MENGGUNAKAN KATALIS ENZIM NOVOZYM® 435
TUGAS AKHIR
YUSNI CHANIA BR TARIGAN 142401077
PROGRAM STUDI D-3 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
MENGGUNAKAN KATALIS ENZIM NOVOZYM® 435
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
YUSNI CHANIA BR TARIGAN 142401077
PROGRAM STUDI D-3 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Judul : Pembuatan Biodiesel dari Palm Kernel Oil (PKO) Melalui Metode transesterifikasi menggunakan katalis Enzim Novozym® 435
Kategori : Karya Ilmiah
Nama : Yusni Chania Br Tarigan
Nomor Induk Mahasiswa : 142401077
Program Studi : Diploma III (D3) Kimia
Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu PengetahuanAlam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juni 2017
Diketahui
Program Studi D III Kimia FMIPA USU
Ketua, Dosen Pembimbing
Dr. Minto Supeno, MS Dr. Mimpin Ginting,MS
NIP.196105091987031002 NIP.195510131986011001
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr. Cut Fatimah Zuhra M,Si NIP. 197404051999032001
PERNYATAAN
PEMBUATAN BIODIESEL DARI PALM KERNEL OIL (PKO) MELALUI METODE TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN KATALIS ENZIM NOVOZYM® 435
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2017
YUSNI CHANIA BR TARIGAN 142401077
PENGHARGAAN
Penulis mengungkapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas kuasaNya yang tetap mencurahkan berkat, rahmat, kesehatan jasmani dan rohani, sehingga penulis dapat menjalani hidup dengan penuh makna dan akan lebih bermakna lagi. Karya Ilmiah ini disusun sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Ahli Madya (AMD) pada program studi Kimia Diploma III di Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara.
Penulisan Karya Ilmiah ini berdasarkan pengamatan dan pengalaman Penulis selama menjalani Praktek Kerja Lapangan (PKL) di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS)dari tanggal 24 Februari sampai dengan 24 Maret 2017. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa KARYA ILMIAH ini masih jauh dari kesempurnaan karena adanya keterbatasan penulis, baik dari segi pengetahuan, waktu, maupun pengalaman penulis. Meski demikian Penulis mengharapkan karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi penulis serta pun dari semua pihak yang membaca karya ilmiah ini.
Dengan selesainya karya ilmiah ini, penulis menghantarkan rasa terima kasih yang sebesar- besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan membimbing penulis untuk menyelesaikan Karya Ilmiah ini, terutama kepada:
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
2. Ibu Dr.Cut Fatimah Zuhra M,Si selaku ketua Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan juga selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah banyak membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr. Minto Supeno, MS selaku ketua Program Studi D3 Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Uiversitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing yang telah dengan sabar dan teliti memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis agar dapat menyelesaikan Tugas akhir ini.
5. Kepada Ibunda M.Br Sitepu dan Ayahanda C. Tarigan yang sangat saya cintai dan kepada abang dan kakak tercinta saya Trio anosta tarigan & Trisna levia Br tarigan.
Saya mengucapkan banyak terima kasih atas doa, perhatian, kasih sayang, dukungan,
semangat dan bimbingan moral kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
6. Buat sahabat dan Seseorang yang selalu memotivasi saya dalam menyelesaiakan Tugas Akhir ini.
7. Kepada rekan-rekan di PKL Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan dan penulisan Karya Ilmiah ini masih banyak kekurangan dan ketidakmampuan. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat baik untuk penulis dan juga pembaca.
Medan, Juni 2017 Penulis
Yusni Chania Br Tarigan
PEMBUATAN BIODIESEL DARI PALM KERNEL OIL (PKO) MELALUI METODE TRANSESTERIFIKASI
MENGGUNAKAN KATALIS ENZIM
NOVOZYM® 435
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan biodiesel dari Palm Kernel Oil (PKO) melalui metode transesterifikasi. Transesterifikasi menggunakan katalis enzim Novozym®435 dari reaksi antara PKO dengan metanol pada perbandingan volume 1:3 ; 1:6 dan 1:9 v/v selama selang waktu ± 24 jam. Hasil analisis dengan Gas kromatografi terhadap kadar biodiesel dari hasil transesterifikasi diperoleh kadar terbanyak pada perbandingan 1 : 6 yaitu sebesar 35,68% dengan kandungan monodigliserida 1,48%, digliserida 6,76%, dan trigliserida 2,51%, perbandingan 1 : 3 diperoleh kadar biodiesel 21,12% dengam kandungan monogliserida 2,20% , digliserida 11,97% , trigliserida 11,97 % dan untuk perbandingan 1 : 9 diperoleh kadar biodiesel 18,50% dengan kandungan monogliserida 2,66% , digliserida 11,97% , trigliserida 17,48%.
