Feedback

Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) dengan Menggunakan Katalis Polistirena Sulfonat (PSS)

Informasi dokumen
PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha Curcas ) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA SULFONAT (PSS) TESIS Oleh : PINER SIHOTANG 097026023/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA SULFONAT (PSS) 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 PINER SIHOTANG 097026023/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara PENGESAHAN TESIS Judul Tesis Nama NIM Program Studi Fakultas : PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA SULFONAT (PSS) : Piner Sihotang : 097026023 : Magister Fisika : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Menyetujui Komisi Pembimbing : Dr. Marhaposan Situmorang Ketua Dr. Nimpan Bangun, MSc. Anggota Ketua Program Studi, D e k a n, Dr.Nasruddin MN. M.Eng.Sc. NIP 195507061981021002 Dr.Sutarman MSc.Ph.D NIP 196310261991031001 Universitas Sumatera Utara PERNYATAAN ORISINALITAS PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODIESEL TURUNAN MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA SU FONAT(PSS) TESIS 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 2011 (PINER SIHOTANG) Universitas Sumatera Utara PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama NIM Program Studi Jenis Karya Ilmiah : PINER SIHOTANG : 097026023 : Magister Fisika : 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 JARAK PAGAR(Jatropha Curcas) DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS POLISTIRENA SULFONAT(PSS) Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEksklusif 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 2011 (PINER SIHOTANG) Universitas Sumatera Utara Telah Diuji Pada Tanggal : 24 Juni 2011 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Marhaposan Situmorang Anggota : 1. Dr. Nimpan Bangun, MSc 2. Dr. Nasruddin MN.M.Eng.Sc. 3. Dr. Anwar Darma Sembiring,MS 4. Drs. Nasir Saleh,M.Eng.Sc. Universitas Sumatera Utara RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama : PINER SIHOTANG,S.Pd Tempat/tanggal lahir : Sosor.22 Pebruari 1971 Agama : Katolik Alamat : Silaen,Toba Samosir Telepon /HP : 081375971785 Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 1 SILAEN Alamat Kantor : Hutanamora,Kec.Silaen,Toba samosir Telepon : - DATA PENDIDIKAN SD : SD NEGERI HUTARI Tamat : 1984 SMP : SMP NEGERI SATAHI PUSUK Tamat : 1987 SMA : SMA RK ST Maria Pakkat Tamat : 1990 Strata-1 : FPMIPA IKIP Negeri Medan Tamat : 1995 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Tamat : 2011 Universitas Sumatera Utara 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 penelitian dan penulisan tesis ini dengan judul “Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) dengan Menggunakan Katalis Polistirena Sulfonat (PSS)”. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami 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. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc. atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains 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 Sembiring,MS 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 Dr. Nimpan Bangun, M.Sc. selaku Anggota Komisi Pembimbing yang sangat banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini. dan rekan-rekan guru, SMA Negeri 1 Silaen yang telah banyak membantu dan memberikan sumbangan pikiran selama penulis mengikuti pendidikan. Rekan-rekan mahasiswa sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara khususnya Progam studi Ilmu Fisika angkatan 2009, Marlon Ritonga, Hulman Sibarani, Parlindungan Sitorus, atas dukungan saran dan diskusi selama penelitian. Kepada Ayah Josiaman Sihotang dan Ibunda Timak Br Mahulae serta istri tersayang Lenny Hotmaida Sitorus dan anak-anakku terkasih Ria Anjelina Sihotang,Dela Stevany Sihotang,Alfred Basar sihotang.Terima kasih atas segala pengorbanan kalian baik berupa moril maupun materil,budi baik ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Tuhan Yang Maha Esa. Universitas Sumatera Utara 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, Juni 2011 Piner Sihotang Universitas Sumatera Utara PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODISEL MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha curcas) DENGAN KATALIS POLISTIRENA SULFONAT(PSS) ABSTRAK Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak Jarak Pagar berasam lemak bebas ( ALB) 7,78% melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam sebuah autoclave dengan mencampurkan bahan bahan minyak jarak pagar : methanol sebanyak 1:6 mol, katalis PSS 4% berat dari minyak. Reaksi ini berlangsung pada suhu 80oC dengan variasi waktu, 2 jam, dan 6 jam. Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan yaitulapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa. Lapisan atas dipisahkan menggunakan corong pisah, sisa lapisan bawah ditambahkan n-heksan 100 ml dan kemudian digabungkan dengan FAME. Gabungan kemudian dinetralkan dengan amoniak sebanyak 100 ml diikuti penambahan aquadest 100 ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4 anhidrat kemudian disaring . Filtrat didestilasi memisahkan pelarut, selanjutnya divakum. Residu ditimbang kemudian diuji sifat fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar air. Dengan menggunakan minyak jarak pagar 50 gr , diperoleh bahan FAME crude 34 gr, konversi 65,240% selama 2 jam. Viscositas 22,65cSt, densitas 0,91gr/cm3, bilangan Iod 67,05g/cm2, titik kabut 1.76oC, dan kadar air 0,0682%. FAME crude sebanyak 40.04 gr dengan konversi77,52%, untuk 6 jam. Viscositas 19,26 cSt, densitas 0,90 gr/cm3, bilangan Iod 67,33mg/g, titik kabut 1.50oC, dan kadar air 0,0736%. Makin lama reaksi makin tinggi konversi reaksi sehingga memberi perubaha penting pada sifat fisis biodiesel. Sifat sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel turunan minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar. Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarakPagar katalis, FAME, viscositas, densitas, bilngan iod, titik kabut, kadar air. Universitas Sumatera Utara EFFECT OF REACTION DURATION ON THE CHANGE IN CHARACTERISTICS OF CASTOR OIL PLANT (Jatropha curcas) BIODIESEL USING POLY STIRENE (PSS) CATALYST ABSTRACT Production of castor oil derived biodiesel with 7.78% free fatty acid (FAA) has been done by transesterification process. The process was carried out in an autoclave by missing the materials of castor oil such as methanol in 1:6 mole, PSS catalyst 4% of the oil Weight. The reaction procced in 80°C with the varyng time 2 and 6 hours. The transesterification resulted in 2 layers ; upper layer containing methyl ester (FAME) and the lower layer containing residual glycerol and methanol. The upper layer was separated by using a separating funnel, the residual lower layers was added by 100 ml n-hexane incorporated into FAME. The incopration was then neutralized by 100 ml ammoniac followed by the addition of 100 ml aqueos. The fraction was destillated to separate the solvent, and then vacuumed. The residue was weighted an then tested for the physical features such as viscosity, density, Iod grade, fogging point and the water content. Using 50 grs castor oil, 34 grs crude FAME was produced, and convertion of 65.24% for 2 hours, viscosity of 22.65cSt, density of 0.9 gr/cm3, Iod grade of 67.05% cm², fogging point of 1.76C, and water content of 0.0682%, the crude FAME of 40.04gr with the conversion of 77.52% for 6 hours. Viscosity of 19.26cSt, density of 0.90 gr/cm3, Iod grade of 67.33 mg/g, fogging point of 1.50°C and water content of 0.0736%. The longer is the reaction, the higher is the reaction conversion that resulted in in important changes in the physical features of biodiesel. The physical features showed that the castor oil-derived biodiesel may be used to be one alternative of substituting solar fuel. Keywors : Biodiesel, transterification, castor oil, cataliyst, FAME, viscosity, Density, Iod Grade, fogging point, water content. Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI Halaman i iii iv v vii viii ix KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Batasan Masalah 1.3 Perumusan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian 1 1 3 3 4 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biodiesel 2.2 Jarak Pagarl 2.3 Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas) 2.4 Katalis 2.5 Methanol 2.6 Kosolven 2.7 Reaksi Transesterifikasi 2.8 Sifat-Sifat Penting dari Bahan Bakar Mesin Diesel 2.8.1. Viskositas 2.8.2. Densitas (Rapat Massa) 2.8.3. Titik Kabut(Cloud Point) dan Titik Tuang (Puor Point) 2.8.4. Bilangan Iod 2.8.5. Kadar Air 2.8.6. Bilangan Cetana 2.9. Persyaratan Kualitas Biodiesel 2.10. Persyaratan Mutu Solar 5 5 6 6 8 9 9 10 12 12 14 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 3.2. Diagram Alir Penelitian 3.2.1. Diagram Pembuatan Minyak Jarak Pagar 3.2.2. Bagan Uji Karakteristik FAME (Biodiesel) 3.3 Proses Pembuatan Biodiesel Dengan Menggunakan Katalis PSS 3.3.1. Alat Dan Bahan 18 18 18 18 19 BAB III 14 15 15 15 16 17 20 20 Universitas Sumatera Utara 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. Prosedur Kerja Pengujian Viskositas Pengujian Massa Jenis (Density) Pengujian Bilangan Iod Pengujian Titik Kabut (Cloud Point) Pengujian Kadar Air Pengujian Flash Point 21 23 24 26 28 28 30 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Transesterifikasi Minyak jarak Pagar 4.2 Hasil Uji Fisis 4.3 Viscositas 4.4 Densitas 4.5 Bilangan iod 4.6 Hasil Pengujian titik kabut 4.7 Kadar air 31 31 35 36 37 38 40 41 BAB V KESMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran 43 43 43 DAFTAR PUSTAKA 44 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman 2.1. Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Pagar 7 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesl Menurut SNI-04-7182-2006 16 2.3. Persyaratan Mutu Solar 17 4.1. Kandungan Asam Lemak, Jumlah Trigliserida Dalam Minyak Jarak Pagar Dalam basis hitungan 100 gr 31 4.2. FAME Kasar Yang Diperoleh Dari Hasil Transesterifikasi 33 4.3. Produk Hasil Reaksi Transesterifikasi Minyak Minyak Jarak Pagar Dengan Katalis PSS 34 4.4. Hasil Uji Fisis 35 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 3.1. Diagram Pembuatan FAME (Biodiesel) dari Minyak Jarak Pagar 18 3.2. Bagan Uji Karakteristik Biodiesel (FAME) 19 4.1. Grafik Hubungan Antara Prosentase Konversi FAME dengan Lama Reaksi 34 4.2. Grafik hubungan Viscositas dengan Prosentase konversi FAME 36 4.3. Grafik Hubungan Antara Densitas Dengan Prosentase Konversi FAME 37 4.4. Grafik Hubungan Antara Bilangan Iod Dengan Prosentase Konversi FAME 38 4.5. Grafik Hubungan Antara Cloud Point Dengan Prosentase Konversi FAME 40 4.6. Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi FAME 41 Universitas Sumatera Utara DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran A. B. C. Judul Hasil uji titrasi minyak jarak pagar Data Hasil Uji Fisis Gambar-Gambar Percobaan di laboratorium Halaman L-1 L-2 L-3 Universitas Sumatera Utara PENGARUH LAMA REAKSI TERHADAP PERUBAHAN KARAKTERISTIK BIODISEL MINYAK JARAK PAGAR(Jatropha curcas) DENGAN KATALIS POLISTIRENA SULFONAT(PSS) ABSTRAK Telah dilakukan pembuatan biodiesel turunan minyak Jarak Pagar berasam lemak bebas ( ALB) 7,78% melalui proses transesterifikasi. Proses ini dilakukan dalam sebuah autoclave dengan mencampurkan bahan bahan minyak jarak pagar : methanol sebanyak 1:6 mol, katalis PSS 4% berat dari minyak. Reaksi ini berlangsung pada suhu 80oC dengan variasi waktu, 2 jam, dan 6 jam. Transesterifikasi ini menghasikan 2 lapisan yaitulapisan atas mengandung metil ester (FAME) dan lapisan bawah gliserol dan metanol sisa. Lapisan atas dipisahkan menggunakan corong pisah, sisa lapisan bawah ditambahkan n-heksan 100 ml dan kemudian digabungkan dengan FAME. Gabungan kemudian dinetralkan dengan amoniak sebanyak 100 ml diikuti penambahan aquadest 100 ml. Fraksi heksan dibubuhi dengan Na2SO4 anhidrat kemudian disaring . Filtrat didestilasi memisahkan pelarut, selanjutnya divakum. Residu ditimbang kemudian diuji sifat fisisnya seperti viscositas, densitas, bilangan Iod, titik kabut dan kadar air. Dengan menggunakan minyak jarak pagar 50 gr , diperoleh bahan FAME crude 34 gr, konversi 65,240% selama 2 jam. Viscositas 22,65cSt, densitas 0,91gr/cm3, bilangan Iod 67,05g/cm2, titik kabut 1.76oC, dan kadar air 0,0682%. FAME crude sebanyak 40.04 gr dengan konversi77,52%, untuk 6 jam. Viscositas 19,26 cSt, densitas 0,90 gr/cm3, bilangan Iod 67,33mg/g, titik kabut 1.50oC, dan kadar air 0,0736%. Makin lama reaksi makin tinggi konversi reaksi sehingga