95633379-Biodiesel

LOMBA KARYA ILMIAH MAHASISWA ITB BIDANG ENERGI

PENGHARGAAN PT. REKAYASA INDUSTRI

INTENSIFIKASI PROSES PRODUKSI BIODIESEL

Disusun oleh: Mescha Destianna (13003042) Agustinus Zandy (13003073) Nazef (13003090) Soraya Puspasari (13004033)

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG &

PT. REKAYASA INDUSTRI November 2007

LEMBAR PENGESAHAN

1. Judul Penelitian : Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel

2. Himpunan Mahasiswa : Teknik Kimia

3. Bidang Penelitian : Energi

4. Ketua Pelaksana Penelitian

a. Nama Lengkap : Agustinus Zandy

b. NIM : 13003073

5. Anggota Pelaksana Penelitian : 3 orang

6. Jangka Waktu Pelaksanaan : 6 bulan

7. Waktu untuk pelaksanaan kegiatan : 12 jam/minggu

Bandung, November 2007

Menyetujui,

Pembimbing II Pembimbing I

(Dr. Tatang Hernas Soerawidjaja) (Dr. Tirto Prakoso)

NIP.130515653 NIP. 132129257

Kepala Program Studi Dekan Fakultas

(Dr. Sanggono Adisasmito) (Dr. D. Sasongko)

NIP. 132049401 NIP. 130931163

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel i

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan

hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian yang berjudul

“Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel” ini.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Dr. Tirto Prakoso

dan Dr. Tatang Hernas Soerawidjaja atas bimbingan dan arahannya, sehingga penulis

dapat menyelesaikan penelitian ini. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih

kepada orang tua penulis dan semua pihak yang telah memberikan bantuan baik secara

moril maupun materiil selama pengerjaan penelitian ini.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis

mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan laporan

penelitian ini. Akhir kata, penulis berharap laporan penelitian ini dapat bermanfaat bagi

semua pihak.

Bandung, November 2007

Penulis

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel ii

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Kata Pengantar ii

Daftar Isi iii

Daftar Tabel vi

Daftar Gambar vii

BAB I. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

1.2 Rumusan Masalah

1.3 Tujuan

1.4 Ruang Lingkup

1

1

3

3

4

BAB II. Tinjauan Pustaka

2.1 Biodiesel dari Minyak Nabati

2.1.1 Minyak Nabati

2.1.2 Komposisi dalam Minyak Nabati

2.1.2.1 Trigliserida

2.1.2.2 Asam Lemak Bebas

2.1.3 Minyak Nabati dari Kelapa Sawit

2.2 Proses Pembuatan Biodiesel

2.2.1 Esterifikasi

2.2.2 Transesterifikasi

2.2.3 Hal-hal yang Mempengaruhi reaksi Transesterifikasi

2.3 Syarat Mutu Biodiesel

2.4 Tinjauan Beberapa Proses Produksi Biodiesel

2.4.1 Proses BIOX

2.4.2 Proses Lurgi

2.4.3 Proses MPBO

2.4.4 Biodiesel ITB

2.5 Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel ITB

5

5

5

6

7

7

8

10

10

10

12

13

15

15

16

18

19

23

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel iii

BAB III. Rancangan Penelitian

3.1 Metodologi

3.2 Percobaan

3.2.1 Bahan

3.2.2 Alat

3.2.3 Prosedur

3.2.3.1 Pembuatan Biodiesel

3.2.3.2 Analisis Sifat-sifat Fisik Biodiesel Hasil Transesterifikasi

3.2.4 Variasi

3.3 Interpretasi Data

3.4 Jadwal

BAB IV. Hasil dan Pembahasan

4.1 Transesterifikasi Tahap I

4.1.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap % Gliserol

Terikat

4.1.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap %Konversi

Biodiesel

4.2 Transesterifikasi Tahap II

4.2.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap % Gliserol

Terikat

4.2.1.1 Pengaruh pada Transesterifikasi Tahap II dari

Transesterifikasi Tahap I 30 menit dengan jumlah metanol

Tahap I 1,3 stoikiometri







4.2.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap %Konversi

Biodiesel

25

25

26

26

26

28

28

30

30

31

32

33

33

33

34

35

35

36

36

37

37

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel iv

BAB V Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

5.2 Saran

39

39

39

Daftar Pustaka 40

Lampiran A Contoh Perhitungan 41

Lampiran B Hasil Antara 44

Lampiran C Metode Analisis Standar untuk Angka Asam Biodiesel Ester Alkil

(FBI-A01-03)

48

Lampiran D Metode Analisis Standar untuk Kadar Gliserol Total, Bebas, dan

Terikat di dalam Biodiesel Ester Alkil : Metode Iodometri-Asam

Periodat (FBI-A02-03)

51

Lampiran E Metode Analisis Standar untuk Angka Penyabunan dan Kadar Ester

Biodiesel Ester Alkil (FBI-A03-03)

56

Lampiran F Material Safety Data Sheet (MSDS)

Lampiran G Biodata Anggota Kelompok

58

59

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel v

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Porsi Konsumsi Minyak Solar Sektor Transportasi 1995-2010 1

Tabel 2.1 Tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitasnya 6

Tabel 2.2 Kandungan asam lemak bebas dari berbagai minyak kelapa sawit 9

Tabel 2.3 Parameter kualitas minyak sawit CPO dan RBDPO 9

Tabel 2.4 Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006 14

Tabel 3.1 Variasi percobaan 31

Tabel 3.2

Tabel B.1

Tabel B.2

Tabel B.3

Tabel B.4

Jadwal tentatif kegiatan penelitian

Persentase gliserol total trans I pada berbagai waktu dengan

temperatur reaksi 60oC

Persentase gliserol bebas trans I pada berbagai waktu dengan


Persentase gliserol total trans II pada berbagai waktu dengan

temperatur ruang

Persentase gliserol bebas trans II pada berbagai waktu dengan

temperatur ruang

32

44

45

46

47

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel vi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Kurva Produksi dan Konsumsi Bahan Bakar Minyak di Indonesia 2

Gambar 1.2 Kurva Produksi, Konsumsi CPO untuk Industri dan

Kebutuhan Pangan di Indonesia

2

Gambar 2.1 Struktur molekul monogliserida, digliserida, dan trigliserida 7

Gambar 2.2 Struktur molekul asam lemak bebas 7

Gambar 2.3 Beberapa gambar kelapa sawit (Elaeis guineensis) 9

Gambar 2.4 Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester 10

Gambar 2.5 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida menjadi ester metil

asam-asam lemak

11

Gambar 2.6 Tahapan reaksi transesterifikasi 11

Gambar 2.7 Pengaruh temperatur terhadap waktu pencapaian konversi 13

Gambar 2.8 Diagram blok proses pembuatan Biodiesel Lurgi 17

Gambar 2.9 Skema Tahap Transesterifikasi Proses Lurgi 17

Gambar 2.10 Process Flow Diagram Pembuatan Biodiesel MPOB 19

Gambar 2.11 Diagram blok pembuatan Biodiesel ITB 20

Gambar 2.12 Susunan reaktor dan decanter pada tahap transesterifikasi 21

Gambar 2.13 Process Flow Diagram Pembuatan Biodiesel ITB 22

Gambar 2.14 Produksi Biodiesel ITB sebagai fungsi waktu 23

Gambar 2.15 Intensifikasi produksi Biodiesel ITB 24

Gambar 2.16 Intensifikasi produksi Biodiesel ITB tanpa tahap esterifikasi 24

Gambar 3.1 Peralatan reaksi esterifikasi dan transesterifikasi skala

laboratorium

27

Gambar 3.2 Diagram pelaksanaan percobaan 28

Gambar 3.3

Gambar 4.1

Gambar 4.2

Pemisahan gliserol

Kurva % gliserol terikat terhadap waktu reaksi transesterifikasi

tahap I pada variasi jumlah metanol dan temperatur reaksi 60°C

Kurva % konversi terhadap waktu reaksi transesterifikasi tahap I

pada variasi jumlah metanol dan temperatur reaksi 60°C

29

33

34

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel vii

Gambar 4.3

Gambar 4.4

Gambar B.1

Gambar B.2

Gambar B.3

Gambar B.4

Kurva % gliserol terikat terhadap waktu reaksi transesterifikasi

tahap II pada variasi jumlah metanol serta waktu reaksi tahap I

Kurva % konversi terhadap waktu reaksi transesterifikasi tahap II

pada variasi jumlah metanol serta waktu reaksi tahap I

Kurva persentase gliserol total trans I pada berbagai waktu dengan


Kurva persentase gliserol bebas trans I pada berbagai waktu

dengan temperatur reaksi 60oC

Kurva persentase gliserol total trans II pada berbagai waktu

dengan temperatur ruang

Kurva persentase gliserol bebas trans II pada berbagai waktu


35

37

44

45

46

47

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel viii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bahan bakar minyak adalah sumber energi dengan konsumsi yang terbesar untuk saat

ini diseluruh dunia jika dibandingkan dengan sumber energi lainnya. Tetapi saat ini

dunia mengalami krisis bahan bakar minyak. Saat ini harga minyak mentah dunia terus

meningkat. Banyak negara, terutama Indonesia, mengalami masalah kekurangan bahan

bakar minyak (dari bahan bakar fosil) untuk negaranya sendiri. Indonesia, khususnya,

telah mengimpor bahan bakar minyak (terutama bahan bakar diesel/solar) untuk

kebutuhan negara dengan jumlah yang cukup besar. Data konsumsi minyak solar di

indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Porsi konsumsi minyak solar sektor transportasi 1995-2010

Tahun 1995 2000 2005 2010 Transportasi Milyar liter 6,91 9,69 13,12 18,14 Total Milyar liter 15,84 21,39 27,05 34,71 Porsi % 43,62 45,29 48,50 52,27

Sumber: Penulisan Laporan dan Seminar Loli Anggraini dan Andini Noprianti, 2004

Jumlah minyak solar yang diimpor adalah :

• 1999 : 5 milyar liter atau 25% kebutuhan nasional

• 2001 : 8 milyar liter atau 34% kebutuhan nasional

• 2006 : 15 milyar liter atau 50% kebutuhan nasional (jika tak ada pembangunan

kilang baru)

Stok minyak mentah yang berasal dari fosil ini terus menurun sedangkan jumlah

konsumsinya terus meningkat setiap tahunnya, sehingga perlu dicari alternatif bahan

bakar lain, terutama dari bahan yang terbarukan. Salah satu alternatifnya adalah

biodiesel, untuk menggantikan solar.

Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel 1

Gambar 1.1 Kurva produksi dan konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia

Biodiesel secara umum adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari bahan

terbarukan atau secara khusus merupakan bahan bakar mesin diesel yang terdiri atas

ester alkil dari asam-asam lemak. Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati, minyak

hewani atau dari minyak goreng bekas/daur ulang. Bahan baku biodiesel yang

berpotensi besar di Indonesia untuk saat ini adalah minyak mentah kelapa sawit (Crude

Palm Oil atau CPO), dimana produksi kelapa sawit sangat tinggi di Indonesia. Jumlah

produksi dan konsumsi CPO di Indonesia dapat dilihat pada Gambar 1.2.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Tahun

Volu

me

(100

0MT)

Produksi CPO Konsumsi CPO untuk industriKonsumsi CPO untuk Pangan

Gambar 1.2 Kurva produksi, konsumsi CPO untuk industri dan

kebutuhan pangan di Indonesia Sumber :www.indexmundi.com


Biodiesel ini diharapkan dapat menggantikan solar sebagai bahan dasar mesin diesel.

Keuntungan-keuntungan dari biodiesel adalah angka setananya lebih tinggi dari angka

setana solar yang ada saat ini, gas buang hasil pembakaran biodiesel lebih ramah

lingkungan karena hampir tidak mengandung gas SOx, akselerasi mesin lebih baik, dan

tarikan lebih ringan.

Banyak negara di dunia ini yang telah memproduksi biodiesel dan juga telah terdapat

beberapa jenis proses biodiesel, seperti proses BIOX (Canada), Lurgi (Jerman), Energea

(Austria), dan MPOB (Malaysia). Secara umum proses-proses diatas memiliki

kemiripan dengan yang ada di Indonesia, yaitu salah satunya di ITB. Proses produksi

biodiesel yang ada di ITB saat ini adalah proses produksi dengan tahap esterifikasi dan

dilanjutkan dengan tahap transesterifikasi. Tahap transesterifikasi terdiri dari 2 tahap

dengan waktu reaksi yaitu 2 jam untuk setiap tahapnya. Tahap esterifikasi digunakan

untuk mengkonversi asam lemak bebas menjadi alkil ester, sedangkan tahap

transesterifikasi digunakan untuk mengkonversi trigliserida menjadi alkil ester.

1.2. Rumusan Masalah

Proses pembuatan Biodiesel ITB yang ada saat ini dinilai kurang optimal karena waktu

reaksi untuk memproduksi biodiesel masih cukup lama, sehingga jumlah produksi

biodiesel yang dihasilkan per satuan waktu pun belum optimum. Produksi biodiesel per

satuan waktu dapat ditingkatkan dengan memperbaiki proses yang ada, yaitu dengan

mempersingkat waktu reaksi biodiesel. Waktu produksi yang akan dipersingkat adalah

waktu reaksi pada tahap transesterifikasi, yang saat ini dibutuhkan waktu 2 jam untuk

setiap tahapnya (terdapat 2 tahap transesterifikasi) sehingga total waktu 4 jam untuk

satu partainya.

1.3. Tujuan

Merujuk kepada hal yang telah dibahas pada bagian rumusan masalah sebelumnya,

tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa jauh parameter-parameter

keberhasilan produksi berubah terhadap parameter-parameter operasi. Parameter-


parameter yang akan diamati adalah parameter-parameter yang terdapat pada tahap

transesterifikasi. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk menentukan waktu reaksi

optimum yang dibutuhkan pada tahap transesterifikasi untuk produksi biodiesel namun

masih tetap memenuhi spesifikasi produk biodiesel yang telah ditentukan (syarat mutu

biodiesel menurut SNI-04-7182-2006).

