Biodiesel Jelantah CaO

40
Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Melalui Proses Transesterifikasi dengan Menggunakan CaO sebagai Katalis Copyright @2011 yulia tri rahkadima 2307100133 putri abdi purwati 2307100140 Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H.M. Rachimoellah, Dipl.EST Laboratorium Biomassa dan Konversi Energi

description

ppt

Transcript of Biodiesel Jelantah CaO

Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jelantah Melalui Proses Transesterifikasi dengan Menggunakan

CaO sebagai Katalis

Copyright @2011 yulia tri rahkadima2307100133

putri abdi purwati2307100140

Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. H.M. Rachimoellah, Dipl.EST

Laboratorium Biomassa dan Konversi Energi

Kebutuhan energi

semakin meningkat

Cadangan minyak bumi

semakin menipis

Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi untuk

mengembangkan energi alternatif pengganti BBM

Latar Belakang dan Tujuan

Latar Belakang dan Tujuan

Pengembangan bahan

bakar alternatif BIODIESEL

KEUNTUNGAN BIODIESEL

Ramah Lingkungan

Berasal dari bahan yang terbarukan

Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin

KEUNTUNGAN BIODIESEL

Ramah Lingkungan

Berasal dari bahan yang terbarukan

Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin

Emisi FAME Solar

NO (ppm) 1005,8 1070

CH (ppm) 13,7 18,4

Partikulat/debu 0,5 0,93

SO2 tidak ada Ada

Perbandingan Emisi Biodiesel dan Solar

Sumber : Paryanto, 2010

KEUNTUNGAN BIODIESEL

Ramah Lingkungan

Berasal dari bahan yang terbarukan

Tidak Membutuhkan Modifikasi Mesin

Parameter Biodiesel DieselViskositasKinematic (cSt) 2,3-6 1,6-5,8Cetane Number 54 40-46Flash Point (°C) >100 67-85Densitas (gr/ml) 0,85-0,890,82-0,87

Latar Belakang dan Tujuan

Pengembangan bahan

bakar alternatif BIODIESEL

High Cost

ProductionPemilihan Proses

Bahan Baku

Jenis Feedstock Price

Crude Palm Oil 703

Rapesees Oil 824

Soybean 771

Waste Cooking Oil 224

Yellow Grease 412

Sumber : Demirbas, 2009

Perbandingan harga rata-rata bahan

baku Internasional dalam Produksi

Biodiesel 2007 (US$/ton)Murah

Melimpah

Limbah

Bahan Baku WCO

Murah

Melimpah

Limbah

Bahan Baku WCO

Sektor Penghasil

Minyak Jelantah

Jumlah

(ton/tahun)

Rumah Tangga 305.050,14

Industri Pengolahan

Makanan2.079.417,56

Restauran & Hotel 1.502.218,93

Total 3.886.686,63

Jumlah Penghasil Minyak

Jelantah Indonesia tahun 2007

Latar Belakang dan Tujuan

Pengembangan bahan

bakar alternatif BIODIESEL

High Cost

ProductionPemilihan Proses

Bahan Baku

Pembuatan Biodiesel

Klasifikasi Transesterifikasi

Metode Keuntungan Kekurangan

Homogenous Catalytst

1. Yield Besar

2. Reaksi pada suhu rendah

1. Butuh unit operasi tambahan

untuk purifikasi

2. Butuh air dalam jumlah besar

untuk proses purifikasi akhir

3. Tidak dapat digunakan kembali

HeterogenCatalystst

1. Lebih Ramah Lingkungan

2. Lowest Cost Production

3. Katalis dapat digunakan

kembali

4. Reaksi pada mild Condition

5. Butuh dalam jumlah yang

lebih sedikit

1. Terjadi 3 fase dalam reaksi

sehingga kecepatan reaksi

rendah.

CaO

Yield yang dihasilkan tinggi

Murah dan mudah didapat

Mudah dipisahkan dariproduk

Kondisi Reaksi Ratio molar

oil : Alkohol

Result References

Transesterifikasi Waste Cooking Oil pada

T= 65 oC, t= 1 jam, % CaO = 0,85 wt.

