BAHAN AJAR SISWA REKAYASA ALAT PENGOLAH DAN STNDAR MUTU BIODIESEL

BAHAN AJAR SISWA

REKAYASA ALAT PENGOLAH DAN STNDAR MUTU BIODIESEL

Disusun oleh: Wanto, S.T., M. Eng. Senja, S.Pd., M.T.

Didukungi oleh:

TEACHING BIOMASS TECHNOLOGIES AT MEDIUM TECHNICAL SCHOOLS Dikembangkan oleh: ETC Foundation the Netherlands

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Pusat Pengembangan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri/ TEDC Bandung Desember 2014

i

KATA PENGANTAR

Bahan

ajar

melaksanakan tugas

siswa

ini

dimaksudkan

untuk

memandu

siswa

kegiatan belajar di sekolah. Dengan demikian

dalam

diharapkan

setiap siswa akan berusaha untuk melatih diri memecahkan berbagai persoalan sesuai dengan tuntutan kompetensi yang akan dipilih. Di dalam buku bahan ajar siswa ini diberikan kegiatan belajar, tugas- tugas dan tes formatif dimana seluruh kegiatan tersebut diharapkan dikerjakan/dilakukan secara mandiri/kelompok oleh setiap siswa untuk melatih kemampuan dirinya dalam memecahkan berbagai persoalan. Dalam pelaksanaanya seluruh kegiatan dilakukan oleh setiap siswa dengan arahan guru, dan pada akhir kegiatan pembelajaran seluruh materi dari bahan ajar siswa ini akan diujikan secara mandiri untuk memenuhi tuntutan kompetensi siswa. Materi pembelajaran atau bahan dari bahan ajar siswa dan tugas-tugas ini diambil dari beberapa buku referensi yang dipilih dan juga buku referensi tersebut sebagai bahan bacaan

yang dianjurkan

untuk memperkaya

penguasaan

kompetensi siswa. Diharapkan setiap siswa setelah mempelajari dan melaksanakan semua petunjuk dari bahan ajar siswa ini secara tuntas, akan mempunyai kompetensi sesuai dengan tuntutan pekerjaan sebagai tenaga pelaksana pemeliharaan Teknik Energi Terbarukan.

Bandung, Maret 2014 Kepala PPPPTK BMTI,

Dr. Dedy H. Karwan, MM NIP. 19560930 198103 1 003

i

KATA PENGANTAR

Rekayasa Alat Pengolah Dan Standar Mutu Biodiesel merupakan salah satu Modul pada kegiatan pembelajaran biodiesel yang diselenggarakan atas kerjasama EEP dengan Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri (P4TKBMTI). Modul ini disusun sebagai bahan ajar pendukung untuk meningkatkan pemahaman para siswa terhadap alat yang diperlukan untuk mengolah dari alat panen, hingga menjadi biodiesel. Selain itu, dijelaskan mengenai standar biodiesel dan cara analisa berdasarkan acuan standar nasional indonesia (SNI). Penyusun berusaha sedapat mungkin menuangkan berbagai alat pemroses biodesel mulai dari alat pengolah bahan mentah, alat pemroses biodesel, serta alat pengujian untuk standardisasi biodesel. Modul ini menjelaskan pula prosedurprosedur untuk penggunaan alat serta bahan penunjang yang digunakan. Dengan harapan

agar

dalam

penerapannya

dapat

memilih,

menggunakan,

dan

menggembangkan alat–alat biodesel yang tepat. Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan modul ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu saran dan masukan sangat diharapkan untuk penyempurnannya. Semoga modul ini bermanfaat dalam rangka mendorong berkembangnya indutri bahan bakar yang memanfaatkan minyak nabati dari hulu sampai ke hilir.

Cimahi, Maret 2014

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……………………………………….....…………………………… ii DAFTAR ISI………………………………………………….....………………………….. iii DAFTAR TABEL....…………………………………………....………………………….. v DAFTAR GAMBAR………….………………………………....………………………… vi PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL……………………....……………….………... vii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang…………………………………......…………………………… 1 B. Deskripsi…………………………………………......………………………….. 7 C. Tujuan Pembelajaran…………………………….....…………………………. 7 D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok…………….....………………………... 7 BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN A. MATERI POKOK 1 1. Peralatan Pengolah Biodiesel………………….………….......………..…. 8 2. Indikator Keberhasilan

……………….………………….....………… 8

3. Uraian dan Contoh…..…...……………………………...………....………... 8 4. Latihan………………………………….……..……….………….....……… 29 5. Rangkuman………………………….………..…………………......……... 30 6. Evaluasi Materi Pokok……………….…………..……………....………... 31 7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut…………………....…………....………... 32 B. MATERI POKOK 2 1. Standar Mutu Biodiesel

…………………………….………....…….. 33

2. Indikator Keberhasilan

………………..…………………....………. 33

3. Uraian dan Contoh………………………………..……………....………. 33 4. Latihan……………………………………..……………………....………. 42 5. Rangkuman……………………………………..………………....………. 42 6. Evaluasi Materi Pokok 2………………………………..………....……… 43 7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut………………..………………....……... 44

iii

B. MATERI POKOK 3 1. Prosedur Analisa Biodiesel ……………….……………....…………….. 45 2. Indikator Keberhasilan

………………………..……....……………. 45

3. Uraian dan Contoh…………………………………………......…………. 45 4. Latihan………………………………..…………………….....……………. 95 5. Rangkuman……………………………..…………………....……………. 96 6. Evaluasi Materi Pokok 3……………………..……………....…………… 97 7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut…………………………....…..………... 98 BAB III PENUTUP…………………………………….…………………....……………. 99 KUNCI JAWABAN………………………………………………..………....…………. 100 DAFTAR PUSTAKA…………………………………………..…………....………….. 101

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Penggunaan BBM pada sektor transportasi di Indonesia Tabel 2 Penetapan kewajiban minimal pemanfaatan biodisel (B100) sebagai Campuran BBM Tabel 3 Penetapan kewajiban minimal pemanfaatan bioetanol (E100) sebagai Campuran BBM Tabel 4 Penetapan kewajiban minimal pemanfaatan minyak nabati murni (O100) sebagai Campuran BBM Tabel 5 Perbedaan kelebihan pada reaktor awal dan reaktor pengembangan Tabel 6 Standar Mutu Biodiesel Indonesia (SNI 04-7182-2006) Tabel 7 Perbandingan standar biodiesel internasional Tabel 8 Tipe Viskometer Tabel 9 Persamaan waktu alir bermacam produk bahan bakar Tabel 10 Handwheel reading yang tepat Tabel 11 Spesifikasi termometer Tabel 12 Spesifikasi sentrifuse

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Buah jarak pagar pada beberapa tingkat kematangan Gambar 2 Alat bantu panen kelapa sawit egrek dan kapak buah Gambar 3 Alat pemecah buah jarak Gambar 4 Pengepresan biji menggunakan dongkrak hidrolik Gambar 5 Double stage screw expeller Gambar 6 Single stage screw Expeller Gambar 7 Desain screw press single stage Gambar 8 Teknik ekstraksi minyak menggunakan pelarut Gambar 9 Teknik pemisahan minyak dari pelarut Gambar 10 Alat penyaring minyak nabati tipe putar Gambar 11 Alat penyaring minyak nabati tipe horizontal Gambar 12 Beberapa contoh reaktor biodesel yang ada lapangan Gambar 13 Reaktor biodiesel awal Gambar 14 Reaktor pengembangan Gambar 15 Detail bagian-bagian reaktor pengembangan Gambar 16 Kondensor Gambar 17 Heater dan termokopel Gambar 18 Gelas indikator Gambar 19 Pompa input-output Gambar 20 Pompa vakum Gambar 21 Kaca kontrol Gambar 22 Corong input katalis Gambar 23 Sistem agitator reactor dan drive motor reaktor biodiesel multifungsi Gambar 24 Aliran cairan tipe radial dan axial Gambar 25 Bentuk impeller pada agitator tipe radial dan axial Gambar 26 Rumus bangun asam malvalat dan asam sterkulat Gambar 27 Piknometer Gambar 28 Viscometer Gambar 29 Cetane meter Gambar 30 Pensky-Martens closed cup flash test Gambar 31 Water bath Gambar 32 Sentrifuse vi

Gambar 33 Berbagai macam labu Gambar 34 Evaporating dish Gambar 35 Krus-krus Vycor Gambar 36 Labu erlenmeyer Gambar 37 Buret

vii

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

1. Baca semua isi dan petunjuk pembelajaran modul mulai halaman judul hingga akhir modul ini. Ikuti semua petunjuk pembelajaran yang harus diikuti pada setiap Kegiatan Belajar. 2. Belajar dan bekerjalah dengan penuh tanggung jawab dan sepenuh hati, baik secara kelompok maupun individual sesuai dengan tugas yang diberikan. 3. Kerjakan semua tugas yang diberikan dan kumpulkan sebanyak mungkin informasi yang dibutuhkan untuk meningkatkan pemahaman Anda terhadap modul ini. 4. Kompetensi yang dipelajari di dalam modul ini merupakan kompetensi minimal. Oleh karena itu disarankan Anda mampu belajar lebih optimal. 5. Laporkan semua pengalaman belajar yang Anda peroleh baik tertulis maupun lisan sesuai dengan tugas setiap modul.