1.4. Ruang Lingkup

Penelitian ini dibatasi pada intensifikasi tahap transesterifikasi proses produksi biodiesel,

yaitu diusahakan untuk mempersingkat waktu transesterifikasi dengan total 4 jam

menjadi lebih kecil dari 2 jam. Ruang lingkup penelitian ini adalah :

a. Transesterifikasi RBDPO (Refined Bleached Deodorized Palm Olein) dengan

jumlah metanol (CH3OH) 1,5 kali metanol stoikiometri

b. Memvariasikan perbandingan jumlah metanol yang diumpankan pada tahap I

dan II transesterifikasi

c. Mencari informasi waktu yang tepat berdasarkan parameter keberhasilan reaksi

(konversi trigliserida atau jumlah total gliserol) sehingga waktu reaksi lebih

singkat

d. Melakukan analisa kualitas produk biodiesel terhadap kesesuaian dengan

spesifikasi yang telah ditentukan


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biodiesel dari Minyak Nabati

2.1.1 Minyak Nabati

Pengertian ilmiah paling umum dari istilah ‘biodiesel’ mencakup sembarang (dan

semua) bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumber daya hayati atau biomassa.

Sekalipun demikian, makalah ini akan menganut definisi yang pengertiannya lebih

sempit tetapi telah diterima luas di dalam industri, yaitu bahwa “biodiesel adalah bahan

bakar mesin/motor diesel yang terdiri atas ester alkil dari asam-asam lemak”

(Soerawidjaja,2006).

Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati maupun lemak hewan, namun yang paling

umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah minyak nabati.

Minyak nabati dan biodiesel tergolong ke dalam kelas besar senyawa-senyawa organik

yang sama, yaitu kelas ester asam-asam lemak. Akan tetapi, minyak nabati adalah

triester asam-asam lemak dengan gliserol, atau trigliserida, sedangkan biodiesel adalah

monoester asam-asam lemak dengan metanol. Perbedaan wujud molekuler ini memiliki

beberapa konsekuensi penting dalam penilaian keduanya sebagai kandidat bahan bakar

mesin diesel :

1. Minyak nabati (yaitu trigliserida) berberat molekul besar, jauh lebih besar dari

biodiesel (yaitu ester metil). Akibatnya, trigliserida relatif mudah mengalami

perengkahan (cracking) menjadi aneka molekul kecil, jika terpanaskan tanpa kontak

dengan udara (oksigen).

2. Minyak nabati memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari minyak

diesel/solar maupun biodiesel, sehingga pompa penginjeksi bahan bakar di dalam

mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan (atomization) yang baik ketika

minyak nabati disemprotkan ke dalam kamar pembakaran.


3. Molekul minyak nabati relatif lebih bercabang dibanding ester metil asam-asam

lemak. Akibatnya, angka setana minyak nabati lebih rendah daripada angka setana

ester metil. Angka setana adalah tolok ukur kemudahan menyala/terbakar dari suatu

bahan bakar di dalam mesin diesel.

Di luar perbedaan yang memiliki tiga konsekuensi penting di atas, minyak nabati dan

biodiesel sama-sama berkomponen penyusun utama (≥ 90 %-berat) asam-asam lemak.

Pada kenyataannya, proses transesterifikasi minyak nabati menjadi ester metil asam-

asam lemak, memang bertujuan memodifikasi minyak nabati menjadi produk (yaitu

biodiesel) yang berkekentalan mirip solar, berangka setana lebih tinggi, dan relatif lebih

stabil terhadap perengkahan.

Semua minyak nabati dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar namun dengan

proses-proses pengolahan tertentu (Y.M Choo, 1994). Tabel 2.1 menunjukkan berbagai

macam tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitas yang dihasilkannya.

Tabel 2.1 Tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitasnya

Nama Indo Nama Inggris Nama Latin Kg-/ha/thn Sawit Oil palm Elaeis guineensis 5000

Kelapa Coconut Cocos nucifera 2260 Alpokat Avocado Persea americana 2217 K. Brazil Brazil nut Bertholletia excelsa 2010

K. Makadam Macadamia nut Macadamia ternif. 1887 Jarak pagar Physic nut Jatropha curcas 1590

Jojoba Jojoba Simmondsia califor. 1528 K. pekan Pecan nut Carya pecan 1505

Jarak kaliki Castor Ricinus communis 1188 Zaitun Olive Olea europea 1019 Kanola Rapeseed Brassica napus 1000 Opium Poppy Papaver somniferum 978

Sumber: Soerawidjaja, 2006

2.1.2 Komposisi dalam Minyak Nabati

Komposisi yang terdapat dalam minyak nabati terdiri dari trigliserida-trigliserida asam

lemak (mempunyai kandungan terbanyak dalam minyak nabati, mencapai sekitar


95%-b), asam lemak bebas (Free Fatty Acid atau biasa disingkat dengan FFA), mono-

dan digliserida, serta beberapa komponen-komponen lain seperti phosphoglycerides,

vitamin, mineral, atau sulfur. Bahan-bahan mentah pembuatan biodiesel adalah

(Mittelbach, 2004):

a. trigliserida-trigliserida, yaitu komponen utama aneka lemak dan minyak-lemak, dan

b. asam-asam lemak, yaitu produk samping industri pemulusan (refining) lemak dan

minyak-lemak.

2.1.2.1 Trigiliserida

Trigliserida adalah triester dari gliserol dengan asam-asam lemak, yaitu asam-asam

karboksilat beratom karbon 6 s/d 30. Trigliserida banyak dikandung dalam minyak dan

lemak, merupakan komponen terbesar penyusun minyak nabati. Selain trigliserida,

terdapat juga monogliserida dan digliserida. Struktur molekul dari ketiga macam

gliserid tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1.

O

OH

OH

R

O

O

OH

O

R

O

R

O

O

O

R

O

R

O

OR

O

MONOGLYCERIDE DIGLYCERIDE TRIGLYCERIDE

Gambar 2.1 Struktur molekul monogliserida, digliserida, dan trigliserida

2.1.2.2 Asam Lemak Bebas

Gambar 2.2 Struktur molekul asam lemak bebas


Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terpisahkan dari trigliserida, digliserida,

monogliserida, dan gliserin bebas. Hal ini dapat disebabkan oleh pemanasan dan

terdapatnya air sehingga terjadi proses hidrolisis. Oksidasi juga dapat meningkatkan

kadar asam lemak bebas dalam minyak nabati.

Dalam proses konversi trigliserida menjadi alkil esternya melalui reaksi transesterifikasi

dengan katalis basa, asam lemak bebas harus dipisahkan atau dikonversi menjadi alkil

ester terlebih dahulu karena asam lemak bebas akan mengkonsumsi katalis. Kandungan

asam lemak bebas dalam biodiesel akan mengakibatkan terbentuknya suasana asam

yang dapat mengakibatkan korosi pada peralatan injeksi bahan bakar, membuat filter

tersumbat dan terjadi sedimentasi pada injektor (www.journeytoforever.com).

Pemisahan atau konversi asam lemak bebas ini dinamakan tahap preesterifikasi.

2.1.3 Minyak Nabati dari Kelapa Sawit

Potensi kelapa sawit di dunia sangat besar, hal ini ditandai dengan perolehan kelapa

sawit yang mencapai 5000 kg per hektar per tahun (dapat dilihat pada Tabel 2.1). Dari

kelapa sawit dapat dihasilkan minyak kelapa sawit (biasa disebut dengan palm oil) yang

sangat potensial untuk digunakan sebagai pengganti bahan bakar diesel. Keunggulan

palm oil sebagai bahan baku biodiesel adalah kandungan asam lemak jenuh yang tinggi

sehingga akan menghasilkan angka setana yang tinggi. Selain itu palm oil mempunyai

perolehan biodiesel yang tinggi per hektar kebunnya.

Terdapat dua jenis minyak sawit yang dapat dibuat dari kelapa sawit, misalnya Crude

Palm Oil (CPO) yang didapat dari daging buah kelapa sawit, atau Crude Palm Kernel

Oil yang didapat dari inti biji kelapa sawit. Namun CPO mempunyai komposisi asam

lemak bebas yang cukup tinggi sehingga apabila digunakan sebagai bahan baku

pembuatan biodiesel, sebelum tahap transesterifikasi perlu dilakukan tahap konversi

FFA terlebih dahulu yang dinamakan dengan tahap esterifikasi. Selain dari dua jenis

minyak sawit yang telah disebutkan diatas, terdapat juga fraksi minyak sawit turunan

CPO yang sudah dimurnikan yaitu Refined Bleached Deodorized Palm Oil (RBDPO).

Perbedaannya adalah pada RBDPO kandungan asam lemak bebas sudah sangat kecil,


sehingga tidak diperlukan lagi tahap preesterifikasi. Komposisi asam lemak bebas dari

berbagai minyak yang dapat dihasilkan dari kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Kandungan asam lemak bebas dari berbagai minyak kelapa sawit

Minyak FFA RBD Palm Oil < 0.1 %

Crude Palm Oil 1 – 10 % Palm Fatty Acid Distillate 70 – 90 %

Crude Palm Kernel Oil 1 – 10 % Crude Palm Stearin 1 – 10 %

Palm Sludge Oil 10 – 80 % Sumber: Yuen May Choo, 1987

Setiap minyak nabati mempunyai karakteristik tersendiri. Parameter kualitas minyak

sawit CPO dan RBDPO dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Parameter kualitas minyak sawit CPO dan RBDPO

Parameter CPO RBDPO Angka asam 6,9 mgKOH/g oil 0,49 – 0,59 mgKOH/g oil Angka penyabunan 200-205 mgKOH/g oil 199 – 217 mgKOH/g oil Kandungan FFA 2,5 – 4,2 %-w < 0.1 %-w

Sumber: Mittelbach,2004 dan Prakoso,Tirto 2005,www.ptpn13.com

(a) pohon kelapa sawit (b) tandan buah segar (TBS) sawit

(c) bentuk buah (d). irisan melintang buah sawit

Gambar 2.3 Beberapa gambar kelapa sawit (Elaeis guineensis)


2.2 Proses Pembuatan Biodiesel

2.2.1 Esterifikasi

Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi

mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang cocok adalah zat

berkarakter asam kuat dan, karena ini, asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin

penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam praktek

industrial (Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar reaksi bisa berlangsung ke

konversi yang sempurna pada temperatur rendah (misalnya paling tinggi 120° C),

reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (biasanya lebih

besar dari 10 kali nisbah stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan

dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak. Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari

kondisi-kondisi reaksi dan metode penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam

lemak ke ester metilnya dapat dituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi

esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.4.

RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O

Gambar 2.4 Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester

Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel dari minyak berkadar asam lemak

bebas tinggi (berangka-asam ≥ 5 mg-KOH/g). Pada tahap ini, asam lemak bebas akan

dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi biasa diikuti dengan tahap

transesterfikasi. Namun sebelum produk esterifikasi diumpankan ke tahap

transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang dikandungnya harus

disingkirkan terlebih dahulu.

2.2.2 Transesterifikasi

Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari

trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan

menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-alkohol monohidrik


yang menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling umum

digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi (sehingga reaksi

disebut metanolisis). Jadi, di sebagian besar dunia ini, biodiesel praktis identik dengan

ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil Ester, FAME). Reaksi transesterifikasi

trigliserida menjadi metil ester dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Reaksi Transesterifikasi dari Trigliserida menjadi ester metil asam-asam lemak

Transesterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya katalis,

konversi yang dihasilkan maksimum namun reaksi berjalan dengan lambat

(Mittlebatch,2004). Katalis yang biasa digunakan pada reaksi transesterifikasi adalah

katalis basa, karena katalis ini dapat mempercepat reaksi.

Reaksi transesterifikasi sebenarnya berlangsung dalam 3 tahap yaitu sebagai berikut:

Gambar 2.6 Tahapan reaksi transesterifikasi

Produk yang diinginkan dari reaksi transesterifikasi adalah ester metil asam-asam lemak.

Terdapat beberapa cara agar kesetimbangan lebih ke arah produk, yaitu:

a. Menambahkan metanol berlebih ke dalam reaksi

b. Memisahkan gliserol

c. Menurunkan temperatur reaksi (transesterifikasi merupakan reaksi eksoterm)


2.2.3 Hal-hal yang Mempengaruhi Reaksi Transesterifikasi

Pada intinya, tahapan reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu menginginkan

agar didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi

reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi

adalah sebagai berikut (Freedman, 1984):

a. Pengaruh air dan asam lemak bebas

Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka asam yang

lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam

lemak bebas lebih kecil dari 0.5% (<0.5%). Selain itu, semua bahan yang akan

digunakan harus bebas dari air. Karena air akan bereaksi dengan katalis,

sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar dari kontak

dengan udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida.

b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah

Secara stoikiometri, jumlah alkohol yang dibutuhkan untuk reaksi adalah 3 mol

untuk setiap 1 mol trigliserida untuk memperoleh 3 mol alkil ester dan 1 mol

gliserol. Perbandingan alkohol dengan minyak nabati 4,8:1 dapat menghasilkan

konversi 98% (Bradshaw and Meuly, 1944). Secara umum ditunjukkan bahwa

semakin banyak jumlah alkohol yang digunakan, maka konversi yang

diperoleh juga akan semakin bertambah. Pada rasio molar 6:1, setelah 1 jam

konversi yang dihasilkan adalah 98-99%, sedangkan pada 3:1 adalah 74-89%.

Nilai perbandingan yang terbaik adalah 6:1 karena dapat memberikan konversi

yang maksimum.

c. Pengaruh jenis alkohol

Pada rasio 6:1, metanol akan memberikan perolehan ester yang tertinggi

dibandingkan dengaan menggunakan etanol atau butanol.

d. Pengaruh jenis katalis

Alkali katalis (katalis basa) akan mempercepat reaksi transesterifikasi bila

dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling populer untuk

reaksi transesterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida

(KOH), natrium metoksida (NaOCH3), dan kalium metoksida (KOCH3).

Katalis sejati bagi reaksi sebenarnya adalah ion metilat (metoksida). Reaksi


transesterifikasi akan menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah

katalis 0,5-1,5%-b minyak nabati. Jumlah katalis yang efektif untuk reaksi

adalah 0,5%-b minyak nabati untuk natrium metoksida dan 1%-b minyak

nabati untuk natrium hidroksida.

e. Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati

Perolehan metil ester akan lebih tinggi jika menggunakan minyak nabati

refined. Namun apabila produk metil ester akan digunakan sebagai bahan bakar

mesin diesel, cukup digunakan bahan baku berupa minyak yang telah

dihilangkan getahnya dan disaring.

f. Pengaruh temperatur

Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperatur 30 - 65° C (titik didih

metanol sekitar 65° C). Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh

akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat. Hal ini ditunjukan pada

Gambar 2.7. Untuk waktu 6 menit, pada temperatur 60oC konversi telah

mencapai 94% sedangkan pada 45oC yaitu 87% dan pada 32oC yaitu 64%.

