i PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
PEMANFAATAN MINYAK GORENG BEKAS MENJADI DETERGEN ALAMI MELALUI KOMBINASI
TRANS-ESTERIFIKASI DAN SULFONASI
BIDANG KEGIATAN: PKM PENELITIAN
Diusulkan oleh:
Iqbal Ryan Ramadhan 21030114130165 2014 Faqihudin Mubarok 21030114120106 2014 Indriyanti 21030114120059 2014 Ricky Sudiantoro 21030114130162 2014 Muhammad Arifuddin 21030115140186 2015
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
iii DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan ... ii
Daftar Isi... iii
Daftar Tabel ... iv
Daftar Gambar ... v
Ringkasan ... vi
Bab 1. Pendahuluan ... 1
I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Perumusan Masalah ... 1
I.3 Tujuan ... 2
I.4 Luaran ... 2
I.5 Manfaat ... 2
Bab 2.Tinjauan pustaka ... 2
2.1Deterjen ... 2
2.2Minyak Goreng ... 3
2.3Trans-Esterifikasi ... 4
2.4Sulfonasi ... 4
Bab 3. Metode Penelitian ... 5
3.1 Alat dan Bahan ... 5
3.2 Rancangan Penelitian ... 5
3.3 Prosedur Penelitian ... 6
Bab 4. Biaya dan Jadwal Kegiatan Program ... 7
4.1Anggaran Biaya ... 7
4.2Jadwal Kegiatan ... 7
Daftar Pustaka ... 7
Lampiran - Lampiran ... 9
Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota, dan Dosen Pembimbing ... 9
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran ... 16
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas ... 18
iv DAFTAR TABEL
v DAFTAR GAMBAR
vi RINGKASAN
Penggunaan deterjen bubuk di Indonesia mulai mengalami peningkatan drastis pada tahun 1990-an seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dan perkembangan industri tekstil dan jasa laundry. Hampir 80% adalah deterjen yang terbuat dari bahan sintetis yang tidak ramah lingkungan.
Salah satu bahan alternatif yang ramah lingkungan adalah memanfaatkan minyak goreng bekas menjadi bahan baku deterjen yang ramah lingkungan. Kelebihan deterjen dengan bahan baku minyak goreng bekas adalah limbah minyak goreng yang terbuang sia-sia dapat digunakan kembali sehingga mengurangi beban lingkungan karena sampah.
Penelitian ini akan mengkaji apakah karakteristik detergen dari minyak goreng bekas memenuhi kriteria sebagai pencuci dan bagaimana kondisi optimum untuk menghasilkan deterjen dari minyak goreng bekas. Metode penelitian yang digunakan adalah trans-esterifikasi dan sulfonasi dengan menggunakan variabel proses pada kecepatan konstan 100 rpm, 120 rpm, 140 rpm dengan waktu operasi 30 menit, 60 menit, 90 menit, pada suhu 50°C, 55°C, 60°C.
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang
Deterjen adalah produk yang sering digunakan oleh masyarakat untuk membersihkan pakaian. Penggunaan deterjen bubuk di Indonesia mulai mengalami peningkatan drastis pada tahun 1990-an seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dan perkembangan industri tekstil dan jasa laundry. Dalam lima tahun terakhir pemakaian deterjen bubuk mengalami peningkatan yang cukup signifikan yaitu sebesar 10% per tahun. Pada tahun 2007, kapasitas penggunaan deterjen di Indonesia mencapai 500.000 ton per tahun dimana baru 62% dipenuhi dari produksi domestik.