viii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar belakang Pemanasan global yang memicu terjadinya perubahan iklim telah menjadi perhatian masyarakat dunia. Wacana ini diangkat ke acara Earth Summit di Rio de Janeiro, Brazil, pada tahun 1992 yang menghasilkan Kerangka Konvensi untuk Perubahan Iklim (United Nation Framework Convention on Climate ChangeUNFCCC) dan ditandatangai oleh 167 negara. Kerangka ini mengikat secara moral semua negara-negara industri untuk menstabilkan emisi CO2. Indonesia ikut menyetujui konvensi ini melalui Undang Undang No. 6 Tahun 1994 mengenai perubahan iklim dan Undang Undang No. 17 Tahun 2004 tentang pengesahan Protokol Kyoto. Indonesia sebagai negara berkembang tidak berkewajiban untuk mengurangi emisi CO2, namun diharapkan untuk melaporkan besarnya emisi CO 2 yang dihasilkan. Dalam kaitan ini, Indonesia telah menyampaikan kepada UNFCCC hasil penyusunan Komunikasi Nasional Pertama (First National Communication) pada tahun 1999 dan Indonesia Second National Communication Under The United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) pada tahun 2009 sebagai bukti keseriusannya dalam menangani perubahan iklim. Salah satu rencana pemerintah untuk menurunkan emisi gas rumah kaca di bidang energi adalah penggunaan bahan bakar yang lebih bersih dan penggunaan energi baru dan terbarukan (EBT). Emisi CO2 dapat berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, seperti: batubara, minyak bumi dan gas bumi, emisi dari industri semen dan konversi lahan. Berdasarkan data dari

Carbon Dioxide Information Analysis Center

(2000)

penggunaan bahan bakar fosil merupakan sumber utama emisi CO2 di dunia dan mencapai 74% dari total emisi. Konversi lahan mempunyai kontribusi sebesar 24% dan industri semen sebesar 3%. Emisi CO2 merupakan bagian terbesar dari emisi Gas Rumah Kaca (GRK) di Indonesia dengan pangsa sebesar hampir 70 % sedangkan gas lainnya sebesar 30 %. Berdasarkan laporan Komunikasi Nasional Pertama, sumber utama emisi GRK adalah sektor energi dan sektor kehutanan. Sektor energi mempunyai pangsa sebesar 46 % dari total emisi GRK yang berasal dari penggunaan bahan bakar fosil pada bermacam-macam aktivitas seperti: 1

produksi energi, pengolahan energi dan juga pembakaran energi yang digunakan baik untuk pembangkit listrik maupun untuk keperluan industri lainnya Berdasarkan jenis energinya, konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM) merupakan konsumsi energi komersial terbesar. Berdasarkan data tahun 2010, bahwa konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM) mencapai 61 juta liter (Tabel 1).

Tabel 1 Penggunaan BBM pada sektor transportasi di Indonesia Tahun

AVGAS

AVTUR

MOGAS

Minyk tanah

Minyak solar

Minyak diesel

Minyak bakar

Total

2005

17

13.682

101.867

67.395

175.518

5.893

33.431

Ribu SBM* 397.802

Ribu Kiloliter 63.927

2006

19

14.303

99.458

59.412

164.656

3.289

33.554

374.691

60.222

2007

12

14.845

105.940

58.672

166.448

1.781

35.756

383.453

61.664

2008

11

15.526

114.796

46.836

175.148

1.196

34.594

388.107

62.388

2009

9

16.262

129.255

28.332

173.134

959

31.190

379.142

61.037

2010

15

22.180

148.575

18.093

174.669

990

23.719

388.241

61.730

*Setara Barel Minyak

Sumber :Kementerian ESDM (2012) Konsumsi BBM yang tinggi ini membebani anggaran pemerintah dalam pemberian subsidi. Peningkatan jumlah penduduk serta tingginya ketergantungan masyarakat Indonesia terhadap minyak bumi semakin memperparah kondisi di atas. Penambahan jumlah penduduk akan berakibat pada peningkatan kebutuhan sarana transportasi dan aktivitas industri yang akan berakibat lebih lanjut pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi BBM nasional. Beban tersebut akan terus meningkat seiring dengan kenaikan harga minyak dunia karena pemerintah masih harus mengimpor sebagian BBM untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (BBN) atau biofuel sebagai sumber energi yang dapat diperbaharui dapat merupakan salah satu pilihan untuk membantu mengatasi besarnya tekanan kebutuhan BBM. Berbagai kebijakan pemerintah telah dikeluarkan yang melibatkan banyak pihak mulai dari: tingkat departemen, kelembagaan negara, pemerintah daerah, perguruan tinggi, BUMN, perusahaan, LSM, koperasi hingga lapisan masyarakat. Melalui Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti BBM, Pemerintah mengumumkan rencana Indonesia untuk

2

mengurangi ketergantungan pada bahan bakar minyak. Kebijakan ini bertujuan untuk mewujudkan keamanan pasokan energi dalam negeri. Kebijakan utama meliputi penyediaan energi yang optimal, pemanfaatan energi yang efisien, penetapan harga energi ke arah harga keekonomian dan pelestarian lingkungan. Pengembangan bioenergi atau bahan bakar nabati sebagai sumber energi alternatif sangat strategis untuk mengatasi permasalahan yang ada. Langkah nyata pemerintah Indonesia dalam pengembangan bahan bakar nabati adalah dengan diterbitkannya Instruksi Presiden No.1 Tahun 2006 tertanggal 25 Januari 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai Bahan Bakar Lain. Penggunaan bahan bakar nabati sebagai subtitusi BBM juga telah didukung oleh Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia nomor 25 tahun 2013 tentang perubahan atas peraturan menteri energi dan sumber daya mineral nomor 32 tahun 2008 tentang penyediaan, pemanfaatan, dan tata niaga bahan bakar nabati (biofuel) sebagai bahan bakar lain. Berdasarkan Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia nomor 25 tahun 2013 bahan bakar yang ditetapkan kewajiban minimalnya sebagai campuran bakar minyak adalah biodiesel, bioetanol, dan minyak nabati murni. Biodiesel merupakan bentuk ester dari minyak nabati. Bahan baku dapat berasal dari kelapa sawit, jarak pagar, kedelai dan kelapa. Dalam pemanfaatanya dicampur dengan minyak solar dengan perbandingan tertentu. B5 merupakan campuran 5% biodiesel dengan 95% minyak solar yang dijual secara komersiil oleh Pertamina dengan nama dagang biosolar. Bioetanol merupakan anhydrous alkohol yang berasal dari fermentasi tetes tebu, singkong, jagung atau sagu. Bioetanol dimanfaatkan untuk mengurangi konsumsi premium. E5 merupakan campuran 5% bioetanol dengan 95% premium yang telah dipasarkan Pertamina dengan nama dagang biopremium. Penggunaan bioetanol sampai dengan E15 tidak perlu melakukan modifikasi mesin kendaraan yang sudah ada, tetapi untuk E100 hanya dapat digunakan untuk mobil jenis FFV (flexible fuel vehicle). Minyak nabati murni yang sering disebut pure plant oil (PPO) adalah minyak nabati yang tidak perubahan sifat kimiawi dan dimanfaatkan secara langsung

3

untuk mengurangi konsumsi solar industri, minyak diesel, minyak tanah dan minyak bakar. O15 merupakan campuran 15% PPO dengan 85% minyak diesel dan dapat digunakan tanpa tambahan peralatan khusus untuk bahan bakar peralatan industri. Pemakaian yang lebih besar dari O15 harus menambah peralatan konverter. Penetapan kewajiban minimal pemanfaatan bahan bakar nabati sebagai campuran bahan bakar minyak disajikan pada tabel 2, Tabel 3, dan tabel 4.

