangkan kearah komersial.
2. Sebagai bahan referensi baik dalam bentuk artikel maupun jurnal untuk penelitian pembuatan biodiesel dari minyak babi menggunakan katalis padat CaO dari cangkang.telur.
3. Didapatkan metode yag tepat dalam pembuatan biodiesel dari minyak babi menggunakan katalis padat CaO dari cangkang tekur sebagai langkah dasar pengembangan biodiesel.
I.5 Kegunaan
1 Memberikan pengertian tentang variabel yang paling berpengaruh terhadap proses transesterifikasi minyak babi, sehingga dalam aplikasinya variabel penentu dapat dengan mudah ditentukan.
2 Sebagai bahan acuan untuk penelitian lebih lanjut mengenai pengembangan teknik pembuatan biodiesel dari minyak babi dengan katalis padat CaO dari cangkang telur.
3 Memberi kan bahan energi alternatif yang ramah lingkungan dan berasal dari sumber terbarukan guna mengatasi masalah energi bahan bakar diesel.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA II.1 Minyak Babi
Salah satu komponen yang terdapat pada lemak hewan babi adalah trigliserida yang merupakan suatu ester. Trigliserida ini sendiri jika direaksikan dengan alkohol akan menghasilkan suatu ester dan gliserol. Reaksi ini dikenal dengan reaksi transesterifikasi. Ester yang dihasilkan merupakan sebuah mono ester yang akan menjadi bahan bakar alternatif yang dikenal dengan biodiesel.( Herman Setiawan et al, 2010 )
II.2 Pembuatan biodiesel
Pada pembuatan biodiesel dari minyak nabati kadar asam lemak bebas harus dihilangkan terlebih dahulu. Cara pengolahan asam lemak bebas dapat dilakukan dengan cara berikut :
Kadar FFA < 4% Dengan penetralan
Kadar FFA > 4% Dengan esterifikasi asam lemak
Esterifikasi merupakan proses pembuatan biodiesel dari asam lemak menggunakan katalis basa, sedangkan transesterifikasi merupakan istilah untuk menggambarkan suatu reaksi organik yang di dalam ester terjadi pertukaran separuh gugus alkoksinya dengan alkoksi lain (Herman Setiawan et al, 2010).
Berikut ini merupakan skema reaksi transesterifikasi trigliserida, digliserida, dan monogliserida dengan metanol:
Dalam proses sintetisnya, penggunaan katalis padat dikarenakan katalis homogen tidak dapat digunakan kembali (reuse) karena tidak stabil dan terdeaktivasi dalam air. Selain itu proses pemisahan katalis dari produknya banyak mengalami kendala karena keduannya berada dalam satu fase. Untuk mengatasi hal tersebut katalis padat heterogen dapat menjadi alternatif.
BAB III. METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian
3.2 Pelaksanaan Penelitian
3.2.1. Bahan dan Alat yang digunakan Bahan yang digunakan:
1. Minyak babi 2. Pengaduk mekanik 3. Pendingin balik 4. Water bath
11.Statif dan klem 12.Pompa Vakum 3.2.3. Variabel Percobaan:
1. Variabel tetap:
Rasio reaktan antara minyak dan methanol (1:12) Kecepatan pengadukan 400 rpm
2. Variabel berubah:
Waktu reaksi 30, 60, 90 dan 120 menit Temperatur reaksi 650C
Rasio berat katalis dengan minyak 3, 5, 7 dan 9 % berat 3. Variabel yang dinilai:
Jumah biodisesl yang dihasilkan (yield) (%)
karateristik biodiesel (density, viscosity, pour point, flash point, angka asam, angka iodine, angka setane
Rancangan Percobaan
6 60 5
7 90 5
8 120 5
9 30 7
10 60 7
11 90 7
12 120 7
13 30 9
14 60 9
15 90 9
3.2.4. Diagram alir percobaan
Persiapan bahan baku
Perancangan alat
Proses Esterifikasi
Proses pembuatan biodiesel (Transesterifikasi)
Proses
Pembuatan
Katalis CaO
Variabel tetap : Rasio Reaktan (1:12) Variabel berubah : Waktu : 30, 60, 90 dan 120
menit. Temperatur : 65oC.
Berat Katalis CaO : 3, 5,7 dan 9 % berat minyak
Analisa yield biodiesel Analisa karakteristik biodiesel
Statistic Software
Variabel optimum untuk hasil analisa terbaik
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
3.2.5. Prosedur Pelaksanaan penelitian a. Persiapan Bahan Baku
Gambar 3. Diagram Persiapan Bahan Baku
1. Proses Pemurnian Minyak babi (Degumming)
Degumming merupakan suatu proses pemisahan kotoran-kotoran minyak seperti getah atau lendir-lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air dan resin tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas yang terkandung dalam minyak babi. Pada proses degumming minyak babi menggunakan H3PO4 sebanyak 0,1% (v/w) dengan konsentrasi larutan sebesar 30%, reaksi selama 30 menit pada suhu 700C.
