SINTESIS BIODIESEL (METIL ESTER) DARI MINYAK BIJI KETAPANG :Termialia catappa L:.

(1)

SINTESIS BIODIESEL (METIL ESTER)

DARI MINYAK BIJI KETAPANG (Termialia catappa L)

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Oleh:

NADIA ALIYYA SUJINAH 0703945

PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

Sintesis Biodiesel (Metil Ester)

dari Minyak Biji Ketapang

(Terminalia catappa L)

Oleh

Nadia Aliyya Sujinah

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Pendidikan Indonesia

Agustus 2014

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,

(3)

LEMBAR PENGESAHAN Sintesis Biodiesel (Metil Ester)

dari Minyak Biji Ketapang (Terminalia catappa L) Oleh

Nadia Aliyya Sujinah 0703945

Disetujui dan Disahkan oleh: Pembimbing I

Dr. Ijang Rohman, M.Si. NIP. 196310291987031001

Pembimbing II

Drs. Yaya Sonjaya, M.Si. NIP. 196502121990031002

Mengetahui,

Ketua Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI

(4)

Nadia Aliyya Sujinah, 2014

Sintesis Biodiesel (Metil Ester) Dari Minyak Biji Ketapang (Terminalia Catappa L)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan mencari efisiensi proses sintesis biodiesel (metil ester) dari minyak biji ketapang sebagai sumber energi alternatif dari bahan baku terbarukan. Dalam penelitian ini biji ketapang (Terminalia catappa L) diekstraksi menggunakan pelarut n-heksan selama tujuh jam pada suhu 63 dan diperoleh randemen minyak biji ketapang sebesar 56,28% (b/b) dari biji ketapang. Minyak biji ketapang disintesis menjadi metil ester (biodiesel). Biodiesel yang dihasilkan dianalisis menggunakan GCMS (Gas Chromatography Mass Spectroscopy). Dari hasil GCMS diketahui kemurnian metil ester sebesar 84,25 (v/v) dan randemen biodiesel dari total pereaksi sebesar 79,09 . Dari penelitian ini diperoleh bahwa pengurangan waktu ekstraksi tidak mempengaruhi kualitas metil ester. Berdasarkan parameter-parameter yang dihasilkan, biodiesel ini dapat digunakan di negara tropis.

(5)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu ABSTRACT

(6)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR ISI

(7)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

2.2... Prose

s Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Ketapang ... 8

2.2.1._... Esterifikasi ... 10

2.2.2._... Transesterifikasi... 10

2.3._...Fakto r-faktor yang Mempengaruhi Produksi Biodiesel ... 11

2.4._...Biodi esel sebagai Bahan Bakar Biodegradable ... 13

2.4.1... Sifat-sifat Umum Biodiesel ... 14

2.4.2... Syarat Mutu Biodiesel... 15

2.4.3... Pengaruh Parameter Biodiesel Terhadap Mesin Diesel ... 16

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Preparasi Sampel ... 25

4.2. Proses Ekstraksi Minyak dari Biji Ketapang ... 26

(8)

4.4. Data Spektroskopi GCMS ... 31

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 39

5.2. Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA ... 40

LAMPIRAN ... 44

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Sifat Fisis dan Kimia Minyak Biji Ketapang ... 7

2.2. Komposisi Asam Lemak Bebas Terminalia catappa L ... 7

2.3. Parameter SNI Biodiesel Indonesia ... 14

4.1. Hasil Pengeringan Biji Ketapang ... 15

4.2. Hasil Ekstraksi Biji Ketapang ... 25

(9)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR GAMBAR

Gambar

2.1. Bagian-bagian Tanaman Ketapang ... 6

2.1.1 Pohon ... 6

2.1.2 Daun ... 6

(10)

2.1.4 Buah ... 6

2.2. Struktur Trigliserida ... 8

2.3. Struktur Gliserida ... 9

2.4. Reaksi Esterifikasi ... 10

2.5. Reaksi Transesterifikasi... 10

3.1. Tahapan Proses Penelitian ... 22

4.1. Minyak Biji Ketapang ... 28

4.2. Mekanisme Reaksi Transesterifikasi ... 30

4.3. Hasil Analisa GCMS Sintesis Metil Ester Ke-1 ... 32

4.3.1 Data MS Pada Puncak No. 2 ... 33

4.4. Hasil Analisa GCMS Sintesis Metil Ester Ke-2... 35

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Perhitungan... ... 44

(11)