memberi perubaha penting pada sifat fisis biodiesel. Sifat sifat fisis hasil ini menunjukkan biodiesel turunan minyak jarak pagar dapat dipakai sebagai salah satu alternatif pengganti bahan bakar solar. Kata Kunci : Biodiesel, transesterifikasi, minyak jarakPagar katalis, FAME, viscositas, densitas, bilngan iod, titik kabut, kadar air. Universitas Sumatera Utara EFFECT OF REACTION DURATION ON THE CHANGE IN CHARACTERISTICS OF CASTOR OIL PLANT (Jatropha curcas) BIODIESEL USING POLY STIRENE (PSS) CATALYST ABSTRACT Production of castor oil derived biodiesel with 7.78% free fatty acid (FAA) has been done by transesterification process. The process was carried out in an autoclave by missing the materials of castor oil such as methanol in 1:6 mole, PSS catalyst 4% of the oil Weight. The reaction procced in 80°C with the varyng time 2 and 6 hours. The transesterification resulted in 2 layers ; upper layer containing methyl ester (FAME) and the lower layer containing residual glycerol and methanol. The upper layer was separated by using a separating funnel, the residual lower layers was added by 100 ml n-hexane incorporated into FAME. The incopration was then neutralized by 100 ml ammoniac followed by the addition of 100 ml aqueos. The fraction was destillated to separate the solvent, and then vacuumed. The residue was weighted an then tested for the physical features such as viscosity, density, Iod grade, fogging point and the water content. Using 50 grs castor oil, 34 grs crude FAME was produced, and convertion of 65.24% for 2 hours, viscosity of 22.65cSt, density of 0.9 gr/cm3, Iod grade of 67.05% cm², fogging point of 1.76C, and water content of 0.0682%, the crude FAME of 40.04gr with the conversion of 77.52% for 6 hours. Viscosity of 19.26cSt, density of 0.90 gr/cm3, Iod grade of 67.33 mg/g, fogging point of 1.50°C and water content of 0.0736%. The longer is the reaction, the higher is the reaction conversion that resulted in in important changes in the physical features of biodiesel. The physical features showed that the castor oil-derived biodiesel may be used to be one alternative of substituting solar fuel. Keywors : Biodiesel, transterification, castor oil, cataliyst, FAME, viscosity, Density, Iod Grade, fogging point, water content. Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Akhir-akhir ini dunia sangat prihatin terhadap pemanasan global maupun polusi udara. Penggunaan energi berbasis fosil (minyak tanah,maupun batu bara) sangat merugikan kepada manusia karena dapat memberikan emisi nitrogen oksida (NOx), belerang (SO2),CO2,partikel-partikel halus maupun logam-logam berat. (Dermibas, A., 2010). Peningkatan suhu udara selama satu abad yang lampau suhu udara global telah naik 0,560C. Kenaikan ini disebut dengan perubahan iklim global atau pemanasan global.Gas CO2 yang terdapat di udara memberikan pemantulan pemanasan ke H dengan gugus -SO3H pada molekul organik melalui ikatan kimia pada atom karbonnya. Polistiren bersifat impermeabel terhadap proton, akan tetapi polistiren yang telah tersulfonasi akan permeabel terhadap proton karena memiliki gugus sulfonat (-SO3H). Gugus ini terbentuk akibat reaksi sulfonasi antara polistiren dengan asetil sulfonat. Asam Polistirena Sulfonat (PSS) adalah asam yang berbentuk polimer. Keunggulan Polimer ini lebih bercampur homogen terhadap minyak sehingga lebih efektif sebagai katalis transesterifikasi. Pemisahan katalis Asam Polistirena Sulfonat (PSS) lebih mudah dari asam sulfat karena bobot molekulnya lebih besar dan sifat liophilitas lebih tinggi dari asam sulfat dan dapat dipakai kembali sehingga tidak mencemari lingkungan. Universitas Sumatera Utara 2.6. Pengaruh Katalisator Terhadap Laju Reaksi Peningkatan produksi hasil reaksi yang dilakukan melalui peningkatan temperatur, kadang-kadang tidak efektif, karena mungkin saja hasil yang diharapkan tidak stabil pada temperaturt inggi. Beberapa penemuan pada awal abad 19 menunjukkan ada sejumlah reaksi yang kecepatan reaksinya dipengaruhi oleh adanya substani yang tidak mengalami perubahan sampai akhir proses. Katalis didefinisikan sebagai suatu substansi yang mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa terdapat sebaga produk