PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG

(1)

PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN

BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI

TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM

PADA SUHU 65

O

C MENGGUNAKAN ETER

SEBAGAI COSOLVENT

TESIS

Oleh

SABAR SILAEN

087026033/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

(2)

PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN

BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI

TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM

PADA SUHU 65

O

C MENGGUNAKAN ETER

SEBAGAI COSOLVENT

TESIS

Untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

SABAR SILAEN

087026033/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

(3)

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CAO

PADA PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA

REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 oC

MENGGUNAKAN ETER SEBAGAI COSOLVENT

Nama Mahasiswa : Sabar Silaen Nomor Induk Mahasiswa : 087026033 Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

DR. Marhaposan Situmorang Drs. Nimpan Bangun, M.Sc Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D NIP. 195503171986011001 NIP. 195503171986011001

(4)

PERNYATAAN ORISINALITAS

PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN

BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI

TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM

PADA SUHU 65

o

C MENGGUNAKAN ETER

SEBAGAI COSOLVENT

T E S I S

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, Juni 2010

SABAR SILAEN NIM. 087026033

(5)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

N a m a : Sabar Silaen N I M : 087026033 Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Excluxive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :

PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA

REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 oC MENGGUNAKAN ETER

SEBAGAI COSOLVENT

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juni 2010

SABAR SILAEN

(6)

Telah diuji pada Tanggal : 14 Juni 2010

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Dr. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Drs. Nimpan Bangun, M.Sc

2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D 3. Prof. Dr. Timbangen S., M.Sc

4. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS

(7)

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar : Sabar Silaen, S.Pd.

Tempat dan TanggalLahir : Balige, 21 September 1965

Alamat Rumah : Jl. Pendidikan Gg. Gesba Mariendal - I

Telepon/ HP : 08126313124

Instansi Tempat Kerja : SMA Negeri 5 Medan

Alamat Kantor : Jl. Pelajar No. 17 Medan

Telepon : (061) 7360664

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Swasta Mandala Medan Tamat : 1977

SMP : SMP Negeri 7 Medan Tamat : 1981

SMA : SMA Negeri 5 Medan Tamat : 1984

Diploma III : FMIPA USU Medan Tamat : 1988

Strata-1 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 2007

Strata-1 : FKIP Univ. Terbuka Tamat : 2007

Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Medan Tamat : 2010

(8)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya kasih karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis.

Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahrial Pasaribu, DTM & H, M.Sc (CTM), SPA (K) atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc., Ph.D. Sekretaris Program Studi Magister Fisika Drs Nasir Saleh, M.Eng, Sc., beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Dr. Marhaposan Situmorang selaku pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan arahan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nimpan Bangun, M.Sc selaku pembimbing lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini.

Kepala SMA Negeri 5 Medan, Drs. Salmi Effendi, M.Pd., yang telah memberi izin belajar di program Pascasarjana tanpa meninggalkan tugas.

Pak Uda Hasiolan Silaen, S.H., Edward Silaen, S.T., dan Kakek Parsaoran Silaen yang memberikan bantuan kesempatan dan moril selama mengikuti perkuliahan.

Mahasiswa pascasarjana Henri Jannu, Juniar limbong, Januaris Pane, Jamson Siboro, dan Juaksa Manurung, atas saran-saran, kerjasama selama perkuliahan dan menyelesaikan penelitian.

Rekan-rekan sejawat Dra. Tiamar Hutapea, Drs. Salon Sinaga, M.Si., Tiorinse Sinaga, S.Pd., M.Si, Drs. Ajis Pakpahan, M.si, dan Farawiati Andrianti, S.Pd, M.Si atas dorongan semangat yang diberikan.

Kepada Ibunda Hermina Br. Sianipar, mertua H. Simanungkalit, D. Br. Napitupulu serta isteri tercinta Magdalena Simanungkalit serta anak-anakku terkasih William Fransisco, Kelvin E. Andreas dan Christine Monica atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril dan materil.

Penulis menyadari tesis ini belum sempurna, dengan senang hati penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca. Semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian selanjutnya.

