PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN
KOSOLVENT ETER
TESIS
Oleh :
HENRI JANNU
087026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN
KOSOLVENT ETER
TESIS
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
HENRI JANNU
087026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
Judul Tesis : PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN
MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER
Nama : Henri Jannu
NIM : 087026016 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 D e k a n,
Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D Prof.Drs.Eddy Marlianto MSc.Ph.D NIP 195503171986011001 NIP 195503171986011001
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN
KATALIS CaO DAN KOSOLVENT ETER T E S I S
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, Juni 2010
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : HENRI JANNU N I M : 087026016 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-Exclusive
Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK KEMIRI
DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO DAN
KOSOLVENT ETER
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 surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, Juni 2010
Telah Diuji
Pada Tanggal : 14 Juni 2010
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : DR. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Drs. Nimpan Bangun, MSc
2. Prof. Drs. Eddy Marlianto, MSc.Ph.D 3. Prof. DR. Timbangen Sembiring, MSc 4. DR. Anwar Darma Sembiring, MS
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama : HENRI JANNU
Tempat/tanggal lahir : Gunung Tua, 24 Januari 1964 Agama : Kristen Protestan
Alamat : Jl. Pelita II Gg. Horas No.2 Medan Telepon /HP : 061 – 6635410 / 081361721109 Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 10 Medan
Alamat Kantor : Jl. Tilak No.108 Medan Telepon : 061-7368461
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri No.3 Gunung Tua Tamat : 1976 SMP : SMP Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1980 SMA : SMA Negeri 1 Gunung Tua Tamat : 1983 Strata-1 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 1988 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2010
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan kasih dan karunia yang diberikanNya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul “Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Kemiri Dengan Menggunakan Katalis CaO dan Kosolven Eter”. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof.Dr.dr.Syahrial Pasaribu, DTM&H,M.Sc(CTM)SPA(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Master Sains. Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Ibu Prof.Dr.Ir.T. Chairun Nisa B, M.Sc atas kesempatan yang diberikann untuk menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Bapak Prof.Dr.Eddy Marlianto, M,Sc.dan Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya, penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah meluangkan waktu dan fikiran secara maksimal dalam
membimbing dan mengarahkan penulis sehingga tesis ini selesai, serta kepada Bapak
Drs. Nimpan Bangun, M.Sc. selaku Anggota Komisi Pembimbing yang sangat
banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak Kepala SMA Negeri 10 Medan Drs. Karbin Tarigan, M.Pd, mantan kepala SMA Negeri 10 Medan Drs. Bahagia dan rekan-rekan guru yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan.
Rekan-rekan mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Smatera Utara khususnya Program Studi Magister Ilmu Fisika angkatan 2008 yang senatiasa memberikan motivasi kepada penulis.
Kepada ibunda tercinta Tinar br.Pardede yang setiap saat mendoakan penulis selama dalam pendidikan dan penyelesaian tesis ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan sayang yang mendalam buat istri tercinta Rospita Br.Pardede yang senantiasa memberikan dorongan dengan penuh kesabaran, pengertian dan mendoakan keberhasilan penulis dalam menyelesaikan studi ini. Terlebih lagi terima kasih dan sayang yang teramat dalam kepada anak-anakku terkasih Jessica Esteria Ritonga, Jonatan Ritonga, Jospan Ritonga, dan Jogi Ritonga yang setiap saat berdoa untuk keberhasilan penulis.
Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak, dan penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini. Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya.
Medan, Juni 2010
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN
KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK
KEMIRI DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS CaO
DAN KOSOLVEN ETER
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak kemiri melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam autoclave dengan campuran minyak kemiri : methanol sebanyak 1:12 mol. Katalis CaO 8% berat minyak serta memakai kosolven eter 200 ml . Reaksi ini berlangsung pada suhu 65oC dengan variasi waktu 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan: lapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa, kemudian dipisahkan. Lapisan atas dalam corong pisah mengandung FAME ditambahkan n-heksan 100 ml kemudian dicuci dengan HCl4 N sebanyak 100 ml
diikuti penambahan aquadest 100 ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4
anhidrat kemudian disaring . Filtrat dimurnikan dengan destilasi vakum, residu ditimbang, komposisi kimianya dianalisa memakai gas kromatografi . Sifat bahan fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar air selanjutnya juga diuji. Dari 881 gr minyak kemiri yang di transesterifikasi, selama 1 jam diperoleh bahan FAME crude 450 gr, konversi metil ester 35,50%, total gliserida 0,521%, viscositas 4,2914 cSt, densitas 0,8694 gr/cm3, bilangan Iod 56,55 grI2/100gr,
titik kabut -25oC, dan kadar air 0,09%. Untuk 2 jam diperoleh bahan FAME crude 507 gr, konversi metil ester 36,78%, total gliserida 0,53%, viscositas 4,4928 cSt, densitas 0,8783 gr/cm3, bilangan Iod 55,81 grI2/100gr, titik kabut -23,5oC, dan kadar
air 0,08%. Untuk 3 jam diperoleh bahan FAME crude 585 gr, konversi metil ester 41,62%, total gliserida 1,21%, viscositas 5,8583 cSt, densitas 0,8905 gr/cm3, bilangan Iod 43,81 grI2/100gr, titik kabut -21,2oC, dan kadar air 0,08%. Makin lama
reaksi makin tinggi konversi metil ester. Sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel turunan minyak kemiri dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar.
Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak kemiri, katalis, FAME, gliserida,
THE INFLUENCE OF LENGTH OF REACTION TO THE CHANGE OF BIODIESEL CHARACTERISTICS OF CANDLENUT OIL USING CaO
CATALYST AND COSOLVENT ETHER ABSTRACT
It has been done the manufacturing of biodiesel candlenut oil through
transesterification process. This process was conducted in the autoclave with candlenut oil mixture : methanol 1:12 mol. CaO catalyst was 8% of oil weight and it used cosolvent ether 200 ml. This reaction lasted at the temperature 650°C with variation of time for 1 hour, 2 hours, and 3 hours. The transesterifiction produced two levels, namely top level containing metal ester (FAME) and down level of gliserol and remaining methanol. Then, the two were separated. Top level in the separated place contained FAME, added the n-heksan 100 ml, and washed with HCl4 N for 100 ml, followed by the adding of aquadest 100 ml. Heksan fraction
was added with Na2 SO4 anhidrat, then filtered. The filtrate was purified with
vacuum destilation, residue weighed, the chemical composition analyzed using kromatography gas. Its physic material nature such as viscosity, density, Iod numerical, haze spot, and water contents was also tested. Of 881 gr transesterificated candlenut oil for 1 hour, it was obtained FAME crude material 450 gr, metal ester conversion 35,50%, total gliserida 0,521%, viscosity 4,2914 cST, density 0,8694 gr/cm3, Iod numerical 35,50%, total gliserida 0,521%. Viscosity 4,1914 cSt, density 0,8694 gr/cm3, Iod numerical 56,55 grL2/100 gr,
haze spot -25°C and water contents 0,09%. For 2 hours, it was obtained FAME crude material 507 gr, metal ester conversion 36,78%, total gliceride 0,53%, viscosity 4,4928 cSt, density 0, 8783 gr/cm 3, Iod numerical 55,81 gr I2/100 gr,
haze spot -23.5°C, and water content 0,08%. For 3 hours, it was obtained FAME crude material 585 gr, metal ester conversion 41,62%, total gliceride 1,21%, viscosity 5,8583 cSt, density 0, 8905 gr/cm3, Iod numerical 43,81 grL2/100 gr,
haze spot -21,2°C, and water content 0,08%. The longer is the reaction, the higher is the metal ester conversion. Its physic characteristics shows that biodiesel of candlenut oil can be used as the substitution alternative for solar fuel.
Key words : Biodiesel, transesterifiction, candlenut oil, catalyst, FAME, gliceride, viscosity, density, iod numerical, haze spot, water contents.
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI vDAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN ix BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Batasan Masalah 3 1.3 Perumusan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Hipotesis 3 1.6 Manfaat Penelitian 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1 Biodiesel 4
2.2 Bahan Baku Biodiesel 5
2.3 Proses Produksi Biodiesel Dari Turunan Minyak Nabati 6
2.4 Katalis 7
2.5 Methanol 8 2.6 Kosolven 8
2.7 Reaksi Transesterifikasi 9
2.8 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 10
2.8.1. Viskositas 10
2.8.2. Densitas (Rapat Massa) 11
2.8.3. Titik Kabut(Cloud Point) dan Titik Tuang (Puor
Point) 11
2.8.4. Bilangan Iod 12
2.8.5. Kadar Air 12
2.8.6. Bilangan Cetana 13
2.9. Persyaratan Kualitas Biodiesel 13
2.10. Persyaratan Mutu Solar 14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 15
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 15
3.2.1. Diagram Pembuatan Minyak Kemiri 15
3.2.2. Diagram Pembuatan FAME 16
3.2.3. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel 17
3.3. Proses Pembuatan Minyak Kemiri 17
3.4 Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan
Katalis CaO dan Kosolvent Eter 19
3.5. Pengujian Viskositas 22
3.6. Pengujian Berat Jenis (Density) 23
3.7. Pengujian Bilangan Iod 25
3.8. Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 26
3.9. Pengujian Kadar Air 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 29
4.1 Pembuatan Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) 29 4.2 Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut Oil) 30 4.3 Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri
(Candle Nut Oil) 34
4.4 Viscositas 36
4.5 Densitas 37
4.6 Bilangan Iod 39
4.7 Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 41
4.8 Kadar Air 42
BAB V KESMPULAN DAN SARAN 44
5.1. Kesimpulan 44
5.2. Saran 44
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel J u d u l Halaman
2.1. Jenis Asam Lemak Yang Terkandung Dalam Minyak Biji Kemiri 6 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 13
2.3. Persyaratan Mutu Solar 14
4.1. Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak
Kemiri (Candle Nut Oil) Dalam basis hitungan 100 gr 30 4.2. FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi 31 4.3. Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Kemiri (Candle Nut
Oil) Dengan Katalis CaO 34
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar J u d u l Halaman
3.1. Diagram Pembuatan Minyak Kemiri 15
3.2. Diagram Pembuatan FAME 16
3.3. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel 17
4.1. Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama
Reaksi 33 4.2. Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME 36
4.3. Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi
FAME 38 4.4. Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi
FAME 39 4.5. Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi
FAME 41 4.6. Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi
DAFTAR LAMPIRAN Nomor
Lampiran J u d u l Halaman
A. Hasil uji titrasi minyak kemiri L-1
B. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO
lama reaksi 1 jam L-2
C. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO
lama reaksi 2 jam L-3
D. Uji GC FAME kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis CaO
lama reaksi 3 jam L-4
E. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis
CaO lama reaksi 1 jam L-5
F. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis
CaO lama reaksi 2 jam L-6
G. Uji GC total gliserida kemiri hasil transesterifikasi dengan katalis
CaO lama reaksi 3 jam L-7
H. Data Hasil Uji Fisis L-8