Dengan memasukkan N2 dalam reaktor.

1 : 12 =

Oil: Methanol

Yield = 66 % Kouzu et al

(kutipan Keem Lam, 2010)

Katalis CaO hasil kalsinasi Dolomite

(CaCO3) pada 800 oC dengan % wt berat

8% terhadap berat minyak PKO (Palm

kernel oil). Pada T=60 oC dan t=3 Jam.

1 : 48 =

Oil : Methanol

FAME Content =

95 %

Ngamcharussrivichai, 2010

Jatropa Oil ditransesterifikasi pada T = 65

oC, t = 6 jam, % wt CaO = 4 % wt oil

1 : 15 =

Oil : Methanol

Konversi = 85

%

Taufiq-Yap, 2010

Transesterifikasi soybean oil dengan

menggunakan 8% CaO , 65 C and 2,03%

water content in methanol selama 1,5 jam

reaksi

1 : 12 =

Oil : Methanol

Yield 95% Xuejun Liu, 2007

RUMUSAN MASALAH

Yield yang dihasilkan < yield reaksi homogen katalis

Methanol berlebih

1 : 48 = molar oil : MeOH CaO 8 % wt dari Oil

Pengaruh waktu dan suhu

TUJUAN

mempelajari pengaruh suhu dan waktu reaksi

terhadap karakteristik reaksi transesterifikasi

dengan menggunakan CaO sebagai katalis padat

dan methanol berlebih.

Latar Belakang & Tujuan

Metodologi

Hasil Penelitian

Kesimpulan

DAFTAR LAPORAN SKIPSI

Pemilihan Variabel

Variabel Tetap

1. Ratio molar WCO : MeOH =

1:48

2. Jumlah katalis CaO = 8% wt

WCO

3. Pada P=1 atm

Variabel Berubah

1. Suhu (40,45,50,55,dan 60 °C)

2. Lama Reaksi (3,4,5,6 jam)

Variabel Respon

Yield reaksi transesterifikasi

Air masuk

Air keluar

KondensorStatif

Waterbath

ThermometerLabu Leher dua

Stirer

Rangkaian Alat

• 1. Magnet stirer

• 2. Statif

• 3. Kondensor reflux

• 4. Labu leher tiga (250 m)

• 5. Termometer

• 6. Waterbath

• 7. Heater

• 8. kertas filter (0,7 μm)

• 9. Corong pemisah

• 10. Beaker glass

• 11. Erlenmayer (250 ml)

Alat

• 1. Minyak jelantah

• 2. H2SO4 p.a. (95-97 %)

• 3. NaOH (0,1 N)

• 4. Methanol p.a.

• 5. CaO 100 mesh

• 6. Larutan p.p

• 7. Alkohol 98%

• 7. Indikator PP

Bahan

Tahapan Penelitian

Pretreatment Bahan Baku

Esterifikasi

Transesterifikasi

disaring

Pretreatment Bahan Baku

Minyak jelantah

CaCO3 ↔ CaO + CO2

Reaksi kalsinasi bersifat reversibel.

Pada T= 600-900 oC,

t = 2 jam

(Ngamcharussrivichai, 2010)

Katalis CaO

Tahapan Penelitian

Pretreatment Bahan Baku

Esterifikasi

Transesterifikasi

DIAMBIL 100 ML

DIPANASKAN HINGGA 60 °cPerbandingan

Methanol 1 : 6

Asam sulfat 2%Dari massa minyak %

Dicampur

Reaksi esterifikasiSelama 1 jam

Dipisahkan antara2 layer

ESTERIFIKASI

Run ke-% FFA

awal

Σ ml

NaOH % FFA=

1

6,351

1,2 0,95864

2 1,05 0,83881

3 1,25 0,99858

4 1,1 0,87875

5 1,2 0,95864

6 1,1 0,87875

7 1,2 0,95864

8 1,1 0,87875

9 1,25 0,99858

10 1,15 0,91870

Methode AOCS

3,53 gram sampel dicampur 50

ml alkohol. Lalu dipanaskan

sampai 60 oC sambil diaduk 10

menit. Lalu dititrasi dengan NaOH

0,1 N.

