SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) SKRIPSI

(1)

SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED

AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO)

MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC

SOLVENT (DES)

SKRIPSI

Oleh

110405089

RAJA NICO PEREZ

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2016

(2)

SINTESIS BIODIESEL DARI REFINED, BLEACHED

AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO)

MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC

SOLVENT (DES)

SKRIPSI

Oleh

110405089

RAJA NICO PEREZ

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2016

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

SINTESIS BIODIESEL DARI

REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO)

MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Oktober 2016

NIM: 110405089 Raja Nico Perez

(4)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

SINTESIS BIODIESEL DARI

REFINED, BLEACHED AND DEODORIZED PALM OIL (RBDPO) MENGGUNAKAN CO-SOLVENT DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES)

Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 19 Oktober 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, Oktober 2016 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T

NIP.19681214 199702 2 002 NIP: 19681214 199702 2 002 Ir. Renita Manurung, M.T

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Dr. Ir. Taslim, M.Si

NIP: 19650115 199003 1 002 NIP: 19720412 200012 1 004

Dr. Eng. Rondang Tambun, S.T., M.T

(5)

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Sintesis Biodiesel dari Refined, Bleached and

Deodorized Palm Oil (RBDPO) Menggunakan Co-Solvent Deep Eutectic Solvent

(DES)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar - besarnya kepada:

1. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberi ilmu,arahan dan dana selama pelaksanaan penelitian ini serta banyak memberikan bimbingan dalam penulisan skripsi ini dan juga sekaligus selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Dr. Ir. Taslim,M.Si selaku Dosen Penguji I dan Bapak Dr. Eng.

Rondang Tambun, ST, MT selaku Dosen Penguji II yang telah banyak

meberikan kritik dan saran yang membangun dalam penyelesain skripsi ini 3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia

Fakultas Universitas Sumatera Utara.

4. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak ilmu yang berharga dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.

5. Partner penelitian Golda Claudia Simanjuntak, ST yang selama ini bekerja sama, bertukar pikiran , dan berjuang bersama dalam penyelesaian skripsi demi meraih gelar sarjana teknik bersama-sama.

6. Sahabat Alfarodo Pharasian Silaban, ST dan Yosef Carol Hamongan Sianipar yang banyak memberikan semangat dan dukungan selama penelitaian dan penyelesain skripsi ini.

(6)

7. Teman-teman seperjuangan angakatan 2011, adik-adik angkatan 2012, 2013 & 2014 Teknik Kimia USU, Warkop Comunity Medan yang banyak memberikan dukungan kepada penulis selama penyelesain skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Oktober 2016

Penulis

(7)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi sarjana ini terkhusus untuk kedua orang tua penulis yaitu, Bapak Mangapul Samosir dan Ibu Dalan Parulian Pangaribuan yang selalu mendoakan dan memotivasi saya untuk secepatnya menyelesaikan skripsi ini serta untuk kakak dan abang tersayang Ayu Kristina Natalia, Andi Hakim, Daniel Fran Robin dan Elisabet serta adik tersayang Joel Chandra Putra yang selalu mendukung saya hingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik

(8)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Raja Nico Perez NIM : 110405089 Email :

[email protected] / [email protected] Tempat/tgl lahir : Dumai/14 April 1992

Nama Orang Tua : Mangapul Samosir

Dalan Parulian Pangaribuan Alamat Orang Tua :

Jalan Jawa No 83 Kelurahan Bumi Ayu, Kecamatan Dumai Selatan , Kota Dumai

Asal Sekolah :

• SD Negeri 019 Bumi Ayu Dumai tahun 1998 – 2004 • SMP Santo Tarcisius Dumai tahun 2004 – 2007 • SMA Santo Tarcisius Dumai tahun 2007 – 2010 Pengalaman organisasi/kerja:

1. Anggota Koordinator Seksi Keamanan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun 2012

2. Anggota Koordinator Seksi Keamanan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun 2013

3. Anggota Koordinator Seksi Peralatan Panitia Natal Teknik Kimia FT USU tahun 2014

4. Anggota Bidang Bakat dan Minat Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015

5. Panitia Penyambutan Mahasiswa Baru tahun 2014

6. Panitia Latihan Dasar Kepemimpinan dan Makrab tahun 2015 7. Panitia (Pekan Olah Raga dan Seni) PORSENI FT USU tahun 2015 8. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Unit Usaha:

