TESIS. Oleh JUAKSA MANURUNG /FIS

ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI

GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN

MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES

TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH

TESIS

Oleh

JUAKSA MANURUNG

087026038/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI

GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN

MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES

TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH

T E S I S

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA

Universitas Sumatera Utara

Oleh

JUAKSA MANURUNG

087026038/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

2010

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA KIMIA DAN EMISI GAS BUANG DARI BIODIESEL

B10,B20 TURUNAN MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES

TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH

Nama Mahasiswa : Juaksa Manurung Nomor Induk Mahasiswa : 08 70 26 038 Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui

Komisi Pembimbing :

DR. Marhaposan Situmorang Drs. Nimpan Bangun, MSc.

Ketua Anggota

Ketua Program Studi Dekan

Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D NIP 195503171986011001 NIP196603171986011

PERNYATAAN ORISINALITAS

ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI

GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN

MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES

TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH

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

Medan,14 Juni 2010

(Juaksa Manurung) NIM : 08 70 260 38

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

 

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

Nama : Juaksa Manurung NIM : 08 70 260 38

Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

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

ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI

GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN

MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES

TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH

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 tanaap meminta izin dari saya selama tetap mencamtumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 14 Juni 2010

(Juaksa Manurung) NIM : 08 70 260 38

Telah di uji pada Tanggal : 14 Juni 2010

PANITIA PENGUJI TESIS

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

2. Prof.Dr.Drs. Eddy Marlianto, MSc 3. Prof. Dr.Drs.Timbangen Sembiring, MSc 4. Dr. Drs. Anwar Darma Sembiring MS

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama : Juaksa Manurung

Tempat/tanggal lahir : Porsea/ 24 Nopember 1955

Pekerjaan : Dosen Fakultas Teknik/Elektro Unimed Medan Agama : Kristen Protestan

Alamat : Jl.Gagak Raya No. 03 P. Mandala Medan Telp/HP : 7347661/ 081534984455

Email : Manurung juaksa @ yahoo.com

DATA PENDIDIKAN

SD : Negeri 2 Galang Tamat : 1970 SMP : SMP Swasta Rakyat Galang Tamat : 1972 SMA : SMA Negeri 4 Medan Tamat : 1975 Strata- 1 : FKT /Elektro IKIP Yogyakarta Tamat : 1984 Strata -1 : FT/ Elektro UISU Medan Tamat : 2002 Strata -2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2010

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rakhmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c,q. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi 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,MSc(CTM),SPA (K),atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Rektor Universitas Negeri Medan, Prof. Drs. Syawal Gultom,M.Pd ,atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Dekan Fakultas MIPA universitas Sumatera Utara,Prof.Dr.Drs.Eddy Marlianto M.Sc, atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjanaa FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof.Dr.Drs. Eddy Marliato MSc,Sekretaris Program Studi Fisika, Drs.Nasir Saleh,M.Eng.Sc, beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika-Program Pascasarjana Fakultas MIPA 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 pengarahan, demikian juga kepada Drs. Nimpan Bangun. MSc, selaku Co,Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Drs. Eka Nuryanto ,MSi, selaku Manager Lab PPKS Medan danDrs.Suparman, sebagai kepala teknisi mesin Auto 2000 Jl.Jend.Gatot Subroto No. 220 Medan

Kepada istri tersayang yang memberikan semangat dan dorongan, serta anakku terkasih Hendra Manurung. Terimakasih atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril maupun material, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa.