(9)

Medan, Juni 2010 Penulis

(10)

PENGARUH TIPE KATALIS KOH DAN CaO PADA PEMBUATAN BIODIESEL MINYAK KACANG TANAH MELALUI

TRANSESTERIFIKASI DENGAN LAMA REAKSI 3 JAM PADA SUHU 65 oC MENGGUNAKAN

ETER SEBAGAI COSOLVENT

ABSTRAK

Biodiesel sebagai energi alternatif telah banyak dilaporkan dan emisi gas CO2

lebih kecil dari solar. Katalis yang sudah umum adalah KOH dan NaOH, pemakaian minyak kacang tanah sebagai bahan bakar dan katalis Cao belum banyak dilaporkan. Karena itu dalam penelitian ini dilakukan transesterifikasi minyak kacang tanah menggunakan katalis KOH dan CaO memakai eter sebagai cosolvent. Metode transesterifikasi katalis KOH dan CaO dengan lama reaksi 3 jam pada suhu 65 oC. Hasil campuran reaksi dipisahkan dengan mengekstraksi dalam heksan, fraksi heksan dicuci dengan larutan HCl4-n dibilas dengan aquades

kemudian fase atas dikeringkan dengan Na2SO4. Fraksi fase diperoleh setelah

menguapkan heksan tersebut dan kadarnya diukur dengan gascromatografiuntuk mendapatkan komposisi kimia. konversi minyak kacang tanah dengan katalis KOH adalah 60,53% sedangkan katalis CaO 58,10%. Biodiesel yang diperoleh dengan katalis KOH mengandung 10,31% monogliserida, 0,33% digliserida, 33,87% trigliserida, 2,46% free gliserol. Biodiesel yang diperoleh dengan katalis CaO mengandung 9,66% monogliserida, 0,94% digliserida, 0,56% trigliserida, 0,088 free gliserol. Sifat fisis dari biodiesel yang diperoleh dengan menggunakan katalis KOH kadar airnya 0,09%, angka iodium 52,25 gr/100 gr, titik kabut 10,0

o_{C, viskositas 5,9854 cSt, massa jenis 0,8844 g/cm}3_. _{Biodiesel yang diperoleh}

dengan menggunakan katalis CaO kadar airnya 0,08%, angka iodium 55,54 gr/100 gr, titik kabut 11,0 oC, viskositas 5,9780 cSt, massa jenis 0,8700 g/cm3.

Kata kunci : Minyak Kacang Tanah, Trigliserida, Katalis, Gliserol, Cosolvent,

Transesterifikasi, biodiesel, kadar air, massa jenis, viskositas, titik kabut dan angka iodium.

(11)

EFFECT OF CATALYST TYPE ON KOH AND CaO peanut oil biodiesel transesterification BY REACTION WITH OLD

3 HOURS IN USING TEMPERATURE 65 oC

ETHERS AS COSOLVENT

ABSTRACT

Biodiesel as an alternative energy has been widely reported and less CO2 emissions than diesel. Which is a common catalyst is KOH and NaOH, using peanut oil as fuel and catalyst Cao has not been widely reported. Therefore, this study of peanut oil transesterification using KOH and CaO catalyst using ether as a cosolvent. Transesterification method of KOH and CaO catalyst with reaction time 3 hours at a temperature of 65 oC. Results are separated by extracting the reaction mixture in hexane, the hexane fraction was washed with HCl4-n solution rinsed with distilled water and then dried with Na2SO4 phase above. Phase fraction was obtained after evaporating hexane and its purity was measured by gascromatografi to obtain the chemical composition. conversion of peanut oil with KOH catalyst was 60.53% while 58.10% CaO catalyst. Biodiesel is obtained by KOH catalyst containing monogliceride 10.31%, 0.33% diglycerides, triglycerides, 33.87%, 2.46% free glycerol. Biodiesel is obtained by CaO catalyst containing 9.66% monogliceride, 0.94% diglycerides, triglycerides 0.56%, 0.088 free glycerol. The physical properties of biodiesel obtained by using the catalyst KOH water level is 0.09%, iodine number 52.25 gr/100 gr, cloud point 10.0 oC, cSt viscosity of 5.9854, density 0.8844 g/cm3. Biodiesel is obtained by using CaO catalyst water content of 0.08%, iodine number 55.54 gr/100 gr, cloud point 11.0 o

C, cSt viscosity of 5.9780, density 0.8700 g/cm3.

