Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H.M. Rachimoellah, Dipl
Transcript of Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H.M. Rachimoellah, Dipl
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