TESIS
KARAKTERISASI BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH MENGGUNAKAN PEREAKSI
BIOETANOL TETES TEBU
TESIS
KARAKTERISASI BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH MENGGUNAKAN PEREAKSI
BIOETANOL TETES TEBU
SAGUNG NGURAH MAYUNI NIM : 1292061007
PROGRAM MAGISTER
KARAKTERISASI BIODIESEL DARI MINYAK
JELANTAH MENGGUNAKAN PEREAKSI
BIOETANOL TETES TEBU
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister, Program Studi Kimia Terapan
Program Pasacasarjana Universitas Udayana
SAGUNG NGURAH MAYUNI NIM:1292061007
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI KIMIA TERAPAN
PROGRAM PASCASARJANA
LEMBAR PENGESAHAN
TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL
Pembimbing I, Pembimbing II,
Dr. Dra. Ni Made Suaniti, M.Si Prof. Dr. Ir. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil NIP. 19640917 199203 2 009 NIP. 19591231 198603 1 021
Mengetahui
Ketua Program Kimia Terapan Direktur
Program Pascasarjana Program Pascasarjana
Universitas Udayana, Universitas Udayana,
Prof. Dr. I Made Dira Swantara, M.Si Prof. Dr. dr. A.A Raka Sudewi, Sp.S(K) NIP. 19540101 198603 1 001 NIP. 19590215 1985102001
PENETAPAN PANITIA PENGUJI TESIS
Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 25 Agustus 2015
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No.2715/UN14.4/HK/2015
Ketua : Dr. Dra. Ni Made Suaniti, M.Si. Anggota :
1. Prof. Dr. Ir Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil. 2. Prof. Dr. I Made Dira Swantara, M.Si.
3. Dr. Drs. Manuntun Manurung, M.S. 4. Dra. Ni Made Puspawati, M.Phil.,Ph.D.
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertandatangan di bawah ini:
Nama : Sagung Ngurah Mayuni
NIM : 1292061007
Program Studi : Kimia Terapan
Judul Tesis : Karakteristik Biodiesel Dari Minyak Jelantah Menggunakan Pereaksi Bioetanol Tetes Tebu
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah tesis ini bebas plagiat.
Apabila di kemudian hari terbukti plagiat dalam tesis ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas R.I. Nomor 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar, Agustus 2015 Yang Membuat Pernyataan,
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama-tama, perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas asung wara nugraha/karunia-Nya, tesis ini dapat diselesaikan.
Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr.Dra. Ni Made Suaniti,M.Si. pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program magister, khususnya dalam penyelesaian tesis ini. Terima kasih sebesar-besarnya pulapenulis sampaikan kepada Prof.Dr.Ir. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil., pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis.
Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof.Dr.dr. Ketut Suastika, Sp.PD-KEM.D. atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr.dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Pada kesempatan ini, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada Anak Agung Bawa Putra, S.Si, M.Si , sebagai Ketua Jurusan KimiaFMIPA Universitas Udayana yang telah memberikanfasilitas tempat melakukan penelitian, Bapak Nusada dan para staf Laboratorium Analitik Universitas Udayana yang telah membantu dalam pengujian sampel. Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tesis, yaitu Prof.Dr.I Made Dira Swantara, M.Si, Dr.Drs. Manuntun Manurung, M.S., Dra.Ni Made Puspawati, M.Phil., yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus disertai penghargaan kepada seluruhdosen dan staf jurusan Kimia FMIPA Universitas Udayana yang banyak membantu,penulis ucapkanterima kasih kepada Ibu dan Ayah (Alm) yang telah mengasuh dan membesarkan penulis, memberikan dasar-dasar berpikir logik dan suasana demokratis sehingga tercipta lahan yang baik untuk berkembangnya kreativitas. Akhirnya penulissampaikan terima kasih kepada suami dan ketiga anak-anak tercinta, yang denganpenuh pengorbanan telah memberikan semangat kepada penulisuntuk lebihberkonsentrasi menyelesaikan tesis ini.
Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini dan penulis sekeluarga.
Denpasar, Agustus 2015
ABSTRAK
Biodiesel merupakan suatu energi alternatif yang bisa digunakan sebagai bahan bakar layaknya bahan bakar fosil.Biodiesel dapat disintesis dari minyak jelantah dan alcohol melalui proses esterifikasi. Penelitian ini menggunakan bahan dasar minyak jelantah dengan kadarasam lemak bebassebesar 9,16 %, dimana alkohol yang digunakan bioetanol tetes tebu.Tujuan penelitian ini adalah untuk mengkarakterisasi biodiesel hasil esterifikasi dan transesterifikasi minyak jelantah dengan hasil destilasi bioetanol tetes tebu. Metode penelitian yang dilakukan adalah menggunakan perbandingan bervariasi antara minyak jelantah dan etanol yaitu 1 : 1 (B1), 3:1 (B2), 5:1 (B3).Hasil karakterisasi biodiesel diperoleh sesuai dengan SNI berturut-turutuntuk densitas B1 = 860,3, B2 = 865,3 , B3 = 866,3 (kg/m3), Viskositas B1 = 19,138 , B2 = 24,881 , B3 = 25,359(mm2/s), Titik NyalaB1 = 138,5, B2 = 93,5, B3 = 212,5 (0C). Titik tuang B1 = 6, B2 = 93,5, B3 = 212,5. Titik Tuang B1 = 6, B2 = 6, dan B3 = 9 (0C). Korosi B1 = 1a, B2 = 1a dan B3 =1a. Untuk kadar air dengan hasil B1 = 0,05, B2 = trace (tidak terdeteksi) dan B3 = 0,2 (% v/v).Biodiesel minyak jelantah dan etanol tetes tebu dapat terbentuk, setelah dianalisis dengan kromatografi gas menunjukkan adanya senyawa ester (etil palmitat, etil linoleat, etil laurat) dengan waktu retensi 17,0, 18,6 , 18,7 menit.
Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan bioetanol tetes tebu dapat digunakan dalam sintesis biodiesel. Penggunaan bioetanol tetes tebu dalam sintesis biodiesel diperoleh karakteristik sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) -04-7182-2006 kecuali viskositas.
ABSTRACT
Biodiesel is an alternative energy for fossil fuel. It can be synthesized by esterification of waste cooking oil with alcohol. In this research, the used cooking oil used contains 9.16 % FFA, while the alcohol used was bioethanol fermented from molase. The aim of this research is to characterize biodiesel produced from esterification and transesterification of used cooking oil with bioethanol molase. The ratio of oil : 1:1 (B1), 3:1 (B2), and 5:1 (B3). Theresults were as follows : The 860.3, 865.3, 866.3 kg/m3 for B1, B2, B3 respectively. The viscosity were 19.138, 24.881, 25.359 mm2/s for B1, B2, B3. The flash point were 138.50C, 93.50C, 212.50C for B1, B2, B3. The pour point were 6, 6, 90C for B1, B2, B3. The copperstrip corrosion 1a, 1a, 1a for B1, B2, B3 respectively. The water content were 0.05, trace, 0.2 % v/v for B1, B2, B3, while B2 only contained trace amount of water. The Gas Chromatography analysis shows that the biodiesel produced contain ethyl palmitate, ethyl linoleate and ethyl laurate, with retention times of 17.0, 18.6 , 18.7 minutes respectively.
Based on the analyses, it can be concluded that biodiesel from used cooking oil and molase fulfils the Indonesian National Standard (SNI) -04-7182-2006, except for its viscosity.
