LAPORAN PRAKTIKUM TKA-307 KAJIAN TEKNOLOGI KIMIA I

Seiring berjalannya waktu, kebutuhan akan bahan bakar di dunia ini semakin meningkat, khususnya untuk transportasi. Bahan bakar yang digunakan untuk transportasi berasal dari minyak bumi, dan minyak merupakan sumber energi yang tidak terbarukan. Berkurangnya penggunaan minyak bumi sebagai bahan bakar transportasi menyebabkan munculnya berbagai alternatif, salah satunya biodiesel.

Biodiesel adalah ester asam lemak yang diperoleh dari minyak nabati atau hewani melalui reaksi esterifikasi atau transesterifikasi dan digunakan sebagai bahan bakar diesel. Selain sebagai bahan bakar terbarukan, biodiesel juga bersifat biodegradable, tidak beracun, bebas senyawa sulfur dan aromatik. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Departemen Fisika (1983), disimpulkan bahwa minyak kelapa mempunyai sifat yang paling baik sebagai bahan bakar dibandingkan minyak nabati lainnya.

Ester dari minyak kelapa merupakan bahan bakar terbaik untuk mesin diesel, bahkan lebih baik dari minyak solar itu sendiri. Untuk membedakan etanol, metanol yang beredar di pasaran diberi warna ungu yang umumnya disebut spiritus yang biasa digunakan sebagai bahan bakar.

Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak pada Minyak Kelapa Asam Lemak Jumlah Atom C Komposisi (%)

Karakteristik Biodiesel

Kadar Air
Massa Jenis
Viskositas

Viskositas kinetic
Viskositas Kinematik
Viskositas Dinamik

Titik Nyala

Suhu mempengaruhi viskositas dan densitas karena viskositas dan densitas merupakan dua parameter fisik penting yang mempengaruhi penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar. Untuk bahan bakar solar yang dijadikan acuan adalah angka setana yaitu bahan acuan setana normal (C16H34) yang tidak mempunyai waktu tunda penyalaan dan Methyl Naphthalene aromatik (C10H7CH3) yang mempunyai waktu tunda yang sangat lama. Kadar air bahan bakar mempengaruhi perilaku pembakaran, terutama dalam hal kemudahan penyalaan bahan bakar, kecepatan proses pembakaran, dan kecepatan penyebaran api.

Bahan bakar yang lembab (kandungan airnya tinggi) akan membutuhkan lebih banyak energi panas untuk pembakarannya karena energi panas digunakan untuk menguapkan air yang terkandung dalam bahan bakar tersebut. Panas yang diserap oleh bahan bakar yang lembab akan mengurangi jumlah panas yang dilepaskan dari pembakaran. proses. ALAT PEMADAM API Massa jenis merupakan perbandingan antara berat suatu volume sampel dengan berat air pada volume dan suhu yang sama (Ketaren, 1986) Massa jenis dapat menjadi indikator banyaknya pengotor yang terdapat pada biodiesel. Secara umum bahan bakar harus memiliki viskositas yang relatif rendah agar dapat mengalir dan mudah diatomisasi.

Untuk aliran gravitasi pada tinggi hidrostatik tertentu, tingkat tekanan suatu fluida sebanding dengan densitasnya; untuk viskometer tertentu, waktu aliran suatu volume tetap suatu cairan berbanding lurus dengan viskositas kinematiknya. Titik nyala atau titik nyala suatu minyak adalah suhu terendah dimana minyak tersebut dipanaskan dengan peralatan standar sehingga menghasilkan uap yang dapat terbakar jika bercampur dengan udara.

Rute – Rute Proses Pembuatan Biodiesel

Rute I (Transesterifikasi – Esterifikasi)

Gliserin mempunyai massa jenis yang lebih tinggi dibandingkan dengan ester sehingga fasa gliserol berada di bawah, pemisahan dapat dilakukan dengan cara dekantasi. Pemurnian dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pencucian air atau pemurnian pertukaran ion (pertukaran anion untuk mengikat asam dan pertukaran kation untuk mengikat basa sisa reaksi transesterifikasi). Jalur ini tidak cocok untuk produksi biodiesel dari minyak lemak nabati yang mengandung asam lemak bebas tinggi, karena memerlukan bahan baku berupa asam dan basa yang relatif lebih banyak.