Tabel 2 Penetapan kewajiban minimal pemanfaatan biodisel (B100) sebagai Campuran BBM Jenis Sektor

Septem ber 2013

Janua ri 2014

Janua ri 2015

Janua ri 2016

Janua ri 2020

Janua ri 2025

Keterangan

Rumah Tangga

-

-

-

-

-

-

Saat ini ditentukan

Transportasi PSO

10%

10%

10%

20%

20%

25%

Terhadap Kebutuhan total

Transportasi Non PSO

3%

10%

10%

20%

20%

25%

Terhadap Kebutuhan total

Industri dan Komersial

5%

10%

10%

20%

20%

25%

Terhadap Kebutuhan total

Pembangkit Listrik

7,5%

20%

25%

30%

30%

30%

Terhadap Kebutuhan total

tidak

* PSO “Public Service Obligation” Pelaksanaan Kewajiban Pelayanan Publik oleh BUMN Tabel 3 Penetapan kewajiban minimal pemanfaatan bioetanol (E100) sebagai Campuran BBM Jenis Sektor

Septem ber 2013

Janua ri 2014

Janua ri 2015

Janua ri 2016

Janua ri 2020

Janua ri 2025

Keterangan

Rumah Tangga

-

-

-

-

-

-

Saat ini ditentukan

Transportasi PSO

-

0,5%

1%

2%

5%

10%

Terhadap Kebutuhan total

Transportasi Non PSO

1%

1%

2%

5%

10%

20%

Terhadap Kebutuhan total

-

1%

2%

5%

10%

20%

Terhadap Kebutuhan total

-

-

-

-

-

-

Terhadap Kebutuhan total

Industri Komersial Pembangkit Listrik

dan

tidak

4

Tabel 4 Penetapan kewajiban minimal pemanfaatan minyak nabati murni (O100) sebagai Campuran BBM Jenis Sektor

Septemb er 2013

Janua ri 2014

Janua ri 2015

Janua ri 2016

Janua ri 2020

Janua ri 2025

Keterangan

Rumah Tangga

-

-

-

-

-

-

Saat ini tidak ditentukan

Industri dan Transport asi (low and medium speed engine)

Industri

1%

5%

10%

20%

20%

20%

Terhadap Kebutuhan total

Transport asi Laut

-

-

-

20%

20%

20%

Terhadap Kebutuhan total

Transport asi Udara

-

-

-

2%

3%

5%

Terhadap Kebutuhan total

1%

65

155

20%

20%

20%

Terhadap Kebutuhan total

Pembangkit Listrik

Salah satu jenis bahan bakar yang banyak digunakan di Indonesia adalah bahan bakar solar. Potensi pengembangan bahan bakar pengganti minyak solar cukup besar mengingat kebutuhkan solar nasional di tahun 2010 adalah sebesar 18.093 ribu SBM. Angka ini tentu saja bukan angka yang kecil mengingat jumlah ini hanya dibutuhkan oleh satu negara saja. Jika hal ini dibiarkan terus menerus tanpa ada solusi pengendalian, maka ketersediaan bahan bakar dunia akan terancam dan tidak ada yang tersisa untuk kelanjutan hidup di masa yang akan datang. Oleh karena itu, perlu adanya bahan bakar diesel alternatif yang memiliki sifat mirip dengan solar tetapi dapat diperbarui. Salah satu bahan bakar alternatif tersebut adalah biodiesel. Biodiesel merupakan alternatif terbaik pengganti bahan bakar diesel. Selain dapat digunakan secara langsung pada mesin tanpa modifikasi, juga ramah lingkungan (Xu dan Wu, 2003). Biodiesel dapat dibuat dari dari minyak nabati (Ramos et al., 2009), lemak hewan (Saraf dan Thomas, 2007), maupun minyak goreng bekas (Sunthitikawinsakul dan Sangatith, 2012). Ide menggunakan minyak nabati secara langsung untuk mesin diesel sudah dilakukan orang lebih dari 100 tahun lalu oleh penemunya sendiri, Rudolf Diesel pada tahun 1985 dengan menggunakan minyak tanah untuk menggerakkan

5

diesel. Namun hingga meninggalnya Rudolf Diesel pada tahun 1913, visi pengembangan minyak nabati sebagai bahan bakar belum selesai bahkan terhenti karena perkembangan produksi minyak solar dan harga solar yang murah. Pengembangan minyak nabati mulai marak dibicarakan setelah terjadi kenaikan harga minyak bumi. Karakteristik minyak nabati tidak memungkinkan penggunaannya secara langsung karena terdapat asam lemak bebas, gum dan viskositasnya tinggi sehingga dapat mengganggu performa mesin diesel dan dapat mengakibatkan pengendapan pada mesin disel (Rodrigues et al., 2006). Oleh karena itu sebagai bahan bakar sehingga diperlukan suatu proses untuk mengubah minyak nabati menjadi bahan bakar (Korus et al., 2000). Schwab et al. (1987) mengatakan, ada tiga teknologi yang pada umumnya digunakan untuk memproduksi biodiesel, yaitu pirolisis, mikroemulsifikasi, dan transesterifikasi. Biodiesel memiliki beberapa kelebihan diantaranya: 1. Biodegradable (dapat terurai), lebih dari 90% biodiesel dapat terurai dalam 21 hari (Mudge dan Pereira, 1999; Speidel et al., 2000) 2. Renewable energy karena terbuat dari bahan alam yang dapat diperbarui, 3. Mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik dibanding solar minyak bumi, sehingga mesin dapat bertahan lebih lama, 4. Titik bakar lebih tinggi dibandingkan solar, sehingga memudahkan dalam penyimpanan dan penanganan. 5. Motor diesel tidak membutuhkan modifikasi khusus untuk menggunakan biodiesel.. 6. Biodiesel dapat dicampur dengan solar minyak bumi biasa dengan berbagai perbandingan. 7. Mengurangi emisi gas buang; particulate matter (PM), total hydrocarbon (THC), dan carbon monoxide (CO), tetapi menambah nitrogen oxides (NOx) (Knothe et al, 2006; lopez et al, 2009). 8. Biodiesel mengandung sulfur yang lebih rendah dibandingan solar, sehingga tidak terlalu banyak mengeluarkan zat toksik (Harrington, 1986; USEPA., 2002). 9. Keuntungan

komparatif

dalam

penggunaan

biodiesel

ini

dapat

menyeimbangkan antara pertanian, pengembangan ekonomi dan lingkungan (Meher et al., 2006).

6

B. Deskripsi Modul ini berisi pengetahuan tentang peralatan pengolah biodiesel, standar mutu biodiesel, dan prosedur analisa biodiesel.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah menyelesaikan modul ini, Peserta diklat diharapkan dapat mengerti dan memahami berbagai aspek yang menjadi bagian dalam rekayasa alat pengolah biodiesel serta mampu melakukan penentuan standar mutu biodiesel.

D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok Materi dan sub materi pokok dalam modul ini adalah: 1. Peralatan Pengolah Biodiesel 2. Standar Mutu Biodiesel a. Standar Mutu Biodiesel Indonesia b. Standar Mutu Biodiesel Negara lain 3. Prosedur Analisa Biodiesel

7

BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN

A. Materi Pokok 1

1. Peralatan Pengolah Biodiesel 2. Indikator Keberhasilan Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, siswa dapat menjelaskan tentang peralatan pengolah biodiesel. 3. Uraian dan Contoh Biodiesel dapat dibuat dari dari minyak nabati, lemak hewan, maupun minyak goreng bekas. Namun produksi biodiesel yang telah ada dipasaran merupakan hasil pengolahan dari minyak nabati. Minyak nabati adalah minyak yang didapatkan dari tanaman yang yang mengandung minyak, baik yang dapat dimakan

(edible)

atau

tidak

(non

edible).

Indonesia

memiliki

banyak

keanekaraaman hayati yang berpotensi sebagai sumber minyak nabati, diantaranya kelapa sawit, kelapa, jarak pagar, kemiri, kemiri minyak, nyamplung, pongamia pinnata, biji karet, dan tanaman penghasil minyak nabati lainnya. Dalam membuat biodiesel dari bahan baku, ada beberapa proses yang harus dilalui yaitu: pemilihan bahan baku, pengeringan bahan baku, ekstraksi minyak dari

bahan

baku,

pemurnian

minyak,

transesterifikasi,

pencucian,

dan

pengeringan. Tiap proses tersebut membutuhkan peralatan yang berbeda-beda, kecuali pada proses ke 5 s/d 7 dapat dilakukan pada 1 jenis alat. a) Pemilihan bahan Baku Pemilihan bahan baku yang tepat sangat penting dalam pengolahan biodiesel, mulai dari jenis bahan baku yang digunakan hingga waktu yang terbaik untuk memanen bahan baku. Di Indonesia banyak terdapat tanaman penghasil minyak oleh karena itu perlu dipilih bahan baku yang mudah didapatkan dan banyak terdapat di lingkungan sekitar. Pemilihan lokasi prosesing yang dekat dengan lokasi bahan baku karena bahan baku yang telah dipanen diharapkan segara dapat di proses lebih lanjut. Waktu yang lama antara pemanenan