Pabatu (PAB) Indonesia tahun 2015

Artikel yang dipublikasikan dalam jurnal/Pertemuan Ilmiah :

“Pembuatan Deep Eutectic Solvent Berbasis Choline Chloride (ChCl) dengan

Hydrogen Bond Donor Glukosa dan Etilen Glikol”

Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai : 1. Juara I Futsal Liga Himatek tahun 2013

2. Juara I Futsal Chem-Eng Cup tahun 2014 3. Juara II Futsal Chem-Eng Cup tahun 2014

(9)

ABSTRAK

Pengembangan teknologi yang ramah lingkungan saat ini mendapat perhatian penting dalam bidang kimia, salah satunya ialah pengembangan pelarut organik yang ramah lingkungan. Deep eutectic solvent (DES) berpotensi sebagai pelarut ramah lingkungan karena sifatnya yang tidak toksik, tidak reaktif dengan air,

biodegradable, titik leleh rendah dan sintesisnya mudah dan murah untuk

menghasilkan DES dengan kemurnian yang tinggi. DES adalah campuran sederhana dari suatu garam dan suatu senyawa Hidrogen Bond Donor (HBD), dimana keduanya terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Dalam penelitian ini DES yang digunakan berbasis ChCl (garam) dan D-Glukosa/Etilen Glikol (HBD) dengan rasio molar ChCl:D-Glukosa dan ChCl:Etilen Glikol masing-masing 2:1 dan 1:2 dan keduanya diaplikasikan sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel dari minyak sawit (RBDPO). Dari hasil analisis Gas Chromatography (GC), yield biodiesel tanpa penambahan DES diperoleh 92,7916 % dan penambahan kedua jenis DES pada konsentrasi 0; 1; 5; 10; 15 dam 20 % sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel semuanya menurunkan yield biodiesel, yaitu untuk DES berbasis ChCl/D-Glukosa masing-masing 89,7973; 71,2025; 51,4925; 19,1234 dan 110,5426 % dan untuk DES berbasis ChCl/Etilen Glikol masing-masing 91,2417; 86,6459; 85,1886; 83,4381 dan 80,788 %. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa DES berbasis ChCl/D-Glukosa tidak cocok digunakan sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel karena karakteristik DES meliputi titik beku, densitas dan viskositas yang tinggi. Hal tersebut menyebabkan kelarutan metanol dan minyak semakin menurun, sehingga konversi ke arah produk menjadi menurun dan menurunkan yield biodiesel. Sedangkan untuk DES berbasis ChCl/Etilen Glikol, DES ini memiliki karakteristik yang lebih baik dibandingkan DES berbasis ChCl/D-Glukosa, yaitu memiliki titik beku, densitas dan viskositas yang lebih rendah. Akan tetapi, penggunaan DES berbasis ChCl/Etilen Glikol ini juga menurunkan yield biodiesel. Hal ini disebabkan oleh ikatan hidrogen yang sangat kuat dalam DES sehingga menghambat pembentukan metoksida dalam reaksi transesterifikasi sehingga menurunkan yield. Selain itu, kelarutan DES ini sangat tinggi, dimana DES cenderung akan mengikat metanol dalam reaksi sehingga juga akan menurunkan yield biodiesel. Dari hasil penelitian yang dilakukan disimpulkan bahwa pemilihan suatu DES sebagai

co-solvent dalam sintesis biodiesel perlu terlebih dahulu dilakukan analisis karakteristik

DES apakah sesuai untuk diaplikasikan sebagai co-solvent dalam sintesis biodiesel. Kata kunci: deep eutectic solvent, co-solvent, ChCl, hidrogen bond donor,

(10)