akhir reaksi. Walaupun menurut definisi jumlah katalisator tidak berubah pada akhir reaksi, tetapi tidak berlaku anggapan bahwa katalisator tidak mengawali jalannya reaksi selama reaksi berlangsung. Katalisator akan mengawali penggabungan senyawa kimia akan terbentuk suatu kompleks antara substansi tersebut dengan katalisator. Kompleksnya yang terbentuk hanya merupakan bentuk hasil antara yang akan terurai kembali menjadi produk reaksi dan molekul katalisator. Katalisator tidak mengalami perubahan pada akhir reaksi, karena itu tidak Memberikan energi kedalam sistem, tetapi katalis akan memberikan mekanisme reaksi alternatif dengan energi pengaktifan yang lebih rendah dibandingkan dengan reaksi tanpa katalis, sehingga adanya katalis akan meningkatkan laju reaksi. 2.7. Metanol Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Metanol merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada keadaan atmosfer metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan dari pada etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri. 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: Universitas Sumatera Utara 2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O Api dari metanol biasanya tidak berwarna. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati bila berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tak terlihat. Karena sifatnya yang beracun, metanol sering digunakan sebagai bahan additif bagi pembuatan alkohol untuk penggunaan industri penambahan "racun" ini akan menghindarkan industri dari pajak yang dapat dikenakan karena etanol merupakan bahan utama untuk minuman keras (minuman beralkohol). Metanol kadang juga disebut sebagai wood alcohol karena ia dahulu merupakan produk samping dari distilasi kayu. Saat ini metanol dihasilkan melului proses multi tahap. Secara singkat, gas alam dan uap air dibakar dalam tungku untuk membentuk gas hidrogen dan karbon monoksida kemudian gas hidrogen dan karbon monoksida ini bereaksi dalam tekanan tinggi dengan bantuan katalis untuk menghasilkan metanol. Tahap pembentukannya adalah endotermik dan tahap sintesisnya adalah eksotermik. 2.7.1 Sifat - Sifat Metanol Sifat – sifat fisik dan kimia metanol ditunjukkan pada tabel 2.3 berikut : Tabel 2.3 Sifat – Sifat Fisika dan Kimia Metanol (Perry, 1984) Massa molar Wujud Specific gravity Titik leleh Titik didih Kelarutan dalam air Keasaman (pKa) 32.04 g/mol cairan tidak berwarna 0.7918 –97 °C, -142.9 °F (176 K) 64.7 °C, 148.4 °F (337.8 K) sangat larut ~ 15.5 2.7.2 Kegunaan Metanol Metanol digunakan secara terbatas dalam mesin pembakaran dalam, dikarenakan metanol tidak mudah terbakar dibandingkan dengan bensin. Metanol campuran merupakan Universitas Sumatera Utara bahan bakar dalam model radio kontrol. Salah satu kelemahan metanol sebagai bahan bakar adalah sifat korosi terhadap beberapa logam, termasuk aluminium. Metanol, merupakan asam lemah, menyerang lapisan oksida yang biasanya melindungi aluminium dari korosi: 6 CH3OH + Al2O3 L 2 Al(OCH3)3 + 3 H2O Ketika diproduksi dari kayu atau bahan oganik lainnya, metanol organik tersebut merupakan bahan bakar terbarui yang dapat menggantikan hidrokarbon. Namun mobil modern pun masih tidak bisa menggunakan BA100 (100% bioalkohol) sebagai bahan bakar tanpa modifikasi. Metanol juga digunakan sebagai solven dan sebagai antifreeze, dan fluida pencuci kaca depan mobil. Penggunaan metanol terbanyak adalah sebagai bahan pembuat bahan kimia lainnya. Sekitar 40% metanol diubah menjadi formaldehyde, dan dari sana menjadi berbagai macam produk seperti plastik, plywood, cat, peledak, dan tekstil. Dalam beberapa pabrik pengolahan air limbah, sejumlah kecil metanol digunakan ke air limbah sebagai bahan makanan karbon untuk denitrifikasi bakteri, yang mengubah nitrat menjadi nitrogen. Bahan bakar direct- methanol unik karena suhunya yang rendah dan beroperasi pada tekanan atmosfer, ditambah lagi dengan penyimpanan dan penanganan yang mudah dan aman membuat methanol dapat digunakan dalam perlengkapan elektronik. 2.8. Gliserol Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas 3 atom karbon. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus –OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida. Sifat fisik dari gliserol merupakan cairan tidak berwarna, tidak berbau, cairan kental dengan rasa yang manis, densitas 1,261, titik lebur 18,20C, titik didih 2900C dan gliserol juga digunakan sebagai penghalus pada krim cukur, sabun, dalam obat batuk dan syrup atau untuk pelembab. Gliserol disebut juga dengan gliserin yang merupakan hasil samping dari reaksi pembentukan biodesel. Gliserol dapat didegredasi secara biologis, tidak beracn dan tidak berbahaya. Universitas Sumatera Utara 2.9. Pengaruh Peningkatan Suhu Pada Reaksi Temperatur dalam reaksi merupakan hal yang penting untuk diperhatikan, karena semakin tinggi temperature maka konversi reaksi semakin tinggi karena molekul yang bergerak di dalam larutan memiliki sejumlah tertentu energi potensial dalam ikatan-ikatan atomnya dan sejumlah energi kinetik dalam gerakan atom-atomnya. Dengan pemanasan atau menaikkan suhu, molekul memperoleh tambahan energi kinetik, lebih sering terjadi tumbukan dan lebih bertenaga, dan mengubah energi kinetik menjadi energi potensial. Agar bereaksi, molekul-molekul yang bertumbukan itu harus mengandung cukup energi potensial untuk mencapai keadaan transisi pada saat bertumbukan dan terjadi pematahan ikatan. Energi yang harus dimiliki molekul untuk melewati keadaan transisi ini merupakan energi aktivasi, sehingga semakin besar energi potensial yang dimiliki molekul akibat pemanasan atau kenaikan suhu, semakin mudah molekul melewati keadaan transisi dan reaksi yang terjadi semakin cepat. 2.10. Reaksi Transesterifikasi Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi antara trigliserida dengan alkohol membentuk metil ester asam lemak (FAME) dan gliserol sebagai produk samping. Persamaan umum Reaksi transesterifikasi ditunjukkan seperti di bawah ini : H2C O HC O H2C O Trigliserida O C O C O C R R + H3C R H2C OH Katalis OH HC OH + H2C OH Glisrol O R C O CH3 Metil ester asam lemak ( FAME ) Metode transesterifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan katalis asam. Katalis asam yang digunakan antara lain seperti asam klorida anhidrat, asam sulfat, maupun turunan sulfonat. Asam sulfat dalam metanol secara umum sudah banyak dilakukan. Minyak nabati mengalami reaksi transesterifikasi dikatalisis dengan campuran 10% asam sulfat dalam Universitas Sumatera Utara metanol sambil dipanaskan. Kemampuan katalisis asam sulfat metanol 1-2% setara dengan sifat asam klorida – metanol 5% dan katalis asam sulfat ini mudah dibuat. Transesterifikasi dengan katalis ini menghasikan alkil ester berjumlah banyak, tetapi berjalan lambat. Faktor perbandingan jumlah alkohol dengan minyak adalah penting. Kelebihan alkohol membuat glisrol sulit untuk diperoleh. Karena itu perbandingan pemakaian alkohol dengan minyak harus dibuat dengan tepat. Dengan prinsip 1-25 bahwa batas bilangan iod yang diperkenankan untuk biodiesel adalah maks 115 gI2/100gr, maka bilangan Iod pada percobaan ini antara 67,14 gI2/100gr – 67,65 gI2/100gr masih berada pada rentang standar mutu biodiesel Indonesia. 4.6 Kadar Air Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar dengan variasi konsentrasi katalis 1% dan 4% lama reaksi 6 jam (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara kadar air dengan prosentase konversi FAME untuk digambarkan seperti grafik di bawah ini : Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Prosentase Konversi FAME Makin kecil kadar air dalam minyak maka mutu biodiesel makin baik, karena kadar air yang kecil dapat memperkecil kemungkinan terjadinya reaksi hidrolisis yang dapat menyebabkan kenaikan kadar asam lemak bebas. Berdasarkan grafik hubungan kadar air terhadap prosentase konversi FAME pada Gambar 4.6, kadar air dari percobaan ini antara 0,083 % - 0,0906%. Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia kadar air maks 0,05% dengan metode uji ASTM D 2709 maka hasil penelitian ini menunjukkan kadar air yang terdapat dalam biodiesel minyak jarak pagar dengan katalis PSS 1% dan 4% Universitas Sumatera Utara sedikit diatas Standar biodiesel Indonesia, tetapi kadar air biodiesel minyak jarak pagar ini dapat ditekan sehingga berada pada rentang standar biodiesel SNI dengan cara pada saat proses pencucian dan pemurnian dibuat lebih bersih dan maksimal. Tingginya kadar air dapat menyebabkan kualitas minyak kurang bagus. 