8

dengan ekstrakasi minyak, dapat mengakibatkan penurunan kualitas minyak yang dihasilkan. Kandungan minyak tertinggi pada tanaman paling banyak terdapat pada bagian kernel, kecuali pada kelapa sawit dan kelapa. Rendemen minyak tertinggi pada kedua tanaman tersebut terdapat pada bagian buah. Waktu panen juga berpengaruh terhadap kualitas minyak yang dihasilkan. Buah yang dipanen hendaknya dipilih buah yang telah matang secara fisiologis. Walaupun kadangkala buah yang lewat matang rendemen minyaknya lebih tinggi, namun kandungan asam lemak bebasnya (ALB) lebih tinggi. Minyak yang memiliki kadar ALB tinggi dapat meningkatkan biaya produksi, lama proses dan menurunkan rendemen biodiesel. Oleh karena itu bahan yang dipilih sebaiknya telah matang secara fisiologis. Sebagai contoh, buah jarak pagar pada saat masak, kulit buah berubah warna yang semula hijau menjadi kuning dan akan berubah menjadi hitam setelah buah terlewat matang. Panen sebaiknya dilakukan saat buah sudah masak (warna kuning) karena rendemen biji jarak pagar pada buah yang masih muda (warna hijau) menghasilkan rendemen

minyak sebesar 20,7%, yang sudah

matang fisologis (warna kuning) renemenya 30,3%, sedangkan yang telah lewat matang (hitam) mencapai 31,5% (Prastowo dan Pranowo, 2009). Pada beberapa tanaman, umur fisiologis buah juga dapat diketahui dari lepasnya buah dari tangkatnya.

Gambar 1 Buah jarak pagar pada beberapa tingkat kematangan

9

Perbedaan karakteristik antar tanaman penghasil biodiesel menjadikan alat yang digunakan untuk panen berbeda-beda. Bahkan pada beberapa tanaman, pemanenan dapat dilakukan tanpa membutuhkan peralatan khusus. Salah satunya adalah tanaman jarak pagar, tanaman ini dalam satu dompolan (Gambar 1) dapat berkumpul buah yang masih muda, matang dan kelewat matang. Sehingga disarankan pemanenannya dilakukan dengan tangan dan dipilih yang berwarna kuning. Selain itu, agar kualitas minyaknya bagus. Contoh beberapa peralatan bantu panen dapat dilihat pada gambar di bawah ini. “Egrek” digunakan sebagai alat pemanen sawit dan memotong pelepah sedangkan kapak buah untuk memindahkan TBS (Tandan Buah Segar) yang jatuh ke dalam lori. Kedua alat ini kurang cocok jika digunakan untuk kegiatan panen tanaman yang lain.

Gambar 2 Alat bantu panen kelapa sawit egrek dan kapak buah (sumber: http://alatperkebunan.blogspot.com/)

b) Pemecahan buah Pemecahan buah dapat dilakukan secara manual maupun mekanis. Cara manual dilakukan dengan menggilas buah yang dihamparkan dilantai dengan menggunaan kaki. Secara mekanis dapat dilakukan dengan menggunakan alat pemecah buah jarak.

10

Gambar 3 Alat pemecah buah jarak

Prinsip kerja alat ini adalah pengupasan kulit buat akibat gesekan buah-buah dalam ruang di antara silinder yang berputar pada kecepatan tertentu dengan konkaf. Mesin ini dilengkapi dengan separator sehingga biji-biji jarak pagar hasil pengupasan relatif sudah bersih dari kulit buh, gagang, atau kotoran lainnya. Namun jika buah yang di proses terlalu matang (berwarna coklat/hitam), biji dapat bercampur dengan kulit buah bagian dalam (cangkang).

c) Pengeringan Bahan Baku Proses pengeringan bahan baku (biji) diperlukan untuk mengurangi air yang terdapat pada bahan. Masih banyaknya air pada biji dapat menghambat proses ekstraksi minyak, oleh karena itu perlu dikurangi hingga mencapai 7%. Proses pengeringan dapat dilakukan menggunakan panas matahari atau buatan. Pengeringan buatan dapat menggunakan alat pengeringan (dryer).

d) Ekstraksi Minyak Nabati Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau

lemak

dari

bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Ada beberapa metode ekstraksi, yaitu dengan metoda pemanasan, rnetoda pres hidrolik (hidrolic press), metoda pres ulir (screw press) dan metoda pelarutan.

11

1) Metode pengepresan hidrolik (hydraulic pressing)

Gambar 4 Pengepresan biji menggunakan dongkrak hidrolik

2) Metode pengepresan ulir Metode pengepresan berulir merupakan metode ekstraksi yang lebih maju dan telah diterapkan di industri pengolahan minyak. Cara ekstraksi ini paling sesuai untuk memisahkan minyak dari bahan yang kadar minyaknya di atas 10%. Prinsip operasinya adalah bahan rnendapat tekanan

dari ulir yang

berputar dan dengan sendirinya terdorong keluar. Minyak keluar melalui celah diantara ulir dan penutup yang dapat berupa pipa atau lempengan besi berongga yang mempunyai celah dengan ukuran tertentu sedangkan ampasnya keluar dari tempat yang lain. Tipe alat pengepres berulir yang digunakan dapat berupa pengepres berulir tunggal (single screw press) atau pengepres berulir pagar,

ganda

(twin screw

press). Pada pengepresan jarak

dengan teknik pengepres berulir tunggal (single screw press)

dihasilkan rendemen sekitar 28-34 persen, sedangkan dengan teknik pengepres berulir ganda (twin screw press) dihasilkan rendemen minyak sekitar 40-45 persen. Pengepresan dengan pengepresan berulir memiliki beberapa kelebihan, yaitu:  Kapasitas produksi menjadi lebih besar karena proses pengepresan dapat dilakukan secara kontinyu.

12

 Menghemat waktu proses produksi karena tidak diperlukan perlakuan pendahuluan, yaitu pengecilan ukuran dan pemasakan/pemanasan.  Rendemen yang dihasilkan lebih tinggi.

Gambar 5 Double stage screw expeller

Gambar 6 Single stage screw Expeller

13

Gambar 7 Desain screw press single stage

3) Metode pelarutan dengan pelarut Prinsip, minyak yang bersifat non polar dilarutkan atau dibilas menggunakan pelarut yang bersifat non polar sehingga minyak akan ikut keluar bersama dengan pelarut. Kemudian pelarut dan minyak dipisahkan berdasarkan titik didih larutan.

Gambar 8 Teknik ekstraksi minyak menggunakan pelarut

14

Gambar 9 Teknik pemisahan minyak dari pelarut

Keuntungan dari teknik ekstraksi minyak nabati menggunakan pelarut mampu menghasilkan minyak yang lebih banyak dibandingkan dengan metode yang lain. Namun biaya operasionalnya mahal dan membutuhkan ketelitian yang tinggi.

e) Penjernihan Minyak Nabati Proses penjernihan minyak nabati dapat dilakukan dengan pengendapan, absorpsi atau penyaringan. Untuk mempercepat proses penyaringan dapat dilakukan dengan gaya gravitasi, tekanan vakum maupun centrifuge.

Gambar 10 Alat penyaring minyak nabati tipe putar

15

Gambar 11 Alat penyaring minyak nabati tipe horizontal

f) Reaktor Biodiesel Produksi biodiesel umumnya menggunakan metode batch, dimana proses tersebut terjadi pencampuran serta pengadukan antara bahan baku utama biodiesel dan katalis secara bersamaan dan ada idle time sampai terpisah menjadi 2 lapisan. Proses pembuatan biodiesel dilakukan dalam reaktor. Reaktor adalah peralatan yang digunakan sebagai tempat terjadinya transformasi/reaksi kimia untuk mendapatkan produk yang diinginkan (Mann, 2009). Performa reaktor berperan penting dalam operasional dan keuangan karena

berpengaruh

terhadap

unit

operasi

yang

lain

(pemisahan,

pengeringan, dll). Reaktor merupakan jantung pada sebagian besar proses kimia. Desain dan operasional reaktor menentukan kesuksesan dan kegagalan keseluruhan proses kimia. Reaktor merupakan komponen dasar untuk mengkonversi bahan baku yang bernilai rendah menjadi produk yang mempunyai nilai jual yang lebih tinggi. Reaktor biodiesel digunakan untuk mengkonversi minyak nabati menjadi biodiesel yang mempunyai nilai jual lebih tinggi. Reaktor biodiesel sudah banyak beredar di pasaran, dari yang skala lab hingga skala produksi, dari tipe batch hingga kontinu, dari bahan besi hingga stainless steel. Pembuatnya juga beragam, ada dari Perguruan Tinggi (ITB, IPB, UGM, UNDIP dll), Lembaga Penelitian (BB mektan, BB pasca panen, LIPI, BPPT), Pertamina, ataupun perusahaan swasta (PT. Rizki Anugrah Putra/RAP, PT. Pindad, dan PT. Rekayasa Industri).