Temperatur yang rendah akan menghasilkan konversi yang lebih tinggi namun

dengan waktu reaksi yang lebih lama.

Gambar 2.7 Pengaruh temperatur terhadap waktu pencapaian konversi

2.3 Syarat Mutu Biodiesel

Suatu teknik pembuatan biodiesel hanya akan berguna apabila produk yang

dihasilkannya sesuai dengan spesifikasi (syarat mutu) yang telah ditetapkan dan berlaku


di daerah pemasaran biodiesel tersebut. Persyaratan mutu biodiesel di Indonesia sudah

dibakukan dalam SNI-04-7182-2006, yang telah disahkan dan diterbitkan oleh Badan

Standarisasi Nasional (BSN) tanggal 22 Februari 2006 (Soerawidjaja,2006). Tabel 2.4

menyajikan persyaratan kualitas biodiesel yang diinginkan.

Tabel 2.4 Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006.

Parameter dan satuannya Batas nilai Metode uji Metode setara

Massa jenis pada 40 oC, kg/m3 850 – 890 ASTM D 1298 ISO 3675 Viskositas kinematik pada 40 oC, mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0 ASTM D 445 ISO 3104 Angka setana min. 51 ASTM D 613 ISO 5165 Titik nyala (mangkok tertutup), oC min. 100 ASTM D 93 ISO 2710 Titik kabut, oC maks. 18 ASTM D 2500 - Korosi bilah tembaga ( 3 jam, 50 oC) maks. no. 3 ASTM D 130 ISO 2160 Residu karbon, %-berat,

- dalam contoh asli - dalam 10 % ampas distilasi

Maks. 0,05 (maks 0,03)

ASTM D 4530 ISO 10370

Air dan sedimen, %-vol. maks. 0,05 ASTM D 2709 - Temperatur distilasi 90 %, oC maks. 360 ASTM D 1160 - Abu tersulfatkan, %-berat maks. 0,02 ASTM D 874 ISO 3987 Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 100 ASTM D 5453 prEN ISO 20884 Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 AOCS Ca 12-55 FBI-A05-03 Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,8 AOCS Cd 3-63 FBI-A01-03 Gliserol bebas, %-berat maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Gliserol total, %-berat maks. 0,24 AOCS Ca 14-56 FBI-A02-03 Kadar ester alkil, %-berat min. 96,5 dihitung*) FBI-A03-03 Angka iodium, g-I2/(100 g) maks. 115 AOCS Cd 1-25 FBI-A04-03 Uji Halphen negatif AOCS Cb 1-25 FBI-A06-03

*) berdasarkan angka penyabunan, angka asam, serta kadar gliserol total dan gliserol bebas; rumus perhitungan dicantumkan dalam FBI-A03-03

Sumber: Soerawidjaja, 2006

Parameter yang menunjukkan keberhasilan pembuatan biodiesel dapat dilihat dari

kandungan gliserol total dan gliserol bebas (maksimal 0,24%-b dan 0,02%-b) serta

angka asam (maksimal 0,8) dari biodiesel hasil produksi. Terpenuhinya semua

persyaratan SNI-04-7182-2006 oleh suatu biodiesel menunjukkan bahwa biodiesel

tersebut tidak hanya telah dibuat dari bahan mentah yang baik, melainkan juga dengan

tatacara pemrosesan serta pengolahan yang baik pula.


2.4 Tinjauan Beberapa Proses Produksi Pembuatan Biodiesel

2.4.1 Proses Biox

Proses BIOX adalah proses produksi biodiesel berkualitas ASTM D6751 atau EN

14214 yang dapat menggunakan feedstock apapun (minyak tumbuhan, minyak biji-

bijian, limbah lemak hewan, bahkan daur ulang sisa minyak masak), dan dengan biaya

produksi yang dapat bersaing dengan petroleum diesel (www.bioxcorp.com).

Proses pembuatan metil ester yang umum adalah dengan mereaksikan metanol dan

trigliserida. Pada proses ini akan terbentuk 2 fasa, yaitu fasa metanol dan fasa

trigliserida, dimana reaksi hanya berlangsung pada fasa metanol. Reaksi ini

berlangsung dengan laju reaksi yang cukup lambat pada temperatur ruang, mencapai

beberapa jam, dan konversi yang tidak maksimal. Professor David Boocock dari

University of Toronto menemukan bahwa reaksi berlangsung lambat karena adanya 2

fasa ini, sehingga laju reaksi akan dibatasi oleh peristiwa perpindahan massa. Untuk

menghindari hal tersebut, digunakan ko-pelarut inert yang murah dan dapat di daur

ulang (biasanya tetrahidrofuran, THF, atau metiltersierbutileter, MTBE) sehingga

terbentuk satu fasa yang kaya minyak dan reaksi berlangsung dalam satu fasa. Selain itu

digunakan metanol berlebih (20:1 sampai 30:1 mol metanol terhadap mol trigliserida)

untuk meningkatkan polaritas dari campuran. Hasilnya adalah peningkatan laju reaksi

yang signifikan, sehingga reaksi dapat mencapai konversi 99 % dalam hitungan menit.

Proses BIOX yang dikembangkannya pun telah dapat digunakan untuk berbagai macam

kualitas feed dengan harga yang lebih murah, dan berlangsung pada temperatur dan

tekanan mendekati kondisi ruang (ambient).

Keuntungan-keuntungan dari proses BIOX antara lain :

• Dapat menggunakan feed dengan kandungan asam lemak yang tinggi sekalipun

(mencapai 30 %), sehingga dapat digunakan feed yang murah seperti limbah

lemak hewan atau minyak masak/minyak sawit yang didaur ulang.

• Yield (perolehan) biodiesel dari lemak/minyak tinggi, mencapai 1:1.


• Karena laju reaksi yang cepat, dapat digunakan proses kontinu untuk

menggantikan proses batch yang biasa digunakan.

• Biaya produksi dapat dipangkas sampai 50 % dan biaya kapital (modal) sampai

40 %, sehingga harga biodiesel dapat bersaing dengan petrodiesel.

• BIOX Corp (perusahaan pemegang hak paten BIOX process) mengklaim bahwa

mereka dapat mengubah minyak bekas/limbah menjadi biodiesel dengan biaya 7

cent ($CAD) per liter, saat saingannya hanya dapat mengubah minyak tumbuhan

(virgin) dengan biaya mencapai 25 cent per liter.

2.4.2 Proses Lurgi

Proses Lurgi adalah proses produksi biodiesel yang juga dapat menggunakan feedstock

apapun (minyak tumbuhan, minyak biji-bijian, limbah lemak hewan, bahkan daur ulang

sisa minyak masak). Proses Lurgi ini dilakukan secara kontinyu dengan tahap

esterifikasi dan tahap transesterifikasi. Tahap transesterifikasi pada proses Lurgi ini

dilakukan dengan 2 tahap dalam 2 reaktor yang terpisah. Masing-masing reaktor terdiri

dari bagian berpengaduk dan bak penampungan yang berfungsi sebagai dekanter.

Minyak mentah, yang mengandung kadar asam lemak bebas cukup tinggi, diesterifikasi

terlebih dahulu untuk mengkonversi asam lemak bebas menjadi metil ester. Setelah

asam lemaknya dikonversi menjadi metil ester, minyak mentah ini dimasukkan dalam

reaktor transesterifikasi yang akan mengkonversi trigliserida menjadi metil ester. Skema

proses Lurgi ini dapat dilihat pada Gambar 2.8, sedangkan skema alat proses

transesterifikasinya dapat dilihat pada Gambar 2.9.


Gambar 2.8 Diagram blok proses pembuatan biodiesel Lurgi

Gambar 2.9 Skema tahap transesterifikasi proses Lurgi

Pada Gambar 2.9 ditunjukkan bahwa minyak mentah akan dimasukkan bersamaan ke

dalam reaktor pertama dengan sebagian besar jumlah metanol dan katalis total yang

digunakan, sedangkan sisa metanol dan katalis akan dimasukkan pada reaktor kedua.


Sisa metanol setelah reaksi akan dipisahkan dari gliserol yang terbentuk dan di-recovery

agar dapat dipakai ulang. Biodiesel yang terbentuk akan dicuci dengan tujuan untuk

memurnikan produk biodiesel dari sisa gliserol dan air pencuci.

2.4.3 Proses MPOB (Malaysia)

MPOB (Malaysian Palm Oil Board) adalah suatu badan riset pemanfaatan kelapa sawit

yang juga memiliki teknologi proses produksi biodiesel. Proses ini memproduksi metil

ester melalui tahap esterifikasi dan transesterifikasi dengan menggunakan natrium

hidroksida (NaOH) sebagai katalis dan metanol sebagai reaktannya sehingga dapat

dikatakan sebagai reaksi metanolisis.

Pada tahap esterifikasi, minyak mentah direaksikan dengan metanol berlebih, dengan

perbandingan molar 6:1 dengan jumlah minyak, dan katalis asam yang berupa padatan.

Reaksi dilakukan dalam reaktor unggun tetap (fixed bed reactor) dengan kondisi reaksi,

yaitu temperatur 80 oC dan tekanan 3 kg/cm2. Reaksi berlangsung selama ±30 menit

dengan konversi asam lemak bebas >95%. Produk tahap ini yang berupa metil ester dan

gliserida yang belum direaksikan dimasukkan ke dalam reaktor transesterifikasi

sedangkan air yang terbentuk dipisahkan agar tidak terjadi reaksi saponifikasi dan

metanol yang tersisa direcovery dan didaur ulang.

Tahap transesterifikasi ini terdiri dari 2 tahap dengan total 2 reaktor berpengaduk yang

dipasang secara seri. Kondisi reaksi pada reaktor pertama adalah temperatur 70oC dan

tekanan 1 kg/cm2. Transesterifikasi tahap pertama ini menggunakan katalis basa dengan

jumlah 0.35%-berat umpan dan metanol. Konversi >80% dicapai dalam waktu ±30

menit. Produk samping yang berupa gliserol dipisahkan dari metil ester sebelum

dimasukkan kedalam reaktor ke-2. Pada reaktor ke-2 ini ditambahkan katalis 7.2%-berat

metanol. Tahap 2 ini bertujuan untuk menyelesaikan reaksi yaitu agar konversi

trigliserida >98%. Metil ester yang terbentuk dicuci dengan air panas dan dikeringkan

secara vakum. Diagram proses produksi biodiesel MPBO dapat dilihat pada Gambar

2.10.


Gambar 2.10 Process flow diagram pembuatan biodiesel MPBO

2.4.4 Biodiesel ITB

Proses pembuatan biodiesel ITB terdiri dari unit esterifikasi, unit transesterifikasi, unit

pemurnian, unit penyiapan metoksida, serta unit recovery metanol. Proses produksi

dilakukan secara batch pada skala pilot. Metanol digunakan dengan perbandingan

metanol : minyak nabati hanya 1,5 kali stoikiometri (4,5 : 1), sedangkan katalis

digunakan sebanyak 1%-b minyak nabati. Diagram proses pembuatan biodiesel di ITB

dapat dilihat pada Gambar 2.13, sedangkan untuk diagram blok dapat dilihat pada

Gambar 2.11. Untuk minyak nabati dengan kadar asam lemak bebas tinggi (Angka

Asam > 1) dapat diolah terlebih dahulu pada unit esterifikasi, kemudian dilanjutkan ke

unit transesterifikasi. Sedangkan untuk minyak nabati dengan kadar asam lemak bebas

rendah (Angka Asam < 1) dapat langsung mulai pada tahap transeserifikasi.

Pada reaktor esterifikasi ditambahkan metanol serta H2SO4. Setelah reaksi esterifikasi

selesai, dilakukan tahap pemisahan fasa antara metil ester dengan air, Sisa metanol di-


recovery ke dalam reaktor esterifikasi, sedangkan air akan menuju ke unit recovery

metanol. Kemudian metil ester hasil esterifikasi (atau bila digunakan minyak lemak

dengan asam lemak bebas rendah) diolah pada unit transesterifikasi. Transesterifikasi

dilakukan sebanyak 2 tahap. Pada reaktor transesterifikasi ditambahkan metoksida yang

berasal dari unit penyiapan metoksida (pencampuran metanol dengan katalis basa alkali,

yaitu KOH). Setelah reaksi transesterifikasi selesai, dilakukan tahap pemisahan fasa

antara metil ester dengan gliserol. Metanol yang tersisa di-recovery kembali ke dalam

reaktor transesterifikasi, sedangkan gliserol akan menuju ke tangki penyimpanan

gliserol. Metil ester hasil reaksi transesterifikasi akan diolah pada unit pemurnian. Pada

unit ini terdiri dari tahap pencucian dengan air, serta tahap pengeringan dengan sistem

recycle-vacuum. Hasil pengolahan ini sudah siap digunakan sebagai biodiesel. Pada unit

recovery metanol, metanol didapatkan kembali dengan cara distilasi antara metanol-air.

Metanol hasil recovery dapat digunakan kembali untuk unit esterifikasi serta unit

penyiapan metoksida.

Gambar 2.11 Diagram blok proses pembuatan biodiesel ITB


Transesterifikasi dilakukan sebanyak 2 tahap, hal ini ditujukan untuk mendorong

kesetimbangan lebih ke kanan. Selain itu dilakukan 2 tahap dengan tujuan mengurangi

jumlah alkohol, namun tetap dapat menghasilkan yield biodiesel yang maksimum. Pada

unit transesterifikasi terdiri dari 4 reaktor, reaktor pertama adalah reaktor tempat

transesterifikasi tahap pertama berlangsung. Reaktor pertama dilengkapi dengan

pengaduk dan pemanas. Reaksi berlangsung dengan temperatur 55-60º C selama 2 jam.