Kata kunci : Minyak Inti sawit, Novozym® 435, Transesterifikasi, Biodiesel
MAKING OF BIODIESEL FROM PALM KERNEL OIL (PKO) TRANSESTERIFICATION METHOD
USING CATALYST ENZYME
NOVOZYM® 435
ABSTRACT
Has done research About the making of biodiesel from Palm Kernel Oil (PKO) through transesterification method. Transesterification using Novozym®435 enzyme catalyst from of the reaction between PKO with methanol at a volume ratio of 1: 3; 1: 6 and 1: 9 v / v over an interval of ± 24 hours. Results of analysts biodiesel content on transesterification results in the highest of 1 : 6 gained of 35.68%, monodigliserida 1.48%, digliserida 6.76% and triglyceride2,51%, A ratio of 1: 3 obtained by biodiesel content of 21.12% with monoglyceride content of 2.20%, digliseride 11.97%, triglyceride 11.97% and for comparison 1: 9 obtained biodiesel 18,50% with monoglyceride content 2,66% , digliseride 11,97%, triglyceride 17,48%.
Keywords : Palm Kernel Oil, Novozym® 435, Transesterification, Biodiesel
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN i
PERNYATAAN ii
PENGHARGAAN iii
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xi
Bab 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1
1.2. Permasalahan 3
1.3. Tujuan 3
1.4. Manfaat 3
Bab 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sejarah Biodiesel 4
2.2. Palm Biodiesel 5 2.3. Metanol 6
2.4. Kelebihan dan Kekurangan Biodiesel 7 2.5. Esterifikasi dan Transesterifikasi 8 2.6. Novozym® 435 10
2.7. Minyak kelapa sawit 11
2.8. Gas Chromatography 12 Bab 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Alat-alat 15
3.2. Bahan 15
3.3. Prosedur Penelitian 16
3.4 Analisis Digliserida, Monogliserida dan Trigliserida dan 16 Kemurnian Biodiesel yang dihasilkan
Bab 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil 18
4.2. Pembahasan 21
Bab 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 23
5.2. Saran 23
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
2.1. Perbandingan sifat biodiesel dan petrodiesel 6 2.2. Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit 12
Dan minyak inti kelapa sawit
4.1. Data Hasil Analisa 21
4.2. Data setelah Analisa menggunakan GC 21
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1. Reaksi Transesterifikasi 9
2.2. Reaksi pembentukan biodiesel dari trigliserida 10
2.3. Skema cara kerja GC 13
4.1. Kromatogram biodiesel hasil transesterifikasi 18 PKO : metanol 1:3
4.2. Kromatogram biodiesel hasil transesterifikasi 19 PKO : metanol 1:6
4.3. Kromatogram biodiesel hasil transesterifikasi 20 PKO : metanol 1:9
DAFTAR LAMPIRAN
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sampai saat ini harga biodiesel masih belum dapat bersaing dengan minyak solar didalam negeri. Sedangkan untuk harga di luar negeri harga biodiesel sudah bersaing dengan harga bahan bakar petrodiesel. Bahkan harga biodiesel lebih rendah dibandingkan dengan harga petrodiesel karena di Negara-negara tersebut biodiesel mendapat keringanan atau pembebasan pajak. Pengembangan biodiesel banyak mendapat perhatian dari para ahli karena beberapa kelebihannya dibandingkan dengan bahan bakar petroleum (Fauzi dkk,2004).
Kelebihan yang dimaksud diantaranya adalah (i) dapat diproduksi secara lokal dengan memanfaatkan sumber minyak/lemak alami yang tersedia, sehingga dapat mengurangi ketergantungan impor bahan bakar petroleum. (ii) proses produksi dan penggunaannya yang bersifat lebih ramah lingkungan dengan tingkat emisi CO2 , NO dan senyawa hasil pembakaran lainnya yang lebih rendah, dan (iii) lebih mudah terdegradasi dengan alam (biodegradable).
Biodiesel didefinisikan sebagai mono-alkil ester dari rantai panjang asam lemak yang berasal dari sumber yang terbarukan, khususnya minyak tumbuhan dan lemak hewan.
Minyak inti sawit yang kaya akan asam laurat (C12 : 0) merupakan bahan dasar pembuatan alkohol asam lemak. Palm biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang sama dengan minyak bumi (petroleum diesel) sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan petroleum diesel (Haigh dkk,2012).