16

Gambar 12 Beberapa contoh reaktor biodesel yang ada lapangan Permasalahannya desain reaktor yang beredar antara lain didesain hanya untuk mengolah minyak nabati yang spesifik, padahal dalam skala pedesaan/kerakyatan ketersediaan bahan bakunya tidak selalu ada; tiap proses membutuhkan peralatan/tangki yang berbeda, sehingga meningkatkan biaya investasi dan biaya transportasi; tiap reaktor saling terintegrasi sehinga jika salah satu terjadi masalah dapat menghambat proses produksi; mengalami kesulitan untuk mengolah minyak nabati yang mempunyai bilangan asam >10. Oleh karena itu perlu adanya reaktor biodiesel yang dapat mengatasi semua masalah tersebut. Reaktor hasil pengembangan

ini merupakan pengembangan dari reaktor

yang telah ada sebelumnya. Kemampuan reaktor ini telah tingkatkan (upgrade) sehingga mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan reaktor lama. Perbedaan antara reaktor awal dan reaktor multifungsi ini disajikan pada gambar dan tabel berikut.

17

Gambar 13 Reaktor biodiesel awal

Gambar 14 Reaktor pengembangan

18

Tabel 5 Perbedaan kelebihan pada reaktor awal dan reaktor pengembangan Tabel Reaktor Awal

Reaktor pengembangan

Kondensor Tunggal

Kondensor ganda

Bahan baku spesifik

Semua jenis minyak nabati

Kecepatan pengadukan konstan Kecepatan pengadukan dapat diatur (250(500 rpm)

1450 rpm)

Suhu maksimal proses 90°C

Suhu maksimal proses 120°C

Penggunaan katalis banyak

Penggunaan katalis sedikit

Satu reaktor-satu proses

Multifungsi reaktor

6-8 jam/proses

4-6 jam/proses

Khusu ALB rendah

Berbagai Tingkatan ALB

Rendemen 76-80%

Rendemen 87-92%

Bentuk geometri reaktor diusahakan hampir silindris/mempunyai bentuk dasar melengkung (tanda ada sudut) untuk mengoptimalkan pencampuran (mixing) bahan dalam reaktor dan mempunyai konstruksi berukuran (dimensi) standar (e.g. International Standards Organization dan British Standards Institution) yang memperhitungkan keefektifan pencampuran dan konsiderasi struktur. Sebaiknya reaktor biodiesl yang dibuat memiliki perbandingan diameter dan tinggi sebanyak 1:3. Jadi, jika diameter tangki reaktor memiliki diameter 1 meter, maka tinggi reaktor 3 meter.Bentuk reaktor dan bagian-bagian reaktor di gambarkan pada Gambar 9. Bahan yang digunakan sebagai kontruksi rektor harus menggunakan bahan yang tidak bereaksi dengan bahan bakar dan katalis yang digunakan misalnya stainless steel.

19

2 5

3 4

7 6

1

14

9 8

10 15

15

11 9

Keterangan: 1. Katup untuk memasukkan minyak nabati 2. Katup menuju pompa vakum 3. Katup untuk memasukkan katalis 4. Motor pengaduk 5. Katup input air pendingin kondensor 6. Katup output air pendingin dari kondensor 7. Kondensor 8. Kaca control 9. Pengaduk (impeller) 10. Pemanas 11. Termokopel 12. Katup untuk mengeluarkan gliserol/biodiesel hasil reaksi 13. kaca control 14. shaft 15. baffles

10

13 12

Gambar 15 Detail bagian-bagian reaktor pengembangan

Bagian-Bagian Reaktor 1) Kondensor Kondensor pada reaktor biodiesel berfungsi untuk mengembunkan uap hasil proses sehingga dapat menurukan tekanan atmosfir reaktor dibawah tekanan normal (76 cmHg). Turunnya tekanan atmosfir membuat proses pengeringan biodiesel dapat berlangsung di bawah titik didih normal (<100°C). Pada sebagian besar reaktor biodiesel mini yang terdiri dari 2 tangki proses, hanya terpasang satu kondensor. Ini membuat hanya tangki

20

yang memiliki kondensor saja yang dapat melakukan proses “pengeringan biodiesel”. Proses yang dilakukan pada reaktor konvensional yang terdiri dari 2 tangki dilakukan dengan melakukan proses esterifikasi, transesterifikasi, dan pemisahan gliserol di tangki yang tidak memiliki kondensor (tangki A) kemudian di transfer ke tangki yang memiliki kondensor (tangki B). Proses ini memiliki beberapa kelemahan, diantaranya : 

Ada waktu tunggu (lead time) pada tangki B, karena mulai bekerja setelah proses pemisahan gliserol dilakukan pada tangki.



Pemindahan biodiesel dari tangki A ke tangki B, membutuhkan tambahan energi listrik dan ada waktu tunggu hingga semua biodiesel berpindah semua ke tangki B.



Jika salah satu tangki mengalami kerusakan, proses pengolahan biodiesel tidak dapat dilaksanakan.

Kelemahan tersebut dapat ditanggulangi dengan cara membuat kedua tangki tersebut dapat melakukan pengolahan biodiesel mulai dari esterifikasi hingga pengeringan. Salah komponen yang harus ada ditiap tangki adalah kondensor. Pada rektor multifungsi ini, pada tiap tangki reaktor menpunyai satu buah kondensor sehingga tiap reaktor mampu digunakan dalam mengolah biodiesel dari minyak kasar hingga menjadi biodiesel yang sesuai standar.

Gambar 16 Kondensor

21

Spesifikasi:  Tinggi

: 50 cm

 Diameter : 10 cm  Bahan

: Stainless steel

2) Heater dan termokopel Pada reaktor ini terdapat heater yang terintegrasi dengan termokopel. Integrasi ini berfungsi untuk mengontrol pemanasan yang dilakukan pada reaktor karena tiap tahap pengolahan biodiesel membutuhkan suhu yang berbeda-beda. Jika suhu bahan dibawah suhu yang telah ditentukan, heater menyala dan suhu bahan meningkat. Begitu pula sebaliknya, heater akan mati

jika suhu telah melewati suhu yang telah ditentukan. Pada

proses esterifikasi dan transesterifikasi membutuhkan suhu 60-80°C, pencucian 60°C, dan proses pengeringan membutuhkan suhu110-115°C. Penempatan heater dan indikator sangat berpengaruh terhadap efektifitas pemanasan. Rektor sebaiknya terdiri dari beberapa heater agar dapat mempercepat proses pemanasan. Misalnya reaktor terdiri dari beberapa heater sebaiknya diletakkan saling silang dan pada ketinggian yang berbeda sehingga pemanasan lebih merata. Selain itu sebaiknya tiap heater mempunyai pengatur saklar masing-masing sehingga jumlah minyak yang digunakan dapat bervariasi.

Gambar 17 Heater dan termokopel

22

3) Gelas Indikator Salah satu proses dalam pengolahan biodiesel adalah proses pemisahan (separasi) yang dilakukan untuk memisahkan produk hasil pengolahan dengan limbahnya. Pada proses esterifikasi terjadi reaksi antara asam lemak bebas dengan alkohol sehingga menghasilkan minyak nabati (trigliserida dan fatty acid metil ester) dengan kandungan asam rendah dan limbah yang terdiri dari air dan methanol sisa. Densitas limbah (campuran air dan methanol) lebih berat dibandingkan minyak nabati, sehingga minyak berada di lapisan atas dan limbahnya dibagian bawah dengan batas yang jelas. Gelas indikator ini berguna untuk mengetahui bahwa proses pengambilan bahan hampir mencapai batas, sehinga produk yang dihasilkan mempunyai tingkat kemurnian yang tinggi. Pada reaktor, pemisahan gliserol dan air limbah pencucian sebaiknya sebaiknya dipisahkan secara perlahan (menggunakan gaya gravitasi), jangan menggunakan pompa sebagai pendorong karena dapat mengacaukan larutan yang telah mengendap.

Gambar 18 Gelas indikator Spesifikasi Gelas indikator  Tinggi

: 9,7 cm

 Diameter : 7,0 cm  Type

: Gelas tahan panas

 Ketebalan : 5 mm

23

4) Pompa input-output Pompa pada yang terintegrasi pada reaktor biodiesel multifungsi ini ada 4 buah, tiap-tiap pompa berfungsi untuk: 

Input minyak mentah



Input air pendingin



Output limbah pencucian



Reversible biodiesel

Gambar 19 Pompa input-output Spesifikasi :  Merk

: Radar

 Model

: RD-125 C

 MAXCAP : 42 Lt/Min  Suchead : 9 meter  Dischead : 25 meter  Total

: 33 meter

 Size

: 1” x 1”

 Output

: 125 watt

 V/Hz/Ph

: 220/50.1

 Kecepatan putar

: 2850 rpm

5) Pompa vakum Pompa vakum berfungsi untuk mengeluarkan gas-gas yang tidak dapat menyublim, misalnya adalah gas amoniak. Selain itu juga, pompa vakum membantu mengeluarkan uap air dan sisa methanol yang tidak bereaksi pada proses pengeringan.