Medan, Juni 2010 Juaksa Manurung

ANALISIS SIFAT SIFAT FISIKA - KIMIA DAN EMISI

GAS BUANG DARI BIODIESEL B10, B20 TURUNAN

MINYAK KACANG TANAH MELALUI PROSES

TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS KOH

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian minyak kacang tanah sebagai bahan mentahnya untuk pembuatan Biodiesel melalui proses transesterifikasi pada kondisi operasi perbandingan minyak dan metanol 1 : 6, massa katalis 1,5% dari massa minyak, temperature in 65°C, kecepatan pengadukan 2700 rpm dan selama 3 jam, menghasilkan metil ester (Biodiesel). Biodiesel dicampur dengan solar disebutlah B10 (10% biodiesel dan 90% solar), B20 (20% biodiesel dan 80% solar), kemudian di uji sifat-sifat fisika kimia (karakteristik) dan emisi gas buang. Hasil pengujiannya diperoleh ,untuk B10 : viskositas = 4,2166 cSt, densitas =0,8195 gr/cm3, flash point =66oC, cloud point =3oC, kadar air =0,02%, bilangan iod =20,44 gr-I2/100 gr,untuk B20 : viskositas =4,2914 cSt, densitas = 0,8210 gr/3 , flash point = 67oC, cloud point = 5oC, kadar air = 0,03 %, bilangan iod =26,42 gr-I2/100 gr dan emisi gas buang yang mengandung CO2, CO2 solar = 24,5%, CO2 B10 = 14,7%, CO2= 10,4%. Emisi gas buang B10, B20 lebih rendah dari emisi gas buang solar, sehingga bahan bakar B10, B20 merupakan bahan bakar ramah lingkungan

Kata kunci : Minyak kacang tanah, transesterifikasi, metanol, katalis ,metil ester, Biodiesel, karakteristik, B10, B20, emisi gas buang

         

THE ANALYSIS OF PHYSICAL PROPERTIES CHEMICAL AND

GAS EMISSION FROM BIODIESEL B10,B20 PEANUT OIL

DERIVATIVES THROUGH TRANSESTERIFICATION

PROSESS CATALYST BY KOH

ABSTRACT

 

The research done Peanut oil as raw material for preparation of biodiesel, has-been transesterified process in the under conditions oil and methanol ratio of 1: 6, mass of catalyst 1.5% of the mass of oil, sushu 65°C, the mixture was stirred at 2700 rpm and over three hours,the result methyl ester (biodiesel). Biodiesel blended with diesel , that called B10 (10% biodiesel and 90% diesel), B20 (20% biodiesel and 80% diesel). Where tested on chemical and physical properties , and the gas emission .The result were : B10 for : viscosity = 4.2166 cSt , density = 0.8195 gr/cm3, flash point = 66°C, cloud point = 3°C, water contain = 0.02%, iodine number = 20.44

gr-I2/100 gr, B20 for : viscosity = 4,2914 cSt, density =0,8210 gr/cm3, flash point=

67oC, cloud point = 5oC ,water contain = 0,03 %, iodine number =26,42 gr-I2/100 gr

,and exhaust gas emissions (CO2), CO2 diesel = 24.5%, CO2 B10 = 14.7%, CO2 B20

= 10.4%. Exhausted CO2 emission B10, B20 lower than diesel , there fore B10, B20

fuel is better for environment.

Keywords : Peanut oil, transesterification, methanol, catalyst, methyl ester,

DATAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN BAB.I PENDAHULUAN 2.1 Latar Belakang 2.2 Perumusan Masalah 2.3 Tujuan Penelitian 2.4 Hipotesis 2.5 Manfaat Penelitian BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Bakar Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah 2.2 Biodiesel

2.3 Karakteristik Biodiesel

2.3.1 Viskositas (Viscosity) 2.3.2 Densitas (Density) 2.3.3 Titik Nyala (Flash point) 2.3.4 Titik Kabut (Could point) 2.3.5 Kadar Air (Water Contain) 2.3.6 Bilangan Iodine (Iodine Number) 2.4 Proses Pembuatan Biodiesel

2.5 Bahan Bakar Diesel (Solar)

2.6 Pemakaian Biodiesel Sebagai Bahan Bakar Diesel 2.7 Emisi Gas Buang

2.7.1 Bahan Pencemar (Polutan) 2.7.2 Pengendalian Emisi Gas Buang BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 3.2 Bahan dan Alat