Keywords: Peanut Oil, Triglycerides, Catalyst, Glycerol, Cosolvent, Transesterification, biodiesel, water content, density, viscosity, cloud point and iodine number.

(12)

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN x BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Batasan Masalah 3 1.3 Perumusan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Hipotesis 4 1.6 Manfaat Penelitian 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 Biodiesel 6

2.2 Bahan Baku Biodiesel 7

2.3 Proses Produksi Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah 9

2.4 Standar Biodiesel di Indonesia 11

2.5 Katalis 12

2.5.1 Katalis Homogen 12

2.5.2 Katalis Heterogen 13

2.5.3 Bio Katalis (Enzim) 14

2.5.4 Auto Katalis 14

2.5.4.1 Katalis Sebagai Perantara 16

(13)

2.6 Alkohol 17

2.7 Reaksi Transesterifikasi 18

2.8 Sifat-sifat Penting dari Biodiesel 20

2.8.1 Massa Jenis (Densitas) 20

2.8.2 Viskositas 21

2.8.3 Titik Kabut 22

2.8.4 Angka Iodium 24

2.8.5 Kadar Air 24

BAB III METODE PENELITIAN 26

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 26

3.2 Bagan Penelitian 26

3.2.1 Pembuatan Minyak Kacang 26

3.2.2 Pembuatan FAME 27

3.2.3 Uji Karakteristik FAME 28

3.3 Pembuatan Minyak Kacang Tanah 28

3.3.1 Alat dan Bahan 28

3.3.2 Prosedur Kerja 29

3.4 Proses Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan

Katalis KOH dan Cosolvent Eter 30

3.5 Proses Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan

Katalis CaO dan Cosolvent Eter 32

3.6 Pengujian Massa Jenis (Densitas) 34

(14)

3.8 Pengujian Titik Kabut 38

3.9 Pengujian Angka Iodium 38

3.10 Pengujian Kadar Air 40

3.10.1 Prinsip Kerja 40

3.10.4 Perhitungan 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 42

4.1 Pembuatan Minyak Kacang Tanah 42

4.2 Pembuatan Biodiesel 42

4.3 Uji Kimia 49

4.4 Uji Fisis 49

4.4.1 Uji Massa Jenis (Densitas) 51

4.4.2 Uji Viskositas 51

4.4.3 Uji Titik Kabut 52

4.4.4 Uji Angka Iodium 52

4.4.5 Uji Kadar Air 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 54

5.1 Kesimpulan 54

5.2 Saran 54

DAFTAR PUSTAKA 55

(15)

DAFTAR TABEL Nomor

Tabel

Judul Halaman

2.1 Jenis Tanaman Bahan Baku Biodiesel 7

2.2 Jenis Asam Lemak yang Terkandung dalam Minyak Kacang Tanah

9

2.3 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI – 04 – 7182 - 2006

11

4.1 Hasil Uji GC Analisa Komposisi FFA Minyak Kacang Tanah

43

4.2 FAME Kasar Hasil Transesterifikasi 44

4.3 Jenis dan Komposisi Asam Lemak pada Kacang Tanah 45 4.4 Kandungan Asam Lemak Minyak Kacang dalam

Hitungan 100 gram

46

4.5 Data Hasil Reaksi Transesterifikasi 884,0 gr Minyak Kacang dengan Katalis KOH dan CaO Lama Reaksi 3 Jam pada Suhu 65 oC

49

4.6 Hasil Uji Kimia dan Uji Fisis Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah

(16)

DAFTAR GAMBAR Nomor

Gambar

2.1 Proses Pembuatan Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah

10

2.2 Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis Homogen 12 2.3 Reaksi Transesterifikasi dengan Katalis Heterogen 13 2.4 Perubahan Energi Aktivasi Setelah Menggunakan

Katalis

15

3.1 Bagan Pembuatan Minyak Kacang Tanah 26

3.2 Bagan Pembuatan FAME 27

(17)

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran

Huruf

A Uji Kimia Minyak Kacang Tanah L – 1

B Proses Pembuatan Biodiesel L – 2

C Uji Kimia Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah L – 12

D Standar Solar L – 16