(12)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Penelitian

Krisis Bahan Bakar Minyak (BBM) di Indonesia sudah mencapai tingkat yang sangat memprihatinkan. Di satu sisi konsumsi masyarakat terhadap BBM terus meningkat, sementara produksi dan ketersediaannya terus menurun. Diprediksi jumlah penggunaannya terus meningkat, misalnya BBM jenis solar yang penggunaannya meningkat seperti dituturkan Sekertaris BPH Migas, Djoko Siswanto bahwa untuk solar konsumsinya hingga september 2013 mencapai 11,72 juta KL, jumlah ini lebih tinggi dibandingkan periode yang sama pada 2012 yakni hanya 11,53 juta KL (Dhany, 2013).

Dengan melihat konsumsi solar yang cukup tinggi ini, perlu dilakukan upaya untuk mencari sumber energi alternatif yang dapat mengurangi peran minyak bumi sebagai bahan baku solar. Sumber energi alternatif ini harus memiliki sifat terbarukan sehingga dapat digunakan terus menerus tanpa khawatir ketersediaannya di alam. Salah satu sumber energi yang terbarukan adalah minyak yang berasal dari tumbuhan dan diubah menjadi biodiesel.

(13)

2

Indonesia sebagai negara yang beriklim tropis memiliki potensi yang cukup besar sebagai negara penghasil bahan baku biodiesel di dunia. Karena pada umumnya tanaman penghasil minyak nabati tumbuh dan berkembang di iklim tropis. Di Indonesia terdapat lebih dari 50 jenis tanaman yang dapat menghasilkan minyak nabati baik untuk pangan dan non pangan, namun hanya beberapa jenis tanaman yang dapat diolah menjadi minyak nabati untuk bahan baku pembuatan biodiesel. Dari tanaman yang ada, baru minyak sawit mentah (Crude Palm Oil) yang digunakan sebagai bahan baku biodiesel dan telah digunakan dalam produk biosolar produksi PT. Pertamina (Priandana dkk, 2006).

Penggunaan minyak kelapa sawit ini dikarenakan ketersediaannya yang cukup melimpah di Indonesia, sehingga peluang sebagai bahan baku produksi biodisel cukup besar. Namun, sayangnya penggunaan ini dapat mengganggu produk minyak goreng yang bahan bakunya berasal dari kelapa sawit. Sehingga dibutuhkan tanaman pengganti kelapa sawit yang dapat menghasilkan minyak sebagai bahan baku produksi biodiesel.

Penelitian-penelitian yang dilakukan untuk mencari spesies tumbuhan yang potensial sebagai bahan baku biodiesel telah banyak dilakukan. Azam et al. (2005) memeriksa profil asam lemak dari 75 spesies tumbuhan yang memiliki kandungan minyak biji lebih dari 30%, diantaranya, Azadirachta indica, Calophyllum, Jatropha curcas dan

Pongamia pinnata. Arjulis dan Rina (2007) menganalisis kandugan

minyak biji ketapang (Terminalia catappa L) dan menunjukan bahwa dalam uji pendahuluan kandungan minyaknya sebesar 38,41-58,89%, sedangkan Suwarso dkk (2008) menghasilkan randemen minyak sebesar 56%. Dari hasil penelitian tersebut dapat dikatakan bahwa Terminalia

catappa L mempunyai potensi cukup besar untuk dijadikan sebagai salah

(14)

3

Suwarso dkk (2008), Arjulis dan Rina (2007) melakukan ekstraksi minyak biji ketapang dengan metode ekstraksi padat-cair (ekstraksi soxhlet). Suwarso dkk melakukan ekstraksi selama 24 jam dan menghasilkan randemen minyak sebesar 56%. Arjulis dan Rina mengekstraksi selama tujuh jam dan menghasilkan randemen sebesar 38,41-58,89%. Hasilnya, randemen minyak yang diperoleh tidak berbeda jauh. Oleh karena itu, proses ekstraksi ini dapat dilakukan dengan waktu reaksi yang lebih singkat dan menghemat energi.

Terminalia catappa L tersebar dari Sumatera sampai Papua

(Whitemore et al., 1997). Buah Terminalia catappa L tidak lazim digunakan sebagai bahan makanan bagi masyarakat di Indonesia. Berdasarkan hal ini, tanaman Terminalia catappa L cukup mendukung untuk menghasilkan biodiesel (metil ester).

