PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL) SKRIPSI

PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT

BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM

PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN BAHAN

BAKU MINYAK SAWIT MENTAH

(CRUDE PALM OIL)

SKRIPSI

Oleh

Allen Rianto Sihotang

090405040

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT

BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM

PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN BAHAN

BAKU MINYAK SAWIT MENTAH

(CRUDE PALM OIL)

SKRIPSI

Oleh

Allen Rianto Sihotang

090405040

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN

BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL)

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Medan, 24 September 2013

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH ABU KULIT BUAH KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PEMBUATAN METIL ESTER DENGAN

BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL)

dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang sarjana pada tanggal 23 Oktober 2013 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,

Koordinator Skripsi A.n. Sekretaris

Dr. Ir. Fatimah, MT

NIP. 19640617 199403 2 001

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Muhammad Yusuf Ritonga, MT NIP. 19620819 198903 1 002

Dosen Penguji I

Dr. Ir. Taslim, MSi.

NIP. 19650115 199003 1 002

Dosen Penguji II

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Peningkatan Jumlah Abu Kulit Buah Kelapa Sebagai Katalis Dalam Pembuatan Metil Ester Dengan Bahan Baku Minyak Sawit Mentah (Crude Palm Oil)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

• Penelitian ini membantu dalam memberikan informasi tentang potensi abu kulit buah kelapa sebagai katalis pada reaksi transesterifikasi metil ester. • Penelitian ini membantu pengolahan limbah kulit buah kelapa yang dapat

dimanfaatkan sebagai katalis abu.

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 Dr. Ir. Muhammad Yusuf Ritonga, MT. selaku Dosen Pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan dan bimbingan sehingga skripsi ini selesai dengan baik.

Penulis menyadari bahwa skripsi 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, 24 September 2013 Penulis

DEDIKASI

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Allen Rianto Sihotang NIM: 090405040

Tempat / Tanggal Lahir: Medan / 27 Maret 1991 Nama Orang Tua: Netty Sabrina Panggabean

Alamat Orang Tua: Jl. Sedapmalam IX No.8 Sempakata Medan

Asal Sekolah

• TK Swasta Diponegoro Asahan tahun 1995 – 1997 • SD Swasta Diponegoro Asahan tahun 1997-1998 • SD Yosef Arnoldi Bagan Batu tahun 1998

• SD Negri No.102116 Gunung Pamela 1998-2003 • SD Xaverius Padang Sidempuan tahun 2003 • SMP Methodist – 1 Medan tahun 2003 – 2006 • SMA St.Thomas – 2 Medan tahun 2006 – 2009 Beasiswa yang diperoleh :

Beasiswa BBM tahun 2011 Universitas Sumatera Utara Pengalaman Organisasi / Kerja

• Himatek periode 2012 – 2013 sebagai Sekretaris Umum • Asisten Laboratorium Penelitian tahun 2012 – 2013 Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :

ABSTRAK

Metil ester pada umumnya disintesis melalui transesterifikasi dengan alkohol ringan menggunakan katalis basa kovensional yaitu NaOH, KOH, dan lain-lain. Sehingga dengan menggunakan abu kulit buah kelapa sebagai katalis dapat menjadi alternatif pengganti katalis konvensional yang sangat mahal. Dalam pembuatan metil ester pada penelitian ini dilakukan dua tahap reaksi yaitu reaksi esterifikasi dengan katalis asam kuat (H2SO4) untuk mengurangi asam lemak

bebas yang terdapat dalam minyak sawit dan reaksi transesterifikasi dengan metanol yang divariasikan jumlah katalis abu kulit buah kelapa (1, 2 dan 3% b/b) untuk memperoleh metil ester. Rasio molar metanol/minyak adalah 6:1, suhu reaksi 65oC dan suhu pembakaran kulit buah kelapa tetap yaitu 550oC. Sehingga diperoleh metil ester dengan jumlah katalis 1, 2, dan 3% b/b masing-masing adalah 83,78; 84,65 dan 63,23 ml. Kemudian produk yang dihasilkan dianalisa dengan menggunakan GC (Gas Chromatography). Diperoleh kemurnian metil ester dengan jumlah katalis 1, 2, dan 3% b/b masing-masing adalah 94,01%, 93,82% dan 95,16%. Sehingga hasil penelitian yang diperoleh dengan kemurnian yang maskimum terdapat pada jumlah katalis 3% b/b.

