Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Co-Solvent Dietil Eter

(1)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI LEMAK AYAM

DENGAN

CO-SOLVENT

_{DIETIL ETER}

SKRIPSI

Oleh

FELICIA

100405055

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PEMBUATAN BIODIESEL DARI LEMAK AYAM

DENGAN

CO-SOLVENT

_{DIETIL ETER}

SKRIPSI

Oleh

FELICIA

100405055

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PEMBUATAN BIODIESEL DARI LEMAK AYAM DENGAN

CO-SOLVENT_{DIETIL ETER}

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 sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Oktober 2014

(4)

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Co-Solvent Dietil Eter”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

Melalui penelitian ini diperoleh hasil biodiesel dari lemak ayam melalui reaksi transesterifikasi dengan menggunakan dietil eter sebagai co-solvent, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar fosil.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si.

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, Oktober 2014 Penulis,

(6)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Kedua orang tua penulis tercinta, Antoni dan Foeng Ai Ling serta abang dan adik tercinta, Leoanard dan Filbert yang telah banyak mendukung penulis sampai saat ini.

2. Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU dan Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, M.T yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU. 5. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku Koordinator Skripsi Departemen

Teknik Kimia USU.

6. Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Si sebagai Dosen Pembimbing Akademik. 7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik

Kimia USU yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.

8. Falentina Fransiska atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

(7)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Felicia

NIM : 100405055

Tempat, tanggal lahir : Medan, 19 April 1993 Nama orang tua : Antoni dan Foeng Ai Ling Alamat orang tua :

Jl. Brigjend Katamso, Gg. Datuk, 2C, Medan

Asal Sekolah:

 SD Hang Kesturi Medan tahun 1998-2004  SMP Hang Kesturi Medan tahun 2004-2007  SMA Sutomo 1 Medan tahun 2007-2010 Pengalaman Kerja dan Organisasi:

1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014 sebagai Anggota Bidang Hubungan Masyarakat

Artikel yang telah dipresentasikan dalam seminar internasional SISEEST 2014 di Palembang:

1. Biodiesel Production from Chicken Fat Using Diethyl Eter as Co-Solvent 2. Biodiesel Production from Chicken Fat Using Tetrahidrofurant as

(8)

ABSTRAK

Biodiesel dapat diproduksi dari baik minyak nabati maupun minyak hewani melalui proses transesterifikasi. Masalah yang sering timbul dalam proses transesterifikasi adalah waktu reaksi yang lama karena minyak dan alkohol tidak saling melarut. Penambahan co-solvent dapat membantu pencampuran reaktan. Dalam penelitian ini, lemak ayam digunakan sebagai bahan baku produksi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi. Reaksi ini dilakukan dengan menggunakan co-solvent dietil eter, katalis NaOH, dan pereaksi metanol dengan rasio metanol/ minyak 6 : 1. Variabel – variabel yang diuji berupa temperatur reaksi, waktu reaksi, perbandingan co-solvent terhadap metanol, dan jumlah katalis terhadap karakteristik biodiesel. Produk dianalisis dengan kromatografi gas untuk memperoleh komposisi biodiesel. Sifat-sifat biodiesel seperti kadar metil ester, densitas, dan viskositas yang diperoleh telah sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa lemak ayam sangat cocok digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel yang murah. Hasil terbaik diperoleh pada perbandingan co-solvent terhadap metanol 0,5:1 (v/v), temperatur reaksi 35oC, waktu reaksi 20 menit, dan jumlah katalis 0,8% (w/w).

(9)

ABSTRACT

Biodiesel can be produced from either vegetable oil or animal fats through transesterfication process. Problem that usually appears in transesterification process is long reaction time because oil and alcohol are not mutually dissolved. The addition of co-solvent can help mixing the reactants. In this study chicken fat was used as feedstock for biodiesel production through transesterification reaction. The reaction of chicken fat using diethyl ether as co-solvent, NaOH as catalyst, and methanol as reactant at a ratio molar of methanol/ oil 6 : 1. Variables studied were temperature, reaction time, ratio of co-solvent to methanol, and the amount of catalyst on biodiesel characteristics. Products were analyzed by gas chromatography to obtain the composition of biodiesel. The biodiesel properties like methyl-ester content, density, and viscosity was evaluated and was found to compare well with Indonesian Standard (SNI). The results of this work showed that the use of chicken fat is very suitable as low cost feedstock for biodiesel production. The best result was obtained in a ratio of co-solvent/ methanol 0,5 : 1 (v/v), a temperature of 35oC, 20 minutes of reaction time, and 0,8 % (w/w) of catalyst amount.