Penelitian mengenai transesterifikasi metil ester dari minyak biji ketapang (Terminalia catappa L) telah dilakukan diantaranya oleh Suwarso dkk (2008) yang menghasilkan randemen metil ester sebesar 74,52% dan Damayanti (2011) sebesar 85,067%. Dari kedua penelitian ini, randemen metil ester belum maksimal sehingga diperlukan suatu cara untuk meningkatkannya.

Dari penelitian Suwarso dkk (2008), pengkondisian waktu ekstraksi minyak yang terlalu lama tidak sejalan dengan hasil randemen metil esternya. Sedangkan Arjulis dan Rina (2007) hanya mengekstraksi minyak biji ketapang tanpa mensintesisnya menjadi metil ester, sehingga belum diketahui randemennya. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui apakah ada hubungan antara lamanya proses ekstraksi minyak biji ketapang terhadap perolehan randemen dan kualitas metil esternya dengan menggunakan rasio menurut Suwarso dkk (2008).

(15)

4

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka secara umum rumusan masalah dalam penelitian ini adalah mencari efisiensi proses sintesis biodiesel (metil ester) dari minyak biji ketapang sebagai sumber energi alternatif dari bahan baku terbarukan. Secara lebih rinci sebagai berikut :

1. Apakah pengurangan waktu ekstraksi minyak dari biji ketapang (Terminalia catappa L) berpengaruh terhadap randemen biodiesel? 2. Bagaimana kualitas biodiesel yang dihasilkan ditinjau dari

komposisi asam lemak penyusunnnya?

3. Berapa randemen minyak biji ketapang (Terminalia catappa L) yang dihasilkan?

4. Berapa randemen biodiesel dari minyak biji ketapang (Terminalia

catappa L)?

1.3 Tujuan Penelitian:

Penelitian ini secara umum bertujuan untuk mencari efisiensi proses sintesis biodiesel (metil ester) dari minyak biji ketapang sebagai sumber energi alternatif dari bahan baku terbarukan. Dan secara lebih rinci sebagai berikut :

1. Mengetahui pengaruh pengurangan waktu ekstraksi minyak dari biji ketapang (Terminalia catappa L) terhadap randemen biodiesel.

2. Mengetahui kualitas biodiesel yang dihasilkan ditinjau dari komposisi asam lemak penyusunnya.

3. Mengetahui randemen minyak biji ketapang (Terminalia catappa L). 4. Mengetahui randemen biodiesel dari minyak biji ketapang (Terminalia

catappa L)

1.5 Manfaat Penelitian:

(16)

5

(17)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Riset Kimia UPI dan laboratorium Kimia Instrumen. Waktu penelitian berlangsung dari 26 November 2012-19 Desember 2012.

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Peralatan yang digunakan terdiri dari satu set alat Soxhlet, oven, labu leher tiga, pendingin spiral dan bola, corong pisah 250 ml, gelas ukur 25 ml dan 250 ml, gelas kimia 50 ml dan 250 ml, batang pengaduk, batu didih, magnetic stirer, corong, blender, watch glass, termometer, satu set statif klem, selang, rak corong pisah, dan pemanas.

3.2.2 Bahan

(18)

22

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 3.3 Metode Penelitian

Penelitian yang dilakukan terdiri dari tiga tahap, seperti diperlihatkan dalam bagan di bawah ini:

Gambar 3.1 Tahapan Proses Penelitian

Pada tahap pertama ini dilakukan preparasi sampel. Pertama-tama biji buah ketapang ditimbang dan dikeringkan dibawah sinar matahari selama empat hari serta dipanaskan di dalam oven pada suhu 40 selama

Preparasi Biji Ketapang

Sintesis Biodiesel Minyak Biji Ketapang Ekstraksi Minyak dari Biji Ketapang

(19)

23

6 jam, sampai berat konstan. Setelah kering biji ketapang tersebut digiling sampai berbentuk serbuk kasar.

Setelah preparasi sampel selesai, tahap selanjutnya adalah proses ekstraksi minyak. Disini serbuk biji ketapang diekstraksi dengan alat soxhlet menggunakan pelarut n-heksan. Proses ini dilakukan selama tujuh jam. Hasil ekstraksi kemudian dipisahkan dari pelarutnya dengan cara didiamkan di dalam lemari asam sampai pelarutnya hilang.

