APLIKASI ADSORBEN DALAM PROSES PEMURNIAN BIODIESEL JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) MENGGUNAKAN METODE KOLOM
Oleh IRA AYUTHIA HERDIANI F34104043
2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Ira Ayuthia Herdiani. F3410403. Aplikasi Adsorben dalam Proses Pemurnian Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Menggunakan Metode Kolom. Di bawah bimbingan Erliza Hambali dan Dwi Setyaningsih. 2009.
RINGKASAN Kebutuhan dunia akan bahan bakar terus meningkat sepanjang tahun. Salah satu jenis bahan bakar yang banyak digunakan di Indonesia adalah bahan bakar solar. Impor solar Indonesia mencapai sekitar 5-6 milyar liter atau sekitar 50 % dari total kebutuhan pada tahun 2006. Nilai ini akan terus bertambah, dan diperkirakan permintaan solar tahun 2010 akan mencapai 36 milyar liter. Oleh karena itu, diperlukan bahan bakar alternatif pengganti solar yang dapat diperbarui, seperti biodiesel. Biodiesel adalah bahan bakar yang ramah lingkungan dan dapat diperbarui, yang diproduksi dari minyak nabati seperti minyak jarak pagar. Dalam penggunaannya, biodiesel harus dimurnikan terlebih dahulu untuk menghilangkan bahan pengotor yang terdapat di dalam biodiesel seperti sabun, gliserol air, dan asam lemak bebas. Metode pemurnian biodiesel yang biasa digunakan adalah water washing, yaitu pemurnian menggunakan air hangat. Metode ini memiliki kelemahan, yaitu memerlukan banyak energi dan waktu. Oleh karena itu perlu adanya metode baru yang dapat menghemat energi dan waktu proses produksi biodiesel, seperti metode dry washing menggunakan adsorben. Adsorben yang digunakan adalah aluminium silikat dan magnesium silikat. Penelitian ini bertujuan untuk (1) menentukan adsorben terbaik antara aluminium silikat, magnesium silikat, dan kombinasi dari keduanya dengan berbagai perbandingan, (2) menentukan konsentrasi adsorben dalam pasir kuarsa yang akan digunakan dalam pemurnian biodiesel menggunakan kolom, dan (3) mengetahui pengaruh suhu pemurnian terhadap laju alir dan mutu biodiesel yang dihasilkan. Penelitian pendahuluan yang dilakukan adalah menentukan komposisi aluminium silikat dan magnesium silikat terbaik yang digunakan dalam proses pemurnian biodiesel. Komposisi yang digunakan adalah aluminium silikat 100%, magnesium silikat 100%, dan kombinasi aluminium silikat dan magnesium silikat dengan perbandingan 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 3:2, 3:1, dan 2:1. Pengamatan terhadap biodiesel hasil pemurnian meliputi bilangan asam, kadar sabun, kadar air, kadar gliserol total, bebas, dan terikat. Hasil analisa menunjukkan bahwa komposisi aluminium silikat dan magnesium silikat terbaik untuk memurnikan biodiesel adalah aluminium silikat 100%, dengan nilai bilangan asam 0,4373 mg KOH/g biodiesel, kadar sabun 53,37 ppm, kadar gliserol bebas 0,0054%, gliserol terikat 0,2490%, gliserol total 0,2544%, dan kadar air 0,01%. Penelitian selanjutnya adalah aplikasi aluminium silikat dalam pemurnian biodiesel menggunakan kolom. Proses pemurnian dilakukan dengan mengalirkan biodiesel melalui tumpukan aluminium silikat di dalam kolom dengan memanfaatkan gaya gravitasi, sehingga biodiesel yang keluar dari kolom telah dalam keadaan murni. Untuk memperlancar aliran biodiesel, aluminium silikat dicampur dengan pasir kuarsa dengan konsentrasi 5%, 10%, 15%, dan 20% (bobot
aluminium silikat/bobot pasir kuarsa). Konsentrasi aluminium silikat yang terbaik adalah 10%, dengan tingkat kejernihan sebesar 84,1%, pH air pencuci biodiesel sebesar 7,422, dan waktu mengalir sebesar 14,10 detik/ml biodiesel. Metode kolom ini berhasil memurnikan biodiesel, dilihat dari kenaikan nilai kejernihan biodiesel mencapai >80% dan penurunan pH air pencuci biodiesel mencapai 7 (netral) yang cukup signifikan dari biodiesel kasar. Pada penelitian ini juga dilakukan uji coba pengaruh suhu pemurnian menggunakan kolom terhadap laju alir dan mutu biodiesel. Suhu pemurnian yang digunakan adalah 70 oC, 80 oC, dan 90 oC yang dibandingkan dengan suhu kamar (±25 oC). Waktu yang dibutuhkan untuk mengumpulkan 1 L biodiesel