RINGKASAN
Kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) di Negara berkembang seperti Indonesia semakin meningkat seiring dengan perkembangan teknologi, sementara cadangan energi minyak bumi setiap harinya semakin berkurang. Dalam mengatasi masalah tersebut perlu diadakan diversifikasi energi guna mendapatkan bahan bakar alternatif yang bersifat ramah lingkungan. Salah satu bahan bakar alternatif untuk mengatasi masalah tersebut adalah biodiesel, dengan memanfaatkan minyak jelantah dan pereaksi etanol tetes tebu.
Sintesis biodiesel dilakukan melalui dua tahap yaitu tahap esterifikasi dan tahap transesterifikasi. Pada esterifikasi perbandingan minyak jelantah dan bioetanol bervariasi yaitu B1 (1:1), B2 (3:1), B3 (5:1) dengan penambahan katalis asam sulfat (H2SO4) 1,5 %.v/v. Transesterifikasi dilakukan untuk merubah trigliserida menjadi etil ester dibantu dengan penambahan KOH dan bioetanol. Biodiesel yang dihasilkan diuji mengikuti karakteristik biodiesel dalam Standar Nasional Indonesia (SNI)-04-7182-2006, antara lain densitas, viskositas, titik nyala, titik tuang, korosi, kadar air dan sedimen.
Hasil karakterisasi biodiesel diperoleh sesuai dengan SNI berturut-turutuntuk densitas B1 = 860,3, B2 = 865,3 , B3 = 866,3 (kg/m3), Viskositas B1 = 19,138 , B2 = 24,881 , B3 = 25,359 (mm2/s), Titik Nyala B1 = 138,5, B2 = 93,5, B3 = 212,5 (0C). Titik tuang B1 = 6, B2 = 93,5, B3 = 212,5. Titik Tuang B1 = 6, B2 = 6, dan B3 = 9 (0C). Korosi B1 = 1a, B2 = 1a dan B3 =1a. Untuk kadar air dengan hasil B1 = 0,05 , B2 = trace (tidak terdeteksi) dan B3 = 0,2 (% v/v). Viskositas yang diperoleh belum sesuai dengan biodiesel SNI yaitu 2,3 – 6,0 mm2/s karena biodiesel yang dihasilkan masih terlalu kental. Titik nyala biodieseltelah memenuhi biodiesel SNI minimal 1000C, kecuali biodiesel B2. Untuk titik tuang telah memenuhi titik tuang SNI yaitu -150 – 130C. Kadar air sesuai dengan yang tercantum dalam SNI maksimal 0,05% v/v, kecuali B3. Untuk korosi sudah memenuhi syarat yang ditetapkan.
Berdasarkan hasil penelitian bioetanol tetes tebu yang digunakan sebagai pereaksi dengan berbagai perbandingan pada pembuatan biodiesel dapat digunakan dalam sintesis biodiesel kecuali pada viskositas, titik nyala, dan kadar air terdapat hasil yang belum sesuai standar biodiesel menurut Standar Nasional Indonesia (SNI)-04-7182-2006. Setelah dianalisis dengan kromatografi gas menunjukkan adanya senyawa ester (etil palmitat, etil lenoleate, etil laurat) dengan waktu retensi 17,0 ,18,6 , 18,7 menit.