ABSTRACT

The development of eco-friendly technology solvent has attracted interest in a chemical field. Deep eutectic solvent ( DES ) has emerged as an interesting type of eco-friendly solvent. Its characteristic is non-toxic, non-reactive with water, biodegradable, have a low melting point, also simple and inexpensive to synthesized for producing DES with high purity. DES is a mixture of salt and a compound of hydrogen bond donor ( hbd ) , were connected through hydrogen bonds .In this research, DES used based chcl ( salt ) and / d-glucose ethylene glycol ( hbd ) with the ratio of the molar chcl: d-glucose and chcl: ethylene glycol each 2: 1 and 1: 2 and both applied as co-solvent in the biodiesel synthesis from palm oil ( RBDPO ) . From the gas chromatography ( GC ) analysis , biodiesel yield without added DES obtained 92,7916 % and by adding both DES at concentration 0; 1; 5; 10; 15 and 20 % as co-solvent in the biodiesel synthesis can decrease biodiesel yield, which for DES-based CHCl / D-Glucose respectively 89.7973; 71.2025; 51.4925; 19.1234 and 110.5426% and for DES-based CHCl / Ethylene Glycol respectively 91.2417; 86.6459; 85.1886; 83.4381 and 80.788%. The result showed that the DES-based CHCl / D-Glucose is unsuitable used as co-solvent in the synthesis biodiesel because of the characteristic of DES which has a high freezing point, density, and viscosity. This caused the methanol and oil solubility decreases, so the conversion toward the product being declined and decreased the biodiesel yield. The DES-based CHCl / Ethylene Glycol has better characteristics than the DES-DES-based CHCl / D-Glucose, which has a lower freezing point, density, and viscosity. However, the use of DES-based CHCl / Ethylene Glycol can decrease the biodiesel yield. It is caused by strong hydrogen bonds in the DES thus inhibiting the formation methoxide in transesterification reactions resulting in lower yield. In addition, solubility DES is very high , where DES is binding methanol in the reaction so it is also will decrease biodiesel yield .characteristic analysis of a DES co-solvent in the biodiesel synthesis is needed for choosing DES that appropriate for applied as co-solvent in the biodiesel synthesis .

Keywords: deep eutectic solvent, co-solvent , chcl , hydrogen bond donor , d-glucose , ethylene glycol , biodiesel , RBDPO .

(11)

DAFTAR ISI

Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN PRAKATA

DEDIKASI

RIWAYAT HIDUP PENULIS ABSTRAK ABSTRACT ii iii v vi vii viii x DAFTAR ISI xi

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR SINGKATAN xv xvi xvii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH 3 1.3 TUJUAN PENELITIAN 3 1.4 MANFAAT PENELITIAN 3

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Perkembangan Industri Kimia 5

2.2 Deep Eutectic Solvent (DES) 6

2.3 Sintesis Deep Eutectic Solvent (DES) 7 2.4 Aplikasi Deep Eutectic Solvent (DES) Dalam Bidang Biodiesel 8

2.5 Sintesis Biodiesel 9

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 12

3.1 Lokasi Dan Waktu Penelitian 12

3.2 Bahan Dan Peralatan 12

(12)

3.2.2 Peralatan Penelitian 12 3.3 Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel 13 3.4 Prosedur Penelitian Proses Sintesis Biodiesel 14 3.4.1 Sketsa Percobaan Proses sintesis Biodiesel 15

3.4.2 Prosedur Analisis 16

3.4.2.1 Analisa Komposisi Free Fatty Acid (FFA) Bahan Baku RBDPO dengan Metode AOCS Official Method Ca 5a-40

16

3.4.2.2 Analisis Komposisi Bahan Baku Minyak Sawit dan Biodiesel yang dihasilkan menggunakan GCMS

16

3.4.2.3 Analisis Densitas Biodiesel yang Dihasilkan dengan Metode OECD 109

16

3.4.2.4 Analisis Viskositas Biodiesel yang Dihasilkan dengan Metode Tes ASTM D 445

16

3.5 Flowchart Penelitian Proses Sintesis Biodiesel 17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 19

4.1 DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) 19 4.2 ANALISIS BAHAN BAKU REFINED, BLEACHED AND

DEODORIZED PALM OIL (RBDPO)

20

4.3 ANALISIS YIELD BIODIESEL 22

4.3.1 PENGARUH PENAMBAHAN DES BERBASISI ChCl/D-GLUKOSA SEBAGAI CO-SOLVENT TERHADAP YIELD BIODIESEL

22

4.3.2 PENGARUH PENAMBAHAN DES BERBASISI ChCl/ETILEN GLIKOL SEBAGAI CO-SOLVENT TERHADAP YIELD BIODIESEL

25

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 30

5.1 Kesimpulan 30

5.2 Saran 31

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Diagram Reprsentasi Teori Titik Eutektik Campuran 7 Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi 10 Gambar 3.1 Rangkain Peralatan Sintesis Biodiesel dari RBDPO

Secara Transesetrifikasi Menggunakan Katalis KOH dan Deep eteutectic solvents (DES) sebagai Co-Solvent