24

Gambar 20 Pompa vakum Spesifikasi:  Merk

: Brok Crompton, New Castle, Stafft

 Volt

: 110/120-220/240

 Hz

: 50/60 Wo 550

 Kecepatan putar : 1420/1750 rpm

6) Kaca kontrol Kaca kontrol ini terdapat di sisi luar kedua reaktor. Kaca kontrol berfungsi untuk mengontrol proses pengolahan dan proses pemisahan. Kaca kontrol ini terbuat dari bahan khusus sehingga dapat menahan suhu proses hingga 1000°C.

Gambar 21 Kaca kontrol

25

7) Corong input katalis Pada beberapa reaktor, teknik untuk memasukkan katalis ada berbedabeda, ada yang secara manual (dituang) dan ada yang dialirkan melalui pipa (vakum). Permasalahannya pada proses pembuatan biodiesel, katalis yang telah ditentukan harus bereaksi semua dengan minyak. Penggunaan pipa untuk mengalirkan katalis dapat menyebabkan sebagian katalis tertinggal di pipa dan tidak bereaksi dengan minyak. Oleh karena itu disarankan pada proses memasukkan katalis sebaiknya dilakukan secara manual. Tiap proses membutukan jumlah dan jenis reaktan/katalis yang berbeda, sehingga pada reaktor perlu ada alat untuk memasukkan reaktan/katalis sewaktu-waktu. Corong input ini berada dibagian atas reaktor dan berfungsi untuk memasukkan reaktan dan katalis. Antara reaktor dan corong input terdapat kran, sehingga selama tidak digunakan ditutup untuk menjaga tekanan reaktor. Spesifikasi Corong Input:  Tinggi : 10 cm  Diameter

: 7,5 cm

 Bahan : Stainless steel

Gambar 22 Corong input katalis

26

8) Agitator Sistem agitasi dalam reaktor terdiri dari motor pengaduk (drive motor), speed reducer, mechanical seal, shaft, impeller, impeller blade, dan baffel. Sistem agitasi ini berfungsi agar pencampuran dapat dilakukan dengan merata dan meningkatkan luas pindah massa. Speed reducer berfungsi untuk meningkatkan kekuatan putaran dan memperkecil kecepatan putar impeller.

Baffel terletak dinding bagian dalam dan digunakan untuk

memecah aliran cairan dalam rangka meningkatkan turbulensi dan effesiensi pencampuran. Sistem agitator dapat diklasifikasi menjadi dua tipe yaitu aliran radial dan aliran axial. Sistem agitator pada reaktor biodiesel multifungsi ini masuk dalam klasifikasi aliran radial. Pada tipe aliran radial ini aliran cairan mengikuti jari-jari tangki reaktor dan membutuhkan input energi yang lebih besar dibandingkan tipe axial. Dibandingkan dengan tipe radial, tipe axial efektif untuk mengangkat padatan dari dasar tangki. Perbedaan bentuk impeller dan aliran pada kedua tipe agitator dapat dilihat pada Gambar 19 Untuk menghasilkan teknik pengadukan yang optimal, sebaiknya diameter pengaduk berukuran 2/3 diameter tabung. Spesifikasi motor pengaduk:  Merk

: TECO

 Kode

: AEVBKBB-

 Tipe

: 4 pole

 Volt

: 220/380

 Hz, A

: 50 Hz/3 A/2,1 A

 Kec. Putar : 1430 rpm  Weight

: 18 kg

27

Gambar 23 Sistem agitator reactor dan drive motor reaktor biodiesel multifungsi

Gambar 24 Aliran cairan tipe radial dan axial

Gambar 25 Bentuk impeller pada agitator tipe radial dan axial

28

4. Latihan a. Sebutkan permasalahan desain reaktor yang ada saat ini.... Jawab: Permasalahannya desain reaktor yang ada saat ini antara lain: didesain hanya untuk mengolah minyak nabati yang spesifik, padahal dalam skala pedesaan/kerakyatan ketersediaan bahan bakunya tidak selalu ada; tiap proses membutuhkan peralatan/tangki yang berbeda, sehingga meningkatkan biaya investasi dan biaya transportasi; tiap reaktor saling terintegrasi sehinga jika salah satu terjadi masalah dapat menghambat proses produksi; mengalami kesulitan untuk mengolah minyak nabati yang mempunyai bilangan asam > 10. b. Sistem agitator dapat diklasifikasi menjadi dua tipe yaitu aliran radial dan aliran axial. Sebutkan karakter sistem agitator tipe aliran radial.... Jawab: Karakter sistem agitator tipe aliran radial: aliran cairan mengikuti jari-jari tangki reaktor dan membutuhkan input energi yang lebih besar dibandingkan tipe axial. c. Sebutkan kelemahan reaktor konvensional yang terdiri dari 2 tangki.... Jawab: Kelemahan reaktor konvensional yang terdiri dari 2 tangki antara lain: ada waktu tunggu (lead time) pada tangki B, karena mulai bekerja setelah proses pemisahan gliserol dilakukan pada tangki; pemindahan biodiesel dari tangki A ke tangki B, membutuhkan tambahan energi listrik dan ada waktu tunggu hingga semua biodiesel berpindah semua ke tangki B; jika salah satu tangki mengalami kerusakan, proses pengolahan biodiesel tidak dapat dilaksanakan. d. Jelaskan mengenai kaca kontrol pada konstruksi reaktor biodiesel.... Jawab: Kaca kontrol ini terdapat di sisi luar kedua reaktor. Kaca kontrol berfungsi untuk mengontrol proses pengolahan dan proses pemisahan. Kaca kontrol ini terbuat dari bahan khusus sehingga dapat menahan suhu proses hingga 1000°C.

29

5. Rangkuman a. Biodiesel dapat dibuat dari dari minyak nabati, lemak hewan, maupun minyak goreng bekas. Namun produksi biodiesel yang telah ada dipasaran merupakan hasil pengolahan dari minyak nabati. Minyak nabati adalah minyak yang didapatkan dari tanaman yang yang mengandung minyak, baik yang dapat dimakan (edible) atau tidak (non edible). Indonesia memiliki banyak keanekaraaman hayati yang berpotensi sebagai sumber minyak nabati, diantaranya: kelapa sawit, kelapa, jarak pagar, kemiri, kemiri minyak, nyamplung, pongamia pinnata, biji karet, dan tanaman penghasil minyak nabati lainnya. b. Dalam membuat biodiesel dari bahan baku, ada beberapa proses yang harus dilalui yaitu: pemilihan bahan baku, pengeringan bahan baku, ekstraksi minyak dari bahan baku, pemurnian minyak, transesterifikasi, pencucian, dan pengeringan. c. Di Indonesia banyak terdapat tanaman penghasil minyak oleh karena itu perlu dipilih bahan baku yang mudah didapatkan dan banyak terdapat di lingkungan sekitar. Pemilihan lokasi prosesing yang dekat dengan lokasi bahan baku karena bahan baku yang telah dipanen diharapkan segara dapat di proses lebih lanjut. d. Proses pengeringan bahan baku (biji) diperlukan untuk mengurangi air yang terdapat pada bahan. Masih banyaknya air pada biji dapat menghambat proses ekstraksi minyak, oleh karena itu perlu dikurangi hingga mencapai 7%. e. Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Ada beberapa metode ekstraksi, yaitu dengan metoda pemanasan, rnetoda pres hidrolik (hidrolic press), metoda pres ulir (screw press) dan metoda pelarutan. f. Proses penjernihan minyak nabati dapat dilakukan dengan pengendapan, absorpsi atau penyaringan. Untuk mempercepat proses penyaringan dapat dilakukan dengan gaya gravitasi, tekanan vakum maupun centrifuge.

