PEMBUATAN BIOFUEL DARI PALM OLEIN
DENGAN PROSES THERMAL CATALYTIC CRACKING
MENGGUNAKAN KATALIS ZSM-5
SKRIPSI
Oleh
OKTRIS NOVALI GUSTI
110405050
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015
PEMBUATAN BIOFUEL DARI PALM OLEIN
DENGAN PROSES THERMAL CATALYTIC CRACKING
MENGGUNAKAN KATALIS ZSM-5
SKRIPSI
Oleh
OKTRIS NOVALI GUSTI
110405050
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2015
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Biofuel dari Palm Olein Dengan Proses Thermal Catalytic Cracking Menggunakan Katalis ZSM-5”, berdasarkan hasil penelitian yang Penulis lakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Penelitian ini memberikan informasi mengenai pembuatan biofuel yang bersumber dari palm olein dengan menggunakan proses catalytic cracking. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan mengenai pembuatan biofuel sebagai sumber bahan bakar terbarukan yang dapat mengatasi krisis energi di masa mendatang.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, Penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu Penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MTselaku Pembimbing
2. Ir. Bambang Trisakti, MTselaku Penguji 3. Ir. Renita Manurung, MT selaku Penguji
4. Prof. Dr. Satiaty Pandia selaku Dosen Pembimbing Akademik 5. Dr. Eng. Ir. Irvan, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia USU
6. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen
Teknik Kimia
7. Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan yang telah memberikan sarana dan prasana dalam penelitian ini.
8. Bapak M. Anshori Nasution, Msc. dan Ibu Meta Rivani yang telah memberikan banyak masukan dalam penelitian ini.
9. Rangga Pramana S., Bagus Anandika dan Muliani selaku dalam penelitian ini
10. Sahabat-sahabat di Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara stambuk
2011 khususnya Erlangga Wicaksana, Aidil Saputra, Rio Nazif, Intan
Afrilia, Yusrina Ika Putri, Dwi Gita Ferani, Nadya Gema Bestari, Widya Gema Bestari, Rahayu Wulandari
Penulis menyadari bahwa laporan hasil penelitian 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, November 2015
Penulis
DEDIKASI
Skripsi dipersembahakan untuk :
Kedua orang tua tercinta
Bapak Agusman dan Ibu Muziarti
Terima kasih kepada Bapak dan Ibu yang telah
membesarkan, mendidik, memberikan motivasi dan doa
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Oktris Novali Gusti
NIM : 110405050
Tempat, tanggallahir : Padang panjang / 12 Nopember 1993 Nama Orang Tua : Agusman dan Muziarti
Alamat Orang Tua:
Jalan Bahder Johan, RT XII Asrama POLSEK Padang panjang
AsalSekolah:
SD Negeri 03 Padang panjang tahun 1999–2005 SMP Negeri 5 Padang panjang tahun 2005–2008 SMA Negeri 2 Padang panjang tahun 2008–2011 Beasiswa yang pernahdiperoleh:
1. Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) 2012-2013 Pengalaman Organisasi/Kerja:
1. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota bidang kreatifitas dan minat
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai Sekretaris Bidang Sosial dan Rohani
ABSTRAK
Menipisnya cadangan energi fosil memunculkan minat dalam pengembangan bahan bakar terbarukan dari minyak tumbuh-tumbuhan Indonesia merupakan negara penghasil minyak sawit terbesar di dunia, dimana minyak sawit ini dapat dikonversi menjadi biofuel seperti biogasolin, kerosen dan biodiesel yang ramah lingkungan dan bebas dari kandungan nitrogen dan sulfur melalui proses catalytic cracking. Dalam penelitian ini digunakan palm olein sebagai bahan baku dengan katalis yang digunakan adalah ZSM-5 yang memiliki luas permukaan 425 m2/g dan rasio Si/Al 50. Variabel yang divariasikan adalah temperatur operasi dari 375
o
C - 450 oC dan waktu reaksi dari 60 menit - 150 menit. Dari hasil penelitian diperoleh yield liquid product tertinggi dengan nilai 84,82 % pada temperatur 400
o
C saat waktu reaksi 120 menit. Adapun komposisi liquid product pada kondisi operasi tersebut terdiri atas C6-C12 sebesar 22,95 %, C14-C16 sebesar 19,52 % dan
C18-C28 sebesar 57,53 %.
ABSTRACT
Depletion of fossil energy led to an interest in the development of renewable fuels from vegetable oils. Indonesia is the largest palm oil producer in the world, where palm oil can be converted into biofuels such as biogasoline, kerosene and biodiesel is environmentally friendly and free of the content of nitrogen and sulfur through catalytic cracking process. In this research palm olein was used as feedstock with the catalyst used is ZSM-5, which has a surface area of 425 m2 / g and Si / Al ratio of 50. Variables varied are the operating temperature of 375 °C - 450 °C and a reaction time of 60 minutes - 150 minutes. The result showed the highest yield of liquid product with a value of 84.82% at a temperature of 400 ° C while the reaction time of 120 minutes. As for the composition of the liquid product in the operating conditions consisting of C6-C12 amount to 22.95%, C14
-C16 amount to 19.52% and the C18-C28 amount to 57.53%.