15

Gambar 3.2 Flowchart Proses Sintesis Biodiesel 19 Gambar 4.1 Pengaruh Konsentrasi DES Berbasis ChCl/D-Glukosa

terhadap Yield Biodiesel

24

Gambar 4.2 Pengaruh Konsentrasi DES Berbasis ChCl/Etilen Glikol terhadap Yield Biodiesel

24

Gambar 4.2 Reaksi Transesterifikasi sintesis Biodiesel dengan Penambahan DES sebagi co-solvent

28

Gambar L4.1 Bahan Baku RBDPO 44

Gambar L4.2 Proses Transesterifikasi 44 Gambar L4.3 Foto Pemisahan Metil Ester 45 Gambar L4.4 Foto Produk Akhir Biodiesel 45 Gambar L4.5 Foto Analisis Densitas 46 Gambar L4.6 Foto Analisis Viskositas 46 Gambar L5.1 Hasil Analisis Kromatogram GC-MS Asam Lemak

RBDPO

47

Gambar L5.2 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 1 (tanpa Co-Solvent)

48

Gambar L5.3 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 2 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 1%)

49

Gambar L5.4 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 3 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 5%)

50

Gambar L5.5 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 4

(Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) =

(14)

10%)

(Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 15%)

52

(Co-Solvent DES Berbasis ChCl/D-Glukosa (2:1) = 20%)

53

(Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 1%)

54

(Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 5%)

55

(Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 10 %)

56

Gambar L5.11 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 10 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 15 %)

57

Gambar L5.12 Hasil Analisis Kromatogram GC Biodiesel Run 11 (Co-Solvent DES Berbasis ChCl/Etilen Gilokol (2:1) = 20 %)

(15)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 3.1 Level Kode Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel 13 Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Sintesis Biodiesel 14 Tabel 4.1 Karakateristik Deep Eutectic Solvent (DES) pada Suhu

30 0C

20

Tabel 4.2 Komposisi Asam Lemak RBDPO 22 Tabel 4.3 Data Yield Biodiesel 23 Tabel 4.4 Karaktersistik DES Berbasis ChCl/D-Glukosa dan

ChCl/Gliserol

25

Tabel 4.5 Karaktersistik DES Berbasis ChCl/Etilen Glikol dan ChCl/Gliserol

28

Tabel L1.1 Komposisi Asam lemak RBDPO 38 Tabel L1.1 Komposisi Trigliserida RBDPO 39 Tabel L2.1 Hasil Analisis Densitas Biodiesel 40 Tabel L2.2 Hasil Analisis Viskositas Biodiesel 40 Tabel L2.3 Hasil Analisis Yield dan Kemurnian Biodiesel 40

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA BAHAN BAKU 38

L1.1 KOMPOSISI ASAM LEMAK BAHAN BAKU RBDPO HASIL ANALISIS GCMS

38

L1.2 KOMPOSISI TRIGLISERIDA BAHAN BAKU RBDPO 39 LAMPIRAN 2 DATA HASIL PENELITIAN 40 L2.1 DATA HASIL ANALISIS DENSITAS BIODIESEL 40 L2.2 DATA HASIL ANALISIS VISKOSITAS KINEMATIK

BIODIESEL

40

L2.3 DATA YIELD DAN KEMURNIAN BIODIESEL 40

LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 41

L3.1 PERHITUNGAN KADAR FFA RBDPO 41 L3.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN METANOL 41 L3.3 PERHITUNGAN DENSITAS BIODIESEL 42 L3.4 PERHITUNGAN VISKOSITAS BIODIESEL 42 L3.4 PERHITUNGAN YIELD METIL ESTER 43 LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 44

L4.1 BAHAN BAKU RBDPO 44

L4.2 PROSES TRANSESTERIFIKASI 44

L4.3 FOTO PEMISAHAN METIL ESTER 45 L4.4 FOTO PRODUK AKHIR BIODIESEL 45

L4.5 FOTO ANALISIS DENSITAS 46

L4.6 FOTO ANALISIS VISKOSITAS 46

LAMPIRAN 5 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU RBDPO DAN BIODIESEL

47

L5.1 HASIL ANALISIS KOMPOSISI ASAM LEMAK RBDPO 47

(17)

DAFTAR SINGKATAN

ChCl Choline Cloride

DES Deep Eutectic Solvent

FAME Fatty Acid Methyl Ester

FFA Free Fatty Acid

GC-MS Gas Chromatography Mass Spechtrophometry

HBD Hydrogen Bond Donor

ILs Ionic Liquids

RBDPO Refined, Bleached And Deodorized Palm Oil