Setelah reaksi pada tahap 1 selesai, hasil reaksi dipompa menuju reaktor kedua. Reaktor

kedua berfungsi sebagai decanter, yaitu pemisahan antar metil ester dan gliserol yang

dihasilkan dari reaktor pertama. Setelah gliserol dipisahkan, metil ester dipompa menuju

reaktor ketiga dan direaksikan kembali dengan sisa metanol dan KOH. Reaktor kedua

dilengkapi dengan pengaduk dan pendingin. Reaksi berlangsung pada temperatur yang

lebih rendah dari tahap 1 yaitu pada temperatur ambient 28-30º C selama 2 jam. Hasil

reaksi dipompa menuju reaktor keempat, yang merupakan decanter kedua yang

berfungsi sama seperti decanter pertama yaitu pemisahan antara metil ester dengan

gliserol. Gambar susunan reaktor transesterifikasi ini dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Susunan reaktor dan decanter pada tahap transesterifikasi


Gambar 2.13 Process flow diagram pembuatan biodiesel ITB


2.5 Intensifikasi Proses Produksi Biodiesel ITB

Secara keseluruhan, proses biodiesel ITB sebagai fungsi waktu dapat digambarkan pada

Gambar 2.14, dengan sumbu x menunjukkan waktu (jam) serta sumbu y menunjukkan

tahap serta jumlah batch produksi biodiesel.

Gambar 2.14 Produksi Biodiesel ITB sebagai fungsi waktu

Keterangan :

1. Tahap esterifikasi = 3 jam 2. Proses pengendapan = 30 menit 3. Tahap transesterifikasi 1 = 2 jam 4. Proses pengendapan = 30 menit 5. Tahap transesterifikasi 2 = 2 jam 6. Proses pengendapan = 30 menit 7. Proses pencucian = 1 jam 30 menit 8. Proses pengeringan = 30 menit

Gambar 2.14 menjelaskan bahwa untuk satu batch produksi biodiesel (dari tahap

esterifikasi sampai biodiesel siap digunakan) dibutuhkan waktu 10 jam 30 menit.

Dalam 1 hari (24 jam) dapat di produksi 5 batch biodiesel, sehingga dalam 1 minggu

(asumsi 7 hari kerja) dapat diproduksi biodiesel sebanyak kurang lebih 34 batch

biodiesel.

Intensifikasi proses produksi biodiesel ITB dilakukan agar diperoleh produksi biodiesel

yang lebih banyak per satuan waktunya. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah

mengurangi waktu produksi biodiesel, dengan hasil yang diperoleh masih memenuhi

syarat kelayakan biodiesel yang telah ditentukan. Waktu produksi yang dapat dikurangi

adalah pada tahap transesterifikasi, yaitu dari 2 jam menjadi 1 jam (Berdasarkan

Freedman,1984). Apabila waktu produksi biodiesel dapat dikurangi maka diagram

produksi biodiesel sebagai fungsi waktu akan seperti pada Gambar 2.15.


Gambar 2.15 Intensifikasi produksi Biodiesel ITB

Gambar 2.15 menjelaskan bahwa untuk satu batch produksi biodiesel yang telah

diintensifikasi dibutuhkan waktu 8 jam 30 menit. Dalam 1 hari (24 jam) dapat di

produksi 6 batch biodiesel, sehingga dalam 1 minggu (asumsi 7 hari kerja) dapat

diproduksi biodiesel sebanyak kurang lebih 38 batch biodiesel. Namun apabila

digunakan bahan baku minyak nabati dengan asam lemak bebas rendah sehingga tidak

perlu dilakukan tahap pre-esterifikasi, produksi biodiesel akan meningkat cukup tinggi

per satuan waktunya. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Intensifikasi produksi Biodiesel ITB tanpa tahap esterifikasi

Gambar 2.16 menjelaskan bahwa untuk satu batch produksi biodiesel yang telah

diintensifikasi (tanpa tahap esterifikasi) dibutuhkan waktu selama 5 jam. Dalam 1 hari

(24 jam) dapat di produksi 14 batch biodiesel, sehingga dalam 1 minggu (asumsi 7 hari

kerja) dapat diproduksi biodiesel sebanyak kurang lebih 96 batch biodiesel. Dari

keterangan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa dengan mengurangi waktu produksi,

produksi biodiesel per satuan waktunya dapat ditingkatkan.


BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1 Metodologi

Merujuk kepada hal yang telah dibahas pada Bab I, tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mengetahui seberapa jauh parameter-parameter keberhasilan produksi berubah

terhadap parameter-parameter operasi. Parameter-parameter yang akan diamati adalah

parameter-parameter yang terdapat pada tahap transesterifikasi. Selain itu, penelitian ini

juga bertujuan untuk menentukan waktu reaksi optimum yang dibutuhkan pada tahap

transesterifikasi untuk produksi biodiesel namun masih tetap memenuhi spesifikasi

produk biodiesel yang telah ditentukan. Langkah - langkah percobaan yang dilakukan

adalah sebagai berikut:

1. Pembuatan biodiesel

a. Penyiapan dan analisis minyak nabati

b. Transesterifikasi trigliserida dan pemisahan gliserol (2 tahap)

c. Pencucian dan pemurnian biodiesel hasil transesterifikasi

2. Analisis sifat fisik biodiesel hasil transesterifikasi

Percobaan ini akan dilakukan dalam skala laboratorium, yakni melakukan semua variasi

parameter-parameter reaksi transesterifikasi yang telah ditentukan. Percobaan ini akan

dilakukan di Laboratorium Termofluida dan Sistem Utilitas, Program Studi Teknik

Kimia ITB.


3.2 Percobaan

3.2.1 Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini meliputi :

a. Minyak nabati

Penelitian ini menggunakan minyak sawit sebagai bahan baku pembuatan

biodiesel. Minyak sawit yang digunakan adalah minyak sawit dengan jenis

RBDPO (Refined Bleached Deodorized Palm Oil). Minyak nabati pada RBDPO

merupakan minyak nabati yang telah melewati tahap pemurnian sehingga tidak

terdapat lagi asam-asam lemak bebas.

b. Alkohol

Alkohol yang digunakan di dalam penelitian ini adalah adalah metanol

(CH3OH). Kemurnian yang digunakan untuk metanol adalah 99,5 %.

c. Katalis

Katalis yang akan digunakan dalam penelitian ini, yaitu katalis basa (KOH)

untuk reaksi transesterifikasi

3.2.2 Alat

Peralatan yang dipakai untuk percobaan ini dapat dibagi atas beberapa bagian:

a. Peralatan Transesterifikasi Skala Laboratorium

Peralatan transesterifikasi meliputi labu distilasi yang dilengkapi dengan

kondensor dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Kondensor dipakai untuk mengembalikan metanol yang telah teruapkan

kembali ke dalam labu reaksi. Sebagai fluida pendingin digunakan air utilitas

laboratorium. Labu distilasi yang dipakai berjenis labu leher-tiga. Peralatan ini

dilengkapi dengan termometer sebagai indikator suhu. Sebagai pemanas

digunakan hot plate dan selama reaksi dilakukan pengadukan untuk

menghomogenkan larutan dengan menggunakan magnetic stirrer.


(a) Konfigurasi (b) Skema

Gambar 3.1. Peralatan reaksi esterifikasi dan transesterifikasi skala laboratorium

b. Peralatan Uji Karakteristik

1. Uji Kandungan Gliserol

Metode yang dipakai untuk uji kandungan gliserol adalah metode

iodometri. Untuk keperluan tersebut digunakan rangkaian alat yang terdiri

dari buret, erlenmeyer dan batang pengaduk. Titrasi dilakukan

menggunakan larutan etanol-KOH yang disiapkan menggunakan labu

dengan alat reflux.

2. Uji Angka Penyabunan

Untuk uji angka penyabunan digunakan rangkaian peralatan yang terdiri

dari labu-labu erlenmeyer tahan alkali (basa), kondensor berpendingin

udara dengan panjang minimum 65 cm, hot plate untuk pemanas, serta

peralatan titrasi yaitu buret. Titrasi dilakukan menggunakan larutan HCl

0,5 N.

3. Uji Angka Asam

Untuk uji angka asam digunakan peralatan yang terdiri dari buret serta

erlenmeyer. Titrasi dilakukan menggunakan larutan KOH 0,1 N di dalam

etanol 95%-v.


3.2.3 Prosedur

Prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.2 Diagram pelaksanaan percobaan

3.2.3.1. Pembuatan Biodiesel

a. Penyiapan dan analisa minyak nabati

Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap minyak sawit RBDPO yaitu analisis

angka penyabunan. Prosedur-prosedurnya ditampilkan pada Lampiran E.

b. Transesterifikasi trigliserida

Transesterfikasi dilakukan sebanyak 2 tahap dengan mencampurkan minyak

sawit dan metanol dengan menggunakan katalis basa KOH. Perbandingan total

metanol dengan minyak sawit adalah 1,5 kali stoikiometri. Jumlah katalis yang


digunakan sebanyak 1%-b minyak sawit. Tahapan-tahapan yang dilakukan

adalah sebagai berikut:

1. Tahap 1: T = 60°C

Perbandingan metanol dengan minyak sawit = sesuai

variasi yang ditentukan

Waktu = sesuai variasi yang ditentukan

2. Tahap 2: T = Temperatur ruang (26°C)

Perbandingan metanol dengan minyak sawit = sesuai

variasi yang ditentukan (sisa dari jumlah total

dikurangi jumlah untuk tahap 1)

Waktu = sesuai variasi yang ditentukan

c. Pemisahan gliserol

Setelah reaksi transesterifikasi selesai, produk didiamkan sekitar 15 menit

sampai campuran terdiri dari 2 fasa, fasa atas merupakan metil ester dan fasa

bawah adalah gliserol. Fasa metil ester akan berwarna kekuningan sedangkan

fasa gliserol akan berwarna lebih gelap. Kemudian dilakukan pemisahan

terhadap metil ester dan gliserol menggunakan corong pisah.

Gambar 3.3 Pemisahan gliserol

d. Pencucian dan pemurnian biodiesel hasil transesterifikasi

Setelah metil ester dipisahkan dari gliserol, dilakukan pencucian terhadap metil

ester untuk mendapatkan metil ester yang lebih murni. Pencucian dilakukan

dengan air, setiap kali pencucian metil estern dicuci dengan jumlah air 10%-


volume metil ester. Pada akhirnya, pemisahan metil ester dengan air pencuci

dilakukan dengan cara dekantasi.

e. Pengeringan biodiesel

Setelah metil ester dicuci dengan air, metil ester harus dikeringkan untuk

menghilangkan sisa-sisa air setelah pencucian. Pada penelitian skala

laboratorium pengeringan metil ester dilakukan dengan memasukkan produk

metil ester (di dalam gelas kimia) ke dalam oven dengan suhu ±90ºC dan

didiamkan beberapa jam. Setelah selesai didapatkan metil ester yang sudah

bebas air.

3.2.3.2 Analisis Sifat-sifat Fisik Biodiesel Hasil Transesterifikasi

Berikut adalah parameter yang dianalisis :

a. Kandungan Gliserol

Prosedur analisis penentuan gliserol total, bebas, dan terikat dilakukan dengan

metode iodometri sesuai dengan standar FBI–A02–03. Metode ini dilampirkan

pada Lampiran D.

b. Angka Penyabunan

Analisis angka penyabunan dilakukan untuk mengetahui konversi hasil produk

biodiesel. Metode yang dilakukan sesuai dengan standar FBI-A03-03. Metode

ini dilampirkan pada Lampiran E.

c. Angka Asam

Analisis angka asam juga dilakukan untuk mengetahui konversi hasil produk

biodiesel. Metode yang dilakukan sesuai dengan standar FBI-A01-03. Metode

ini dilampirkan pada Lampiran C.

3.2.4 Variasi

Variasi yang dilakukan adalah variasi jumlah metanol pada tahap 1 dan tahap 2

transesterifikasi (4 variasi), serta variasi waktu reaksi tahap transesterifikasi (4 variasi

yaitu 30, 45, 60, dan 90 menit). Adapun temperatur reaksi pada tahap 1 dibuat tetap

yaitu pada 60°C dan temperatur reaksi pada tahap 2 dibuat pada temperatur ruang.


Percobaan tahap 2 dilaksanakan berdasarkan hasil terbaik dari tahap 1. Variasi

percobaan dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Variasi percobaan

Tahap I Tahap II Metanol Waktu Metanol Waktu

(Stoikiometri) (menit) (Stoikiometri) (menit) 1,3 90 90 1,3 60 0,2 60 1,3 45 45 1,3 30 30 1,2 90 90 1,2 60 0,3 60 1,2 45 45 1,2 30 30 1,1 90 90 1,1 60 0,4 60 1,1 45 45 1,1 30 30 1 90 90 1 60 0,5 60 1 45 45 1 30 30

3.3 Interpretasi Data

Tahapan percobaan yang telah diuraikan di dalam penjelasan sebelumnya akan

menghasilkan data sebagai berikut :

1. Karakteristik minyak sawit RBDPO.

Meliputi parameter bilangan penyabunan.

2. Karakteristik produk metil ester (biodiesel)

Meliputi parameter gliserol total, bebas, dan terikat, serta parameter bilangan

asam dan bilangan penyabunan.

Data-data di atas kemudian digunakan untuk menentukan :

1. Konversi reaksi

Konversi reaksi didapatkan berdasarkan data hasil perhitungan parameter

bilangan asam, bilangan penyabunan, dan gliserol total.


100( 18,29 )(% ) s a ttl

s

A A GKonversi bA

− −− =

As = bilangan penyabunan, mg KOH/g biodiesel

Aa = bilangan asam, mg KOH/g biodiesel

Gttl = kadar gliserol total dan dalam biodiesel, %-b

2. Karakteristik metil ester (biodiesel) berdasarkan variasi percobaan

Hasil pengolahan data diatas ditampilkan dalam bentuk grafik dan tabel. Hasil

pengolahan data kemudian digunakan untuk menentukan kondisi optimum

reaksi untuk mempercepat reaksi transesterifikasi.

3.3 Jadwal

Tabel 3.2 Jadwal tentatif kegiatan penelitian

Kegiatan Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Bulan 5 Bulan 6 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Penyiapan alat dan bahan Percobaan pembuatan biodiesel skala laboratorium dan analisis hasil biodiesel Pengolahan data percobaan Percobaan pembuatan biodiesel skala pilot dan analisis hasil biodiesel Pengolahan data percobaan Penyusunan laporan Studi pustaka


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Transesterifikasi Tahap I

4.1.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap % Gliserol Terikat

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Waktu Trans I (menit)

Glis

erol

Ter

ikat

(%)

Metanol 1,3Metanol 1,2Metanol 1,1

Metanol 1

Gambar 4.1 Kurva % gliserol terikat terhadap waktu reaksi transesterifikasi tahap I


Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa pada transesterifikasi tahap I

(disingkat: Trans I) perubahan waktu tidak terlalu mempengaruhi perubahan gliserol

terikat. Dapat dilihat bahwa rata-rata penurunan kadar gliserol terikat maksimum hanya

sekitar 1%. Dari hasil Trans I tidak menghasilkan nilai gliserol terikat 0,22%

(persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006), hal ini memang

menunjukkan masih dibutuhkan tahap pemrosesan selanjutnya yaitu tahap

transesterifikasi II. Nilai % gliserol terikat paling rendah hanya mencapai 0,72% yaitu

pada biodiesel dengan waktu reaksi Trans I 90 menit dan jumlah metanol 1,3

stoikiometri.