Biodiesel dilakukan melalui transesterifikasi lemak pangan dan nabati. Pada proses transesterifikasi digunakan dengan kimia maupun secara enzimatis. Pada percobaan di lakukan secara enzimatis karena menggunakan katalis enzim novozym. Reaksi transesterifikasi secara enzimatis mencegah terbentuknya sabun, reaksi terjadi pada pH netral, suhu reaksi yang lebih rendah. Beberapa metode secara enzimatis bertujuan untuk memecah ikatan kovalen, ikatan silang. Lipase merupakan enzim yang paling banyak digunakan pada reaksi transesterifikasi, karena harganya lebih murah dibandingkan dengan enzim Novozym
®435 dan mampu mengkatalisis baik reaksi hidrolisis maupun transesterifikasi trigliserida dalam kondisi biasa untuk menghasilkan biodiesel. Penggunaan katalis enzim dalam pembuatan biodiesel tidak hanya dapat menghidrolisis tetapi berperan penting dalam proses esterifikasi dan transesterifikasi sehingga dapat mengurangi biaya produksi. Selain itu, katalis enzim akan menghasilkan konversi yang tinggi meskipun digunakan dalam transesterifikasi trigliserida yang memiliki kandungan asam lemak bebas yang tinggi.
Penggunaan katalis enzim dalam reaksi transesterifikasi memiliki permasalahan yaitu selain harga enzim yang mahal juga adanya asam lemak bebas pada bahan baku yang bereaksi dengan alkohol rantai pendek (seperti metanol dan etanol) menyebabkan enzim terdenaturasi. Gliserol sebagai salah satu produk reaksi, memberi efek negatif pada enzim yang digunakan.
Enzim merupakan molekul organik yang kompleks dan terdapat dalam sel-sel hidup, yang di dalamnya enzim bekerja sebagai katalisator untuk menimbulkan perubahan kimiawi pada berbagai substansi. Dengan berkembangnya ilmu biokimia, pemahaman terhadap berbagai enzim yang ada dalam sel sel hidup dan cara kerja nya semakin meningkat. Tanpa adanya enzim, tidak mungkin terdapat kehidupan. Meskipun enzim hanya terbentuk sel-sel hidup, banyak di antaranya dapat dipisahkan dari sel dan bisa terus bekerja (Hartono,1995).
Keanekaragaman dan besarnya tingkat reaksi, khusunya yang merupakan ciri suatu enzim akan mewarnai pula kegiatan reaksinya dalam bahan pangan. Peran enzim dalam pengolahan bahan pangan dari tahun ke tahun berkembang pesat, Penggunaan enzim dalam dalam pengolahan pangan misalnya pada proses pembuatan sayur asin, kecap,glukosadan fruktosa dari pati, proses pengempukan daging, produksi jenis keju tertentu dan lain-lain (Purnomo,1995).
Berdasarkan uraian diatas, maka penulis tertarik untuk mengambil judul “Pembuatan Biodiesel dari Palm Kernel Oil (PKO) MelaluiMetode transesterifikasi menggunakan katalis Enzim Novozym® 435”.
1.2. Permasalahan
Apakah Biodiesel dari PKO dapat dihasilkan melalui metode transesterifikasi menggunakan enzim Novozym ®435 ?
1.3. Tujuan
Untuk menghasilkan biodiesel dari (PKO) melalui metode transesterifikasi menggunakan enzim Novozym ®435.
1.4. Manfaat
Dapat memberikan informasi pembuatan biodiesel dari Palm Kernel Oil (PKO) melalui metode transesterifikasi menggunakan enzim Novozym ®435 serta mengetahui berapa kadar ester yang didapat selama 24 jam.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sejarah Biodiesel
Pembuatan bahan bakar dari minyak nabati dan lemak hewan bukanlah sebuah proses baru. Pada awal tahun 1853, jauh sebelum mesin diesel digunakan, E. Duffy dan J. Patrick adalah ilmuwan yang melakukan proses transesterifikasi pada minyak nabati pertama kali dengan tujuan untuk menghasilkan sabun.
Kemunculan mesin diesel dimulai pada tahun 1893, saat Rudolf Diesel (1858-1913) mengeluarkan tulisan yang bejudul “The Theory and Construction of A Rational Heat Engines”. Tulisan tersebut membahas mesin yang dapat mengompresi udara sampai pada tekanan yang sangat tinggi disebabkan oleh gerakan piston. Selain tekanan tinggi juga dihasilkan suhu tinggi. Mesin keluaran pertama yang digunakan sebagai model berupa sebuah besi silinder berukuran 10 sebagai dasarnya. Mesin yang kemudian diberi nama mesin diesel tersebut diujicobakan di Ausburg, Jerman pada 10 Agustus 1893 dengan bahan bakar minyak kacang. Sebagai apresiasi terhadap peristiwa penting ini , setiap tanggal 10 Agustus diperingati sebagai Hari Biodiesel Intrnasinal. Mesin ini didemonstrasikan di World’s Fair di paris, prancis pada tahun 1900 dan mendapatkan “Grand Prix” yang merupakan penghargaan tertinggi.