2. Tahapan selanjutnya adalah minyak babi dianalisis kadar FFA dengan proses titrimetri.
b. Pembuatan Katalis CaO
1) Cangkang telur dilakukan pembersihan dari kotoran kasat mata 2) Cangkang telur dibersihkan dengan aquadest untuk menghilangkan
protein dan zat-zat lain.
3) Cangkang dikeringkan dalam oven pada suhu 1050C selama 24 jam, lalu dihancurkan dan dihaluskan dengan ayakan.
4) Katalis CaO didapatkan dengan cara mengkalsinasi cangkang telur pada suhu 9000C selama 4 jam.
5) Simpan katalis dalam desikator.
c. Proses Esterifikasi
Minyak babi yang telah dianalisa FFA jika lebih dari 4%, maka akan melewati proses esterifikasi.
1) Minyak babi yang telah siap dimasukkan kedalam labu leher tiga dengan rasio mol minyak dan methanol = 6:1.
Pemurnian Minyak Babi
(Degumming)
Minyak Babi
Minyak Babi Siap ke Proses Esterifikasi
2) Panaskan pada suhu 60oC dan nyalakan magnetic stirrer pada 400rpm. 3) Masukkan methanol sesuai dengan rasio.
4) Masukkan katalis asam (H2SO4) sebanyak 1,5% v/v minyak kedalam labu leher tiga.
5) Lakukan selama 120 menit reaksi.
6) Diamkan hasil esterifikasi, lalu pisahkan hasil esterifikasi dengan methanol yang tidak bereaksi dan katalis mengunakan corong pemisah.
d. Proses Transesterifikasi
1) Minyak babi yang kadar asam lemak bebasnya rendah direaksikan dengan methanol dengan rasio 1:12.
2) Panaskan pada suhu reaksi (sesuai dengan variabel) dan nyalakan magnetic stirrer pada 400 rpm.
3) Masukkan metanol sesuai dengan variabel yang ditentukan. 4) Masukkan katalis CaO yang telah dikalsinasi sesuai dengan
variabel kedalam labu leher tiga. 5) Lakukan reaksi sesuai dengan variabel.
6) Pisahkan hasil transesterifikasi dengan katalis menggunakan pompa vakum.
7) Pisahkan FAME hasil transesterifikasi (cair) dengan gliserol menggunakan corong pemisah.
8) Kemudian biodiesel yang dihasilkan dianalisa dengan metode ASTM untuk menentukan karakteristik sebagai bahan bakar dan dianalisa untuk menentukan yield biodiesel yang dihasilkan.
9) Biodiesel siap digunakan.
3.3 Pengumpulan dan pemeriksaan data
Setelah proses penelitian kemudian dilakukan pengumpulan data hasil percobaan untuk kemudian diperiksa fenomena data yang dihasilkan. Pemeriksaan data diperlukan guna memastikan bahwa penelitian telah dilakukan dengan seakurat dan seteliti mungkin, sehingga jika terdapat data hasil penelitian yang melenceng dari trend keseluruhan data maka perlu dilakukan pengulangan penelitian untuk memastikan kebenaran data.
3.4 Analisis Data dan Pembahasan
berhubungan dengan pokok pembahasan serta menganalisis penyebab atau pendukung hasl pembahasan.
Bab IV. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN IV.1 Anggaran Biaya
No. Jenis Pengeluaran Biaya (Rp)
1 Bahan habis pakai 2.505.000
2 Peralatan penunjang PSI 5.700.000
3 Perjalanan 1.200.000
4 Lain-lain 2.600.000
Jumlah 12.005.000
IV.2 Jadwal Kegiatan
Kegiatan
Bulan ke-
1 2 3 4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Studi Literatur
Pembuatan Proposal Penelitian Penyiapan Bahan dan
Alat Penelitian Analisa Hasil Pembuatan Laporan Akhir dan Artikel Ilmiah
Daftar Pustaka
Dias, Joana M. 2009. Production of biodiesel from acid waste lard
Hermanto, Sandra. 2010. Profil dan Karakteristik Lemak Hewani (Ayam, Sapi dan Babi) Hasil Analisa FTIR dan GCMS
Marchetti, J.M. and Errazu, A.F. 2008. Comparisson Of Different Heterogeneous Catalysts And Different Alcohols For The Estherification Reaction Of Oleic Acid. Fuel, 87. 3477-3480
Niju, S. 2013. Modification of egg shell and its application in biodiesel production
Prihandana, Rama dan Hendroko, Roy, Nuramin, Makmuri. 2006. Menghasilkan Biodiesel Murah : Mengatasi Polusi & Kelangkaan BBM. PT Agro Media Pustaka. Jakarta.