Dari semua deterjen yang digunakan tersebut, hampir 80% adalah deterjen yang terbuat dari bahan sintetis yang tidak ramah lingkungan. Bahayanya jika terjadi di lingkungan perairan akan menurunkan kualitas perairan beserta biota di dalamnya karena tidak mudah terdegradasi. Apabila masalah ini tidak segera dicarikan solusi maka manusia sebagai konsumen terakhir akan menjadi akumulator dari limbah deterjen tersebut. Limbah surfaktan dan bahan pembentuk lainnya pada deterjen sintetis sulit di degradasi oleh alam, oleh karena itu akan menumpuk dan menyebabkan polusi air yang apabila dikonsumsi oleh makhluk hidup akan menyebabkan gangguan kesehatan akut. Sebagai contoh adalah deterjen yang memakai surfaktan ABS akan sulit diuraikan oleh alam. Selain itu juga deterjen yang memakai STTP sebagai bahan tambahan akan menyebabkan pertumbuhan pesat alga yang akan membuat sungai menjadi dangkal (Sugiharto, 2009).
Hingga sekarang bahan-bahan pencuci pakaian yang ramah lingkungan telah dikembangkan, namun harganya mahal. Salah satu bahan alternatif yang murah adalah memanfaatkan minyak goreng bekas menjadi bahan baku deterjen yang ramah lingkungan. Minyak goreng mengandung FFA (Free Fatty Acid) atau asam lemak bebas (Ketaren, 1996). Kandungan asam lemak bebas inilah yang kemudian akan diesterifikasi dengan methanol menghasilkan metal ester. Sedangkan kandungan trigliserida akan ditransesterifikasi dengan methanol menghasilkan metal ester dan gliserol. Kemudian metal ester tersebut disulfonasi untuk membentuk surfaktan yang akan menjadi bahan baku pembuatan detergen (Rindang Tambun, 2006). Kelebihan deterjen dengan bahan baku minyak goreng bekas adalah limbah minyak goreng yang terbuang sia-sia dapat digunakan kembali sehingga mengurangi beban lingkungan karena sampah.
Penelitian ini akan mengkaji apakah karakteristik detergen dari minyak goreng bekas memenuhi kriteria sebagai pencuci dan bagaimana kondisi optimum untuk menghasilkan deterjen dari minyak goreng bekas.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara menghasilkan produk detergen dengan bahan baku alami yang ramah lingkungan
2. Bagaimana karakteristik detergen dari minyak goreng bekas yang dapat digunakan sebagai pencuci?
2
1.3 Tujuan
1. Menjelaskan proses pembuatan detergen dari minyak goreng bekas dengan metode trans-esterifikasi dan sulfonasi.
2. Menjelaskan karakteristik minyak detergen dari minyak goreng bekas yang dapat digunakan sebagai pencuci.
3. Menjelaskan kondisi terbaik dari detergen dengan bahan baku minyak goreng bekas.
1.4 Luaran yang diharapkan
1. Data kondisi optimum untuk menghasilkan deterjen dari minyak goreng bekas.
2. Artikel ilmiah yang dipublikasikan pada jurnal nasional atau dipresentasikan pada seminar nasional.
3. Laporan penelitian.
1.5 Manfaat
Manfaat program ini adalah memberikan informasi tentang proses pembuatan dan karakteristik detergen dari minyak goreng bekas dengan metode trans-esterifikasi dan sulfonasi.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Detergen
Deterjen berasal dari bahasa latin yaitu detergere yang berarti membersihkan. Detergen merupakan penyempurnaan dari produk sabun. Deterjen sering disebut dengan istilah detergen sintetis yang mana detergen berasal dari bahan-bahan turunan minyak bumi. Dibanding dengan produk terdahulu yaitu sabun, deterjen mempunyai keunggulan antara lain mempunyai daya cuci yang lebih baik serta tidak terpengaruh oleh kesadahan air.