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR LAMPIRAN xiii
DAFTAR SINGKATAN xiv
DAFTAR SIMBOL xv BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG 1 1.2. PERUMUSAN MASALAH 3 1.3. TUJUAN PENELITIAN 3 1.4. MANFAAT PENELITIAN 3
1.5. RUANG LINGKUP PENELITIAN 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. MINYAK KELAPA SAWIT 5
2.2. PALM OLEIN 6
2.3. CATALYTIC CRACKING 7
2.4. ZEOLITE ZSM-5 9
2.5. POTENSI EKONOMI BIOFUEL DARI PALM OLEIN 12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. BAHAN YANG DIGUNAKAN 14
3.2. PERALATAN YANG DIGUNAKAN 14
3.4. PROSEDUR PENELITIAN 16
3.5. FLOWCHART PENELITIAN 17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. ANALISIS BAHAN BAKU PALM OLEIN 19
4.2. PENGARUH KALSINASI KATALIS TERHADAP YIELD
PRODUK DAN DISTRIBUSI LIQUID PRODUCT 21
4.3. PENGARUH DARI TEMPERATUR DAN WAKTU REAKSI TERHADAP KOMPOSISI PRODUK HASIL CATALYTIC
CRACKING 24
4.4. PENGARUH DARI WAKTU DAN TEMPERATUR REAKSI
TERHADAP YIELD DARI LIQUID PRODUCT 26
4.4. PENYEBARAN KOMPOSISI BIOFUEL PADA BERBAGAI
TEMPERATUR DAN WAKTU REAKSI 27
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. KESIMPULAN 31
5.2. SARAN 32
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Produksi Minyak Sawit Global 5
Gambar 2.2 Mekanisme Proses Cracking Trigliserida 8 Gambar 2.3 Konversi Minyak Sawit menjadi Biofuels 9
Gambar 2.4 Struktur Bangun Utama dari Zeolit 10
Gambar 2.5 Mekanisme Proses Catalytic Cracking Menggunakan Katalis
H-Zeolite 11
Gambar 3.1 Peralatan Eksperimen 15
Gambar 3.2 Flowchart Penelitian Catalytic Cracking 17 Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisis GC Komposisi Asam Lemak
Palm Olein 19 19
Gambar 4.2 Pengaruh Kalsinasi Katalis Terhadap Komposisi Produk Hasil
Catalytic Cracking Pada Suhu 400 oC dan Waktu Reaksi 120 Menit 22 Gambar 4.3 Pengaruh Temperatur dan Waktu Reaksi Terhadap Komposisi Produk
Hasil Catalytic Cracking 24 24
Gambar 4.4 Pengaruh Waktu dan Temperatur Reaksi Terhadap Yield dari
Liquid Product 26 26
Gambar 4.5 Penyebaran Komposisi Biofuel Pada Temperatur 375-450 oC dan
Waktu Reaksi 60-150 Menit 28 28
Gambar L4.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Standar Hidrokarbon 41 Gambar L4.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biofuel Run 7 42
Gambar L5.1 Foto Palm Olein 43 43
Gambar L5.2 Foto Katalis HZSM-5 43 43
Gambar L5.3 Foto Rangkaian Alat Catalytic Cracking 43
Gambar L5.4 Foto Alat Tanur Katalis 44 44
Gambar L5.5 Foto Katalis di Desikator 44
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Jenis Produk Turunan Minyak Sawit 5
Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Bebas dari Palm Olein 6
Tabel 2.3 Karakteristik Beberapa Katalis 10
Tabel 2.4 Sifat Fisika dan Sifat Kimia ZSM-5 12
Tabel 3.1 Perlakuan Penelitian 16
Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari Palm Olein 20 20
Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak Jenuh dan Tak Jenuh pada Palm Olein 20 Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Palm Olein 37
Tabel L2.1 Hasil Penelitian Catalytic Cracking Palm Olein 38 38 Tabel L2.2 Hasil Penelitian Tambahan Pada Waktu 120 menit (400 oC) 38
Tabel L2.3 Data Komposisi LP Pada Waktu 120 menit (400 oC) 39
Tabel L2.4 Data Komposisi Liquid Product (LP) 40 3
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 37
LA.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Palm Olein
Hasil Analisi GC 37
LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN 38
L2.1 Data Hasil Catalytic Cracking 38 L2.2 Data Tambahan Hasil Catalytic Cracking 38
L2.3 Data Komposisi Biofuel 39
LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 40
L3.1 Perhitungan Yield Liquid Product Pada Run 7 40 L3.2 Perhitungan Yield Padatan Pada Run 7 40 L3.2 Perhitungan Yield Gas Pada Run 7 40
LAMPIRAN 4 HASIL ANALISIS BIOFUEL 41
L4.1 Hasil Analisis Hidrokarbon 41
LAMPIRAN 5 DOKUMENTASI PENELITIAN 43
L5.1 Foto Bahan Baku Penelitian 43
L5.2 Foto Alat Penelitian 43
DAFTAR SINGKATAN
LP Liquid product
CPO Crude Palm Oil
TG Trigliserida
ZSM-5 Zeolite Socony Mobile-5 WHSV Weight hourly space velocity PPKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit
GC Gas kromatografi
FID Flame ionized detector
Si/Al Silika/Aluminium
et al et alia
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
Yield Perbandingan produk dengan massa umpan %wt
b/b Persen berat gram
V Volume ml Ρ Densitas gr/ml D P Diameter Panjang cm cm