Meskipun demikian, sekitar tahun 1920-an, pembuat mesin diesel mengganti penggunaan bahan bakar mesin dengan bahan bakar yang viskositasnya lebih rendah, yaitu petrodiesel atau bahan bakar fosil. Hampir semua industri petroleum memilih produksinya yang jauh lebih murah dari pada bahan bakar. Biodiesel umumnya diproduksi dari refined vegetable oil menggunakan proses transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya bertujuan
mengubah [tri, di, mono] gliserida berberat molekul dan berviskositas tinggi yang mendominasi komposisi refined fatty oil menjadi asam lemak metil ester (Budiman dkk, 2014 ).
2.2. Palm Biodiesel
Biodiesel adalah monoalkil ester dari minyak nabati atau hewan. Keuntungan paling baik dari biodiesel bila dibandingkan dengan petrodiesel ialah biodiesel merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan. Biodiesel dapat diproduksi dari minyak hasil pertanian, limbah minyak, maupun lemak hewan yang banyak terdapat di berbagai belahan dunia dan bersifat terbarukan (Budiman dkk , 2014)
Palm biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang sama dengan minyak bumi
(petroleum diesel) sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan petroleum diesel. Namun, palm biodiesel memiliki keunggulan lain yaitu mengandung oksigen sehingga tidak mudah terbakar. Palm biodiesel dibuat dengan menggunakan bahan baku minyak sawit (CPO) maupun produk turunan nya atau minyak inti sawit (PKO). Produksi palm biodiesel dapat dilakukan melalui transesterifikasi minyak sawit dengan metanol. Proses ini dianggap lebih efisien dan ekonomis bila dibandingkan dengan cara esterifikasi hidrolisis dengan metanol (Fauzi dkk, 2004)
Kelebihan biodiesel dibandingkan dengan petrodiesel antara lain: (1) Biodiesel berasal dari sumber daya alam yang dapatdiperbaharui; (2) Biodiesel memiliki kandungan aromatik dan sulfur yang rendah (3) Biodiesel memiliki cetane number yang tinggi (Zhang dkk, 2003).
Beberapa perbandingan sifat biodiesel dan petrodiesel dapat dilihat pada tabel 2.1.
berikut ini :
.Tabel 2.1 Perbandingan sifat biodiesel dan petrodiesel
Aspek Biodiesel Petrodiesel
Sifat pembakaran Lebih bersih Menimbulkan polusi dan masalah kesehatan
Emisi CO2 78% lebih rendah di
bandingkan petrodiesel
Emisinya sangat besar sehingga berkontribusi terhadap pemanasan global Sifat pelumasan Memiliki sifat pelumasan
sehingga turut membersihkan bagian dalam mesin
Tidak memiliki sifat pelumasan
Emisi padat dan gas buang
Menghasilkan lebih sedikit jelaga, CO, hidrokarbon tidak terbakar dan SO2
Mengemisikan kandungan sulfur yang tinggi dalam gas buang
2.3. Metanol
Metanol adalah suku pertama dari alkohol dengan rumusan C11 H2n+1OH. Metanol atau metil alkohol saat ini dibuat dari gas bumi, di masa mendatang dapat pula diupayakan pembuatannya dari biomassa. Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dan air. Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut :
2 CH3OH + 3 02 2 CO2+ 4 H2O
Metanol (metil alkohol atau alkohol kayu), (komponen utama dalam spritus) digunakan sebagai bahan bakar dan pelarut. Dalam laboratorium dan industri, semua senyawa ini digunakan sebagai pelarut dan reagensia. Kebanyakan alkohol alifatik digunakan di laboratorium klinik, dan industri (Antony C, 1992).
2.4. Kelebihan dan kekurangan Biodiesel
Kelebihan dari biodiesel adalah :
1. Tidak perlu memodifikasi mesin, Pada dasarnya perlu ada modifikasi mesin diesel apabila bahan bakarnya menggunakan biodiesel. Biodiesel bahkan mempunyai efek pembersihan terhadap tangki bahan bakar, injektor dan selang.
2. Emisi lebih rendah, Biodiesel dapat mengurangi emisi karbon monoksida, hidrokarbon total, partikel, dan sulfur. Penambahan 20% biodiesel pada petroleum diesel dapat mengurangi emisi partikel sebeasar 14%.
3. Non toksik, Biodiesel lebih aman dan tingkat toksitasnya 10 kali lebih rendah dengan garam dapur.
4. Konsumsi bahan bakar sama.konsumsi bahan bakar serupa dengan petroleum diesel.
5. Renewable, Biodiesel yang dibuat dari bahan terbarukan (renewable) sehingga dapat mengurangi impor dan penggunaan bahan bakar minyak bumi.