Tahapan Penelitian

Pretreatment Bahan Baku

Esterifikasi

Transesterifikasi

CaO +

TRANSESTERIFIKASI

HASIL PENELITIAN

Analisa GC

Analisa viskositas

Analisa yang dilakukan :

HASIL PENELITIANHasil analisa GC

Temperatur 40 °C 45 °C 50 °C 55 °C 60 °C

Waktu % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield % FAME % Yield

3 jam 88,60 62,07 94,43 70,95 94,59 77,02 98,97 78,71 98,66 81,7

4 jam 91,93 69,32 95,06 79,29 96,68 80,55 98,45 81,28 93,85 73,28

5 jam 98,53 76,49 97,68 79,8 97,87 81,64 89,30 74,82 86,98 64,74

6 jam 98,35 77,77 98,82 80,1 98,22 81,83 86,92 69,68 82,12 59,96

Cara Mencari % Yield FAME =

HASIL PENELITIAN

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

40 45 50 55 60

3 Jam

4 Jam

5 jam

6 jam

Temperatur (⁰C)

%Y

ield

Pengaruh waktu reaksi

Pada suhu 40 - 50 0C, semakin

lama waktu reaksi semakin besar

pula yield FAME yang dihasilkan.

Digliserida dan monogliserida

meningkat pada awal waktu reaksi

dan kemudian menurun. Pada

akhirnya, jumlah dari

monogliserida akan lebih tinggi

dari digliserida dan yang

dibutuhkan untuk reaksi

transesterifikasi adalah

monogliserida.

Fangrui Ma (1999)

Untuk suhu reaksi 55 dan 60 C memiliki hasil yang berbeda. Katalis

CaO memiliki sifat dapat mengabsorb produk yang menyebabkan

semakin berkurangnya kandungan FAME bila melebihi kondisi

optimumnya (Taufik-Yap, 2010)

HASIL PENELITIANPengaruh suhu reaksi

Waktu reaksi 3 jam

Semakin tinggi suhu reaksi

maka semakin besar yield

FAME yang didapatkan.

Peningkatan temperatur

akan mempengaruhi

peningkatan tumbukan antar

molekul reaktan.

Peningkatan tumbukan yang

terjadi antar molekul reaktan

akan memungkinkan

semakin besarnya konversi

reaksi transesterifikasi

(Fangrui Ma, 1999).

HASIL PENELITIAN Pengaruh suhu reaksiWaktu reaksi 4 jam Waktu reaksi 5 jam Waktu reaksi 6 jam

Untuk waktu reaksi 4, 5 dan 6 jam, yield FAME yang didapatkan tidak

semakin baik seiring dengan diperbesarnya suhu reaksi. Ini terjadi karena

permukaan CaO memiliki kecenderungan mengabsorb produk ketika reaktan

dalam kondisi jumlah yang minim. Sehingga jumlah FAME dalam produk

semakin kecil dan mengakibatkan yield yang dihasilkan makin kecil (Taufiq-

Yap, 2010).

HASIL PENELITIANHasil analisa Viskositas

Jam

Viskositas (cSt)

Suhu (° C)

40 45 50 55 60

3 5,176 4,824 4,753 4,645 4,220

4 4,955 4,704 4,654 4,586 4,923

5 4,587 4,646 4,568 4,844 5,256

6 4,129 4,540 4,459 4,936 5,318

Viskositas minyak diesel menurut SNI 04-7182-2006 adalah 2,3 – 6,0 cSt.

Viskositas biodiesel dari minyak jelantah berkisar 5,3 mm2/s.( Ayhan Demirbas)

HASIL PENELITIAN

0

1

2

3

4

5

6

40 45 50 55 60

3 jam4 jam5 jam6 jam

suhu (⁰ C)

visk

osi

tas

(cSt

)

Viskositas (vs) Suhu

Untuk suhu reaksi 40-50 C, semakin lama waktu reaksi maka nilai viskositasnya semakin

kecil. Namun untuk suhu 55-60 C memiliki hasil yang berbeda, ini terjadi karena saat waktu

reaksi diperpanjang akan terbentuk suatu emulsi putih dalam produk. Emulsi ini yang dapat

meningkatkan viscositas produk (Taufik- Yap, 2010)