Semakin banyak jumlah metanol yang digunakan pada Trans I maka jumlah RBDPO

yang terkonversi menjadi biodiesel akan lebih besar. Hal ini diakibatkan oleh semakin

banyak trigliserida yang terkonversi menjadi metil ester.

Proses transesterifikasi tahap II (disingkat: Trans II) dipilih dari hasil Trans I yang

mempunyai variasi jumlah metanol 1,1 dan 1,3 stoikiometri, sedangkan waktu yang

digunakan adalah 30 menit dan 45 menit. Pemilihan waktu transtesterifikasi 30 menit

dan jumlah metanol 1,1 dan 1,3 stoikiometri berdasarkan kurva yang diperoleh pada

Gambar 4.1 di atas. Kurva tersebut menunjukkan bahwa penurunan kadar gliserol

terikat tidak terlalu signifikan dengan penambahan waktu reaksi, sehingga dipilih waktu

30 menit. Alasan pemilihan jumlah metanol 1,1 dan 1,3 stoikiometri adalah karena

untuk jumlah metanol 1 stoikiometri ditemukan kesulitan dalam pencucian biodiesel

dan kadar gliserolnya masih sangat tinggi, sehingga akan sangat sulit untuk

mengkonversi lebih lanjut di transesterifikasi tahap II agar diperoleh biodiesel yang

memenuhi spesifikasi. Sehingga terdapat tiga pilihan yaitu jumlah metanol 1,1; 1,2; dan

1,3 stoikiometri. Untuk variasi dengan jumlah metanol 1,2 stoikiometri dianggap dapat

diwakili oleh variasi jumlah metanol 1,1 dan 1,3 stoikiometri.

4.1.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap %Konversi Biodiesel

65

70

75

80

85

90

95

100

20 30 40 50 60 70 80 90 100


Kon

vers

i (%

)

Metanol 1,3Metanol 1,2

Metanol 1,1

Metanol 1

Gambar 4.2 Kurva % konversi terhadap waktu reaksi transesterifikasi tahap I



Dari Gambar 4.2 diatas dapat dilihat bahwa semakin lama waktu reaksi dan semakin

tinggi jumlah metanol yang digunakan maka akan semakin meningkatkan konversi

biodiesel. Nilai konversi ini berbanding terbalik dengan jumlah gliserol terikat. Dari

hasil Trans I diatas dapat dilihat pada konversi biodiesel paling tinggi adalah pada

biodiesel dengan waktu reaksi Trans I 90 menit dan jumlah metanol 1,3 stoikiometri,

yaitu menghasilkan konversi sebesar 92,74%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa

Trans I sudah dapat menghasilkan konversi biodiesel yang tinggi namun belum dapat

mencapai optimal, oleh karena itu harus dilakukan Trans II agar mencapai konversi

optimum biodiesel yaitu minimum 96,5% (persyaratan kualitas biodiesel menurut

SNI-04-7182-2006).

4.2 Transesterifikasi Tahap II

4.2.1 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap % Gliserol Terikat

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Waktu Trans II (menit)

Glis

erol

Ter

ikat

(%)

Trans I: Metanol 1,1 30 menit



Gambar 4.3 Kurva % gliserol terikat terhadap waktu reaksi transesterifikasi tahap II



4.2.1.1 Pengaruh pada Transesterifikasi Tahap II dari Transesterifikasi Tahap I

30 menit dengan jumlah metanol Tahap I 1,3 stoikiometri

Dari Gambar 4.3 diatas dapat dilihat bahwa hasil Trans II dari Trans I dengan waktu

reaksi 30 menit dan jumlah metanol 1,3 stoikiometri, pengaruh reaksi Trans II pada

awalnya cukup jauh apabila dibandingkan dengan Trans I. Trans I dengan waktu reaksi

30 menit dan jumlah metanol 1,3 stoikiometri menghasilkan kadar gliserol terikat

sebesar 1,26%. Setelah dilanjutkan dengan Trans II, untuk waktu reaksi 30 menit sudah

dapat menurunkan kadar gliserol terikat hingga 1,09%. Pada waktu reaksi 45 menit

serta 60 menit terjadi penurunan kadar gliserol terikat yang cukup tinggi yaitu 0,91%

hingga 0,78%. Namun pada waktu 90 menit hasil yang didapat tidak jauh berbeda

dengan pada waktu 60 menit, sehingga dapat disimpulkan bahwa laju pembentukan

biodiesel telah berkurang. Hasil biodiesel Trans II dengan waktu reaksi tahap I 30 menit

serta jumlah metanol 1,3 stoikiometri belum memenuhi spesifikasi biodiesel yang

ditentukan, karena kadar gliserol terikat paling rendah pada variasi ini adalah sebesar

0,78% (belum mencapai spesifikasi yaitu maksimum sebesar 0,22%).



Dari Gambar 4.3 diatas dapat dilihat bahwa biodiesel Trans II dengan waktu reaksi

Trans I 30 menit serta jumlah metanol 1,1 stoikiometri, hasil Trans II yang didapat

cukup jauh dari hasil pada Trans I. Pada saat Trans I dengan waktu reaksi 30 menit serta

jumlah metanol 1,1 stoikiometri didapatkan kadar gliserol terikat 2,14%. Sedangkan

setelah melalui transesterifikasi tahap II kadar gliserol terikat pada waktu reaksi Trans II

30 menit adalah sebesar 0,64%. Namun penambahan waktu pada Trans II tidak

memberikan pengurangan kadar gliserol total yang berarti. Hal ini dapat dilihat bahwa

pada waktu reaksi 90 menit kadar gliserol total hanya mencapai 0,59%. Variasi ini tidak

menunjukkan penurunan kadar gliserol total yang signifikan, hal ini dapat disebabkan

pada kondisi tersebut konversi biodiesel sudah mencapai titik maksimumnya. Hasil

variasi biodiesel Trans II dari waktu reaksi Trans I 30 menit serta jumlah metanol 1,1

stoikiometri juga belum memenuhi spesifikasi biodiesel yang ditentukan, karena kadar


gliserol terikat paling rendah pada tempuhan ini adalah sebesar 0,59% (belum mencapai

spesifikasi yaitu maksimum sebesar 0,22%).



Dari Gambar 4.3 diatas dapat dilihat bahwa biodiesel Trans II dengan waktu reaksi

Trans I 45 menit serta jumlah metanol 1,1 stoikiometri juga menghasilkan kadar gliserol

terikat yang cukup jauh dibandingkan dengan saat Trans I saja. Untuk Trans I

menghasilkan kadar gliserol terikat 2,12% sedangkan setelah terjadi Trans II kadar

gliserol terikat turun hingga 0,67%. Dengan peningkatan waktu reaksi, kadar gliserol

terikat juga menurun secara signifikan dari 0,58% untuk waktu reaksi 45 menit dan

0,51% untuk waktu reaksi 60 menit. Hasil variasi biodiesel Trans II dari waktu reaksi

Trans I 45 menit dan jumlah metanol 1,1 stoikiometri juga belum memenuhi spesifikasi

biodiesel yang ditentukan, karena kadar gliserol terikat paling rendah pada variasi ini

adalah sebesar 0,51% (belum mencapai spesifikasi yaitu maksimum sebesar 0,22%).

4.2.2 Pengaruh Waktu Reaksi dan Jumlah Metanol terhadap %Konversi Biodiesel

89

90

91

92

93

94

95

96

20 30 40 50 60 70 80 90 100


Kon

vers

i (%

)

Trans I: 30 menit Metanol 1,1Trans I: 30 menit Metanol 1,3

Trans I: 45 menit Metanol 1,1

Gambar 4.4 Kurva % konversi terhadap waktu reaksi transesterifikasi tahap II



Dari Gambar 4.4 diatas dapat dilihat bahwa konversi biodiesel paling tinggi adalah pada

biodiesel dengan waktu reaksi Trans II 60 menit dari waktu reaksi Trans I 45 menit

dengan jumlah metanol 1,1 stoikiometri, yaitu menghasilkan konversi sebesar 95%.

Agar memenuhi spesifikasi biodiesel menurut SNI-04-7182-2006 konversi biodiesel

yang dihasilkan adalah minimum sebesar 96,5 %.


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:

1. Proses produksi biodiesel dengan jumlah metanol total 1,5 stoikiometri dan

waktu reaksi total yang kurang dari 2 jam tidak memberikan hasil konversi yang

memenuhi spesifikasi (96,5%).

2. Pencapaian konversi akhir biodiesel lebih ditentukan oleh Trans II.

3. Pada Trans I, ratio stoikiometri yang lebih tinggi akan memberikan konversi

yang lebih tinggi pada berbagai waktu reaksi.

4. Untuk Trans II dengan kondisi reaksi pada temperatur kamar, waktu reaksi yang

lebih besar dari 60 menit tidak memberikan penambahan konversi reaksi yang

signifikan.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan dari penelitian ini adalah:

1. Jumlah metanol total yang digunakan diperbanyak dan dilakukan penambahan

jumlah metanol pada Trans II

2. Proses Trans II dilakukan pada temperatur sekitar 40-50oC untuk mempercepat

reaksi dan dengan waktu yang lebih lama (maksimum 1 jam, agar tetap intensif).

3. Gunakan bahan-bahan reaksi dan bahan-bahan analisa yang sama untuk

keseluruhan penelitian


DAFTAR PUSTAKA

1. Bradshaw, George Burt.; Meuly,Wlater.C. “Preparation of Detergent”. US Patent Office 2,360,844. 1944 2. Choo, Yuen May.; Ong, Soon Hock. “Transesterification of Fats and Oils”. UK Patent Application GB 2 188 057, 1987 3. Choo, Yuen May.; Basiron, Yusuf. “Production of Palm Oil Metil Esters dan Its Use as Diesel Subtitute”. Palm Oil Research Institute of Malaysia (PORIM). 4. FBI-A01-03, “Metode Analisis Standar untuk Angka Asam Biodiesel Ester Alkil”. 5. FBI-A02-03, “Metode Analisis Standar untuk Kadar Gliserol Total, Bebas, dan Terikat di dalam Biodiesel Ester Alkil: Metode Iodometri-Asam Periodat”. 6. FBI-A03-03, “Metode Analisis Standar untuk Angka Penyabunan dan Kadar Ester Biodiesel Ester Alkil”. 7. Freedman, B.; Pryde.E.H.; Mounts. T.L. “Variables Affecting the Yields of Fatty Esters from Transesterfied Vegetable Oils”. 1984. 8. Hamilton, Chris. “Lurgi Biofuel”. Lurgi Pasific, AIE Presentation, 2004. 9. Mittlebach, M.; Remschmidt, Claudia. “Biodiesel The Comprehensive Handbook”. Vienna: Boersedruck Ges.m.bH, 2004 10. Prakoso, Tirto; Tatang H. Soerawidjaja. “Pilot Scale Biodiesel Processing Units by Utilizing Multistage Non-uniform Reaction Method”, 2005. 11. Soerawidjaja, Tatang H. “Minyak-lemak dan produk-produk kimia lain dari kelapa”. Handout kuliah Proses Industri Kimia, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung, 2005. 12. Soerawidjaja, Tatang H.;Prakoso, Tirto.;Reksowardojo, Iman K.; “Prospek, Status, dan Tantangan Penegakan Industri Biodiesel di Indonesia”. 2005 13. Soerawidjaja, Tatang H. “Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Pembuatan Biodiesel”. Handout Seminar Nasional “Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan” UGM Yogyakarta, 2006 14. www.bioxcorp.com,2006 15. www.journeytoforever.com, 2006 16. www.indexmundi.com, 2006


LAMPIRAN A

CONTOH PERHITUNGAN

1. Perhitungan Angka Penyabunan

Berat minyak RBDPO = 4,066 gram

Normalitas HCl = 0,485 N

Volume titrasi blanko = 59,85 mL

Volume titrasi sampel = 31,45 mL

Angka penyabunan (As) 0446,190066,4

485,0)45,3185,59(1,56=

×−×= mgKOH/g minyak

2. Perhitungan Jumlah Metanol

Jumlah total metanol yang akan digunakan pada setiap run adalah 1.5 kali

stoikiometri. Jumlah volume metanol yang dipakai dalam setiap tahap dihitung

dengan menggunakan rumus:

Jumlah volume metanol

13256.1 1000 0.792

Angka Penyabunan Massa RBDPO Ratio Stoikiometri= × × × ×

Tempuhan I (Transesterifikasi I = 1.1 stoikiometri ; transesterifikasi II = 0.4

stoikiometri)

Massa RBDPO = 223,67 gram

Jumlah volume metanol

mL799,39

5,1792,01

100067,22332

1,560446,190

=

××××=

Transesterifikasi I

Volume Metanol = mLmLmL 5,3449,348,395,13,1

≈=×


Transesterifikasi II

Volume Metanol = 39,8 mL – 34,5 mL = 4,3 mL

3. Perhitungan Jumlah KOH

Jumlah KOH yang digunakan untuk setiap produksi biodiesel adalah 1% massa

minyak mentah yang digunakan sebagai bahan mentah. Jumlah KOH yang

digunakan untuk tahap transesterifikasi I dan II bergantung pada perbandingan

metanol yang akan digunakan pada setiap tahapnya.

Tempuhan 1

Massa RBDPO = 223,67 gram

Massa KOH = 1% × 223,67 gram = 2,2367 gram

Transesterifikasi I

Massa KOH = gramgram 94,12367,25,13,1

=×

Transesterifikasi II

Massa KOH = 2,2367 gram – 1,94 gram = 0,3 gram

4. Perhitungan Persen Gliserol Bebas dan Total

Gliserol total merupakan salah satu spesifikasi yang ditentukan dalam biodiesel.

Gliserol total dapat menunjukkan nilai konversi minyak mentah menjadi biodiesel.