Adapun beberapa kekurangan penggunaan biodiesel sebagai pengganti bahan bakar diesel yaitu :
1. Konsumsi bahan bakar sedikit lebih tinggi karena nilai kalori yang lebih rendah.
2. Titik beku lebih rendah daripada bahan bakar diesel dimana akan menjdi kendala dan menyulitkan dalam cuaca dingin.
3. Kurang stabil dibandingkan bahan bakar diesel sehingga penyimpanan jangka panjang (lebih dari enam bulan) dari biodiesel tidak dianjurkan.
4. Dapat mendegradasi plastik, karet alam gasket, dan selang bila digunakan dalam bentuk murni (Budiman, 2014).
2.5. Esterifikasi dan Transesterifikasi
Esterifikasi adalah reaksi asam lemak bebas dengan alkohol membentuk ester dan air.
Dengan esterifikasi, kandungan asam lemak bebas dapat dihilangkan dan diperoleh tambahan ester. Reaksi ini dilaksanakan dengan menggunakan katalis padat atau katalis cair. Reaksi Esteifikasi dapat dilihat di bawah ini :
RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O
Asam lemak metanol Metil ester Air
Reaksi esterifikasi merupakan reaksi bolak balik yang berjalan lambat, sehingga untuk waktu reaksiyang relatif pendek reaksi ke kiri (arah reaktan) dapat diabaikan terhadap reaksi ke kanan (arah produk ).
Transesterifikasi merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk mengubah minyak menjadi biodiesel. Transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida yang terkandung dalam minyak dan penerima gugus asil. Penerima gugus asil dapat berupa asam karboksilat (asidolisis), alkohol (alkoholisis) atau ester lain (interesterifikasi) (Robles dkk,2009).
Metode konvensional untuk memproduksi biodiesel melibatkan katalis asam dan basa untuk membentuk asam lemak alkil ester. Biaya pengolahan dan masalah lingkungan yang terkait dengan produksi biodiesel dan pemulihan produk sampingb telah menyebabkan dibutuhkannya metode produksi alternatif. Reaksi enzimatik yang melibatkan lipase dapat menjadi alternatif yang sangat baik untuk menghsilkan bioiesel melalui proses yang biasa disebut alkoholisis, yaitu suatu bentuk reaksi transesterifikasi (Akoh dkk,2007).
Panjang rantai hidrokarbon dari asam lemak , keberadaan cabang senyawa dan konfigurasi dari ikatan ganda dapat mempengaruhi produksi biodiesel. Novozym 435 digunakan karena konversi simultan yang lebih tinggi untuk biodiesel. Novozym 435 sering dipilih sebagai lipase yang efektif untuk produksi biodiesel (Seong dkk,2011).
Reaksi transesterifikasi didefinisikan sebagai reaksi antara alkohol dan trigliserida membentuk alkil ester dan gliserol. Alkil ester inilah yang disebut sebagai biodiesel.
Sementara itu, trigliserida adalah komponen utama penyusun minyak dan lemak yang merupakan trimester dari gliserol dengan asam-asam lemak. Karena menggunakan alkohol sebagai salah satu reaktannya, reaksi ini sering kali disebut juga sebagai reaksi alkohlisis.
Reaksi transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.2 di bawah ini :
Gambar 2.1, Reaksi alkoholisis trigliserida
Reaksi pembentukan biodiesel dari trigliserida secara metanolisis meliputi tiga tahapan proses yaitu tahap pertama digliserida, tahap kedua monogliserida dan tahap ke tiga gliserol.
Reaksinya dapat di lihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2, Tahap Reaksi pembentukan Biodiesel
Dalam reaksi transesterifikasi dapat menyulitkan proses pemisahan produk (alkil ester) dengan katalis karena sabun akan mengemulsi campuran saat pencucian. Sementara itu, air yang dibentuk dapat bereaksi dengan alkil ester melalui reaksi hidrolisis membentuk asam lemak. Reaksi ini justru mengurangi produk biodiesel dan lebih lanjut dapat memicu terjadinya reaksi penyabunan (Budiman,2014) .
2.6. Novozyme 435
Katalis yang sering digunakan dalam produksi biodiesel adalah katalis homogen (KOH dan NaOH). Namun, penggunaan katalis homogen memiliki kelemahan yaitu pemisahan dari produknya cukup rumit (Mutreja dkk,2011).
Sintesis biodiesel biasanya dilakukan dengan transesterifikasi dikatalisis alkali kimia atau asam, yang memungkinkan waktu reaksi singkat dan konversi yang tinggi. Namun, metode ini memerlukan pretreatment terhadap substrat yang berair dan menyebabkan kesulitan dalam memulihkan katalis dan gliserol. Hal ini juga membutuhkan banyak energi dan pengolahan produk limbah. Transesterifikasi enzimatik dapat menghindari masalah transesterifikasi kimia dengan beroperasi di bawah kondisi moderat an enzim dapat digunakan kembali. Selain itu, tidak menghasilkan limbah (Seong dkk,2011).