ABSTRACT

Methyl esters are generally synthesized through transesterification with mild alcohol to using conventional alkaline catalysts are NaOH, KOH, and others. So by using coconut husk ash as a catalyst can be an alternative to conventional catalysts are very expensive. In the manufacture of methyl ester in this study is using two-stage reaction such as, esterification reaction with a strong acid catalyst (H2SO4) to reduce free fatty acids and transesterification with methanol which

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

DAFTAR SINGKATAN xv

DAFTAR SIMBOL xvi

BAB I PENDAHULUAN 1

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 5

2.1 LIMBAH KULIT KELAPA 5

2.2 ABU KULIT KELAPA SEBAGAI KATALIS 6

2.3 JENIS KATALIS YANG DIGUNAKAN DALAM

MEMPRODUKSI BIODIESEL (METIL ESTER) 7

2.4 BIODIESEL (METIL ESTER) 9

2.5 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI REAKSI

2.8 DESKRIPSI PROSES 15

2.9 ANALISIS EKONOMI ₁₈

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 21

3.1 BAHAN DAN PERALATAN 21

3.2 RANCANGAN PENELITIAN 21

3.3

DIAGRAM BLOK PEMANFAATAN ABU KULIT KELAPA SEBAGAI KATALIS DALAM PROSES PEMBUATAN BIODIESEL (METIL ESTER)

27

4.4 ANALISA VISKOSITAS 39

4.5 ANALISA TITIK NYALA 41

4.6 ANALISA KEMURNIAN METIL ESTER 42

4.7 ANALISA GLISERIDA DARI METIL ESTER 43 4.8 ANALISA GLISEROL DARI METIL ESTER 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 47

5.1 KESIMPULAN 47

5.2 SARAN 47

DAFTAR PUSTAKA 48

LAMPIRAN 1 53

LAMPIRAN 2 55

LAMPIRAN 3 57

LAMPIRAN 4 62

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Limbah Kulit Kelapa 6

Gambar 2.2 Reaksi Kalium Karbonat dalam Metanol 12 Gambar 2.3 Reaksi Esterifikasi dari Asam Lemak menjadi Metil Ester 16 Gambar 2.4 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida Menjadi Metil

Ester

17 Gambar 2.5 Mekanisme Tahapan Reaksi Transesterifikasi 17 Gambar 3.1 Flowchart Tahap Preparasi Abu Kulit Buah Kelapa 27

Gambar 3.2 Flowchart Tahap Pretreatment CPO 27

Gambar 3.3 Flowchart Tahap Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas 28

Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi 29

Gambar 3.5 Flowchart Proses Transesterifikasi 30

Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas 31

Gambar 3.7 Flowchart Analisis Viskositas 32

Gambar 3.8 Flowchart Analisis Titik Nyala 32

Gambar 3.9 Diagram Blok Pemanfaatan Abu Kulit Kelapa Sebagai

Katalis dalam Proses Pembuatan Biodiesel 33 Gambar 4.1 Kromatogram Komposisi Asam Lemak CPO 36 Gambar 4.2 Hubungan Jumlah Katalis Abu Kulit Kelapa terhadap

Yield Metil Ester Pada Suhu Pembakaran 550oC 37 Gambar 4.3 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

Kelapa terhadap Densitas Metil Ester yang Diperoleh Pada Suhu Pembakaran 550oC

38 Gambar 4.4 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

Kelapa terhadap Viskositas Metil Ester dengan Suhu Pembakaran 550oC

39 Gambar 4.5 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

Kelapa terhadap Titik Nyala Metil Ester dengan Suhu Pembakaran 550oC

41 Gambar 4.6 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit

Gambar 4.7 Hubungan Jumlah Katalis dari Abu Pembakaran Kulit Kelapa terhadap Gliserida pada Metil Ester Pada Pembakaran 550oC

43 Gambar 4.8 Mekanisme Tahapan Reaksi Transesterifikasi 44 Gambar 4.9 Hubungan Jumlah Katalis Abu Kulit Kelapa terhadap

Kandungan Gliserol dari Metil Ester Pada Pembakaran 550oC

46 Gambar L4.1 Foto Pembakaran Kulit Kelapa Menjadi Abu 62 Gambar L4.2 Foto Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi 62

Gambar L4.3 Foto Hasil Esterifikasi 63

Gambar L4.4 Foto Hasil Transesterifikasi 63

Gambar L4.5 Foto Pencucian Metil Ester 64

Gambar L4.6 Foto Pengeringan Metil Ester 64

Gambar L4.7 Foto Hasil Metil Ester 65

Gambar L5.1 Kurva Kalibrasi Kalium 66

Gambar L5.2 Hasil Analisa AAS Kadar Kalium Abu Kulit Kelapa 66

Gambar L5.3 Standar CPO (Crude Palm Oil) 67

Gambar L5.4 Komposisi CPO Hasil Analisa GC-MS 68 Gambar L5.5 Komposisi CPO Hasil Analisa GC-MS 69 Gambar L5.6 Hasil Analisa GC Standar Biodiesel 70 Gambar L5.7 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550oC,

Gambar L5.12 Hasil Analisa GC Metil Ester (Suhu Pembakaran 550oC,

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Data Produksi CPO Indonesia 1