Kadar Gliserol bebas.

Massa biodiesel = 9,903 gram

N tiosulfat = 0,01036 N



301,3903,9900300

=×=W

019,001036,0301,3

)4,1505,18(302,2% =×−×

=bebasG


Kadar Gliserol Total.

Massa biodiesel = 9,924 gram

N tiosulfat = 0,096 N



5513,0924,990050

=×=W

74,0096,05513,0

)35,442,46(302,2% =×−×

=totalG

5. Perhitungan Persen Gliserol Terikat

Jumlah gliserol terikat merupakan selisih antara jumlah gliserol total yang

terkandung didalam biodiesel dengan jumlah gliserol bebasnya.

%Gterikat = %Gtotal – %Gbebas

= 0,74 – 0,019

= 0,721

6. Perhitungan Angka Asam

Volume titrasi = 0,3 ml

Normalitas KOH-etanol = 0,0972 N

Berat biodiesel = 19,97 gram

Angka Asam (Aa) = 56,1. .V Nm

= 0,08 mg KOHg biodiesel


LAMPIRAN B

HASIL ANTARA

1. Hasil Transesterifikasi Tahap I (Trans I)

Tabel B.1 Persentase gliserol total trans I pada berbagai waktu dengan temperatur reaksi 60oC

Metanol Waktu Berat

Sampel Natrium Tiosulfat

Normalitas Tiosulfat Blanko W % GT

(stoikiometri) (menit) (gram) (mL) (N) (mL) 1.3 90 9.924 44.35 0.096 46.2 0.551 0.74

60 10.024 44.67 0.096 46.8 0.557 0.85 45 10.026 43.05 0.096 46.2 0.557 1.25 30 10.089 43 0.096 46.2 0.561 1.26

1.2 90 10.024 42.8 0.096 46.2 0.557 1.35 60 10.008 43 0.096 46.8 0.556 1.51 45 10.013 42.75 0.096 46.8 0.556 1.61 30 10.012 42.65 0.096 46.8 0.556 1.65

1.1 90 10.009 42.55 0.096 46.9 0.556 1.73 60 10.013 41.85 0.096 46.9 0.556 2.01 45 10.006 40.4 0.1014 45.45 0.556 2.12 30 10.009 40.35 0.1014 45.45 0.556 2.14 1 90 10.011 40.05 0.1014 45.45 0.556 2.27 60 10.007 39.75 0.1014 45.45 0.556 2.39 45 10.018 39.25 0.1014 45.45 0.557 2.60 30 10.014 38 0.1014 45.45 0.556 3.13

Kurva Gliserol Total

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

20 40 60 80 100


Glis

erol

Tot

al (%

)

Metanol 1.3Metanol 1.2Metanol 1.1Metanol 1.0

Gambar B.1 Kurva persentase gliserol total trans I pada berbagai waktu



Tabel B.2 Persentase gliserol bebas trans I pada berbagai waktu dengan temperatur reaksi 60oC

Metanol Waktu Berat

SampelNatrium Tiosulfat

Normalitas Tiosulfat Blanko W % GB

(stoikiometri) (menit) (gram) (mL) (N) (mL) 1.3 90 9.903 15.4 0.01036 18.05 3.301 0.0191

60 10.07 26.65 0.01036 27.325 3.357 0.0048 45 9.94 25.95 0.01036 27.325 3.313 0.0099 30 10.063 17.55 0.01036 17.85 3.354 0.0021

1.2 90 9.978 17 0.01036 17.85 3.326 0.0061 60 10.065 17.45 0.01036 17.85 3.355 0.0028 45 9.963 17.35 0.01036 17.85 3.321 0.0036 30 9.967 17.7 0.01036 18.1 3.322 0.0029

1.1 90 9.913 17.05 0.01036 18.1 3.304 0.0076 60 10.057 17.65 0.01036 18.1 3.352 0.0032 45 10.066 17.8 0.01036 18.1 3.355 0.0021 30 10.063 17.8 0.01036 18.1 3.354 0.0021 1 90 9.959 17.75 0.01036 18.1 3.320 0.0025 60 10.011 17.5 0.01036 18.1 3.337 0.0043 45 9.988 17.4 0.01036 18.1 3.329 0.0050 30 9.975 16.9 0.01036 18.1 3.325 0.0086

Kurva Gliserol Bebas

0.0000

0.0020

0.0040

0.0060

0.0080

0.0100

0.0120

0.0140

0.0160

0.0180

0.0200

20 40 60 80 100


Glis

erol

Beb

as (%

)

Metanol 1.3Metanol 1.2Metanol 1.1Metanol 1.0

Gambar B.2 Kurva persentase gliserol bebas trans I pada berbagai waktu



2. Hasil Transesterifikasi Tahap II (Trans II)

Tabel B.3 Persentase gliserol total trans II pada berbagai waktu


Metanol Waktu (menit) Berat


Normalitas Tiosulfat Blanko W % GT

(stoikiometri) Trans I Trans II (gram) (mL) (N) (mL) 1.1 30 90 9.917 42.93 0.1014 45.7 1.102 0.59

30 60 9.982 42.85 0.1014 45.7 1.109 0.60 30 45 9.969 42.75 0.1014 45.7 1.108 0.62 30 30 10.001 42.65 0.1014 45.7 1.111 0.64

1.3 30 90 9.975 42.3 0.1014 45.95 1.108 0.77 30 60 9.959 42.7 0.1014 46.4 1.107 0.78 30 45 9.928 42.1 0.1014 46.4 1.103 0.91 30 30 9.991 41.2 0.1014 46.4 1.110 1.09

1.1 45 60 10.078 44 0.1014 46.45 1.120 0.51 45 45 9.921 43.7 0.1014 46.45 1.102 0.58 45 30 9.964 43.25 0.1014 46.45 1.107 0.67

Kurva Gliserol Total

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

20 40 60 80 100


Glis

erol

Tot

al (%

)

Metanol 1.1; Trans I 30 menit



Gambar B.3 Kurva persentase gliserol total trans II pada berbagai waktu



Tabel B.4 Persentase gliserol bebas trans II pada berbagai waktu


Metanol Waktu Trans

(menit) Berat


Normalitas Tiosulfat Blanko W % GB

(stoikiometri) I II (gram) (mL) (N) (mL) 1.1 30 90 9.982 18.4 0.0102 18.6 3.327 0.0014

30 60 10.073 18.4 0.0102 18.6 3.358 0.0014 30 45 9.983 18.45 0.0102 18.6 3.328 0.0011 30 30 9.962 18.25 0.0102 18.6 3.321 0.0025

1.3 30 90 9.99 18.1 0.0102 18.55 3.330 0.0032 30 60 10.009 18.15 0.0102 18.55 3.336 0.0028 30 45 10.075 17.95 0.0102 18.55 3.358 0.0042 30 30 10.002 18.4 0.0102 18.6 3.334 0.0014

1.1 45 60 10.032 18.3 0.0103 18.5 3.344 0.0014 45 45 10.086 18 0.0103 18.5 3.362 0.0035 45 30 9.928 18.3 0.0103 18.5 3.309 0.0014

Kurva Gliserol Bebas

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025

0.0030

0.0035

0.0040

0.0045

20 40 60 80 100


Glis

erol

Beb

as (%

)




Gambar B.4 Kurva persentase gliserol bebas trans II pada berbagai waktu


3. Nilai Angka Asam

Nilai Angka Asam Biodiesel = 0,08 mg KOH/g biodiesel

4. Nilai Angka Penyabunan

Nilai Angka Penyabunan Minyak = 190,0446 mg KOH/g minyak

Nilai Angka Penyabunan Biodiesel = 188 mg KOH/g minyak


LAMPIRAN C

METODE ANALISIS STANDAR UNTUK ANGKA ASAM BIODIESEL ESTER AKIL

(FBI-A01-03)

Definisi Dokumen Metode Analisis Standar ini menguraikan prosedur untuk menentukan angka asam biodiesel dengan proses titrimetri. Angka asam adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam bebas di dalam satu (1) gram contoh biodiesel; sekalipun terutama terdiri dari asam-asam lemak bebas, sisa-sisa asam mineral, jika ada, juga akan tercakup di dalam angka asam yang ditentukan dengan prosedur ini. Lingkup Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsj.) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Peralatan 01. Labu-labu Erlenmeyer - 250 atau 300 ml. 02. Buret mikro, 10 ml, dengan skala 0,02 atau 0,05 ml. 03. Neraca analitik dengan ketelitian ukur ± 0,05 gram atau lebih baik. Larutan-larutan 1. Larutan 0,1 N kalium hidroksida di dalam etanol 95 %-v (atau jika tak tersedia etanol

95 %-v, isopropanol kering/absolut). Refluks campuran 1,2 liter etanol 95 %-v (lihat Catatan peringatan) dengan 10 gram KOH dan 6 gram pelet aluminium (atau aluminum foil) selama 1 jam dan kemudian langsung distilasikan; buang 50 ml distilat awal dan selanjutnya tampung 1 liter alkohol distilat berikutnya dalam wadah bersih bertutup gelas. Larutkan 7 gram KOH mutu reagen atau pro analisis ke dalam 1 liter alkohol distilat tersebut; biarkan selama 5 hari untuk mengendapkan pengotor-pengotor dan kemudian dekantasikan larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat bertutup karet. Normalitas larutan ini harus diperiksa/distandarkan setiap akan digunakan (lihat Catatan no.1).

2. Larutan indikator fenolftalein. 10 gram fenolftalein dilarutkan ke dalam 1 liter etanol 95 %-v.

3. Campuran pelarut yang terdiri atas 50 %-v dietil eter – 50 %-v etanol 95 %-v, atau 50 %-v toluen – 50 %-v etanol 95 %-v atau 50 %-v toluen – 50 %-v isopropanol. (lihat Catatan peringatan). Campuran pelarut ini harus dinetralkan dengan larutan KOH (larutan no. 1) dan indikator fenolftalein (larutan no. 2, 0,3 ml per 100 ml campuran pelarut), sesaat sebelum digunakan.


Prosedur analisis 01. Timbang 19 – 21 ± 0,05 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu

erlenmeyer 250 ml. 02. Tambahkan 100 ml campuran pelarut yang telah dinetralkan ke dalam labu

Erlenmeyer tersebut. 03. Dalam keadaan teraduk kuat, titrasi larutan isi labu Erlenmeyer dengan larutan

KOH dalam alkohol sampai kembali berwarna merah jambu dengan intensitas yang sama seperti pada campuran pelarut yang telah dinetralkan di atas. Warna merah jambu ini harus bertahan paling sedikitnya 15 detik. Catat volume titran yang dibutuhkan (V ml).

Perhitungan

Angka asam (Aa) = m

56,1.V.N mg KOH/g biodiesel

dengan : V = volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan pada titrasi, ml. N = normalitas eksak larutan KOH dalam alkohol. m = berat contoh biodiesel ester alkil, g.

Nilai angka asam yang dilaporkan harus dibulatkan sampai dua desimal (dua angka di belakang koma). Catatan peringatan Etanol (etil alkohol) adalah mudah terbakar. Lakukan pemanasan atau penguapan pelarut ini di dalam lemari asam. Kalium hidroksida (KOH), seperti alkali-alkali lainnya, dapat membakar parah kulit, mata dan saluran pernafasan. Kenakan sarung tangan karet tebal dan pelindung muka untuk menangkal bahaya larutan alkali pekat. Gunakan peralatan penyingkir asap atau topeng gas untuk melindungi saluran pernafasan dari uap atau debu alkali. Pada waktu bekerja dengan bahan-bahan sangat basa seperti kalium hidroksida, tambahkan selalu pelet-pelet basa ke air/akuades dan bukan sebaliknya. Alkali bereaksi sangat eksoterm jika dicampur dengan air; persiapkan sarana untuk mengurung larutan basa kuat jika bejana pencampur sewaktu-waktu pecah/retak atau bocor akibat besarnya kalor pelarutan yang dilepaskan. Dietil eter sangat mudah menguap dan terbakar serta dapat membentuk peroksida yang eksplosif. Tangani dengan hati-hati. Toluen sangat mudah terbakar dan merupakan sumber risiko kebakaran. Batas eksplosifnya dalam udara adalah 1,27 – 7 %-v. Zat ini juga toksik jika termakan, terhisap atau terabsorpsi oleh kulit. Angka ambang kehadirannya di udara tempat kerja adalah 100 ppm-v. Karena ini, penanganannya harus dilakukan di dalam lemari asam. Isopropanol (atau isopropil alkohol atau propanol-2) adalah zat mudah terbakar. Batas eksplosifnya di dalam udara adalah 2 – 12 %-v. Zat ini toksik jika termakan dan terhisap. Angka ambang kehadirannya di udara tempat kerja adalah 400 ppm-v. Catatan bernomor 1. Standarisasi (penentuan normalitas) larutan KOH dalam alkohol (≈ 0,1 N).


Prosedur A : dengan kalium hidrogen ftalat. Timbang seksama kira-kira 100 mg kalium hidrogen ftalat kering (KHC8H4O4) dan larutkan dalam sebuah gelas piala ke dalam 100 ml akuades. Tambahkan 0,5 ml larutan indikator fenolftalein. Isi buret dengan larutan KOH dalam alkohol yang akan distandarkan. Atur posisi gelas piala pada pelat pengaduk sehingga ujung buret cukup dekat dengan permukaan cairan, untuk menjamin semua percikan jatuh ke dalam cairan dalam gelas piala tersebut. Sambil terus diaduk, titrasi isi gelas piala dengan larutan KOH beralkohol sampai ke titik akhir berjangkitnya warna merah jambu. Catat volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan (VKOH, ml) dan hitung normalitasnya (N) dengan formula

.204,21)(VW

NKOH

KHF=

dengan WKHF = berat kalium hidrogen ftalat yang ditimbang di atas, mg, dan 204,21 = berat molekul kalium hidrogen ftalat. Prosedur B : dengan HCl. Pipet persis 5 ml larutan HCl 0,1 ± 0,0005 N ke dalam sebuah gelas piala yang berisi 100 ml akuades. Tambahkan 0,5 ml larutan indikator fenolftalein. Isi buret dengan larutan KOH dalam alkohol yang akan distandarkan. Atur posisi gelas piala pada pelat pengaduk sehingga ujung buret cukup dekat dengan permukaan cairan, untuk menjamin semua percikan jatuh ke dalam cairan dalam gelas piala tersebut. Sambil terus diaduk, titrasi isi gelas piala dengan larutan KOH beralkohol sampai ke titik akhir berjangkitnya warna merah jambu. Catat volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan (VKOH ml) dan hitung normalitasnya (N) dengan formula

KOH

HCl

V5.N

N =

dengan NHCl = normalitas eksak (sampai 4 angka di belakang koma) larutan HCl.