Rute II (Esterifikasi – Transesterifikasi)

Katalis padat dapat memudahkan proses pemisahan produk karena dapat disaring dan kemudian digunakan kembali. Fasa ester selanjutnya dimurnikan untuk mendapatkan biodiesel yang memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan. Pemurnian fasa alkil ester dapat dilakukan dengan dua cara yaitu mencuci dengan air atau menggunakan penukar ion.

Metanol superkritis adalah metanol yang berada di atas suhu dan tekanan kritisnya, masing-masing 350 ⁰C dan 30 MPa. Esterifikasi dengan metanol superkritis mempunyai beberapa keunggulan yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mencapai konversi yang diinginkan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan cara konvensional dan proses pemisahan produk lebih mudah karena tidak menggunakan katalis, sehingga tidak terdapat pengotor yang berupa katalis. tersisa. . Namun esterifikasi ini juga mempunyai kelemahan yaitu kondisi pengoperasiannya harus pada suhu dan tekanan yang tinggi.

Katalis digunakan untuk mempercepat reaksi, terlibat dalam reaksi tetapi tidak ikut serta dalam reaksi dan tidak dikonsumsi sebagai produk.

Pengotor yang Terdapat pada Biodiesel

Kekurangan dan Kelebihan

Keunggulan Biodiesel

Kelemahan Biodiesel

Pada percobaan ini dilakukan analisis sifat fisik biodiesel berdasarkan densitas dan viskositas yang nantinya akan dibandingkan dengan literatur. Selain itu, persentase rendemen juga ditentukan untuk mengetahui berapa banyak biodiesel yang diperoleh dari minyak nabati yang dijadikan bahan baku. Pada percobaan kali ini viskositas akan diukur dengan menggunakan termometer dstwald, data yang diperoleh adalah waktu pengukuran viskositas dicari dengan persamaan berikut.

Pada percobaan ini % rendemen digunakan untuk mengetahui berapa banyak bahan baku yang diubah menjadi biodiesel, % rendemen dapat dihitung dengan menggunakan persamaan. Dalam percobaan ini, % konversi adalah % reaktan yang bereaksi dalam percobaan, sehingga produk per reaktan yang bereaksi % konversi dihitung menggunakan persamaan. Bahan pengisi kemudian dikeluarkan dan diukur waktunya dengan stopwatch sampai aquadest berada pada batas bawah viskometer Ostwald.

Larutan metoksida dibuat dengan mencampurkan metanol dan NaOH kemudian diaduk hingga homogen dengan pengaduk magnet. Lapisan metil ester ditempatkan dalam labu alas bulat leher tiga dan kemudian metanol dipisahkan dengan distilasi. Volume dan massa jenis metanol dan metil ester dihitung, setelah itu metil ester dicuci dengan air hangat hingga 10% volume metil ester.

Untuk menghilangkan kadar air metil ester yang telah dicuci, masukkan ke dalam oven selama 60 menit pada suhu 100⁰C.

Pembuatan Biodiesel dan Neraca Massa .1 Pembuatan Biodiesel

Neraca Massa Pembuatan Biodiesel

Pembuatan Neraca Massa secara Teoritis dan Percobaan Run 1

Dalam upaya memproduksi biodiesel batch 1 dengan komposisi minyak sawit mengandung 100% oleopalmitostearin. Perbandingan neraca massa produksi biodiesel secara teoritis dan eksperimental dapat dilihat pada tabel 4.2, dimana dari tabel tersebut terlihat jelas terdapat perbedaan. Perbedaan tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor, misalnya kandungan minyak yang digunakan mungkin tidak sesuai dengan kandungan minyak pada saat percobaan.

Selain itu dapat juga disebabkan oleh metanol yang mempunyai sifat mudah menguap sehingga volumenya berkurang selama percobaan. Faktor lain yang juga dapat menyebabkan hal ini adalah adanya residu atau kontaminan yang terdapat pada metil ester seperti air pencucian dan katalis yang terbawa selama pencucian. Pada percobaan pembuatan biodiesel run 2 dengan komposisi yang sama seperti pada run 1 yaitu minyak nabati berupa minyak sawit yang mengandung 100% oleopalmitostearin dan.

Terdapat perbedaan persamaan keseimbangan massa teoritis dan eksperimental untuk produksi biodiesel yang dapat dilihat pada tabel 4.3. Faktor yang dapat menyebabkan perbedaan tersebut adalah kandungan minyak yang digunakan belum tentu sama dengan kandungan minyak pada saat percobaan, kemudian metanol yang mempunyai sifat mudah menguap menyebabkan volume metanol berkurang sebelum distilasi, dan suhu pada saat larutan bereaksi. tidak dijaga konstan pada rentang suhu 55°C-60°C sehingga reaksi tidak berlangsung optimal, dan persentase konversi yang dilakukan tidak 110% karena reaksi tidak berlangsung optimal. Selain itu, faktor lain juga dapat menyebabkan perbedaan seperti pada saat pemisahan terdapat residu seperti air pencuci dan katalis pada minyak kelapa yang ikut terbawa.