3.3 Variabel Pemelitian

3.4 Diagram Alir Penelitian Dari Kacang Tanah sampai

i ii iii iv vi vii vii 1 1 2 3 3 3 4 4 4 5 6 6 7 7 8 8 9 13 14 15 15 18 19 19 19 20 21

3.5 Preparasi (Pengolahan) Proses Ekstraksi Tepung Kacang Tanah

3.6 Preparasi (Pengolahan) Proses Transesterifikasi Minyak Kacang Tanah

3.7 Diagram Alir Pengujian Sifat-sifat Fisika dan Emisi Gas Buang B10, B20 Turunan Minyak Kaacang Tanah 3.7.1 Proses Pencampuran Biodiesel Dengan Solar

3.7.2 Pengujian Sifat-Sifat Fisika-Kimia (Karakteristik) Biodiesel Turunan Minyak Kacang Tanah

3.7.3 Pengujian Emisi Gas Buang B10, dan B20 Turunan Kacang Tanah

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Ektraksi Kacang Tanah

4.2 Hasil Transeseterifikasi Minyak Kacang Tanah

4.3 Hasil Pengujian Sifat-sifat Fisika-Kimia Biodiesel B10, B20 Turunan Kacang Tanah

4.3.1 Hasil Pengujian Viskositas bahan bakar B10 dan B20

4.3.2 Hasil Pengujian Densitas Bahan Baakar B10 dan B20

4.3.3 Hasil PengujianTitik Nyala (Flash Point) Bahan Bakar B10, B20

4.3.4 Hasil Pengujian Titik Kabut (Could Point) Bakar Bakar B10 dan B20

4.3.5 Hasil Pengujian Kadar Air Bahan Bakar B10 dan B20

4.3.6 Hasil Pengujian Bilangan Iod Bahan Bakar B10 Dan B20

4.4 Hasil Pengujian Emisi Gas Buang Bahan Bakar B10 dan B20 Bahan Bakar Solar

BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA   23 23 25 26 26 34 38 38 38 39 39 41 42 44 45 46 47 49 49 49 50

DAFTAR TABEL

No Judul Halaman 2.1 2.2 2.3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8

Karakteristik Biodiesel SNI-04-7182-2006 Struktur Kimia Asam Lemak

Karakteristik Solar

Hasil Transesterifikasi Minyak Kacang Tanah Hasil Pengujian Viskositas

Hasil Pengujian Densitas

Hasil Pengujian Titik Nyala (Flash Point) Hasil Pengujian Titik Kabut (Could Point)

Hasil Pengujian Kadar Air Bahan Bakar B10 dan B20 Hasil Pengujian Bilangan Iod

Hasil Pengujian Emisi Gas Buang B10 dan B20

5 10 14 38 40 42 43 44 45 46 48

DAFTAR GAMBAR

No Judul Halaman 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

Diagram Alir Penelitian Untuk Menghasilkan Minyak Kacang Tanah (Ekstraksi)

Diagram Alir Proses Transesterifikasi Minyak Kacang Tanah Diagram Alir Pengujian Sifat-Sifat Fisika-Kimia dan Emisi Gas Buang B10, B20 Turunan Minyak Tanah

Grafik Viskositas Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Densitas Terhadap Produk Bahan Bakar

Grafik Titik Nyala (Flash Point) Terhadap Produk Bahan Bakar

Grafik Titik Kabut (Cloud Point) Terhadap Produk Bahan Bakar

Grafik Kadar air Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Bilangan Iod Terhadap Produk Bahan Bakar Grafik Emisi Gas Buang Terhadap Produk Bahan Bakar

21 22 25 40 42 43 44 45 47 48

DAFTAR LAMPIRAN

No Judul Halaman A B C D

Analisis Kandungan Minyak

Hasil Pengukuran Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar dan B10, B20

Hasil Pengujian Sifat-Sifat Fisika-Kimia Biodiesel B10 dan B20

Gambar Sampel Dan Alat Uji Sampel

52 54 58 59