Salah satu jenis enzim lipase terimmobilisasi yang telah banyak digunakan dalam produksi biodiesel yaitu Novozym 435. Novozym 435 dapat digunakan untuk mengkatalisasi transesterifikasi dan reaksi hidrolisis untuk produksi biodiesel. Novozym 435 memiliki struktur berpori dan lebih sensitif terhadap perubahan rasio mol serta dapat mencapai konversi yang tinggi dengan rasio mol, temperatur dan jumlah katalis yang lebih rendah (Haigh dkk, 2013).
2.7. Minyak kelapa sawit
Minyak yang dihasilkan dari buah kelapa sawit ternyata kini tidak hanya merupakan minyak goreng yang penting bagi penduduk di Afrika Selatan saja. Melainkan telah merupakan komoditi ekspor yang penting di pasaran dunia, guna mencukupi kebutuhan para industriawan bagi pembuatan margarin, sabun dan produk-produk lainnya. Minyaknya dapat dihasilkan dari seluruh buah tanaman ini, tetapi kualitasnya yang paling baik yaitu yang dihasilkan dari biji-bijian (kernels) buah kelapa sawit (Kartasapoetra,1988).
Rata-rata komposisi asam lemak minyak kelapa sawit dapat dilihat pada tabel 2.2.
berikut ini (Ketaren,1986).
Tabel 2.2. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa Sawit dan Minyak Inti Kelapa Sawit Asam lemak Minyak kelapa sawit Minyak inti sawit
(persen) (persen)
Asam kaprilat - 3 – 4
Asam kaproat - 3 – 7
Asam laurat - 46 – 52
Asam miristat 1,1 – 2,5 14 – 17
Asam palmitat 40 – 46 6,5 – 9
Asam stearat 3,6 – 4,7 1 – 2,5
Asam oleat 39 – 45 13 – 19
Asam linoleat 11-Jul 0,5 – 2
2.8. Gas Chromatography (GC)
Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya.
Cara kerja kromatografi gas Sampel diinjeksikan melalui suatu sampel injection port yang temperaturnya dapat diatur, senyawa-senyawa dalam sampel akan menguap dan akan dibawa oleh gas pengemban menuju kolom. Zat terlarut terdsorpsi pada bagian atas kolom oleh fase diam, kemudianakan merambat dengan laju rambatan masing-masing komponen yang sesuai dengan masing-masing komponen tersebut.
Komponen-komponen tersebut terelusi sesuai dengan urut-urutan makin membesarnya nilai koefisien partisi menuju detektor. Detektor mencatat sederetan sinyal yang timbul akibat perubahan konsentrasi dan perbedaan laju elusi. Pada alat pencatat sinyal ini akan tampak sebagai kurva antara waktu terhadap komposisi aliran gas pembawa.
Ada beberapa kelebihan kromatografi gas, di antaranya kita dapat menggunakan kolom lebih panjang untuk menhsilkan efisiensi pemisahan yang tinggi. Gas dan uap
mempunyai viskositas yang rendah, demikian juga kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat, sehingga analisis relatif cepat dan sensitivitasnya tinggi. Fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat-zat terlarut. Kelemahannya adalah teknik ini terbatas untuk zat yang mudah menguap. Skema cara kerja kromatografi gas dapat dilihat pada gambar 2.3. dibawah ini (khopkar, 2010).
Gambar 2.3. Skema cara kerja Kromatografi Gas
Bagian-Bagian Kromatografi Gas adalah
1. Tangki gas pembawa : adalah untuk membawa solut ke kolom
2. Alat pengatur tekanan (regulator), regulator digunakan unutk mengatur tekanan gas-gas yang dipakai.
3. Injection port (tempat memasukkan cuplikan) adalah cabang unutk memasukkan cuplikan dengan cara penyuntikkan.
4. Kolom adalah tempat terjadinya proses pemisahan komponen-komponen cuplikan.
5. Oven untuk memanaskan kolom pada suatu termostat. Suhu optimum yang digunakan tergantung pada :
- Titik didih
· - Tingakt pemisahan yang diinginkan, suhu kolom yang terlalu tinggi kurang baik karena jarak antara kurva elusi komponen yang satu dengan yang lainnya terlalu dekat sebaliknya bila suhu terlalu rendah jaraknya terlalu jauh.
6. Detektor adalah bagian unutk mendeteksi komponen-komponen yang keluar dari kolom.
Detektor ini akan mengirimkan isyarat listrik ke alat pencatat (rekorder).