Deterjen terdiri dari beberapa komponen utama yaitu surfaktan (agen aktif permukaan), seperti Linear Alkyl Benzene Sulfonate (LAS) dan Alkyl Benzene Sulfonate (ABS). LAS termasuk dalam kategori surfaktan anionik yang lebih mudah didegradasi secara biologi daripada ABS. Akan tetapi menurut Sarialam (2009), LAS hanya terdegradasi sampai 50%, dan membutuhkan waktu sembilan hari. Builders, seperti trinatrium polifosfat (TSPP), trinatriumfosfat terklorinasi, DEA (dietanolamina), dan senyawa fosfat kompleks yang dapat menyebabkan eutrofikasi (pengkayaan unsur hara yang berlebihan). Selain komponen utama yang telah disebutkan sebelumnya, deterjen juga mengandung bahan aditif lainnya seperti alkali, bahan pengawet, bahan pemutih, dan bahan pewarna, bahan anti korosif dan enzim. Oleh karena itu diperlukan kontrol terhadap komponen utama dari deterjen yang memiliki potensi menyebabkan polusi lingkungan dengan tujuan pengurangan resiko pada lingkungan.
garam-garam natrium atau kalium dari asam karboksilat yang semula larut menjadi garam-garam karboksilat yang tidak larut mengakibatkan warna cokelat pada pakaian (Heinemann., 1992).
2.2 Minyak Goreng
Minyak goreng adalah minyak yang berasal dari lemak tumbuhan atau hewan yang dimurnikan dan berbentuk cair dalam suhu kamar dan biasanyadigunakan untuk menggoreng bahan makanan (Wikipedia, 2009). Minyak goreng berfungsi sebagai pengantar panas, penambah rasa gurih, dan penambah nilai kalori bahan pangan.
Minyak goreng dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa golongan (Ketaren, 2005) yaitu :
Berdasarkan sifat fisiknya, dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Minyak tidak mengering (non drying oil).
2. Minyak nabati setengah mengering (semi drying oil), misalnya minyak biji kapas, minyak biji bunga matahari, kapok, gandum, croton, jagung, dan urgen. 3. Minyak nabati mengering (drying oil), misalnya minyak kacang kedelai, biji
karet, safflower, argemone, hemp, walnut, biji poppy, biji karet, perilla, tung, linseed dan candle nut.
Berdasarkan sumbernya dari tanaman, diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Biji-bijian palawija, yaitu minyak jagung, biji kapas, kacang, rape seed, wijen, kedelai, dan bunga matahari.
2. Kulit buah tanaman tahunan, yaitu minyak zaitun dan kelapa sawit.
3. Biji-bijian dari tanaman tahunan, yaitu kelapa, cokelat, inti sawit, cohume. Berdasarkan ada atau tidaknya ikatan ganda dalam struktur molekulnya, yakni : 1. Minyak dengan asam lemak jenuh (saturated fatty acids).
Asam lemak jenuh antara lain terdapat pada air susu ibu (asam laurat) dan minyak kelapa. Sifatnya stabil dan tidak mudah bereaksi/berubah menjadi asam lemak jenis lain.
2. Minyak dengan asam lemak tak jenuh tunggal (mono-unsaturated fatty acids/MUFA) maupun majemuk (poly-unsaturated fatty acids).
Asam lemak tak jenuh memiliki ikatan atom karbon rangkap yang mudah terurai dan bereaksi dengan senyawa lain, sampai mendapatkan komposisi yang stabil berupa asam lemak jenuh. Semakin banyak jumlah ikatan rangkap itu (poly-unsaturated), semakin mudah bereaksi/berubah minyak tersebut. 3. Minyak dengan asam lemak trans (trans fatty acid)
Asam lemak trans banyak terdapat pada lemak hewan, margarin, mentega, minyak terhidrogenasi, dan terbentuk dari proses penggorengan. Lemak trans meningkatkan kadar kolesterol jahat, menurunkan kadar kolesterol baik, dan menyebabkan bayi-bayi lahir premature.