30

6. Evaluasi Materi Pokok 1 1) Prinsip operasi metode ekstraksi apakah yang mempunyai langkah sebagai berikut: bahan rnendapat tekanan

dari ulir yang berputar dan dengan

sendirinya terdorong keluar, minyak keluar melalui celah diantara ulir dan penutup yang

dapat berupa pipa atau lempengan

besi berongga yang

mempunyai celah dengan ukuran tertentu sedangkan ampasnya keluar dari tempat yang lain. a. Hidrolic press

b. Screw press

c. Pelarutan

d. Deguming

2) Berikut ini merupakan kelebihan metode pengepresan berulir, kecuali: a. Kapasitas produksi menjadi lebih besar karena proses pengepresan dapat dilakukan secara kontinyu. b. Menghemat waktu proses produksi karena tidak diperlukan perlakuan pendahuluan, yaitu pengecilan ukuran dan pemasakan/pemanasan. c. Rendemen yang dihasilkan lebih tinggi. d. Ampas yang dihasilkan lebih banyak. 3) Komponen reaktor biodiesel apakah yang berfungsi untuk mengembunkan uap hasil proses sehingga dapat menurukan tekanan atmosfir reaktor dibawah tekanan normal (76 cmHg). a. Kondensor

b. Heater

c. Termokopel

d. Agitator

4) Komponen reaktor biodiesel apakah yang berfungsi untuk mengeluarkan gasgas yang tidak dapat menyublim, misalnya adalah gas amoniak. Selain itu juga membantu mengeluarkan uap air dan sisa methanol yang tidak bereaksi pada proses pengeringan. a. Kondensor

b. Heater

c. Pompa vakum

d. Agitator

5) Yang bukan merupakan bagaian dari sistem agitasi dalam reaktor adalah? a. Kondensor

b. impeller blade

c. mechanical seal

d. baffel

31

7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Cocokkanlah hasil jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Materi Pokok 1 yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban Anda yang benar. Gunakanlah rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap Materi Pokok 1. Rumus: Tingkat penguasaan =

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐽𝑎𝑤𝑎𝑏𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑜𝑎𝑙

𝑥100

Arti tingkat penguasaan yang Anda capai: 90 – 100% = baik sekali 80 - 89% = baik 70 – 79% = cukup < 70% = kurang Bila Anda mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat melanjutkan dengan Materi Pokok selanjutnya. Selamat untuk Anda ! Tetapi apabila tingkat penguasaan Anda masih di bawah 80%, Anda harus mempelajari kembali Materi Pokok 1, terutama bagian yang belum Anda kuasai.

32

B. Materi Pokok 2

1. Standar Mutu Biodiesel 2. Indikator Keberhasilan Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, siswa dapat menjelaskan tentang peralatan pengolah biodiesel. 3. Uraian dan Contoh Pengembangan standar biodiesel dimulai pada tahun 1990-an untuk mendukung peningkatan penggunaaan alkyl ester (biodiesel) dan campurannya untuk bahan bakar mesin. Standar mutu Amerika Serikat , ASTM (The American Society for Testing of Materials), merupakan hasil perbaikan dari standar PS121 untuk biodiesel tahun 1991. Standar ASTM pertama untuk biodiesel (ASTM D6751) pertama kali diadopsi pada tahun 2002 (ASTM 2002). Sedangkan di kawasan eropa, standar biodiesel EN 14214 telah di selesaikan pada oktober 2003. a) Standar Mutu Biodiesel Indonesia Standar mutu biodiesel diperlukan untuk menjamin kualitas biodiesel yang diproduksi dan diniagakan untuk membangun dan mengamankan kepercayaan (calon-calon)

konsumen/pemakai.

mempercepat

derap

langkah

Selain

penelitian

itu, &

dapat

menuntun

pengembangan

(Riset

dan &

Development) produksi dan pemanfaatan biodiesel yang intensitasnya kian meningkat sehingga benar-benar terarah ke perwujudan industri biodiesel yang tangguh di dalam negeri. Secara umum

parameter yang menjadi standar mutu biodiesel adalah

densitas, titik nyala, angka setana, viskositas kinematik, abu sulfat, energi yang dihasilkan, bilangan iod dan residu karbon. Standar mutu biodiesel Indonesia dapat dilihat pada Tabel 6. Standar mutu biodiesel Indonesia (SNI 04-71822006) merupakan hasil perwujudan dari : 1) Studi standar-standar biodiesel luar negeri Di masa depan jangka pendek sampai menengah, penggunaan biodiesel di Indonesia diperkirakan lebih cenderung ke bentuk campuran dengan solar pada kadar 5 s/d 30 %-vol (B5, B10, B20, B30). Karena ini,dengan beberapa kekecualian, rincian parameter-parameter standar biodiesel Indonesia lebih condong ke arah standar Amerika Serikat’

33

2) Studi metode uji alternatif Pabrik-pabrik biodiesel diperkirakan akan tersebar ke tiap kabupaten di seantero negeri dan diusahakan oleh industri menengah sampai besar. Tanpa mengabaikan mutu/ketelitian hasilnya, peralatan dan metode pengujian perlu dapat terjangkau dan dilakukan oleh industri menengah, sementara industri besar boleh juga memilih alternatif yang padat modal dan canggih. 3) Identifikasi jenis dan potensi sumber minyak nabati di indonesia. Salah satu fungi SNI adalah untuk melindungi produk dalam negeri, sehingga SNI yang dibuat perlu mengakomodir berbagai jenis minyak nabati di Indonesia. Berbeda dengan negara-negara barat, rentang asam lemak penyusun minyak nabatinya berkisar antara C14–C24. Di Indonesia, banyak sumber daya minyak nabati berkomponen utama C 8–C12, misalnya minyak kelapa, minyak inti-sawit, dan minyak dari biji pohon-pohon marga Lauraceae. Selain itu terdapat sumber daya nabati berasam lemak unik, yang keberadaannya di dalam biodiesel (sementara ini) diduga bakal berakibat kurang baik, sehingga perlu dihindarkan (FBI, 2005).

34

Tabel 6 Standar Mutu Biodiesel Indonesia (SNI 04-7182-2006) Parameter dan satuannya Massa jenis pada 40 oC, kg/m3 Viskos. kinem. pd 40 oC, mm2/s (cSt) Angka setana Titik nyala (mangkok tertutup), oC Titik kabut, Oc Korosi bilah tembaga (3 jam, 50 oC) Residu karbon (%-b), - dalam contoh asli - dalam 10 % ampas distilasi Air dan sedimen, %-vol. Temperatur distilasi 90 %, oC Abu tersulfatkan, %-b Belerang, ppm-b (mg/kg) Fosfor, ppm-b (mg/kg) Angka asam, mg-KOH/g Gliserol bebas, %-b Gliserol total, %-b

Batas nilai 850 – 890 2,3 – 6,0 min. 51 min. 100 maks. 18 maks. no. 3

Metode Uji ASTM D 1298 ASTM D 445 ASTM D 613 ASTM D 93 ASTM D 2500 ASTM D 130

maks. 0,05 (maks. 0,3) maks. 0,05 maks. 360 maks. 0,02 maks. 100 maks. 10 maks. 0,8 maks. 0,02 maks. 0,24

ASTM D 4530

Kadar ester alkil, %-b

min. 96,5

FBI-A03-03

Angka iodium, %-b (g-I2/100 g)

maks. 115

FBI-A04-03

negatif

FBI-A06-03

Uji Halphen

ASTM D 2709 ASTM D 1160 ASTM D 874 ASTM D 5453 FBI-A05-03 FBI-A01-03 FBI-A02-03 FBI-A02-03

Sumber : Badan Standarisasi Nasional

Parameter-parameter kualitas SNI-04-7182-2006 terdiri atas 2 kelompok, yaitu : 1) Parameter-parameter yang nilainya lebih mewakili tingkat kesempurnaan pengolahan/pemrosesan : viskositas kinematik, titik nyala (flash point), tingkat korosi bilah tembaga, angka asam, dan kadar-kadar ester alkil, gliserol bebas, gliserol total, fosfor, belerang, abu tersulfatkan, serta air dan sedimen 2) Parameter-parameter yang nilainya lebih ditentukan (‘ditakdirkan’) oleh komposisi asam-asam lemak bahan mentah yang digunakan : angka setan, angka iodium, titik kabut (cloud point), residu karbon, uji Halphen, massa jenis, dan temperatur distilasi 90%. Sebagian besar parameter (massa jenis, viskositas dst. s/d belerang) sudah lazim digunakan sebagai parameter standar mutu solar (BBM). Metode35

metode pengujian yang dianut industri BBM Indonesia umumnya adalah bakuan ASTM. 1) Massa jenis Temperatur penetapan massa jenis tidak dipilih 15oC, karena titik awan/mendung biodiesel boleh mencapai 18oC. Temperatur 40oC dipilih karena selain sama dengan temperatur pengukuran viskositas, juga memudahkan pengendalian kekonstanan temperatur peralatan pengukur (tidak di dekat suhu kamar). Persyaratan harga 0,850 s/d 0,890 dipilih berdasar data harga massa jenis ester metil asam-asam lemak C8 s/d C24 pada 40oC. 2) Viskositas Batas bawah harga viskositas ditetapkan berdasar data harga metil laurat pada temperatur 40oC. Asam laurat adalah asam lemak utama minyak kelapa dan minyak inti sawit. 3) Angka setana Batas harga angka setana (min. 51) mengikuti standar eropa (min. 51). Nilai ini lebih tinggi dibandingkan standar di Amerika (≥40) dan Brazil (≥42). Nilai ini juga lebih besar dari syarat solar Indonesia (min. 45) sehingga pencampuran biodiesel kepada solar berpotensi manfaat meningkatkan angka setan bahan bakar. 4) Titik Nyala Harga titik nyala (flash point) min. 100oC dipandang cukup menjamin biodiesel ester metil bebas dari sisa-sisa metanol serta mengakomodasi kemungkinan keberadaan sejumlah kecil metil kaprilat (C8) dan metil kaprat (C10). 5) Titik kabut Untuk Indonesia, harga titik awan/mendung 18oC dipandang cukup untuk menjamin biodiesel masih bisa mengalir sekalipun digunakan di daerah dataran tinggi (pegunungan) pada cuaca dingin. 6) Korosi bilah tembaga Crude petroleum mengandung komponen sulfur yang kebanyakan dapat dipisahkan selama pemurnian. Dimana, keberadaan komponen sulfur di dalam produk petroleum dapat menyebabkan korosi pada beberapa jenis metal dan tingkat korosivitas ini tidak selamanya berbanding lurus dengan 36

