SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR
HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 %
DALAM METANOL 1 : 12 MOL
TESIS
Oleh :
MIKHA AGUSTINA TARIGAN
107026005/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2 0
1 2SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR
HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 %
DALAM METANOL 1 : 12 MOL
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
MIKHA AGUSTINA TARIGAN 107026005/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM METANOL 1 : 12 MOL Nama : MIKHA AGUSTINA TARIGAN
NIM : 107026005
Program Studi : Magister Ilmu Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing :
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Nimpan Bangun, M.Sc.
Ketua Anggota
Ketua Program Studi D e k a n,
Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc NIP 195507061981021002 NIP 196310261991031001
PERNYATAAN ORISINALITAS
SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM
METANOL 1 : 12 MOL
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, Juli 2012
( MIKHA AGUSTINA TARIGAN ) NIM 107026005
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : MIKHA AGUSTINA TARIGAN N I M : 107026005
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:
SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8 % DALAM
METANOL 1 : 12 MOL
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, Juli 2012
Telah Diuji
Pada Tanggal : Juli 2012
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Dr. Nimpan Bangun, M.Sc
2. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 3. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 4. Drs. Herli Ginting, M.S
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Mikha Agustina Tarigan, S.Si Tempat dan tanggal lahir : Patumbak, 18 Agustus 1983
Alamat Rumah : Jl.Setia Budi Gg. Pemda No.7B Tanjung Sari Medan
Telepon /Hp : 081376236705
e-mai : mikhaagustinatarigan@rokcetmail.com Instansi Tempat Bekerja : Amik D3 Medicom Medan
Alamat Kantor : Jl. Iskandar Muda No. 240/49F Medan Telepon : 061- 4526848
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Swasta Masehi Deli Tua Tamat : 1995 SMP : SMP Negeri 1 Deli Tua Tamat : 1998 SMA : SMA Swasta Deli Murni Deli Tua Tamat : 2001 Strata-1 : FMIPA USU Tamat : 2006 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2012
KATA PENGANTAR
Pertama – tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rakhmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister.
Dekan Falkutas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Fisika, Bapak Dr. Nasrudin.MN.M.Eng, Sc. Sekretaris Program Studi Magister Fisika, Bapak Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan ucapkan kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Komisi Pembimbing yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan, bimbingan dan mengarahkan, demikian juga kepada Bapak Dr. Nimpan Bangun, M.Sc, selaku Anggota Komisi Pembimbing yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian ini.
Kepada Ayah Sanggup Tarigan dan Bunda Raya br Ginting serta kepada adik-adikku tersayang dan kepada Rekan-rekan Mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara khususnya Program Studi Ilmu Fisika angkatan 2010. Terimakasih atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril maupun material, budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa.
Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pihak dan menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam tugas akhir ini. Kritik dan saran yang sifatnya membangun, penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya.
Medan, Juli 2012
SIFAT FISIKA METIL ESTER MINYAK JARAK PAGAR
HASIL TRANSESTERIFIKASI DENGAN KATALIS PSS 8%
DALAM METANOL 1 : 12 MOL
ABSTRAK
Reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar 50 gram dengan katalis PSS 8 % dalam metanol 26 ml suhu 120 0 C selama 6 jam menghasilkan massa campuran(yang terdiri dari kandungan metil ester, monogliserida, digliserida dan trigliserida) sebesar 48,13 gram. Sifat-sifat fisika dengan Viscositas 6,79 cSt, densitas 0,734 gr/cm3, bilangan Iod 67,21 gI2/100g, Cloud Point -10C, kadar air 0 % dan Flash Point 158 0C. yang menghasilkan komposisi kimia yang diukur dengan Gaskromatografi (GC) dengan 93,35% Metil Ester, 0,348 % Monogliserida, 0,448 % Digliserida dan 0,685 % Trigliserida pada hasil reaksi transesterifikasinya. Dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya adanya perubahan sifat fisika yang lebih baik pada kondisi reaksi transesterifikasi dengan katalis PSS 8% dibandingkan PSS 4 % dan sifat fisika katalis PSS 8% mendekati standard SNI Biodiesel dan Mutu Solar. Makin besar konsentrasi katalis, makin besar jumlah metanol dan meningkatnya suhu makin tinggi konversi FAME sehingga memberikan perubahan penting pada sifat-sifat fisis biodiesel. Sifat-sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai bahan alternative pengganti bahan bakar diesel.
Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarak pagar, katalis, FAME,
THE PHYSICAL FEATURES METIL ESTER JATROPHA
CURCAS OIL RESULT TRANSESTERIFICATION WITH PSS 8%
CATALYST IN METANOL 1 : 12 MOL
ABSTRACT
Transesterification reaction 50 gr of jatropha curcas in 8 % PSS catalyst to methanol 26 ml in 120 0 C for 6 hours obtained mix massa (is metil ester, monoglyserida, diglyserida and triglyserida) with 48,13 gr. The physical feature such as viscosity 6.79 cSt, density 0.734 gr/cm3, Iod grade 67.21 gI2/100gr, cloud
point -10 C, water content 0 0 C and flash point 158 0 C which result chemical feature in Gascromatografy (GC). The result chemical compotion as 93.35 % metil ester, 0.348 % monoglyserida, 0.448 % diglyserida and 0.685 % triglyserida in result transesterification reaction. The comparison with result of before resech existence of physical feature is the best in transesterification reaction condition with PSS catalyst 8 % compared to PSS catalyst 4 % can be write with SNI Biodiesel standard dan Standard Solar. The longer is the catalyst reaction, longer sum methanol and increase themperature make higer is the reaction converdion that resulted important change in the physical feature of biodiesel. The physical feature showed that the castor oil derivative biodiesel may be used to be one alternative of substituting diesel fuel.
Keywords : Biodiesel, transesterification, castor oil, cataliyst, FAME,
DAFTAR ISI
Halaman Kata Pengantar i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI vDAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN x BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1 Biodiesel 4
2.2 Monogliserida, Digliserida, Trigliserida dan
Total Gliserol 6
2.3 Jarak Pagar (Jatropha Curcas) 7
2.4 Katalis 9
2.5 Asam Polisterina Sulfonat (PSS) 11
2.8 Sifat – sifat Penting Dari Bahan Bakar Mesin Diesel 18
2.8.1 Viskositas 18
2.8.2 Densitas (Rapat Massa) 20 2.8.3 Titik Kabut (Cloud Point) dan
Titik Tuang (Pour Point) 20
2.8.4 Bilangan Iod 21
2.8.5 Kadar Air 22
2.8.6 Bilangan Cetana 22 2.8.7 Flash Point (Titik Nyala) 23 2.9 Persyaratan Kualitas Biodiesel 25 2.10 Persyaratan Mutu Solar 25
BAB III METODE PENELITIAN 26
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 26
3.2 Alat dan Bahan 26
3.2.1 Alat yang dibutuhkan 26 3.2.2 Bahan yang dibutuhkan 26 3.2.3 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel
dari Minyak Jarak Pagar 27 3.2.4 Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel) 28
3.3 Prosedur Kerja 28
3.4 Pengujian Viskositas 30 3.5 Pengujian Massa Jenis (Density) 31 3.6 Pengujian Bilangan Iod 33 3.7 Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 35 3.8 Pengujian Kadar Air 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 39
4.1 Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar 39
4.2 Hasil Uji Fisis 41
4.3 Viscositas 42
4.4 Densitas 44
4.5 Bilangan Iod 46
4.6 Hasil Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) 48
4.7 Kadar Air 50
4.8 Titik Nyala (Flash Point) 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 54
5.1 Kesimpulan 54
5.2 Saran 55
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
2.1 Spesifikasi Biodiesel Jarak Pagar Dibandingkan Minyak Diesel (BBM)
24
2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006
25
2.3 Persyaratan Mutu Solar 25 4.1 Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar
Dengan Variasi Perbandingan Jumlah Metanol, Jumlah Katalis, Suhu Reaksi Dan Lama Reaksi
40
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
Judul Halaman
2.1 Struktur Molekul Monogliserida, Digliserida dan Trigliserida
7
2.2 Tiga Tahap Transesterifikasi 14 3.1 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jarak
Pagar
27
3.2 Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME) 28 4.1 Grafik Hubungan Antara Viscositas Dengan % Metil
Ester
42
4.2 Grafik Hubungan Antara Viscositas Dengan % Monogliserida
43
4.3 Grafik Hubungan Antara Viscositas Dengan % Trigliserida
43
4.4 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan % Metil Ester
44
4.5 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan % Monogliserida
45
4.6 Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan % Trigliserida
45
4.7 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan % Metil Ester
4.8 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan % Monogliserida
47
4.9 Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan %Trigliserida
47
4.10 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan % Metil Ester
48
4.11 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan % Monogliserida
49
4.12 Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan % Trigliserida
49
4.13 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan % Metil Ester
50
4.14 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan % Monogliserida
50
4.15 Grafik Hubungan Antara Kadar Air Dengan % Trigliserida
51
4.16 Grafik Hubungan Antara Flash Point Dengan % Metil Ester
52
4.17 Grafik Hubungan Antara Flash Point Dengan % Monogliserida
52
4.18 Grafik Hubungan Antara Flash Point Dengan % Trigliserida
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
A Data Hasil Uji Fisis L – 1 B Data Hasil Uji Gaskromatografi L – 2 C Gambar-Gambar Percobaan Di Laboratorium L– 8