4
dan β karoten (berwarna kuning), xantofil,(berwarna kuning kecoklatan), klorofil (berwarna kehijauan) dan antosyanin(berwarna kemerahan). Golongan kedua yaitu zat warna dari hasil degradasi zat warna alamiah, yaitu warna gelap disebabkan oleh proses oksidasi terhadap tokoferol (vitamin E), warna cokelat disebabkan oleh bahan untuk membuat minyak yang telah busuk atau rusak, warna kuning umumnya terjadi pada minyak tidak jenuh.
Kelarutan, minyak tidak larut dalam air kecuali minyak jarak (castor oil), dan minyak sedikit larut dalam alcohol,etil eter, karbon disulfide dan pelarut-pelarut halogen. Titik cair dan polymorphism, minyak tidak mencair dengan tepat pada suatu nilai temperature tertentu. Polymorphism adalah keadaan dimana terdapat lebih dari satu bentuk Kristal. Titik didih (boiling point), titik didih akan semakin meningkat dengan bertambah panjangnya rantai karbon asam lemak tersebut. Titik lunak (softening point), dimaksudkan untuk identifikasi minyak tersebut.
Hidrolisa, dalam reaksi hidrolisa, minyak akan diubah menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Reaksi hidrolisa yang dapat menyebabkan kerusakan minyak atau lemak terjadi karena terdapatnya sejumlah air dalam minyak tersebut. Oksidasi, proses oksidasi berlangsung bila terjadi kontak antara sejumlah oksigen dengan minyak. Terjadinya reaksi oksidasi akan mengakibatkan bau tengik pada minyak dan lemak. Esterifikasi, proses esterifikasi bertujuan untuk mengubah asam-asam lemak dari trigliserida dalam bentuk ester. Dengan menggunakan prinsip reaksi ini hidrokarbon rantai pendek dalam asam lemak yang menyebabkan bau tidak enak, dapat ditukar dengan rantai panjang yan bersifat tidak menguap.
2.3 Trans-esterifikasi
Mekanisme reaksi trans-esterifikasi dibagi menjadi tiga tahap. Tahap pertama adalah penyerangan ikatan karbonil pada trigiserida oleh anion dari alkohol dan membentuk zat antara tetrahedral. Pada tahap kedua, zat antara tetrahedral bereaksi dengan alkohol dan membentuk anion dari alkohol. Pada tahap akhir, zat antara tetrahedral mengalami transfer proton sehingga terbentuk ester dan gliserol (Siti Miskah, 2008).
Reaksi Esterifikasi dan Trans-esterifikasi (Siti Miskah, 2008)
2.4 Sulfonasi
organik. Gugus ini dapat terikat dengan atom C atau N. Dengan proses sulfonasi, metil ester akan diubah menjadi metil ester sulfonat (MES) yang merupakan jenis surfaktan yang ramah lingkungan (Ari Imam Sutanto, 2007)
Proses sulfonasi metil ester terjadi ketika bahan baku engalami kontak langsung dengan gugus sulfonat, dimana reaksi pertama adalah masuknya SO3 ke dalam gugus alkoksy sehingga membentuk SO3-mono-adduct dimana selanjutnya bereaksi kembali dengan SO3 membentuk SO3-di=adduct.
Reaksi Sulfonasi Methyl Ester (Tano, 2003)
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan:
1. Magnetic stirrer 8. Kertas whatman 2. Beaker glass 9. Kertas pH 3. Thermometer 10. Erlenmeyer 4. Pengaduk 11. Tabung reaksi 5. Stopwacth 12. Kaki tiga 6. Sentrifuge 13. Kompor
7. Kain penyaring 14. Pendingin Leibig
Bahan yang digunakan:
1. Minyak goreng bekas 6. Zeolit Na
2. Methanol 7. CMC
3. NaOH 8. Aquadest
4. NaHSO3 9. Parfum
5. Na2CO3 10. Pewarna
3.2 Rancangan Penelitian 3.2.1 Kondisi Proses
1. Kecepatan konstan 120 rpm pada suhu 55°C dalam waktu 30 menit. 2. Kecepatan konstan 120 rpm pada suhu 55°C dalam waktu 60 menit. 3. Suhu 109°C selama 3 jam.
