Pembuatan Biodiesel Dari Limbah Minyak Jelantah Dengan Katalis Heterogen K2o Yang Berasal Dari Limbah Kulit Kakao : Pengaruh Persenkatalis Dan Waktu Reaksi

(1)

1

PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH

DENGAN KATALIS HETEROGEN K

2

O YANG BERASAL

DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH

PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI

SKRIPSI

OLEH

120405044

JEFRY REYALDI TURNIP

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

2

PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH

DENGAN KATALIS HETEROGEN K

2

O YANG BERASAL

DARI LIMBAH KULIT KAKAO : PENGARUH

PERSENKATALIS DAN WAKTU REAKSI

SKRIPSI

OLEH

120405044

JEFRY REYALDI TURNIP

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

“PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK JELANTAH DENGAN KATALIS HETEROGEN K2O YANG BERASAL DARI LIMBAH

KULIT KAKAO: PENGARUH PERSEN KATALIS DAN WAKTU REAKSI”

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 sebelumnya.

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, April 2017

(4)

ii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI

Skripsi dengan judul :

PEMBUATAN BIODIESEL DARI LIMBAH MINYAK

JELANTAH DENGAN KATALIS HETEROGEN K

2

O

YANG BERASAL DARI LIMBAH KULIT KAKAO:

PENGARUH PERSEN KATALIS DAN

WAKTU REAKSI

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, Maret 2017

Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, MT (Mersi Suriani Sinaga,ST,MT

NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19680806 199802 2 001

(5)

iii

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Bapak & Ibu tercinta

Keben Turnip Dan Marlis Hutauruk

Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan

mendukungku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.

(6)

iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Jefry Reyaldi Turnip

NIM: 120405044

Tempat/Tgl. Lahir: Sidamanik / 06 November 1994 Nama orang tua: Keben Turnip dan Marlis Hutauruk Alamat orang tua:

Ambarisan Huta Dipar

Asal Sekolah :

• SD Negeri No.097363 SIMANTIN III, tahun 2000 - 2006

• SMP SWASTA KARYA SIMANTIN,tahun2006-2009

• SMA RK BINTANG TIMUR P. SIANTAR, tahun 2009-2012

Pengalaman Organisasi/Kerja:

1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.

2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2015/2016 sebagai anggota bidang Bakat dan Minat.

(7)

v

ABSTRAK

Biodieselmerupakan bahan bakar alternatif ramah lingkungan karena diproduksi dari minyak nabati atau lemak hewani.Minyak jelantah merupakan minyak limbah yang berasal dari jenis – jenis minyak goreng seperti halnya minyak jagung, minyak sayur, minyak sanin dan sebagainya. Tujuan dari penelitian ini adalah pemanfaatan limbah minyak jelantah sebagai bahan baku untuk membentuk biodiesel dengan K2O

sebagai katalis padat. Katalis padat tersebut berasal dari limbah kulit kakao. Bahan tersebut dikalsinasi membentuk K2O sebagai katalis dengan temperatur 650oC dalam

waktu 4 jam. Minyak ini mengandung kadar FFA yang tinggi yaitu 3,13%. Oleh karena itu, pretreatmentperlu dilakukan menggunakan karbon aktif (1% b/b dari bahan baku) untuk menurunkan kadar FFA. Produk yang dihasilkan dari tahap pretratment kemudian ditransesterifikasi untuk membentuk biodiesel dan gliserol. Penelitian mengamati pengaruh waktu reaksi dan persen katalis. Karakteristik biodiesel dianalisa dari kadar metil ester, densitas, dan viskositas berdasarkan Standard Nasional Indonesia (SNI). Kondisi terbaik diperoleh dengan jumlah katalis 6%(b/b) yang dikalsinasi pada 650 oC, waktu reaksi 180 menit, perbandingan mol alkohol dan minyak jelantah 12:1, dan suhu reaksi 65oC, sehingga kemurnian dan yield biodiesel adalah 99,58 % 92,68 % secara berurutan. Hasil peneltian ini menunjukkan bahwa penggunaan minyak jelantah merupakan bahan baku yang murah cocok dalam pembuatan biodiesel.

(8)

vi

ABSTRACT

Biodiesel is an eco-friendly alternative fuels because derivided from vegetable oils or animal fats. Waste cooking oil is a waste oil that comes from many type of cooking oils such as corn oil, vegetable oil, sanin oil, and ect. The purpose of this research is the use of waste cooking oil as a raw material to form biodiesel with K2O as the solid catalyst. The solid catalyst derived from cocoa pod ash(CPA). The CPAis calcined to form K2O as catalyst with temperature 650oC within 4 hours. This oil contain a high level of FFA that is 3.13%. Therefore, pretreatment should be done using activated carbon (1% w / w of raw materials) to reduce levels of FFA. The resultingproduct from pretreatment phase is transesterified to form biodiesel and glycerol. The research observe the effect of reaction time and the percentage of catalyst. The characteristics of biodiesel is analyzed according to the levels of methyl ester in biodiesel, density, and viscosity based on the Indonesian National Standard (SNI). The best conditions of biodiesel are obtained with the amount of catalyst 6% (w/w) that is calcined at 650 °C, reaction time 180 minute, ratio mol of alcohol : oil 12: 1, and temperature of reaction 65oC, resulting the purity and yield of biodiesel is 99,8% and 92,68%/ in sequence. The results of this research indicates that the use of waste cooking as a raw material is suitable in the manufacture of biodiesel.