Tabel 2.1 Senyawa Utama Abu Kelapa (% Berat) 6

Tabel 2.2 Hasil Uji Katalis Mineral Alami 7

Tabel 2.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel menurut

SNI-04-7182-2006 13

Tabel 2.4 Sifat-sifat Kimia dan Fisika CPO 14

Tabel 2.5 Komposisi Komponen Trigliserida Asam Lemak pada

Minyak Sawit dari Berbagai Sumber 15

Tabel 2.6 Kandungan Minor (Komponen non-Trigliserida) Minyak

Sawit 15

Tabel 2.7 Rincian Biaya Pembuatan Metil Ester dengan

Pemanfaatan Katalis Abu Limbah Kulit Buah Kelapa 19

Tabel 3.1 Rancangan Penelitian 22

Tabel 4.1 Hasil Analisa FFA Bahan Baku CPO (Crude Palm Oil) 35 Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak dari CPO (Crude Palm Oil) 36

Tabel L1.1 Komposisi Trigliserida CPO 53

Tabel L1.2 Komposisi Asam Lemak CPO 53

Tabel L1.3 Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) CPO 54

Tabel L1.4 Kandungan Kadar Kalium 54

Tabel L2.1 Hasil Analisa Densitas Metil Ester 55 Tabel L2.2 Hasil Analisa Viskositas Metil Ester 55

Tabel L2.3 Hasil Titik Nyala Metil Ester 56

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 53

1.1 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH CPO HASIL ANALISA GC-MS

53

1.2 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU MINYAK SAWIT MENTAH CPO HASIL ANALISA GC-MS

53

1.3 KADAR ASAM LEMAK BEBAS (FFA) CPO 54 1.4 PERHITUNGAN KADAR KALIUM

DENGAN ALAT UJI AAS (ATOMIC ABSORPTION SPECTROPHOTOMETER)

54

LAMPIRAN 2 DATA HASIL PENELITIAN 55

2.1 DATA DENSITAS METIL ESTER 55

2.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIKA METIL

ESTER 55

2.3 DATA TITIK NYALA METIL ESTER 55 2.4 DATA TITIK YIELD METIL ESTER 56

LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 57

3.1 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL

DAN KATALIS ABU KULIT KELAPA 57

3.2 PERHITUNGAN KADAR FFA DAN

KEBUTUHAN ESTERIFIKASI 57

3.3 PERHITUNGAN DENSITAS METIL ESTER 59 3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS METIL

ESTER 59

3.5 PERHITUNGAN YIELD METIL ESTER 60

3.6 PERHITUNGAN KADAR KALIUM

DENGAN UJI ALAT AAS

LAMPIRAN 4 FOTO HASIL PENELITIAN 62 4.1 FOTO PEMBAKARAN KULIT KELAPA

MENJADI ABU 62

4.2 FOTO PROSES ESTERIFIKASI DAN

TRANSESTERIFIKASI 62

4.3 FOTO HASIL ESTERIFIKASI 63

4.4 FOTO HASIL TRANSESTERIFIKASI 63

4.5 FOTO PENCUCIAN METIL ESTER 64

4.6 FOTO PENGERINGAN METIL ESTER 64

4.7 FOTO HASIL METIL ESTER 65

LAMPIRAN 5 HASIL ANALISA AAS KADAR KALIUM DAN GC DARI METIL ESTER

66

5.1 HASIL ANALISA AAS KADAR KALIUM

ABU KULIT KELAPA 66

5.2 HASIL ANALISA GC-MS KOMPOSISI CPO 67 5.3 HASIL ANALISA GC STANDAR

BIODIESEL 70

5.4 HASIL ANALISA GC METIL ESTER (SUHU

PEMBAKARAN 550oC,1%) 71

5.5 HASIL ANALISA GC METIL ESTER (SUHU PEMBAKARAN 550oC,2%)

73

5.6 HASIL ANALISA GC METIL ESTER (SUHU PEMBAKARAN 550oC,3%)

DAFTAR SINGKATAN

CPO Crude Palm Oil

SBK Sekam Batang Kelapa

PPKS HC AAS

Pusat Penelitian Kelapa Sawit Hidrocarbon

SNI Standar Nasional Indonesia BSN

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

CH3OH Metanol

C2H5OH Etanol

C3H7OH Propanol

C4H9OH Butanol

% Persen

NaOH Natrium Hidroksida KOH Kalium Hidroksida K2CO3 Kalium karbonat

CaCO3 Kalsium Karbonat

MgO Magnesium oksida

CaO Kalsium oksida

KHCO3 Kalium karbonat

HCl Asam Klorida

BF3 Fluor

H3PO4 Asam Posfat

CO Karbon monoksida

CO2 Karbon dioksida

Fe Besi

Cu Tembaga

H2O Air

T Normalitas larutan NaOH N

V Volume larutan NaOH ml

M Berat molekul FFA g/mol

Fp Faktor pengenceran

w Berat sampel mg

v Volume awal ml

t Waktu alir detik

ρair Densitas air g/m3