6
3.2.2 Variabel
1. Kecepatan konstan : 100 rpm, 120 rpm, 140 rpm 2. Waktu : 30 menit, 60 menit, 90 menit 3. Suhu : 50°C, 55°C, 60°C
3.3 Prosedur Penelitian
[image:12.595.108.533.210.280.2]Adapun alur penelitian ini adalah sebagai berikut.
Gambar 1. Bagan Alur Kegiatan Penelitian
3.3.1 Penyiapan Bahan Baku
Bahan yang digunakan adalah minyak goreng bekas, methanol, NaOH, NaHSO3, Na2CO3, Zeolit Na, CMC, aquades, parfum dan pewarna. Siapkan minyak goreng bekas sebagai bahan baku, kemudian saring kotoran pada minyak goreng bekas tersebut dan lakukan penghilangan air dengan cara pemanasan pada suhu 100°C.
3.3.2 Pembuatan surfaktan
1. Campurkan asam sulfat 0,5 wt% dan methanol serta minyak goreng bekas dengan molar rasio antara alcohol dan bahan baku minyak sebesar 6;1 dalam wadah berpengaduk magnetic stirrer dengan kecepatan konstan 120 rpm pada suhu 55°C dalam waktu 30 menit.
2. Selanjutnya campurkan NaOH 0,5 wt%, methanol, dan produk tahap pertama dengan rasio molar antara alcohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 dalam wadah berpengaduk magnetic stirrer dengan kecepatan konstan 120 rpm pada suhu 55°C dalam waktu 60 menit.
3. Setelah itu diamkan hingga terbentuk dua lapisan atasa dan bawah, lapisan atas merupakan metal ester dan gliserol di bagian bawah. Kemudian pisahkan dua lapisan tersebut dengan sentrifuge. Kemudian setelah terpisah, metil ester yang didapat dicuci dengan air distilat panas (10vol%). Keringkan air yang terdistribusi dalam metil ester dengan garam penarika air (MgSO4 anhidrid). 4. Pisahkan metil ester dari garam-garam yang mengendap dengan penyaringan.
Filtrate yang diperoleh merupakan senyawa metil ester.
5. Kemudian metil ester yang diperoleh disulfonasi denagan NaHSO3 dengan perbandingan mol reaktan 1:1,5 sambil dipanaskan pada suhu 109°C selama 3 jam. Selanjutnya hasil dimurnikan dengan methanol 35% dengan suhu 60°C selama 1 jam.
6. Netralkan hasil hingga mencapai pH netral dengan NaOH 20% sehingga terbentuklah Metil Ester Sulfonat (MES) yang merupakan surfaktan sebagai bahan pembuatan deterjen.
3.3.3 Pencetakkan deterjen
Campurkan surfaktan hasil percobaan dengan NaHSO3, CMC, Na2CO3, zeolit Na, pewarna, dan aquades dalam reactor. Panaskan campuran tersebut sambil diaduk hingga homogeny. Setelah homogeny, api dimatikan kemudian didinginkan. Setelah itu tambah parfum 1% berat. Kemudian larutkan cairan ke bak filter, kemudian keringkan hingga berbentuk bubuk halus kering.
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN 4.1 Anggaran Biaya
Tabel 4.1 Ringkasan Anggaran Biaya
No Jenis Pengeluaran Biaya (Rp)
1 Peralatan penunjang 2.950.000
2 Bahan habis pakai 5.136.000
3 Perjalanan 2.230.000
4 Lain-lain (Administrasi, publikasi seminar, laporan) 1.580.000
[image:13.595.115.510.258.627.2]Total 11.896.000
Tabel 4.2 Jadwal Kegiatan program
No. Keterangan Bulan
1 2 3 4 5
1. Persiapan
Reaktualisasi konsep Persiapan administrasi
Penyiapan peralatan pendukung Persiapan bahan baku
Uji coba peralatan 2. Pelaksanaan
Running Analisa hasil Studi pustaka
3. Penyusunan laporan pengolahan data Penyusunan laporan
Presentasi
DAFTAR PUSTAKA
Heinemann, Rigby. 1992. Chemistry Two, Australian Pty. Ltd. Heinemann Education : Australia
Ilyani S Andang. 2001. Gunakan Deterjen Seminimal Mungkin. [Online]. http://www.mail-archive.com/tlusakti@ypb.or.id/msg00343.html.