7. Rekorder adalah alat pencatat yang berfungsi untuk mencatat isyarat-isyarat.
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1.Alat- alat
- Gelas Erlenmeyer bertutup 1000 ml pyrex
- Hotplate stuart
- Corong pisah 1000 ml pyrex
- Statif dan klem
- Beaker glass 250 ml Pyrex
- Buret Pyrex
- Pipet tetes - Kertas saring
- Gelas ukur 100 ml Pyrex
- Botol aquades
- Pipet volume Pyrex
- Botol vial
- Neraca analitik Metter Toledo
- Kromatografi Gas Shimadzu
3.2.Bahan
- Minyak Inti sawit
- Metanol Teknis
- Enzim Novozym® 435 Lipase
- n-Heksan Teknis
- KOH 0,1 N Teknis - MSTFA – N-Methyl-N-(trimethylsily1) trifluoroacetamide
- Tricaprin
- THF (Tetrahydrofuran) - N-Heptane
3.3. Prosedur Percobaan
Pertama diukur minyak sebanyak 100 ml dimasukkan kedalam 3 buah gelas Erlenmeyer masing-masing sebanyak 100 ml selanjutnya diukur metanol sebanyak 300 ml, 600ml, 900 ml dimasukkan ke dalam masing-masing gelas Erlenmeyer yang sudah berisi minyak. Diukur 0,5 gram enzim novozym® 435 kemudian dimasukkan ke dalam masing-masing campuran tersebut. Campuran kemudian diaduk dengan menggunakan stirrer selama 24 jam. Kemudian dimasukkan kedalam corong pisah, ditambahakan n-heksana secukupnya lalu di kocok, buka tutup corong pisah lalu siram dengan air hangat sampai minyak inti sawit jernih dan enzim nya naik ke atas dan terbentuk menjadi 3 lapisan. Diambil lapisan bawah dan dimasukkan kedalam gelas Erlenmeyer. Dimasukkan 3 tetes sampel ke dalam botol vial 10ml , ditambahkan 50 µ MsTFA (N-Methyl-N-(trimethylsily1)trifluoroacetamide, ditambahkan 100 µ Tricaprin, ditambahkan 100 µ THF, dibiarkan selama 10 menit sambil kocok tanpa mengenai tutup botol vial, ditambahakan 2,5 ml n-Heptane.
3.4 Analisis Digliserida, Monogliserida dan Trigliserida dan Kemurnian Biodiesel yang Dihasilkan
Kemurnian biodiesel yang dihasilkan akan dianalisis menggunakan instrumen Gas Chromatography pada Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) untuk
mengetahui komponen metil ester , gliserol karbonat, maupun trigliserida, digliserida , dan monogliserida yang tidak terkonvensi.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil
Hasil transesterifikasi PKO dengan metanol menggunakan katalis enzim novozym ® 435 menghasilkan kromatogram
a. PKO : metanol 1 : 3 (gambar 4.1) dengan komponen biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.2.
b. PKO : metanol 1 : 6 (gambar 4.2) dengan komponen biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.2.
c. PKO : metanol 1 : 9 (gambar 4.3) dengan komponen biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.2.
Gambar 4.1. Kromatogram biodiesel hasil transesterifikasi PKO : metanol 1 : 3
Gambar 4.2. Kromatogram biodiesel hasil transesterifikasi PKO : metanol 1 : 6
Gambar 4.3. Kromatogram biodiesel hasil transesterifikasi PKO : metanol 1 : 9
Dari pembuatan biodiesel secara enzimatis di dapat data hasil analisis dengan variasi waktu seperti pada tabel 4.1. dan 4.2. sebagai berikut :
Tabel 4.1 Data Hasil Analisis
No. Waktu Berat botol vial
kosong (g)
Berat botol vial yang berisi (g)
Berat sampel (g)
1 9,63 6,70 50,06
2 24 jam 11,67 19,48 50,06
3 12,04 22,16 50,06
Tabel 4.2 Data setelah Analisis menggunakan GC No. Waktu Kadar
Biodiesel (metil ester) (%)
Kadar
Monodigliserida (%)
Kadar Digliserida (%)
Kadar Trigliserida (%)
1 21,12% 2,20% 11,97% 14,33%
2 24 jam 35,68% 1,48% 6,76 % 2,51%
3 18,50% 2,66% 20,53% 17,48%
Keterangan : No 1 - Perbandingan minyak : metanol 1 : 3 {v/v}
No 2 - Perbandingan minyak : metanol 1 : 6 No 3 - Perbandingan minyak : metanol 1 : 9
4.2. Pembahasan
Berdasarkan dari data penelitian pada tanggal 10 maret-24 maret 2017 dilakukan percobaan dari bahan baku Palm Kernel Oil (PKO) , dengan menggunakan metode transesterifikasi selama 24 jam untuk mendapatkan biodiesel dari bahan baku menggunakan minyak inti sawit. Setelah dilakukan percoban dilakukan analisis menggunakan GC (Gas Chromatography) untuk mengetahui berapa kadar maksimum biodiesel yang di dapat sebesar 35,6777%. Pada perbandingan 1 : 3 ke perbandingan 1 : 6 terjadi peningkatan kadar biodiesel
sedangakan dari perbandingan 1 : 6 ke 1 : 9 terjadi penurunan kadar biodiesel. Hal ini menunjukkan semakin banyak jumlah metanol maka semikin sedikit kadar biodiesel yang dihasilkan. Sampel yang akan dianalisis dengan menggunakan GC harus memiliki titik didih yang rendah dan mudah menguap.