HASIL PENELITIAN % yield berdasarkan analisa

Viskositas

Berdasarkan pendekatan yang dilakukan oleh M.E Borges dkk, 2010

maka yield biodiesel dapat dihitung sebagai berikut :

Jam

% yield FAME dari Uji Viskositas

Suhu (° C)

40 45 50 55 60

3 74,04 77,97 78,79 80,05 85,21

4 76,48 79,36 79,95 80,75 76,84

5 80,74 80,04 80,96 77,74 73,17

6 86,36 81,30 82,27 76,70 72,51

KESIMPULAN

Dengan menggunakan perbandingan MeOH : minyak 48 :1 dan

katalis sebesar 8 % berat dari minyak, maka dapat disimpulkan :

•Suhu 40 oC memberikan yield terbaik pada 6 jam

•Suhu 45 oC memberikan yield terbaik pada 6 jam

•Suhu 50 oC memberikan yield terbaik pada 6 jam

•Suhu 55 oC memberikan yield terbaik pada 4 Jam

•Suhu 60 oC memberikan yield terbaik pada 3 jam

Charoenchaitrakool, Manop, et al. 2010. “Statistical optimization for biodiesel

production from waste frying oil through two-step catalyzed process”. Fuel Processing

Technology 92 (2011) 112–118

Demirbas, Ayhan. 2007. “Biodiesel from waste cooking oil via base-catalytic and

supercritical methanol transesterification”. Energy Conversion and Management 50

(2009) 923–927

Kouzu, Masato, et al. 2008. “ Calcium Oxide as a Solid Base Catalyst for

Transesterification of Soybean Oil and Its application to Biodiesel Production”. Fuel 87

(2008) 2798-2806

Lam, Man Kee, et al. 2010. “Homogeneous, heterogeneous and enzymatic catalysis for

transesterification of high free fatty acid oil (waste cooking oil) to biodiesel: A review”.

Biotechnology Advances 28 (2010) 500–518

Liu, Xuenjun, et al. 2008. “ Transesterifikasi of Soybean Oil to Biodiesel Using CaO as a

Solid Base Catalyst”. Fuel 87(2008) 216-221

Mittelbach, Martin, et al. 2004. “Biodiesel, The Comprehensive Handbook”. Austria :

University Graz.

Ngamcharussrivichai, Chawalit. 2010. “ Biodiesel Production Through Transesterifikasi

over Natural Calciums”. Fuel Prossesing Techonology 91 (2010) 1409-1419

Nur F.H. 2006. “Daur Ulang Minyak Goreng Bekas Pakai (Minyak Jelantah)”.

Jakarta : Modul Minyak Jelantah

Paryanto, Imam. 2010. “ Biofuel Sebagai Sumber Energi Masa Depan”. Jakarta :

BPPT

Purbo, Saraswati, et al. 2007. “Kajian Strategis Pengembangan Industri

Biodiesel Berbasis Minyak Jelantah di Indonesia”. Bogor : IPB

Rachimoellah. 2008. “Pembuatan Biodiesel dari Biji Karet”. Penelitian, Surabaya

: Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Semwal, Surbhi, et al. 2011. “Biodiesel Production using Heterogenous

Catalysts”. Bioresource Technology 102 (2011) 21561-2161

Suwirta, IW. 2009. “ Preparasi Biodiesel dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit”.

Jurnal Kimia 3(1), Januari 2009 :1-6

Yap, Y.H. Taufiq, et al. 2011. “Calcium Based Mixed Oxide Catalysts for

Methanolysis of Jatropha Curcas Oil to Biodiesel”. Biomass and Energy 35

(2011) 827-834

Zabeti, Mashoud, et al. 2009. “Activity of Solid Catalysts for Biodiesel Production

: A Review”.Fuel Processing Technology 90 (2009) 770-770

Zhang, Y, et al. 2003. “Biodiesel Production From Waste Cooking Oil : 1.

Process Design and Technological Assessment”. Bioresource Technology 89

(2003) 1-16