8
LAMPIRAN-LAMPIRAN
12
16
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
1. Peralatan Penunjang:
No Kebutuhan Jumlah Harga Satuan(Rp) Harga (Rp)
1 Magnetic stirrer 4 55.000 220.000
2 Beaker glass 500ml 2 265.000 530.000
3 Beaker glass 100ml 4 120.000 480.000
4 Beaker glass 50ml 2 38.000 76.000
5 Kertas whatman 8 3.800 30.400
6 Kertas pH 1 13.600 13.600
7 Thermometer 2 86.000 162.000
8 Tabung reaksi 10 20.000 200.000
9 Pengaduk 2 15.000 30.000
10 Sentrifuge 1 475.000 475.000
11 Kain penyaring 3 15.000 45.000
12 Kaki tiga 1 25.000 25.000
13 Stopwatch 1 143.000 143.000
14 Kompor 1 250.000 250.000
15 Erlenmeyer 100ml 2 135.000 270.000
Subtotal 2.950.000
2. Biaya Habis Pakai :
No Kebutuhan Jumlah Harga Satuan(Rp) Harga (Rp)
1 Minyak Goreng bekas 10 liter 10.000 90.000
2 Methanol 1 liter 750.000 750.000
3 NaOH 500 gram 600.000 600.000
4 NaHSO3 1 liter 650.000 650.000
5 Zeolit Na 2 kg 400.000 800.000
6 CMC 3 liter 325.000 975.000
7 Aquadest 5 liter 15.000 75.000
8 Parfum 1 liter 150.000 150.000
9 NaHSO3 2 kg 450.000 900.000
10 Pewarna 500 mg 73.000 146.000
Subtotal 5.136.000
3. Perjalanan :
No Kebutuhan Jumlah Harga Satuan (Rp) Harga (Rp)
1. Transportasi 4x 300.000 1.400.000
2. Akomodasi 2x 340.000 680.000
3. Mencari Literatur 1x 150.000 150.000
4. Lain-lain Publikasi :
No Kebutuhan Jumlah Harga Satuan (Rp) Harga (Rp)
1. Publikasi 2x 550.000 1.100.000
Subtotal 1.100.000
Pelaporan :
No Kebutuhan Jumlah Harga Satuan (Rp) Harga (Rp)
1. Pembuatan Proposal 3x 160.000 480.000
Subtotal 480.000
18
Lampiran 3. Sususan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas
No Nama/NIM Program Studi
BidangIlm u
AlokasiWaktu
(Jam/Minggu) UraianTugas 1 Iqbal Ryan R.
21030114130165 S1-Teknik Kimia Teknologi/ Rekayasa 12 jam/minggu
- Persiapan Bahan baku
- Pembuatan Surfaktan 2 Faqihuddin M
21070115120106 S1-Teknik Kimia Teknologi/ Rekayasa 12 jam/minggu
- Persiapan Bahan baku
- Pembuatan Surfaktan 3 Indriyanti
21030114120059 S1-Teknik Kimia Teknologi/ Rekayasa 12 jam/minggu - Pembuatan Surfaktan - Pencetakan deterjen 4 Ricky Sudiantoro
21030114130162 S1-Teknik Kimia Teknologi/ Rekayasa 12 jam/minggu - Pembuatan Surfaktan - Pencetakan deterjen 5 M. Arfuddin