Penggunaan methanol pada proses transesterifikasi secara enzimatis dapat manurunkan kadar biodiesel yang diperoleh, karena metanol dapat menghambat kerja enzim, sehingga jika menggunakan katalis enzim novozym®435 kinerja enzim tersebut akan semakin menurun disebabkan inhibitor pada sisi aktif pori-pori novozym® 435 yaitu kurangnya daya kerja enzim yang membentuk minyak sawit menjadi biodiesel. Dibawah ini dapat dilihat pembentukan biodiesel :
Gambar 4.1. Pembentukan Biodiesel
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Pembuatan biodiesel dapat dihasilkan dari PKO melalui metode transesterifikasi menggunakan katalis enzim novozym ®435 dimana dari berbagai variasi perlakuan perbandingan PKO : metanol yakni 1 : 3 , 1 : 6 dan 1 : 9 v / v , diperoleh kadar biodiesel terbanyak pada perbandingan 1 : 6 sebanyak 35,68% dengan kandungan monogliserida 1,48 % , digiliserida 6,76%, trigliserida 2,51% sedangkan untuk perbandingan 1 : 3 diperoleh kadar biodiesel 21,12% dengam kandungan monogliserida 2,20% , digliserida 11,97% , trigliserida 11,97 % dan untuk perbandingan 1 : 9 diperoleh kadar biodiesel 18,50% dengam kandungan monogliserida 2,66% , digliserida 11,97% , trigliserida 17,48%.
5.2. Saran
1. Perlu dilakukan variasi parameter yang lain seperti suhu, lama waktu reaksi dan kecepatan pengadukan untuk mendapatkan kadar yang lain.
2. Perlu dilakukan cara pemisahan dari komponen lain untuk mendapatkan biodiesel yang lebih murni.
DAFTAR PUSTAKA
Akoh, C.C., Shu-Wei C, Guan-Chiun L, Jei-Fu S, 2007. Enzymatic approach to Biodiesel Production : Journal of agricultural and food Chemistry.55(22) : 8995-9005
Antony C. 1992. Pengantar Kimia Organik dan Hayati. Penerbit ITB
Budiman, A., Kusumaningtyas, D.R., Pradana,S.Y., Lestari, A.N. 2014. Biodiesel.
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press
Fauzi, Y., Yustina, E.W., Iman, S., dan Rudi, H. 2004. Kelapa Sawit. Jakarta: Penebar Swadaya.
Haigh,K.F., Abidin, S.Z., Vladisavljevic, G.T.. and Saha,B.2013. “Comparison of Novozyme 435 and Purolite D5081 as Heterogeneous Catalyst for the Pretreatment of for Biodiesel Production”. Fuel, vol.111:186-193
Hartono,A. 1995. Bioteknologi. Jakarta : EGC , Hal 26-28
Kartasapoetra.A.G. 1988. Teknologi Budidaya Tanaman Pangan Di daerah Tropik. Jakarta : Bina Aksara
Ketaren,S. 1986. Minyak dan Lemak pangan. Jakarta : UI-Press
Purnomo,H. 1995. Aktivitas Air dan peranannya dalam pengawetan pangan. Jakarta: Penerbit UI-Press
Riswanto, S. 2002. Kimia Organik. Jakarta : Penerbit Erlangga. Hal : 298
Robles-Medina, A., Gonzalez-Moreno, P., A, Esteban-Cerdan, L, and Molina Grima, E. 2009
“Biocatalysis: Towards Ever Greener Biodiesel Production”. Biotechnology Advances Vol. 27,doi:10.1016/j.biotechadv.2008.10.008, pp.398-408
Seong,P.J., “Enzymatic Coproduction of Biodiesel and Glycerol Carbonte from Soybean oil and Dimethyl Carbonte”, Enzyme and Microbial Technology, Vol. 48, Hal: 505- 509,2011
Zhang, Y., Dubé, M.A., McLean, D.D., & Kates, M., 2003, Biodiesel Production from Waste Cooking Oil: 1. Process Design and Technological Assessment, Bioresource Technology, 89, 1-16.
http://sitedi.uho.ac.id/uploads_sitedi/F1C111025_sitedi_NUR%20MALIANA%20%28F1C1
% 2011%20025%29.pdf