(10)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

2.2.4 Co-Solvent Dietil Eter 10

2.3 TRANSESTERIFIKASI 13

2.4 POTENSI EKONOMI BIODIESEL DARI LEMAK AYAM 16

BAB III METODE PENELITIAN 19

3.1 BAHAN PERCOBAAN 19

(11)

3.1.2 Bahan Pendukung dan Fungsi 19

3.2 PERALATAN PERCOBAAN 19

3.2.1 Peralatan Utama dan Fungsi 19

3.2.2 Peralatan Pendukung dan Fungsi 20

3.3 PROSEDUR PERCOBAAN 20

3.3.1 Prosedur Utama 20

3.3.1.1 Transesterifikasi 20

3.3.2 Prosedur Analisa 21

3.3.2.1 Penentuan Karakteristik Lemak Ayam dengan

Metode GCMS 21

3.3.2.2 Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) 21 3.3.2.3 Penentuan Densitas Metil Ester 22 3.3.2.4 Penentuan Viskositas Kinematik Metil Ester 22 3.3.2.5 Penentuan Titik Nyala Metil Ester 23

3.4 FLOWCHART PROSEDUR 24

3.4.1 Flowchart Prosedur Utama 24

3.4.1.1 Transesterifikasi 24

3.4.2 Flowchart Prosedur Analisa 25

3.4.2.1 Flowchart Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) 25 3.4.2.2 Flowchart Penentuan Densitas Metil Ester 26 3.4.2.3 Flowchart Penentuan Viskositas Metil Ester 27 3.4.2.4 Flowchart Penentuan Titik Nyala Metil Ester 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 29

4.1 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU 29

4.2 PENGARUH VARIABEL PERCOBAAN TERHADAP YIELD

BIODIESEL 31

4.2.1 Pengaruh Perbandingan Co-Solvent Dietil Eter terhadap

Metanol terhadap Yield Biodiesel 31

(12)

4.3.3 Analisis Kemurnian Biodiesel 39

4.3.4 Analisis Titik Nyala 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 41

5.1 KESIMPULAN 41

5.2 SARAN 41

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Mekanisme Reaksi Katalis Basa Homogen pada

Transesterifikasi Trigliserida 10

Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi 14

Gambar 3.1 Prosedur Transesterifikasi Lemak Ayam Cair Menjadi

Biodiesel 25

Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Kadar FFA 26

Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Densitas Metil Ester 27 Gambar 3.4 Flowchart Penentuan Viskositas Metil Ester 28 Gambar 3.5 Penentuan Titik Nyala Metil Ester 28 Gambar 4.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Komposisi Asam Lemak

Lemak Ayam 29

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Variasi Perbandingan Co-Solvent/ Metanol terhadap Yield Biodiesel pada Konsentrasi Katalis 0,8%, Waktu Reaksi 20 Menit, Temperatur Reaksi 30oC, dan Perbandingan

Metanol/Minyak 6 : 1 32

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Variasi Temperatur Reaksi terhadap Yield Biodiesel pada Berbagai Waktu Reaksi dengan Konsentrasi Katalis 0,8% dan Perbandingan DEE : MeOH 0,5 : 1 33 Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Variasi Waktu Reaksi terhadap Yield Biodiesel

Pada Berbagai Temperatur Reaksi dengan Konsentrasi Katalis 0,8% dan Perbandingan DEE : MeOH 0,5 : 1 35 Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Jumlah Katalis terhadap Yield Biodiesel pada

Kondisi Perbandingan DEE : MeOH 0,5 : 1, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Temperatur Reaksi 30oC 36 Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Perbandingan Co-Solvent/ Minyak terhadap

Densitas Biodiesel pada Konsentrasi Katalis 0,8%, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Temperatur Reaksi 30 oC 37 Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Perbandingan Co-Solvent/ Minyak terhadap

Viskositas Biodiesel pada Konsentrasi Katalis 0,8%, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Temperatur Reaksi 30 oC 38 Gambar 4.8 Hasil Analisis GC Biodiesel dari Lemak Ayam dengan

Co-Solvent Dietil Eter pada Perbandingan Dietil Eter terhadap Metanol 0,5 : 1, Temperatur 35 oC, dan Waktu

Reaksi 20 Menit 39

(14)

Gambar L4.4 Hasil Transesterifikasi 55

Gambar L4.5 Proses Distilasi 56

Gambar L4.6 Proses Pencucian Biodiesel 56

Gambar L4.7 Proses Pengeringan Biodiesel 57

Gambar L4.8 Produk Akhir Biodiesel 57

Gambar L4.9 Analisis Densitas 58

Gambar L4.10 Analisis Viskositas 58

Gambar L4.11 Pembentukan Gel 59

Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC Asam Lemak Lemak

Ayam 60

Gambar L5.2 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,5%, Temperatur 30oC, Waktur Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kemurnian 76,42% 61 Gambar L5.3 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur

30oC, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 96,53% 61 Gambar L5.4 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 1,0%, Temperatur

(15)

Gambar L5.12 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur 25oC, Waktu Reaksi 20 Menit, dan Perbandingan Co-Solvent/ Metanol 0,5 : 1) dengan Kermurnian 93,73% 66 Gambar L5.13 Hasil Analisis GC Biodiesel (Jumlah Katalis 0,8%, Temperatur

(16)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Penelitian-penelitian Terdahulu Tentang Pembuatan Biodiesel

Dengan Co-solvent 2

Tabel 2.1 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar (Biofuel) Jenis

Biodiesel 6

Tabel 2.2 Populasi Unggas 2008 – 2012 di Indonesia (dalam ribu ekor) 7 Tabel 2.3 Komposisi Asam Lemak Ayam Hasil Analisa GCMS 7

Tabel 2.4 Sifat Fisika Metanol 8

Tabel 2.5 Sifat Fisika Dietil Eter 13

Tabel 4.1 Komposisi Asam Lemak dari Lemak Ayam 30

Tabel 4.2 Sifat Fisika dari Lemak Ayam 30

Tabel 4.3 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi

Perbandingan Co-Solvent terhadap Metanol 31 Tabel 4.4 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan

Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi Temperatur

Reaksi 32

Tabel 4.5 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi Waktu

Reaksi 34

Tabel 4.6 Hasil Penelitian Pembuatan Biodiesel dari Lemak Ayam dengan Menggunakan Co-Solvent Dietil Eter dengan Variasi Jumlah

Katalis 35

Tabel L1.1 Komposisi Asam Lemak Bahan Baku Lemak Ayam 48 Tabel L1.2 Komposisi Trigliserida Lemak Ayam 48 Tabel L2.1 Hasil Analisa Densitas Biodiesel 49 Tabel L2.2 Hasil Analsis Viskositas Biodiesel 49 Tabel L2.3 Hasil Yield Biodiesel dengan Variasi Jumlah Katalis 50 Tabel L2.4 Hasil Yield Biodiesel dengan Variasi Perbandingan Co-Solvent

Terhadap Metanol 50

Tabel 2.5 Hasil Yield Biodiesel dengan Variasi Temperatur dan Waktu

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 48

L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU LEMAK AYAM HASIL ANALISA GCMS 48 L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU

LEMAK AYAM 48

LAMPIRAN 2 DATA PENELITIAN 49

L2.1 DATA DENSITAS BIODIESEL 49

L2.2 DATA VISKOSITAS KINEMATIS BIODIESEL 49

L2.3 DATA YIELD BIODIESEL 50

LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 51

L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA LEMAK AYAM 51 L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL 51 L3.3 PERHITUNGAN KEBUTUHAN CO-SOLVENT

DIETIL ETER 52

L3.4 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL 52 L3.5 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL 53 L3.6 PERHITUNGSN YIELD BIODIESEL 53

LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 54

L4.1 GAMBAR BAHAN BAKU LEMAK AYAM 54 L4.2 GAMBAR PROSES ANALISIS KADAR FFA 54 L4.3 GAMBAR PROSES TRANSESTERIFIKASI 55 L4.4 GAMBAR HASIL TRANSESTERIFIKASI 55

L4.5 GAMBAR PROSES DISTILASI 56

L4.6 GAMBAR PROSES PENCUCIAN BIODIESEL 56 L4.7 GAMBAR PROSES PENGERINGAN

BIODIESEL 57

L4.8 GAMBAR PRODUK AKHIR BIODIESEL 57

L4.9 GAMBAR ANALISIS DENSITAS 58

L4.10 GAMBAR ANALISIS VISKOSITAS 58

(18)

L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK

LEMAK AYAM 60

(19)

DAFTAR SINGKATAN

BM Berat Molekul

cSt centistokes

DEE Dietil Eter

dkk. dan kawan-kawan

FAME Fatty Acid Methyl Ester

FFA Free Fatty Acid

GC Gas Chromatography

rpm rotary per minute

(20)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

T Suhu oC

N Normalitas larutan NaOH N

V Volume larutan NaOH terpakai ml

M Berat molekul FFA lemak ayam gr/mol

m Berat sampel kg

ρ Massa jenis kg/m3

sg Spesific gravity

t Waktu alir s