Terdapat perbedaan perbandingan keseimbangan massa teoritis dan eksperimental untuk produksi biodiesel, yang dapat dilihat pada Tabel 4.4. Biodiesel dalam bentuk metil ester pada hasil percobaan lebih sedikit dibandingkan biodiesel secara teoritis, hal ini disebabkan oleh metanol yang mempunyai sifat mudah menguap sebelum distilasi, dan persentase konversi yang dilakukan tidak 120% sehingga tidak terjadi reaksi. Massa yang keluar pada saat percobaan lebih banyak dibandingkan dengan yang masuk, karena pada saat percobaan banyak residu atau pengotor yang masuk pada proses.

Pada percobaan produksi biodiesel putaran ke 4 dengan komposisi minyak nabati berupa minyak sawit yang mengandung 100% oleopalmitostearin menggunakan katalis KOH dengan konsentrasi 0,2% dan % kelebihan metanol yang digunakan adalah 110% dengan waktu reaksi 45 menit. Apabila membandingkan neraca massa produksi biodiesel secara teoritis dan eksperimental, terdapat perbedaan yang dapat dilihat pada tabel 4.5. Selain itu suhu larutan bereaksi tidak dijaga konstan pada kisaran suhu 55°C-60°C, sehingga reaksi tidak berlangsung sempurna.

Sifat Fisik Biodiesel .1 Densitas Biodiesel

Perbedaan ini dapat disebabkan oleh pengotor seperti air pencuci, yang juga tertahan dalam metil ester. Pemanasan hingga suhu 55°C-60°C dilakukan dengan reaksi transesterifikasi, sehingga kontak antarmolekul lebih banyak dan laju reaksi lebih cepat. Selain itu, biodiesel yang dihasilkan pada percobaan ini lebih sedikit karena adanya metil ester yang tertinggal dalam alat selama reaksi berlangsung.

Metil ester bersifat higroskopis dimana ia menyerap air dari lingkungan, karena pemisahan pada corong pemisah metil ester membuat corong terbuka terhadap udara sehingga terjadi penambahan massa. Bila viskositas tinggi maka densitasnya juga tinggi, semakin besar densitasnya akan mempengaruhi peningkatan konsumsi bahan bakar. Viskositas yang lebih rendah berarti viskositas yang lebih baik untuk digunakan sebagai bahan bakar, sehingga tidak membutuhkan banyak biodiesel untuk terbakar di dalam mesin.

Nilai kekentalan tersebut harus diuji karena kekentalan bahan bakar mempunyai karakteristik tertentu yang mempengaruhi kinerja alat. Perbedaan nilai viskositas pada setiap run dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu temperatur, densitas dan kemurnian. Semakin tinggi suhu maka viskositas akan menurun, dan semakin rendah suhu maka viskositas akan semakin meningkat.

Hal ini karena partikel fluida bergerak lebih cepat seiring dengan kenaikan suhu dan penurunan viskositas.

Tabel 4.7 Viskositas Percobaan dan Literature

Pengaruh variasi terhadap % yield dan % konversi

Hasil percobaan diperoleh % rendemen yang diperoleh dengan nilai tertinggi yaitu pada Run 1 sebesar 95,44 % dan % konversi sebesar 95 % dengan variasi kelebihan sebesar 100. Faktor-faktor yang mempengaruhi besaran % rendemen dan % konversi biodiesel, adalah rasio molar alkohol terhadap minyak dimana salah satu faktor yang mempunyai pengaruh paling signifikan terhadap biodiesel mempunyai efisiensi sebagai pengurang biaya produksi biodiesel. Dan juga rasio molar yang lebih tinggi dapat meningkatkan pencampuran dan meningkatkan kontak antara molekul alkohol dan trigliserida, semakin tinggi rasio molar yang digunakan maka kemurnian yang dihasilkan akan meningkat walaupun tidak signifikan.

Oleh karena itu, semakin tinggi jumlah mol pelarut (% kelebihan) maka semakin tinggi pula konversi yang dihasilkan dari transesterifikasi.