Tahap terakhir adalah sintesis biodiesel. Mula-mula ke dalam labu bulat leher tiga yang dilengkapi dengan termometer dan pendingin spiral, dimasukkan NaOH dalam metanol dan minyak biji ketapang (minyak: metanol: NaOH = 1: 12: 0,21). Campuran reaksi diaduk dengan magnetic

stirrer pada suhu 63 selama 2 jam. Setelah reaksi selesai, campuran

reaksi didinginkan pada suhu kamar lalu dituangkan ke dalam labu corong pisah dan didiamkan sampai terjadi pemisahan.

Setelah terpisah, tahap selanjutnya adalah analisis data yang dilakukan menggunakan alat GCMS dengan mengambil lapisan atasnya untuk dianalisis. GCMS (Gas Chromatography Mass Spectroscopy) merupakan suatu teknik pemisahan senyawa yang didasarkan pada distribusi antara dua fase (fase diam dan fase gerak). Kromatografi Gas dapat digunakan untuk analisis asam lemak, baik secara kualitatif maupun kuantitatif.

(20)

24

geraknya. Hasil dari kromatografi gas (KG) dinyatakan dengan parameter waktu retensi (Rt) yaitu waktu yang digunakan untuk mengelusi komponen cuplikan sampai menghasilkan kromatogram (Sastrohamidjojo, 1985).

3.4 Pengolahan Data

Dalam menghitung randemen minyak dari biji ketapang, digunakan rumus sebagai berikut:

Randemen minyak

Sedangkan untuk menghitung randemen biodiesel, digunakan rumus:

(21)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian ini diperoleh kesimpulan bahwa pengurangan waktu ekstraksi tidak mempengaruhi kualitas metil ester. Dan secara lebih rinci bahwa:

1. Pengurangan waktu ekstraksi menjadi sepertiga kali lebih singkat dapat menghasilkan metil ester berkualitas baik dengan komposisi metil ester terbesar dari asam lemak palmitat.

2. Metil ester dari asam lemak palmitat ini memenuhi persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI untuk biodiesel dan dapat digunakan di daerah beriklim tropis.

3. Randemen minyak biji ketapang sebesar 56,28% (b/b) dari biji ketapang.

4. Randemen biodiesel dari total pereaksi sebesar 79,09%. 5.2 Saran

Melakukan studi lanjut mengenai sintesis metil ester dengan rincian sebagai berikut:

1. Mengubah rasio antara minyak, katalis dan alkohol.

2. Mencari waktu pengolahan optimal yang meliputi proses ekstraksi dan sintesis dengan menggunakan variasi waktu.

(22)

40

(23)

DAFTAR PUSTAKA

Ali, Y., Hanna, M. A and Cuppett, S. L. (1995).”Fuel Properties of Tallow and Soybean Oil Esters”. Journal of American Oil Chemists Society. 72, (12),

1557-1564.

Anonim. (2012). Ketapang (Terminalia catappa L). [online]. Tersedia: www.plantamor.com/index.php?plant=1236 [12 Februari 2014]

Arjulis, Hadiana dan Rina Ratnasih. (2007). Analisis Kandungan Minyak Biji

Terminalia catappa L. di Tiga Lokasi dan Potensinya Sebagai Bahan

Baku Biodiesel. Prodi Biologi. Sekolah Ilmu Hayati ITB.

Azam, M. M., Waris, A. N., dan Nahar, M. (2005). “Prospects and Potential of Fatty Acid Methyl Esters of Some Non-Traditional Seed Oil for Use as Biodiesel in India”. Biomass and Bioenergy. 29, 293-302.

Damayanti, Astrilia. (2011). “Pembuatan Metil Ester (Biodiesel) dari Biji Ketapang”. Jurnal Kompetensi Teknik 3, (1), 41-46.

Dhany, R. R. (2013). Konsumsi BBM Solar dan Premium Terus Naik, Minyak

Tanah Turun. [online]. Tersedia:

finance.detik.com/read/2013/10/174728/2390437/1034/konsumsi-bbm-solar-dan-premium-terus-naik-minyak-tanah-turun. [14 Januari 2014] Dmytryshyn, S. L. et al. (2004). “Synthesis and Characterization of Vegetable Oil

Derived Esters: Evaluation of Their Diesel Additive Properties”. Bioresource Technology. 93, 55-64.

Dos Santos, I. C. F. et al. (2008). “Studies of Terminalia catappa L. oil: Characterization and biodiesel production”. Bioresource Technology. 99,

(14), 6545-6549.