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DALAM... i
PRASYARAT GELAR ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ... iv
UCAPAN TERIMA KASIH ... vi
ABSTRAK ... viii
ABSTRACT ... ix
RINGKASAN ... x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Bioetanol Tebu Tebu ... 5
2.1.1. Proses Destilasi dan Dehidrasi ... 6
2.2. Biodiesel ... 8
2.2.1Minyak Jelantah ... 9
2.2.2Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi ... 11
BAB III KERANGKA BERPIKIR,KONSEP, DAN HIPOTESIS
PENELITIAN ... 22
3.1 Kerangka Berpikir ... 22
3.2 Kerangka Konsep ... 23
3.3 Hipotesis Penelitian ... 24
BAB IV METODE PENELITIAN ... 25
4.1 Rancangan Penelitian ... 25
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 25
4.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 25
4.4 Penentuan Sumber Data ... 26
4.5 Variabel Penelitian ... 26 4.6 Bahan Penelitian ... 26 4.7 Instrumen Penelitian ... 26 4.8 Prosedur Penelitian... 27 4.8.1 Penyiapan Bahan ... 27 4.8.2 Destilasi ... 27
4.8.3 Pengukuran Kadar Etanol Dengan Kromatografi Gas .. 27
4.8.4 Penentuan Persen Asam Lemak Bebas atau Free Fatty Acid (FFA) ... 28
4.8.5 Esterifikasi ... 28
4.8.6 Transesterifikasi ... 29
4.8.7 Uji Karakteristik biodiesel ... 29
4.9 Analisis Data ... 31
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN... 32
5.1 Kadar Bioetanol ... 32
5.2Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid) Minyak Jelantah ... 34
5.3 Biodiesel ... 35
5.3.5 Titik nyala ... 39
5.3.6 Titik Tuang ... 40
5.3.7 Kadar Air dan Sedimen ... 41
5.3.8 Korosi ... 42
5.4 Hasil Analisis Biodiesel Dengan Kromatografi Gas ... 44
BAB VI SIMPULAN DAN SARAN ... 48
6.1 Simpulan ... 48
6.2 Saran ... 48
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Reaksi esterifikasi asam lemak menjadi etil ester ... 12
2.2 Reaksi transesterifikasi dari gliserida menjadi ester etil asam-asam lemak ... 13
2.3 Viskosimeter Ostwald (Mukesgohel, 2007) ... 16
3.1 Kerangka Konsep ... 23
5.1 Kromatogram standar etanol dan bioetanol sebelum destilasi ... 33
5.2 Kromatogram standar etanol dan bioetanol setelah destilasi ... 34
5.3 Volume Hasil Transesterifikasi (%) Pada Berbagai Perbandingan ... 36
5.4 Hasil etil ester ... 37
5.5 Hasil Densitas Biodiesel ... 38
5.6 Hasil Viskositas Biodiesel ... 39
5.7 Hasil Titik Nyala Biodiesel ... 40
5.8 Hasil Titik Tuang Biodiesel ... 41
5.9 Hasil Kadar Air Biodiesel ... 42
5.10 Hasil Korosi Biodiesel ... 43
5.11 Kromatogram Standar Etil Palmitat ... 45
5.12 Kromatogram Biodiesel 1:1 ... 45
5.13 Kromatogram Biodiesel 3:1 ... 46
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Sifat Fisika-Kimia Etanol ... 6 2.2 Standar mutu biodiesel Indonesia menurut SNI-04-7182-2006 ... 14 5.1 Karakteristik Biodiesel Dari Minyak Jelantah dan Bioetanol tetes
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Tahap Destilasi ... 53
2. Pengukuran Kadar Etanol Hasil FermentasiKromatografi Gas ... 53
3. Tahap Esterifikasi 1 : 1 ... 54 4. Tahap Esterifikasi 3 : 1 ... 55 5. Tahap Esterifikasi 5 : 1 ... 56 6. Tahap Transesterifikasi 1 : 1 ... 57 7. Tahap Transesterifikasi 3 : 1 ... 58 8. Tahap Transesterifikasi 5 : 1 ... 59
9. Uji Karakteristik Biodiesel ... 60
10. Hasill perhitungan kromatogram kadar bioetanol sebelumdestilasi .... 61
11. Hasil perhitungan kromatogram kadar bioetanol sesudah destilasi ... 61
12. Penentuan Normalitas KOH dan % FFA ... 62
13. Perhitungan pada Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi Minyak Jelantah ... 65
14. Perhitungan Penentuan Viskositas ... 71
15. Perhitungan Penentuan Densitas ... 76
16. Perhitungan Pembuatan Larutan ... 82