yang dimurnikan pada ketiga suhu tersebut lebih kecil daripada pada suhu kamar, yaitu 7,18 menit/L (70 oC), 6,91 menit/L (80 oC), dan 9,87 menit/L (90 oC), sedangkan waktu pengumpulan 1 L biodiesel pada suhu kamar adalah 12,03 menit/L. Akan tetapi, berdasarkan analisis keragaman pada tingkat kepercayaaan 95% (α = 0,05), suhu pemurnian tidak berpengaruh nyata terhadap waktu pengumpulan biodiesel. Suhu pemurnian juga tidak berpengaruh nyata terhadap kadar sabun, kadar air, kadar gliserol bebas, dan gliserol terikat biodiesel, tetapi berpengaruh nyata terhadap bilangan asam biodiesel, yaitu pada suhu pemurnian 90oC. Nilai bilangan asam pada suhu ini meningkat, hingga mendekati standar SNI 04-7182-2006 (max 0,8 mg KOH/g biodiesel), yaitu sebesar 0,7691 mg KOH/g biodiesel, sedangkan bilangan asam biodiesel yang dimurnikan pada suhu kamar, 70 oC, dan 80 oC secara berurutan adalah 0,5479, 0,5510, dan 0,5789 mg KOH/g biodiesel.
SURAT PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan Judul “Aplikasi Adsorben dalam Proses Pemurnian Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Menggunakan Metode Kolom” adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya. Penelitian ini merupakan sebagian dari serangkaian penelitian program insentif riset yang berjudul “Pengembangan Material Cleaning Agent untuk Mempercepat Proses Pemurnian Biodiesel Jarak Pagar”.
Bogor,
Januari 2009
Yang membuat pernyataan,
Ira Ayuthia Herdiani NRP. F34104043
APLIKASI ADSORBEN DALAM PROSES PEMURNIAN BIODIESEL JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) MENGGUNAKAN METODE KOLOM
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh IRA AYUTHIA HERDIANI F34104043
2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
APLIKASI ADSORBEN DALAM PROSES PEMURNIAN BIODIESEL JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) MENGGUNAKAN METODE KOLOM SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh IRA AYUTHIA HERDIANI F34104043
Dilahirkan pada tanggal 17 Desember 1985 Di Semarang, Jawa Tengah
Tanggal Lulus : 14 Januari 2009
Disetujui Bogor,
Dr. Ir. Dwi Setyaningsih, MSi. Dosen Pembimbing II
Januari 2009
Dr. Ir. Erliza Hambali, MSi Dosen Pembimbing I
KATA PENGANTAR Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang dapat diperbarui pengganti petrodiesel (solar), yang terbuat dari minyak nabati. Pengembangan biodiesel ini perlu dilakukan saat ini, karena konsumsi bahan bakar solar semakin meningkat setiap, sedangkan produksinya semakin menurun. Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar diesel tersebut perlu dilakukan peningkatan efisiensi proses produksi biodiesel. Salah satu tahap yang perlu diperbaiki dari rangkaian proses produksi biodiesel adalah pada tahap pemurnian biodiesel. Metode pemurnian biodiesel konvensional (water washing) memerlukan air dalam jumlah besar dan menghasilkan limbah cair yang banyak. Metode pemurnian baru yang sedang dikembangkan adalah metode dry washing, yaitu memurnikan biodiesel menggunakan adsorben. Metode ini membutuhkan waktu dan energi yang lebih sedikit daripada metode pemurnian konvensional serta tidak menghasilkan limbah cair. Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkah dan rahmat-NYA, skripsi yang berjudul “Aplikasi Adsorben dalam Proses Pemurnian Biodiesel Jarak Pagar Menggunakan Metode Kolom” dapat diselesaikan dengan baik. Penelitian ini merupakan sebagian dari serangkaian penelitian program insentif riset yang berjudul “Pengembangan Material Cleaning Agent untuk Mempercepat Proses Pemurnian Biodiesel Jarak Pagar”. Skripsi ini membahas proses pemurnian biodiesel menggunakan metode dry washing, yang mencakup pemilihan jenis adsorben yang digunakan dan aplikasinya pada proses pemurnian biodiesel dengan sistem kontinyu. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat sebagai sumber ilmu dan informasi, serta sumber inspirasi bagi peneliti lainnya untuk dapat mengembangkan teknologi dry washing ini lebih lanjut. Bogor, Januari 2009
Penulis
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Pihak-pihak yang terkait adalah : 1.