Prihandana, Rama dan Hendroko, Roy. 2007. Energi Hijau „Pilihan Bijak Menuju Negeri Mandiri Energi‟. Penebar Swadaya. Jakarta
Sarantopoulos, Ioannis. 2014. Optimization Of Biodiesel Production From Waste Lard By A Two-Step Transesterification Process Under Mild Conditions
Serra, A. 2014. Fatty acid composition, oxidation status and volatile organic
compounds in “Colonnata” lard from LargeWhite or Cinta Senese pigs as
affected by curing time
Sutahtra, I. Nyoman dan Sudarman Bambang. 2007. Aplikasi Biodiesel pada Mesin Diesel. Lembaga Penelitian Masyarakat ITS. Surabaya
I. Biodata Dosen Pendamping
1.1. Nama : Dr. Luqman Buchori, ST, MT. L/P
1.2. Jabatan Fungsional Akademik : Lektor Kepala
1.3. Jabatan Sruktural : -
1.4. N I P/NIK : 197105011997021001
1.5. NIDN : 0001057104
1.6. Tempat dan Tanggal Lahir : Purworejo, 1 Mei 1971
1.7. Alamat Rumah : Jl. Payung Asri XI/18, Pudak Payung, Semarang
1.8. Nomor Telp /faks/HP : (024)7460058
1.9. Alamat kantor : Jl. Prof Sudarto SH, Tembalang 50239 1.10. Nomor Telp/Fax : (024) 7460058/76480675
1.11. E-mail : luqmanbuchori@alumni.undip.ac.id
1.12. Lulusan yang telah dihasilkan : S1= 50 S2= 0 S 3 =0 orang
1.12 Mata Kuliah yang diampu : 1. Model dan Komputasi Proses (S1) : 2. Perpindahan Panas (S1)
: 3. Teknik Reaksi Kimia II (S1) :4. Fenomena Perpindahan (S1)
II. Riwayat Pendidikan
2.1. Program S-1 S-2
2.2. Nama PT UNDIP ITB
2.3. Bidang Ilmu Teknik Kimia Konservasi energi
2.4. Tahun masuk 1988 1996
2.5.Promotor Dr. Ir. Ratnawati, MT
III. Pengalaman Kerja
1 Dosen Teknik Kimia Universitas Diponegoro
1997 – sekarang
2 PT. Famous Shoes Factory, Semarang 1996 - 1997 3 PT. Tensindo Float Glass Industry,
Semarang
1995 - 1996
4 Member of GACHEFD (Group for Applied Combustion, Heat Transfer and Fluid Dynamic)
2000 - sekarang
IV. PENGALAMAN PENELITIAN
1 Komputasi dan Analisis Tiga Dimensi Pemanasan Slab Baja dalam Burner dengan Metode Zonal PT. Krakatau Steel
2000
2 Pengembangan Mikroba NOPKOR PSO Kawai-Kobeichi Inc
2000
3 Development of Two-Dimensional Mathematical and Numerical Models of Fluid Flow in Packed Bed Porous Media from Darcy to Forcheimer Regimes URGE
1998 – 2000
4 Fermentasi Glukosa Menggunakan Ragi Sacharomyces Cereviceae yang
Diimobilisasi dengan Entrapment Sodium Alginat
1998
5 Proses Produksi Bahan Bakar Minyak dari Asam Karboksilat dengan Elektrolisis DIK Rutin
1998
6 Pembuatan Asam Sitrat dari tepung Sagu dengan Metode Fermentasi Semi Padat DIK Rutin
1998
7 Hidrolisa Minyak Kelapa Sawit dengan Penambahan Surfaktan sebagai Solven sekaligus Katalis OPF
1997
8 Pengolahan Limbah Cair Industri Kecil Tekstil dengan Reaktor Anaerobik Bersekat OPF
1997
9 9 Penelitian Pemanfaatan Biuret dan Pembuatan Biuret dari Urea Waste sebagai Bahan Baku Pestisida PT. Pupuk Iskandar Muda
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
No Uraian Jumlah (Rp)
1 Bahan habis pakai 2.505.000
2 Peralatan penunjang 5.700.000
3 Perjalanan 1.200.000
4 Lain-lain 2.600.000
Jumlah biaya 12.005.000
1) Bahan Habis Pakai No Jenis Justifikasi
Pemakaian
Kuantitas Harga (Rp) Harga Total (Rp)
2 Tinta printer Mencetak dokumen
3 paket 100.000/paket 300.000
3 Peralatan tulis Menulis 1 paket 100.000/paket 100.000
4 Minyak babi Bahan baku 12 liter 50.000/liter 600.000
Jumlah Biaya 2.505.000
2) Peralatan Penunjang No Jenis Justifikasi
Pemakaian
Kuantitas Harga (Rp) Harga Total (Rp)
1 Biaya sewa laboratorium
Laboratorium 90 hari 30.000/hari 2.700.000
2 Analisa
3) Perjalanan
No Jenis Justifikasi Pemakaian
Kuantitas Harga (Rp) Harga Total (Rp)
2 Pengambilan bahan
5 orang 150.000/orang 750.000
Jumlah Biaya 1.200.000
4) Lain-lain
No. Jenis Justifikasi Pemakaian
Kuantitas Harga (Rp) Harga Total (Rp)
1 Biaya sewa kamera
Publikasi 1 unit (60 hari)
40.000/hari 2.400.000
2 Biaya
(jam/minggu)
alat dan bahan baku yang 2. Eko Noviariyono
(21030112120003)
alat dan bahan baku yang 3. William Wicaksono