LAMPIRAN D

METODE ANALISIS STANDAR UNTUK KADAR GLISEROL TOTAL, BEBAS, DAN TERIKAT DI DALAM BIODIESEL ESTER ALKIL : METODE IODOMETRI –

ASAM PERIODAT (FBI-A02-03)

Definisi Dokumen Metode Analisis Standar ini menguraikan prosedur untuk menentukan kadar gliserol total, gliserol bebas, dan gliserol terikat di dalam biodiesel ester alkil. Gliserol bebas ditentukan langsung pada contoh yang dianalisis, gliserol total setelah contoh-nya disaponifikasi, dan gliserol terikat dari selisih antara gliserol total dengan gliserol bebas. Lingkup Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsj.) dari asam-asam lemak. Peralatan 01. Buret – 50 ml, telah dikalibrasi dengan baik. 02. Pembesar meniskus yang memungkinkan pembacaan buret sampai skala 0,01 ml. 03. Labu takar 1 liter bertutup gelas. 04. Pipet-pipet volumetrik 5, 10 dan 100 ml yang sudah dikalibrasi dengan baik. 05. Gelas-gelas piala 400 ml, masing-masing dengan kaca arloji/masir untuk

penutupnya. 06. Motor listrik berputaran variabel untuk pengadukan, dengan batang pengaduk gelas. 07. Gelas-gelas ukur 100 dan 1000 ml. 08. Labu-labu Erlenmeyer 250 dan 300 ml, serta kondensor berpendingin udara dengan

panjang 65 cm. Labu-labu dan kondensor harus memiliki sambungan asah N/S 24/40.

Reagen-reagen 1. Asam periodat (HIO4.2H2O) mutu reagen atau p. a. (lihat Catatan peringatan). 2. Natrium tiosulfat (Na2S2O3.5H2O) – mutu reagen. 3. Kalium iodida (KI) – mutu reagen. 4. Asam asetat glasial – mutu reagen, 99,5 %-b (lihat Catatan peringatan). 5. Larutan pati – dibuat seperti diuraikan dalam bagian “Larutan-larutan” dan diuji

kepekaannya sebagai berikut : Masukkan 5 ml larutan pati ke dalam 100 ml akuades dan tambahkan 0,05 ml larutan 0,1 N KI yang masih segar (baru dibuat) serta satu tetes larutan khlor (dibuat dengan mengencerkan 1 ml larutan natrium hipokhlorit [NaOCl] 5 %-b, yang tersedia di perdagangan, menjadi 1000 ml). Larutan harus menjadi berwarna biru pekat dan bisa dilunturkan dengan penambahan 0,05 ml larutan natrium tiosulfat 0,1 N.


6. Khloroform (CHCl3) – mutu reagen (lihat Catatan peringatan). Uji blanko dengan asam periodat dengan dan tanpa khloroform harus tidak berbeda lebih dari 0,5 ml; jika tidak, khloroform harus diganti dengan pasokan baru.

7. Kalium dikhromat – mutu reagen. Sebelum digunakan harus digerus halus dan dikeringkan pada 105 – 110 oC sampai berberat konstan.

8. Asam khlorida (HCl) – mutu reagen, pekat, berat jenis 1,19 (lihat Catatan per-ingatan).

9. Kalium hidroksida (KOH) – pelet-pelet bermutu reagen (lihat Catatan peringatan). 10. Etanol (etil alkohol) 95 %-v – mutu reagen (lihat Catatan peringatan). Larutan-larutan 1. Larutan asam periodat. Larutkan 5,4 gram asam periodat ke dalam 100 ml akuades

dan kemudian tambahkan 1900 ml asam asetat glasial. Campurkan baik-baik. Simpan larutan di dalam botol bertutup gelas yang berwarna gelap atau, jika botol berwarna terang, taruh di tempat gelap. Perhatian – Hanya botol bertutup gelas yang boleh dipakai. Tutup gabus atau karet sama sekali tak boleh dipergunakan.

2. Larutan natrium tiosulfat 0,01 N. – Dibuat dengan melarutkan 2,48 gram Na2S2O3.5H2O ke dalam akuades dan kemudian diencerkan sampai 1 liter. Larutan ini harus distandarkan sebagai berikut : Pipet 5 ml larutan kalium dikhromat standar (lihat no. 5 di bawah) ke dalam gelas piala 400 ml. Tambahkan 1 ml HCl pekat, 2 ml larutan KI (lihat no. 3 di bawah) dan aduk baik-baik dengan batang pengaduk atau pengaduk magnetik. Kemudian, biarkan tak teraduk selama 5 menit dan selanjutnya tambahkan 100 ml akuades. Titrasi dengan larutan natrium tiosulfat sambil terus diaduk, sampai warna kuning hampir hilang. Tambahkan 1 – 2 ml larutan pati dan teruskan titrasi pelahan-lahan sampai warna biru persis sirna. Maka :

titrasipada dihabiskan yang OSNa lar. mlN V

OSNa lar. Normalitas322

OCrK OCrK322

722722×

=

3. Larutan kalium iodida (KI) – dibuat dengan melarutkan 150 gram KI ke dalam

akuades, disusul dengan pengenceran hingga bervolume 1 liter. Larutan ini tak boleh kena cahaya.

4. Larutan indikator pati – dibuat dengan membuat pasta homogen 10 gram pati larut (lihat Catatan no. 1) di dalam akuades dingin. Tambahkan pasta ini ke 1 liter akudes yang sedang mendidih kuat, aduk cepat-cepat selama beberapa detik dan kemudian dinginkan. Asam salisilat (1,25 g/l) boleh dibubuhkan untuk mengawetkan patinya. Jika sedang tak digunakan, larutan ini harus disimpan di dalam ruang bertemperatur 4 – 10 oC. Larutan indikator yang baru harus dibuat jika titik akhir titrasi tidak lagi tajam, atau jika larutan indikator pati gagal dalam uji kepekaan yang telah diuraikan pada no. 5 dalam bagian “Reagen-reagen”.

5. Larutan standar 0,1 N kalium dikhromat – dibuat dengan melarutkan 4,9035 gram kalium dikhromat kering dan tergerus halus ke dalam akuades di dalam labu takar 1 liter dan kemudian mengencerkannya sampai garis batas-takar pada 25 oC.

6. Larutan KOH alkoholik – dibuat dengan melarutkan 40 gram KOH dalam 1 liter etanol 95 %-v. Jika ternyata agak keruh, saring larutan sebelum digunakan.


Prosedur analisis kadar gliserol total 01. Timbang 9,9 – 10,1 ± 0,01 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu

Erlenmeyer. 02. Tambahkan 100 ml larutan KOH alkoholik, sambungkan labu dengan kondensor

berpendingin udara dan didihkan isi labu pelahan selama 30 menit untuk mensaponifikasi ester-ester.

03. Tambahkan 91 ± 0,2 ml khloroform (lihat Catatan peringatan) dari sebuah buret ke dalam labu takar 1 liter. Kemudian tambahkan 25 ml asam asetat glasial (lihat Catatan no. 2) dengan menggunakan gelas ukur.

04. Singkirkan labu saponifikasi dari pelat pemanas atau bak kukus, bilas dinding dalam kondensor dengan sedikit akuades. Lepaskan kondensor dan pindahkan isi labu saponifikasi secara kuantitatif ke dalam labu takar pada no. 03 dengan menggunakan 500 ml akuades sebagai pembilas.

05. Tutup rapat labu takar dan kocok isinya kuat-kuat selama 30 – 60 detik. 06. Tambahkan akuades sampai ke garis batas takar, tutup lagi labu rapat-rapat dan

campurkan baik-baik isinya dengan membolak-balikkan dan, sesudah dipandang tercampur intim, biarkan tenang sampai lapisan khloroform dan lapisan akuatik memisah sempurna.

07. Pipet masing-masing 6 ml larutan asam periodat ke dalam 2 atau 3 gelas piala 400 – 500 ml dan siapkan dua blanko dengan mengisi masing-masing 50 ml akuades (sebagai pengganti larutan asam periodat).

08. Pipet 100 ml lapisan akuatik yang diperoleh dalam langkah no. 06 ke dalam gelas piala berisi larutan asam periodat dan kemudian kocok gelas piala ini pelahan supaya isinya tercampur baik. Sesudahnya, tutup gelas piala dengan kaca arloji/masir dan biarkan selama 30 menit (lihat Catatan no. 2). Jika lapisan akuatik termaksud mengandung bahan tersuspensi, saring dahulu sebelum pemipetan dilakukan.

09. Tambahkan 3 ml larutan KI, campurkan dengan pengocokan pelahan dan kemudian biarkan selama sekitar 1 menit (tetapi tak boleh lebih dari 5 menit) sebelum dititrasi. Jangan tempatkan gelas piala yang isinya akan dititrasi ini di bawah cahaya terang atau terpaan langsung sinar matahari.

10. Titrasi isi gelas piala dengan larutan natrium tiosulfat yang sudah distandarkan (diketahui normalitasnya). Teruskan titrasi sampai warna coklat iodium hampir hilang. Setelah ini tercapai, tambahkan 2 ml larutan indikator pati dan teruskan titrasi sampai warna biru kompleks iodium – pati persis sirna.

11. Baca buret titran sampai ke ketelitian 0,01 ml dengan bantuan pembesar meniskus. 12. Ulangi langkah 08 s/d 11 untuk mendapatkan data duplo dan (jika mungkin) triplo. 13. Lakukan analisis blanko dengan menerapkan langkah 09 s/d 11 pada dua gelas

piala berisi larutan blanko (yaitu akuades) tersebut pada no. 07.

Prosedur analisis kadar gliserol bebas a. Timbang 9,9 – 10,1 ± 0,01 gram contoh biodiesel ester alkil dalam sebuah botol

timbang. b. Bilas contoh ini ke dalam labu takar 1 liter dengan menggunakan 91 ± 0,2 ml

khloroform (lihat Catatan peringatan) yang diukur dengan buret. c. Tambahkan kira-kira 500 ml akuades, tutup rapat labu dan kemudian kocok kuat-

kuat selama 30 – 60 detik.


d. Tambahkan akuades sampai ke garis batas takar, tutup lagi labu rapat-rapat dan campurkan baik-baik isinya dengan membolak-balikkan dan, sesudah dipandang tercampur intim, biarkan tenang sampai lapisan khloroform dan lapisan akuatik memisah sempurna.

e. Pipet masing-masing 2 ml larutan asam periodat ke dalam 2 atau 3 gelas piala 400 – 500 ml dan siapkan dua blanko dengan mengisi masing-masing 100 ml akuades (sebagai pengganti larutan asam periodat).

f. Pipet 300 ml lapisan akuatik yang diperoleh dalam langkah (d) ke dalam gelas piala berisi larutan asam periodat dan kemudian kocok gelas piala ini pelahan supaya isinya tercampur baik. Sesudahnya, tutup gelas piala dengan kaca arloji/masir dan biarkan selama 30 menit (lihat Catatan no. 2). Jika lapisan akuatik termaksud mengandung bahan tersuspensi, saring dahulu sebelum pemipetan dilakukan.

g. Tambahkan 2 ml larutan KI, campurkan dengan pengocokan pelahan dan kemudian biarkan selama sekitar 1 menit (tetapi tak boleh lebih dari 5 menit) sebelum dititrasi. Jangan tempatkan gelas piala yang isinya akan dititrasi ini di bawah cahaya terang atau terpaan langsung sinar matahari.

h. Titrasi isi gelas piala dengan larutan natrium tiosulfat yang sudah distandarkan (diketahui normalitasnya). Teruskan titrasi sampai warna coklat iodium hampir hilang. Setelah ini tercapai, tambahkan 2 ml larutan indikator pati dan teruskan titrasi sampai warna biru kompleks iodium – pati persis sirna.

i. Baca buret titran sampai ke ketelitian 0,01 ml dengan bantuan pembesar meniskus. j. Ulangi langkah (f) s/d (i) untuk mendapatkan data duplo dan (jika mungkin) triplo. k. Lakukan analisis blanko dengan menerapkan langkah (g) s/d (i) pada dua gelas piala

berisi larutan blanko (yaitu akuades) tersebut pada (e). Perhitungan 1. Hitung kadar gliserol total (Gttl, %-b) dengan rumus :

Gttl (%-b) = W

C)N 2.302(B −

dengan :

C = volume larutan natrium tiosulfat yang habis dalam titrasi contoh, ml. B = volume larutan natrium tiosulfat yang habis dalam titrasi blangko, ml. N = normalitas eksak larutan natrium tiosulfat.

a bberat sampel mL sampelW =900×

aDari prosedur untuk total gliserol, 1 bDari prosedur untuk total gliserol, 8

2. Kadar gliserol bebas (Gbbs, %-b) dihitung dengan rumus yang serupa dengan di atas,

tetapi menggunakan nilai-nilai yang diperoleh pada pelaksanaan prosedur analisis kadar gliserol bebas.