Keywords: Biodiesel, FFA , K2O, Waste cooking oil, Pretreatment,

(9)

vii

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xv

DAFTAR LAMPIRAN xvi

DAFTAR SIMBOL xviii

DAFTAR SINGKATAN xix

BAB I PENDAHULUAN 1

2.2 Waste Cooking Oil (Minyak Goreng Bekas / Jelantah) 7

2.3 Reaksi Transesterifikasi 9

2.4 Katalis 10

2.5 Metanol 11

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 13

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 13

(10)

viii

3.2.1 Bahan Penelitian 13

3.2.2 Peralatan Penelitian 13

3.3 RANCANGAN PENELITIAN 14

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 15

3.4.1 Proses Perlakuan Awal Bahan Baku Minyak Goreng Bekas 15

3.4.2 Analisa Bahan Baku 15

3.4.3 Pembuatan Abu 15

3.4.4 Analisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku

WCOdenganMetode AOCS ca5a-40 16

3.4.5 Proses Penurunan Kadar FFA 16

3.4.6 Proses Transesterifikasi WCO Menggunakan Katalis Katalis

Kulit Kakao 17

3.4.7 Sketsa Percobaan 18

3.4.8 Prosedur Analisa 19

3.4.8.1 Analisa Komposisi Bahan Baku dan Kadar FFA WCO serta Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS 19

3.4.8.2 Analisa Viskositas Biodiesel yang dihasilkan

dengan Metode Tes ASTM D 445 19

3.4.8.3 Analisa Densitas Biodieselyang dihasilkan

dengan MetodeTes OECD 109 20

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 21

3.5.1 Pembuatan Abu 21

3.5.2 Flowchart Analisa Free Fatty Acid (FFA)Bahan Baku WCO 22

3.5.3 Flowchart Proses Penurunan Kadar FFA 23 3.5.4 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO 24 3.5.5 Flowchart Analisis Viskositas 26

3.5.6 Flowchart Analisis Densitas 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

(11)

ix

4.2. PROSES PRETREATMENT WCO (Waste Cooking Oil) 28 4.2.1 Karakteristik Waste Cooking Oil Setelah Pretreatment 28

4.2.2 AnalisisKomposisi Waste Cooking Oil 29

4.3. YIELDBIODIESEL KATALIS KOH MURNI DENGAN

KATALLIS ABU KULIT KAKAO 30

4.4. PENGARUH VARIABEL WAKTU REAKSI DAN PERSEN KATALIS TERHADAP YIELD DANKEMURNIAN

BIODIESEL PADA PROSES TRANSESTERIFIKASI 31

4.4.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap

Kemurnian Biodiesel 31

4.4.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan PersenKatalis terhadap

Yield Biodiesel 32

4.5. ANALISA SIFAT FISIK BIODIESEL DARI LIMBAH WASTE

COOKING OIL 34

4.5.1 Analisa Densitas 34

4.5.2 Analisa Viskositas 35

4.6 PERBANDINGAN PENELITIAN YANG DILAKUKAN DENGAN

PENELITIAN TERDAHULU 36

4.7 KARAKTERISTIK BIODIESEL YANG DIHASILKAN 36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 38

(12)

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Skema Proses Transesterifikasi 9

Gambar 2.2 MekanismeKatalisBasaTransesterifikasi 10

Gambar 2.3 HasilKalsinasidari K2CO3 11

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biodiesel dari Waste Cooking Oil (WCO) Secara Transesterifikasi Menggunakan Metanol dan Katalis

Kulit Kakao 18

Gambar 3.2 Flowchart Percobaan Pembuatan Abu 21 Gambar 3.3 FlowchartAnalisa Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku WCO 22 Gambar 3.4 FlowchartProses Proses Penurunan Kadar FFA 23 Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi WCO 24 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Viskositas 26

Gambar 3.7 Flowchart Analisis Densitas 27

Gambar 4.1 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap

Kemurnian Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 31 Gambar 4.4 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap

Yield Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 32

Gambar 4.5 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen Katalis terhadap

Densitas Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 34 Gambar 4.6 Hubungan antara Waktu Reaksi dan Persen katalis terhadap

Viskositas Kinematik Biodiesel pada Kondisi Suhu Reaksi 65 oC 35 Gambar LD.1 Hasil Analisis GC Komposisi Bahan Baku Minyak Jelantah LD-1 Gambar LD.2 Hasil Analisis AAS Komposisi Katalis Abu Kulit Kakao LD-1 Gambar LD.3 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu

Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap

Minyak 9:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 6% LD-2

Gambar LD.4 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu Reaksi 120 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadap Minyak 12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4% LD-3

(13)

xi

Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak

12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 4% LD-4

Gambar LD.8 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu Reaksi 180 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak

12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O5% LD-7

Gambar LD.9 Hasil Analisis GC Komposisi Biodiesel pada Kondisi Waktu Reaksi 240 Menit, Perbandingan Mol Metanol terhadapMinyak

12:1, Suhu Reaksi 65 oC, dan Jumlah Katalis K2O 5% LD-8

Gambar LE.1 Foto Kulit Kakao LE-1

Gambar LE.2 Foto Penggilingan dengan Ball Mill LE-1

(14)

xii

Gambar LE.4 Foto Pengayakan Serbuk Kulit Kakao LE-2

Gambar LE.5 Foto Kalsinasi dengan Furnace LE-2

Gambar L5.6Foto Abu Kakao Hasil Kalsinasi LE-3

Gambar LE.7 Foto Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas LE-3

Gambar LE.8 Foto Sampel Minyak Jelantah LE-3

Gambar LE.9 Foto Proses Pretreatment Minyak Jelantah dengan Karbon

Aktif LE-4

Gambar LE.10 Foto Rangkaian Alat Transesterifikasi LE-4 Gambar LE.11 Foto Proses Transesterifikasi LE-5 Gambar LE.12 Foto Pemisahan Hasil Transesterifikasi dengan Corong

Pemisah LE-5

Gambar LE.13 Foto Biodiesel Hasil Pemisahan LE-5

Gambar LE.14 Foto Analisis Densitas LE-6

Gambar LE.15 Foto Analisis Viskositas LE-6

(15)

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Penelitian – Penelitian Terdahulu 3

Tabel 2.1SyaratMutu Biodiesel sesuaistandar SNI 04 – 7182- 2006 7 Tabel 2.2Sifat Fisika dan Kimia Waste Cooking Oil (WCO) yang digunakan

Sebagai Pembuatan Biodiesel 8

Tabel 3.1Rancangan Penelitian 14

Tabel 4.1 Karakteristik Waste Cooking Oil 28

Tabel 4.2 Karakteristik Waste Cooking OilSetelah Pretreatment 29 Tabel 4.3 Komposisi Asam Lemak dari Waste Cooking Oil(WCO) 29 Tabel 4.4Perbandingan Yield Biodiesel menggunakan katalis KOH Murni

dengan Abu Kulit Kakao 31

Tabel A.1 Komposisi Asam Lemak WCO LA-1

Tabel A.2 Komposisi TrigliseridaWCO LA-1

Tabel A.3 Kadar Free Fatty Acid(FFA) WCO LA-2

(16)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN A DATA BAHAN BAKU LA-1

LA.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU WCO

HASILANALISIS GCMS LA-1

LA.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU WCO LA-1 LA.3 KADAR FREE FATTY ACID (FFA) WCO LA-2

LAMPIRAN B DATA PENELITIAN LB-1

LB.1 DATA DENSITAS BIODIESEL LB-1

LB.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIK BIODIESEL LB-2 LB.3 DATA Kemurnian dan YIELD METIL ESTER LB-3

LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN LC-1

LC.1 PERHITUNGAN KADAR FFA MINYAK JALANTAH

(WCO) LC-1

LC.1.1 Perhitungan Kadar FFA Minyak Jalantah (WCO)

SebelumPretreatment LC-1

LC.1.2 Perhitungan Kadar FFA Minyak Jalantah (WCO)

Setelah Pretreatment LC-1

LC.2 PERHITUNGANKEBUTUHAN METANOL LC-2

LC.3 PERHITUNGAN YIELD BIODIESEL LC-3

LC.4 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL LC-3 LC.5 PERHITUNGAN VISKOSITAS KINEMATIK

BIODIESEL LC-4

LAMPIRAND HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU

MINYAK JELANTAH, KATALIS ABU KULIT KAKAO

DAN BIODIESEL LD-1

LD.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI BAHAN BAKU

MINYAK JELANTAH LD-1

LD.2 HASIL ANALISIS KOMPOSISI KATALIS ABU

KULIT KAKAO LD-1

(17)

xv

LAMPIRAN E DOKUMENTASI PENELITIAN LE-1

LE.1 FOTO PREPARASI ABU KULIT KAKAO LE-1 LE.2 FOTO PENGUJIAN KADAR ASAM LEMAK BEBAS LE-3 LE.3 FOTO PROSES PRETREATMENT BAHAN BAKU LE-3

LE.4 FOTO PROSES TRANSESTERIFIKASI LE-4

(18)

xvi

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

o

C Derajat Celcius

-g Gram -

% Persen -

b/b Perbandingan massa terhadap massa gram/gram v/v Perbandingan volume terhadap volume v/v

(19)

xvii

DAFTAR SINGKATAN

WCO AAS PKO

Waste Cooking Oil

Atomic Absorbtion Spectrophometer

Palm Kernel Oil

GC Gas Chromatography

FFA Free Fatty Acid

CPH Cocoa Pod Husk

CPA Cocoa Pod Ash

COD Chemical Oxygen Demand

BOD Biology Oxygen Demand

TAN Total Acid Number

SNI Standar Nasional Indonesia