Dr. Erliza Hambali, selaku dosen pembimbing I, yang telah membimbing, memberikan saran, dan kritik yang membangun kepada penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi ini hingga selesai.
2.
Dr. Dwi Setyaningsih, selaku dosen pembimbing II, yang telah membimbing, memberikan saran, dan kritik yang membangun kepada penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi ini hingga selesai.
3.
Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, MSi, sebagai dosen penguji, yang telah memberikan banyak masukan untuk perbaikan skripsi ini.
4.
Papa, mama, dan kakak tercinta, yang senantiasa selalu memberikan doa dan dukungan baik moril maupun materil selama ini.
5.
Miranti dan Dea, sebagai teman seperjuangan, yang telah memberikan dukungan, bantuan, dan masukan kepada penulis selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi.
6.
Pak Haryo Budiarto S, selaku Sr. Project Manager PT. TRACON INDUSTRI, atas kerja sama dan saran yang telah diberikan, demi kelancaran penelitian ini.
7.
Bu Iin dari CV. Bricha Jaya, yang telah banyak membantu peneliti selama melakukan penelitian.
8.
Rini (Dodol), Hidea, dan Aang Z, yang telah memberikan keceriaan dan dukungan selama melakukan penelitian.
9.
Semua staff SBRC, yang telah memberikan bantuan dan saran kepada penulis selama melakukan penelitian.
10. Zakya, Widya, Eka, Puspa, Yeyen, dan Herni, atas persahabatan, semangat, dan dukungannya selama ini. 11. Listya Citra Suluhingtyas, yang telah memberikan dukungan dan bantuan moril maupun pikiran selama ini. 12. Noviana Wulandari dan Afdilla, yang telah memberikan dukungan dan semangat selama ini.
13. Semua teman-teman TIN 41, yang telah memberikan bantuan, dukungan, dan semangat sejak tahun pertama hingga sekarang. 14. Pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah membantu penulis selama penelitian hingga penyusunan skripsi
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ............................................................................................ vi DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... x I.
PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ...................................................................... 1 B. TUJUAN........................................................................................... 4 C. RUANG LINGKUP ......................................................................... 4
II.
TINJAUAN PUSTAKA A. JARAK PAGAR ............................................................................... 5 B. BIODIESEL ..................................................................................... 7 C. PEMURNIAN BIODIESEL ............................................................. 10 D. HIDRAT ALUMINIUM SILIKAT .................................................. 13 E. HIDRAT MAGNESIUM SILIKAT ................................................. 19 F. PASIR KUARSA ............................................................................. 21 G. PEMURNIAN DENGAN CARA ADSORPSI ................................ 22
III.
METODOLOGI A. BAHAN DAN ALAT....................................................................... 24 B. METODE PENELITIAN ................................................................. 24 1. Pembuatan Biodiesel Kasar ........................................................ 25 2. Aktivasi Adsorben ...................................................................... 27 3. Penentuan
Komposisi
Aluminium
Silikat
dan
Magnesium Silikat Terbaik ........................................................ 28 4. Aplikasi Adsorben Terpilih dalam Pemurnian Biodiesel Menggunakan Metode Kolom .................................................... 29 C. RANCANGAN PERCOBAAN ....................................................... 33 IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENENTUAN KOMPOSISI ALUMINIUM SILIKAT DAN MAGNESIUM SILIKAT TERBAIK............................................... 36