Eevera, T., Rajendran, K and Safadha, S. (2009). “Biodiesel Production Process Optimization and Characterization to Assess The Suitability of The Product for Varied Enviromental Conditions”. Renewable Energy. 34, (3),

(24)

41

Freedman, B., E.H. Pryde dan T.L. Mounts. “Variables Affecting The Yield of Fatty Esters from Transesterifield Vegetables Oil”. Journal American Oil

Chemists .Society. 61, (10), 1638-1643.

Freedman, B., Royden O. Butterfield and Evertt H Pryde. (1986). “Transesterification Kinetics of Soybean Oil”. Journal American Oil Chemists.Society. 63, (10), 1375-1380.

Gerpen, Jon Van. (2005). “Biodiesel Processing and Production”. Fuel Processing Technology. 86, 1097-1107.

Hamzar, S. (1991). Kimia dan Sumber Daya Alam. Padang: Pusat Penelitian Universitas Andalas.

Khan, A. K. (2002). Research Into Biodiesel Kinetics and Development. The University of Queensland. Queensland.

Leung, D. Y. C. dan Guo, Y. (2006). “Transesterification of Neat and Used Frying Oil: Optimization for Biodiesel Production”. Fuel Processing Technology.

87, (10), 883-890.

Ma, F., Clements, L. D. dan Hanna, M. A. (1998). “The Effects of Catalyst, Free Fatty Acid and Water on Transesterification of Beef Tallow”.

Transactions of The American Society of Agricultural Engineers. 41, (5),

1261-1264.

March, M.B. Smith. (2001). March’s Advanced Organic Chemistry: Reactions

Mechanisms, and Structure (Fifth ed.). New York, Weinheim, Singapore

a n d T o r o n t o : A W i l e y - I n t e r s c i e n c e P u b l i c a t i o n . Mathiyazhagan, M. dan Ganapathi, A. (2011). “Factor Affecting Biodiesel

Production”. Research in Plant Biology. 1, (2), 1-5.

Matos, L. et al. (2009). “Composition and Nutritional Properties of Seeds and Oil From Terminalia catappa L.”. Advance Journal of Food Science and

Technology. 1, (1), 72-77.

Mittelbach, M. dan C. Remschmidt. (2004). Biodiesel: The Comprehensive

(25)

42

Prihandana, Rama. dkk. (2006). Menghasilkan Biodiesel Murah: Mengatasi

Polusi dan Kelangkaan BBM. Jakarta: Agromedia Pustaka.

Rahayu, S. S. (2009). Merawat Peralatan Ekstraksi. [online]. Tersedia:

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/merawat-peralatan-ekstraksi/ [11 Juli 2014]

Razon, Luis F. (2009). “Review: Alternative Crops for Biodiesel Feedstock”. CAB International No.56 (2009) ISSN 1749-8848.

Sastrohamidjojo, H. (1985). Kromatografi (Edisi Pertama). Yogyakarta: Penerbit Liberty.

Schuchardt, U. Ricardo dan S. Regerio, M.V. (1998). Transesterification of Vegetable Oils: a review. J. Braz. Chem. Soc. 9, 199-210.

SNI-04-7182-2006. (2006). Biodiesel. Badan Standarisasi Nasional.

Soerawidjaja, Tatang H. (2006). Fondasi – fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Pembuatan Biodiesel. Handout Seminar Nasional “Biodiesel

Sebagai Energi Alternatif Masa Depan”. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.

Spules, F. J dan Price, D. (1950). “Production of Fatty Esters”. US Patent. 2, 366-494.

Suwarso, Wahyudi Priyono. dkk. (1998). Ekstraksi Minyak Biji Ketapang

(Terminalia catappa Linn.) yang Tumbuh di Kampus UI Salemba dan

Depok. Prosiding Seminar Nasional Kimia Bahan Alam UI-UNESCO.

Depok. Hal 482-488 (ISBN: 979-8768-02-7).

Suwarso, W. P., Gani, I. Y dan Kusyanto. (2008). Sintesis Biodiesel dari Minyak Biji Ketapang (Terminalia catappa Linn.) yang Berasal dari Tumbuhan di Kampus UI Depok. Dalam Jurnal Valensi [online], Vol 1 (2), 9 halaman. Tersedia: journal.uinjkt.ac.id/index.php/valensi/article/view/213.

(26)

43

K1481 Supercritical Carbon Dioxide”. Industrial Engineering Chemical Research. 32, 2065-2068.

Vogel. (Eds) (1994). Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.