3. Kadar gliserol terikat (Gikt, %-b) adalah selisih antara kadar gliserol total dengan kadar gliserol bebas : Gikt = Gttl - Gbbs


Catatan peringatan Asam periodat adalah oksidator dan berbahaya jika berkontak dengan bahan-bahan organik. Zat ini menimbulkan iritasi kuat dan terdekomposisi pada 130 oC. Jangan gunakan tutup gabus atau karet pada botol-botol penyimpannya. Khloroform diketahui bersifat karsinogen. Zat ini toksik jika terhisap dan memiliki daya bius. Cegah jangan sampai khloroform bertkontak dengan kulit. Manusia yang sengaja atau tak sengaja menghisap atau meneguknya secara berkepanjangan dapat mengalami kerusakan lever dan ginjal yang fatal. Zat ini tidak mudah menyala, tetapi akan terbakar juga bila terus-terusan terkena nyala api atau berada pada temperatur tinggi, serta menghasilkan fosgen (bahan kimia berbahaya) jika terpanaskan sampai temperatur dekomposisinya. Khloroform dapat bereaksi eksplosif dengan aluminium, kalium, litium, magnesium, natrium, disilan, N2O4, dan campuran natrium hidroksida dengan metanol. Angka ambang kehadirannya di udara tempat kerja adalah 10 ppm-v. Karena ini, penanganannya harus dilakukan di dalam lemari asam. Asam khlorida (HCl) pekat adalah asam kuat dan akan menyebabkan kulit terbakar. Uapnya menyebabkan peracunan jika terhirup dan terhisap serta menimbulkan iritasi kuat pada mata dan kulit. Jas dan sarung tangan pelindung harus dipakai ketika bekerja dengan asam ini. Penanganannya disarankan dilakukan dalam lemari asam yang beroperasi dengan benar. Pada pengenceran, asam harus selalu yang ditambahkan ke air/akuades dan bukan sebaliknya. Asam asetat murni (glasial) adalah zat yang cukup toksik jika terhisap atau terminum. Zat ini menimbulkan iritasi kuat pada kulit dan jaringan tubuh. Angka ambang kehadirannya di udara tempat kerja adalah 10 ppm-v. Kalium hidroksida (KOH), seperti alkali-alkali lainnya, dapat membakar parah kulit, mata dan saluran pernafasan. Kenakan sarung tangan karet tebal dan pelindung muka untuk menangkal bahaya larutan alkali pekat. Gunakan peralatan penyingkir asap atau topeng gas untuk melindungi saluran pernafasan dari uap atau debu alkali. Pada waktu bekerja dengan bahan-bahan sangat basa seperti kalium hidroksida, tambahkan selalu pelet-pelet basa ke air/akuades dan bukan sebaliknya. Alkali bereaksi sangat eksoterm jika dicampur dengan air; persiapkan sarana untuk mengurung larutan basa kuat jika bejana pencampur sewaktu-waktu pecah/retak atau bocor akibat besarnya kalor pelarutan yang dilepaskan. Etanol (etil alkohol) adalah mudah terbakar. Lakukan pemanasan atau penguapan pelarut ini di dalam lemari asam. Catatan bernomor 1. Yang disarankan untuk digunakan adalah “pati kentang untuk iodometri”, karena pati

ini menimbulkan warna biru pekat jika berada bersama ion iodonium. “Pati larut” saja tak disarankan karena bisa tak membangkitkan warna biru pekat yang konsisten ketika berkontak dengan ion iodonium. Reagen-reagen berikut diketahui cocok : “Soluble starch for iodometry”, Fisher S516-100; “Soluble potato starch, Sigma S-2630; “Soluble potato starch for iodometry”, J.T. Baker 4006-04.

2. Pada temperatur kamar, tenggang waktu antara penyiapan contoh-contoh dan pentitrasiannya tak boleh lebih dari 1,5 jam.


LAMPIRAN E

METODE ANALISIS STANDAR UNTUK ANGKA PENYABUNAN DAN KADAR ESTER

BIODIESEL ESTER ALKIL (FBI-A03-03)

Definisi Dokumen Metode Analisis Standar ini menguraikan prosedur untuk menentukan angka penyabunan biodiesel ester alkil dengan proses titrimetri. Angka asam adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan satu (1) gram contoh biodiesel. Melalui kombinasi dengan hasil-hasil analisis angka asam (FBI-A01-03) dan gliserol total (FBI-A02-03), angka penyabunan yang diperoleh dengan metode standar ini dapat dipergunakan untuk menentukan kadar ester di dalam biodiesel ester alkil. Lingkup Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsj.) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Peralatan 1. Labu-labu Erlenmeyer tahan alkali (basa) - 250 atau 300 ml, masing-masing

berleher sambungan asah N/S 24/40. 2. Kondensor berpendingin udara berpanjang minimum 65 cm dan ujung bawahnya

bersambungan asah N/S 24/40 hingga cocok dengan labu Erlenmeyer. 3. Bak pemanas air atau pelat pemanas yang temperatur atau laju pemanasannya dapat

dikendalikan. 4. Labu distilasi 2 liter yang mulutnya berupa sambungan asah N/S 24/40 dan lengkap

dengan kondensor berpendingin air, untuk merefluks dan mendistilasi etanol 95 %-v seperti ditunjukkan pada no. 2 dalam bagian “Reagen-reagen” di bawah ini.

Regen-reagen 1. Asam khlorida 0,5 N yang sudah terstandarkan (normalitas eksaknya diketahui). 2. Larutan kalium hidroksida (lihat Catatan peringatan) di dalam etanol 95 %-v.

Refluks campuran 1,2 liter etanol 95 %-v (lihat Catatan peringatan) dengan 10 gram KOH dan 6 gram pelet aluminium (atau aluminium foil) selama 1 jam dan kemudian langsung distilasikan; buang 50 ml distilat awal dan selanjutnya tampung 1 liter alkohol distilat berikutnya dalam wadah bersih bertutup gelas. Larutkan 40 gram KOH berkarbonat rendah ke dalam 1 liter alkohol distilat tersebut sambil didinginkan (sebaiknya di bawah 15 oC); biarkan selama 5 hari untuk mengendapkan pengotor-pengotor dan kemudian dekantasikan larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat bertutup karet.

3. Larutan indikator fenolftalein. 10 gram fenolftalein dilarutkan ke dalam 1 liter etanol 95 %-v.


Prosedur analisis 01. Timbang 4 – 5 ± 0,005 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu

Erlenmeyer 250 ml. Tambahkan 50 ml larutan KOH alkoholik dengan pipet yang dibiarkan terkosongkan secara alami.

02. Siapkan dan lakukan analisis blanko secara serempak dengan analisis contoh biodiesel. Langkah-langkah analisisnya persis sama dengan yang tertulis untuk di dalam “prosedur analisis” ini, tetapi tidak mengikut-sertakan contoh biodiesel.

03. Sambungkan labu Erlenmeyer dengan kondensor berpendingin udara dan didihkan pelahan tetapi mantap, sampai contoh tersabunkan sempurna. Ini biasanya membutuhkan waktu 1 jam. Larutan yang diperoleh pada akhir penyabunan harus jernih dan homogen; jika tidak, perpanjang waktu penyabunannya.

04. Setelah labu dan kondensor cukup dingin (tetapi belum terlalu dingin hingga membentuk jeli), bilas dinding-dalam kondensor dengan sejumlah kecil akuades. Lepaskan kondfensor dari labu, tambahkan 1 ml larutan indikator fenolftalein ke dalam labu, dan titrasi isi labu dengan HCl 0,5 N sampai warna merah jambu persis sirna. Catat volume asam khlorida 0,5 N yang dihabiskan dalam titrasi.

Perhitungan

Angka penyabunan (As) = m

C)N - 56,1(B mg KOH/g biodiesel

dengan : B = volume HCl 0,5 N yang dihabiskan pada titrasi blanko, ml. C = volume HCl 0,5 N yang dihabiskan pada titrasi contoh, ml. N = normalitas eksak larutan HCl 0,5 N. m = berat contoh biodiesel ester alkil, g.

Nilai angka penyabunan yang dilaporkan harus dibulatkan sampai dua desimal (dua angka di belakang koma). Kadar ester biodiesel ester alkil selanjutnya dapat dihitung dengan rumus berikut :

Kadar ester (%-b) = 100( 18,29 )s a t

s

A A GA

tl− −

dengan : As = angka penyabunan yang diperoleh di atas, mg KOH/g biodiesel. Aa = angka asam (prosedur FBI-A01-03), mg KOH/g biodiesel. Gttl = kadar gliserin total dalam biodiesel (prosedur FBI-A02-03), %-b.

Catatan peringatan Kalium hidroksida (KOH) dapat membakar parah kulit, mata dan saluran pernafasan. Kenakan sarung tangan karet tebal dan pelindung muka untuk menangkal bahaya larutan alkali pekat. Gunakan peralatan penyingkir asap atau topeng gas untuk melindungi saluran pernafasan dari uap atau debu alkali. Pada waktu bekerja dengan bahan-bahan sangat basa seperti kalium hidroksida, tambahkan selalu pelet-pelet basa ke air/akuades dan bukan sebaliknya. Alkali bereaksi sangat eksoterm jika dicampur dengan air. Etanol (etil alkohol) adalah mudah terbakar. Lakukan pemanasan atau penguapan pelarut ini di dalam lemari asam.


LAMPIRAN F

MATERIAL SAFETY DATA SHEET (MSDS)

1. Chemical Safety Data: Metanol

Common synonyms Metil alcohol, wood alcohol, meths

Formula CH3OH

Physical properties

Form: colourless liquid with a characteristic smell Stability: Stable, but very flammable Melting point: -98 C Boiling point: 64.7 C Flash point: 11 C Explosion limits 6% - 36% Water solubility: miscible in all proportions Specific gravity: 0.79

Principal hazards

*** Metanol is toxic. If ingested or inhaled it can cause a wide range of harmful effects, from sickness, heart and liver damage to reproductive harm, blindess or death. *** Metanol is often a component in "bootleg" liquor (illegally brewed and distilled alcohol) and there have been numerous cases in the past in which the consumption of such a drink has been fatal. *** Metanol is very flammable. The pure liquid catches fire easily and aqueous solutions containing a significant amount of metanol can also catch fire. *** The flame above burning metanol is virtually invisible, so it is not always easy to tell whether a metanol flame is still alight. *** The explosion limits for metanol (the lower and upper percentage limits of metanol in an air-metanol mixture giving a vapour that can explode) are unusually wide.

Safe handling

Always wear safety glasses. Remove any source of ignition from the working area. Don't forget that a hot air gun, a hot plate or even a radiator may be sufficiently hot to ignite the vapour. You should not breathe in the vapour, so use a fume cupboard if available. If this is not possible, ensure that the area in which you work is very well ventilated.


Emergency

Eye contact: Immediately flush the eye with plenty of water. Continue for several minutes and call for medical help. Skin contact: A person whose clothes are soaked in metanol will be at serious risk from fire, so immediately remove any contaminated clothing and store well away from a source of ignition (preferably outside). Wash exposed skin with soap and water. If the skin reddens or appears damaged, or if metanol may have been swallowed, call for medical aid. If swallowed: Call for immediate medical help; if the quantity swallowed is significant urgent medical action is vital.

Disposal

Trace amounts of metanol can be flushed down a sink with a large quantity of water, unless local rules prohibit this. Larger amounts should be collected in a non-chlorinated waste solvent container for disposal.

Protective equipment Safety glasses. If you need gloves, butyl rubber is a suitable material.

2. Chemical Safety Data: Sulfuric acid

Common synonyms Sulphuric acid, vitriol, oil of vitriol

Formula H2SO4

Physical properties

Form: Colourless oily liquid when concentrated; colourless liquid when diluted Stability: Stable, but hygroscopic. Melting point: -2 C Water solubility: Miscible in all proportions (dissolution is very exothermic) Specific gravity: 1.84 (concentrated), close to 1 (dilute)

Principal hazards

Contact with the eyes or skin can cause serious permanent damage Concentrated solutions of acid are extremely corrosive When sulfuric acid is dissolved in water enough heat is released to make water boil

Safe handling

Always wear safety glasses. Do not allow the acid or a solution of it to come into contact with your skin. Concentrated sulfuric acid acid


should not be diluted by inexperienced users! When diluting acid always wear eye protection, and ALWAYS add acid to water (not the reverse) slowly and with great care. Use constant stiring (sulfuric acid is much denser than water, and if you do not stir when adding acid to water, a layer of concentrated acid may form at the bottom of the beaker, creating a substantial temperature gradient where acid and water meet). Note that freshly-prepared solutions will be warm or hot, and will as a consequence be more corrosive than a cool solution.

Emergency

Eye contact: Immediately flush the eye with plenty of water. Continue for at least ten minutes and call for immediate medical help. Skin contact: Wash off with plenty of water. Remove any contaminated clothing. If the skin reddens or appears damaged, call for medical aid. If swallowed: Drink plenty of water and call for immediate medical help

Disposal

Small amounts of dilute sulfuric acid can be flushed down a sink with a large quantity of water, unless local rules prohibit this. Larger amounts should be neutralised before disposal. Concentrated acid should not be flushed down a sink.

Protective equipment

ALWAYS wear safety glasses when handling sulfuric acid or its solutions. If you need gloves, use neoprene, butyl rubber, natural rubber, polyethylene or PVC for handling solutions at concentrations of up to 70%. Use butyl rubber or polyethylene for concentrated sulfuric acid.

3. Chemical Safety Data: Potassium Hydroxide

Common synonyms Caustic potash, lye

Formula KOH

Physical properties

Form: White semi-transparent flaky solid Stability: Stable, but hygroscopic. Absorbs carbon dioxide from the air. Melting point: 360 C Water solubility: high (dissolution is very exothermic) Specific gravity: 2.04


Principal hazards

Contact with the eyes can cause serious long-term damage The solid and its solutions are corrosive Significant heat is released when potassium hydroxide dissolves in water

Safe handling Always wear safety glasses. Do not allow solid or solution to come into contact with your skin. When preparing solutions swirl the liquid constantly to prevent "hot spots" developing.

Emergency

Eye contact: Immediately flush the eye with plenty of water. Continue for at least ten minutes and call for immediate medical help. Skin contact: Wash off with plenty of water. Remove any contaminated clothing. If the skin reddens or appears damaged, call for medical aid. If swallowed: Drink plenty of water and call for immediate medical help

Disposal Small amounts of dilute potassium hydroxide can be flushed down a sink with a large quantity of water, unless local rules prohibit this. Larger amounts should be neutralised before disposal.

Protective equipment

ALWAYS wear safety glasses when handling potassium hydroxide or its solutions. If you need gloves, neoprene, nitrile or natural rubber are suitable for handling solutions at concentrations of up to 70%

(Sumber : http://ptcl.chem.ox.ac.uk/~hmc/hsci/chemicals/hsci_chemicals_list.html)


LAMPIRAN G

BIODATA ANGGOTA KELOMPOK

1. Nama : Mescha Destianna

NIM : 13003042

Tempat/Tanggal Lahir : Jakarta, 27 Desember 1985

2. Nama : Agustinus Zandy

NIM : 13003073

Tempat/Tanggal Lahir : Jakarta, 17 Agustus 1985

3. Nama : Nazef

NIM : 13003090

Tempat/Tanggal Lahir : Jakarta, 17 Januari 1985

4. Nama : Soraya Puspasari

NIM : 13004033

Tempat/Tanggal Lahir : Surakarta, 23 Agustus 1986


95633379-Biodiesel

Documents

Transcript of 95633379-Biodiesel