4.7.Flash Point (Titik Nyala) Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap biodiesel minyak jarak pagar dengan variasi konsentrasi katalis 1% dan 4% lama reaksi 6 jam (dari Tabel 4.3), maka hubungan antara titik nyala (Flash Point) dengan prosentase konversi FAME untuk digambarkan seperti grafik di bawah ini : Gambar 4.7 Grafik Hubungan antara Titik Nyala dengan Prosentase Konversi FAME Flash Point (Titik Nyala) dari cairan mudah terbakar adalah suhu terendah dimana bahan bakar tersebut mudah terbakar ketika bereaksi dengan udara. Bila nyala terus terjadi secara terus menerus,maka suhu tersebut dinamakan titik bakar (fire point). Titik nyala yang terlampau tinggi dapat meneyebabkan timbulnya denotasi yaitu ledakan kecil yang tejadi sebelum bahan bakar masuk ruang bahan akar. Hal Universitas Sumatera Utara ini juga dapat meningkatkan resiko bahaya saat penyimpanan.Semakin tinggi titik nyala dari suatu bahan bakar semakin aman penanganan dan penyimpanannya. Jika dibandingkan dengan Standart Biodiesel Indonesia Titik nyala min.100 0C maks dengan metode uji ASTM D 93 maka hasil penelitian ini menunjukkan titik nyala yang terdapat dalam biodiesel minyak jarak pagar dengan katalis PSS 1% dan 4% masih dibawah Standar biodiesel Indonesia, tetapi titik nyala biodiesel minyak jarak pagar ini dapat ditekan sehingga berada pada rentang standar biodiesel SNI dengan cara pada saat proses pencucian dan pemurnian dibuat lebih bersih dan maksimal terutama metanolnya. Tingginya titik nyala dapat menyebabkan penyimpanan minyak kurang aman. Universitas Sumatera Utara BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan terhadap sifat-sifat fisika biodiesel pada minyak jarak pagar (jatropha curcas) dari hasil reaksi transesterifikasi, maka dapat disimpulkan : 1. Transesterifikasi minyak jarak pagar dengan katalis asam polistirena sulfonat (PSS) waktu 6 jam dapat menghasikan metil ester 53,73 % konversi FAME dengan konsentrasi PSS 1% dan mengalami kenaikan menjadi 77,53 % konversi FAME dengan konsentrasi PSS 4 %. 2. Pengaruh hasil metil ester (53,73% dengan 77,53%) dalam reaksi itu terhadap sifat fisis seperti Viskosita berubah 20,76 cSt menjadi 19,76 cSt, densitas 0, 91 gr/cm3 menjadi 0,90 gr/cm3, titik kabut 8,00°C menjadi 1,00°C,bilangan iod 67,65 grI2/100gr menjadi 67,14 grI2/100gr, kadar air 0,083% menjadi 0,0906%, dan titik nyala 350C tidak mengalami perubahan (konstan). 5.2 Saran Dari data konversi metil ester terdapat ada hubungan metil ester terhadap konsentrasi katalis reaksi. Pada konsentrasi 4% diperoleh prosentase konversi metil ester lebih tinggi daripada 1%. Seharusnya FAME yang tinggi memberikan kadar air yang makin kecil dan di imbangi dengan titik nyala yang standard. Hal penyimpangan ini diduga karena minimnya perlakuan pencucian pada langkah pemurnian. Jumlah gliserol yang naik harus diimbangi jumlah air untuk pencucian, sedangkan pemurnian dari metanol dilakukan pemvakuman yang optimum. Universitas Sumatera Utara DAFTAR PUSTAKA Alamsyah, A.N. 2006. Mengenal Biodiesel Crude Palm Oil. Warta Pertamina Edisi No.05/Thn XLI. Badawi, A. Iqbal, Orchidea. 2008,___http://www.its.ac.id., Transesterifikasi Dengan Co-solvent Sebagai Salah Satu Alternatif Peningkatan Yeild Metil Ester Pada Pembuatan Biodiesel Dari Crude Palm Oil, Jurusan Teknik Kimia ITS, Surabaya. Brasmanto,Y.2003.Biji Jarak,Pemanfaatan dan Kegunaannya di Masa Mendatang,dalam :klik Benih.Vol.2.No.01.Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan Bangun, N., 2008. Dimetil Ester Rantai Cabang Sebagai Energi Biodiesel Hasil Turunan Asam Oleat Minyak Kelapa Sawit. Laporan Hasil Penelitan, Universitas Sumatera Utara Darnoko, D., Nasution, A., Bagus, G. 2005. Produksi Biodiesel Dari Crude Palm Oil. Warta PPKS, Medan. Dewi, S.A., 2009. Tehnologi Minyak Nabati “Minyak Kemiri”. Makalah, Fakultas Jurusan Tehnik Kimia Universitas Sebelas Maret, Surakarta Freedman, B., Pyryde, E.H., and Mounts, T.H., 1984. Variabels Affecting The Yields Of Fatty Esters From Transesterified Vegetable Oils. J.AM.Oil Chem.Soc. 61: 1638 – 1643. Guan, G., Kasabe, K., Sakura, N., and Moriyama, K. 2009. Transesterification of Vegetable Oil to Biodiesel Fuel Using Acid Catalists in the Presence of Dimethyl Eter. Fuel 88: 81-86 Gupta,R.B.and,Dermibas,A .2010. Gasoline,Diesel and Ethanol Biofuels from Gases and Plant.Cambride.University Press.New York. Gerpen,J.V.2005.Biodiesel Procesyng and Production Tehnology.86;1097 – 1107. Hendartono, T., 2005. Pemanfaatan Minyak Dari Tumbuhan Untuk Pembuatan Biodiesel, www.Biodiesel.org. Henning,.R.K,2004”Integrate Rural Development by Ultilization of Jatropha curcas L (JCL) as Raw Material and Renewable Energy” dalam : International Conferency Renewable 2004.1 – 4 Juni 2004,Bonn.Germany.www,jatrophaworld.org Universitas Sumatera Utara Holum,John.1990.Fundamentals of General Organic and Biological Chemestry.4th ed,John Wiley & Sons.New York Hambali, E., 2007. Teknologi Bioenergi. Agro Media, Jakarta. Knothe, G., Ounn, R.O., and Bugby, M.O., 1997. Biodiesel: The Ve of Vegetable Oils and Their Derivatives as Alternative Diesel Fuels, Fuels and Chemicals From Biomass. ACS Symposium Series. Ketaren, S., 1986. Minyak Dan Lemak Pangan. Pengantar Teknologi,UI. Kinast, J.A., 2003. Production Of Biodiesels From Multiple Feedstocks And Properties Of Biodiesel/Diesel Blens. Final Report, National Renewable Energi Laboratory, Colorado Marchetti, J.M., V.U. Miguel, and A.F. Errazu. 2007. Possible Methods for Biodiesel Production , Renewable and Sustainable Energy Review Nurcholis, M., 2007. Jarak Pagar dan Biodiesel. Seri Budi Daya. Panjaitan, F., 2008. Produksi Biodiesel Sawit Secara Sinambung. Tesis, Sekolah Pascasarjana USU, Medan. Soerawidjaja.,T.H. dan Arisman Tahar,2003,Mengenai Standar Metode Uji Biodiesel di Indonesia : Sebuah Studi Awal.Kelompok Penelitian dan Pengembangan Energi ITB,Bandung Solomon,Graham,1992.Organic Chemistry.5 th ed,John Wiley % Sons.Canada Tobing, M.,dan Bangun, N. 2009. CaO Dan MgO Sebagai Katalisator Terhadap Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak (Ricinus Communis) Menjadi Metil Ester Asam Lemak. Sikripsi, USU. Widyastuti, L., 2007. Reaksi Metanolisis Minyak Biji Jarak Pagar Menjadi Metil Ester Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Diesel Dengan Menggunakan Katalis KOH. Sikripsi, Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang. Universitas Sumatera Utara L-1 Lampiran A Hasil Uji Titrasi Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) Universitas Sumatera Utara L-2 Lampiran B Data Hasil Uji Fisis Universitas Sumatera Utara L-3 Lampiran C Gambar-Gambar Percobaan di Laboratorium Gambar1: Autoclave (Reaktor) Gambar tempat reaksi transesterifikasi, suhu 80 oC, 2700 rpm Gambar 3 : Pemisahan gliserol dari FAME Gambar 2 : Hasil transesterifikasi FAME dan Gliserol Gambar 4 : Untuk memurnikan biodiesel dari n-Hexana, Metanol dan Eter, Biodiesel didestilasi atau divakum Universitas Sumatera Utara L-4 Gambar 5: Serbuk Na2SO4 dipisahkan dari biodesel dengan menggunakan kertas saring. FAME 1% ,6 jam FAME 4% ,6 jam Gambar 6 : Hasil FAME reaksi katalis 1% dan 4% dalam waktu 6 jam Universitas Sumatera Utara L-5 . Gambar 7 : Alat Uji Viscometer Gambar 8 : Menimbang piknometer yang berisi sampel Universitas Sumatera Utara L-6 Gambar 9 : Alat Uji Bilangan Iod Gambar 10 : Alat Uji Titik Kabut Gambar 11. Pengujian kadar air . Gambar 12 : Alat Uji Flash Point Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) dengan Menggunakan Katalis Polistirena Sulfonat (PSS) Densitas Bilangan Iod HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Titik Kabut Cloud Point Hasil Uji Fisis Viscositas . Jarak Pagar Jatropha curcas . Minyak Jarak Pagar Jatropha curcas Oil . Katalis Metanol TINJAUAN PUSTAKA Kosolven Reaksi Transesterifikasi TINJAUAN PUSTAKA Latar Belakang KESMPULAN DAN SARAN METODOLOGI PENELITIAN 18 METODOLOGI PENELITIAN Persyaratan Kualitas Biodiesel Persyaratan Mutu Solar Titik Kabut Cloud Point dan Titik Tuang Puor Point Bilangan Iod Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar Viskositas Densitas Rapat Massa
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Pengaruh Lama Reaksi Terhadap Perubahan Karakteristik Biodiesel Turunan Minyak Jarak Pagar(Jatropha Curcas) dengan Menggunakan Katalis Polistirena Sulfonat (PSS)

Gratis