total sulfur. Sulfur ini menyebabkan efek yang berbeda tergantung dari struktur kimia sulfur yang terkandung di dalamnya. 7) Fosfor Metode uji/analisis kadar fosfor yang ditetapkan dalam standar Eropa [prEN 14214:2002(E)] maupun Amerika [ASTM D6751-02a], yaitu masingmasing prEN 14107 dan ASTM D 4951, menggunakan peralatan sangat canggih yaitu Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry. Utk Indonesia sebaiknya ditetapkan metode alternatif yang lebih sederhana, yaitu spektrofotometri sinar tampak dengan prosedur standar AOCS Ca 12-55 dari American Oil Chemists Society; disadur ke dalam bahasa Indonesia menjadi prosedur FBI-A05-03. 8) Gliserol total dan gliserol terikat Metode analisis kadar gliserol bebas dan gliserol total dalam standar Eropa maupun Amerika, yaitu masing-masing prEN 14105 dan ASTM D 6584, juga canggih karena menggunakan khromatografi gas-cair kolom kapiler. Metode alternatif yang layak adalah prosedur standar titrasi iodometri – asam periodat AOCS Ca 14-56 dari American Oil Chemists Society; disadur ke dalam bahasa Indonesia menjadi prosedur FBI-A02-03 9) Kadar ester alkil Metode penentuan ester alkil dalam standar Eropa (dan Aus-tralia) juga menggunakan khromatografi gas-cair kolom kapiler. Prosedur alternatif yang sederhana (sebut saja FBI-A03-03) dapat memanfaatkan gabungan hasil-hasil analisis angka penyabunan, angka asam (FBI-A01-03) serta kadar gliserol total dan gliserol bebas (FBI-A02-03). 10) Angka iodium Batasan angka iodium diperlukan sebagai tolok ukur empirik untuk membatasi kadar ester metil asam-asam lemak berikatan rangkap  3 (mudah berpolimerisasi dan menyebabkan deposit dalam mesin diesel). Harga batas 115 dipandang cukup baik; Eropa dan Australia menetapkan harga batas lebih tinggi, yaitu 120, karena mensyaratkan pula pengukuran langsung kadar-kadar ester metil asam-asam lemak berikatan rangkap  3 tersebut. A.S. tidak mau membatasi angka iodium karena sumber daya nabati utamanya (minyak kedelai) berangka iodium tinggi (117 s/d 143).

37

11) Uji halphen Di Indonesia terdapat berbagai tumbuhan (umumnya dari marga malvaceae) yang minyak-lemaknya mengandung asam lemak unik, karena bergugus siklopropenoid. Gugus siklopropenoid adalah gugus yang berbentuk rangkaian melingkar (siklo) menyerupai cincin dari propena pada suatu molekul/senyawa (Greenberg dan Harris,1982). Asam lemak yang mengandung gugus siklopropenoid adalah asam malvalat (C-17) dan asam sterkulat (C-18) (Hudaya, 2011). Pada asam sterkulat dan asam malvalat terdapat ikatan rangkap, sehingga termasuk sebagai asam lemak tak jenuh.

Gambar 26 Rumus bangun asam malvalat dan asam sterkulat

Minyak yang mengandung gugus siklopropenoid antara lain, Minyak dari biji kepoh (Sterculia foetida) mengandung gugus siklopropenoid sekitar 50-70% (Greenberg dan Harris,1982), mengandung 65.4%, Minyak dari mangandung

10.1%,

minyak

dari

minyak Kulit biji durian

biji

kapok (Ceiba

melinjo

(Gnetum

pentandra) gnemon)

mengandung 51.6% dan minyak dari biji kapas (Gossypium hirsutum) mengandung kurang dari 1% (Berry,1979). Gugus siklopropenoid bersifat reaktif sehingga membuat menjadi kental (viscous).

biodiesel

Biodiesel yang kental tersebut dapat

menyebabkan penyumbatan pada nozzle

pada mesin/motor diesel

tersebut (Hudaya et al., 2011). Oleh karena itu, keberadaan gugus siklopropenoid di dalam biodiesel harus dideteksi. Gugus siklopropenoid sangat sensitif bereaksi positif terhadap uji Halphen, sehingga reaksi

38

negatif terhadap uji Halphen menunjukkan biodiesel bebas dari gugus siklopropenoid.

b) Standar Mutu Biodiesel Negara Lain Beberapa negara telah menetapkan standar biodiesel. Penetapan standar biodiesel antara satu negara dengan negara lainnya berbeda karena disesuaikan dengan iklim dan kondisi masing-masing negara. Pada Tabel 4 disajikan perbandingan standar biodiesel internasional. Standar provisional biodiesel di Eropa (EN 14214:2002), merupakan standar yang paling lengkap dan mencerminkan tingkat kemajuan industri biodiesel di bagian dunia tersebut; EN 14214:2002 mencakup hampir semua parameter yang ditetapkan dalam standar biodiesel Amerika Serikat ASTM D6751 dan batasan nilai-nilainya tiap parameternya pun kebanyakan sangat mirip. Terdapat perbedaan pendekatan standar mutu biodiesel di amerika serikat dan eropa. Di Amerika serikat, ASTM D6751 merujuk pada penggunaan biodiesel sebagai campuran minyak diesel, walaupun dalam spesifikasi disebutkan untuk B100. Sedangkan untuk standar mutu kawasan eropa, EN 14214 merujuk pada spesifikasi fatty acid methy ester untuk motor diesel. Berbeda dengan ASTM D6751, B100, dimaksudkan bahwa standar ini dapat digunakan tanpa pencampuran atau dengan pencampuran sesuai dengan EN 590, standar eropa

untuk

bahan

bakar

diesel.

EN

590:2004

memperbolehkan

mencampurkan biodiesel hingga 5% dengan bahan bakar diesel. Spesifikasi campuran biodisel sebanyak 7% (B7) telah dirinci pada EN 590:2009 (http://www.dieselnet.com).

39

Tabel 7 Perbandingan standar biodiesel internasional Items

Units

Kadar ester alkil

mass%

Densitas

kg/m3

Viskositas Titik nyala

U.S. ASTM D6751-07b -

EU

Australia

EN14214:2003

Japan JIS K2390:2008 96.5 min.

96.5 min.

96.5 min.

-

860-900

860-900

860-900

mm2/s deg. C

1.9-6.0 93 min.

3.50-5.00 120 min.

3.5 - 5.0 120.0 min.

3.50-5.00 120 min.

Kadar Belerang

mass%

0.0010 max.

Temperatur distilasi 90 %, ⁰C Residu karbon (100%) or Residu karbon (10%) Angka Setana Abu Tersulfatkan

deg. C

0.0015 max. 360 max. 0.05 max. -

0.30 max.

mass%

Kadar air

mg/kg

Total Kontaminasi Korosi bilah tembaga Angka asam

mg/kg

Kesetabilan Oksidasi Angka Iodine

mass%

mgKOH/g hrs.

47 min. 0.02 max. 0.05[vol%] max. No.3

-

51.0 min. 0.02 max. 500 max. 24 max. Class-1

0.50 max.

0.50 max.

3 min.

6.0 min.

-

120 max.

0.0010 max. 360 max. 0.30 max. 51.0 min. 0.02 max. 0.050 [vol%] max.(1) 24 max. Class-1 0.80 max. 6 min. -

0.0010 max. 0.3 max. 51.0 min. 0.02 max. 500 max. 24 max. Class-1 0.50 max. (**) 120 max.

Rep. of Korea PPAFB Act 96.5 min. 860900 1.9-5.0 120 min. 0.0010 max. 0.10 max. 0.01 max. 500 max. 24 max. Class-1 0.50 max. 6.0 min. -

Thailand DOEB: 2009 96.5

Vietnam TCVN 7717:2007 96.5 min.

860-900

860-900

3.5-5.0 120 min

1.90-6.00 130 min.

0.0010 max 0.30 max. 51.0 min 0.02 max 0.05[Wt%] max 24 max. Class-1

0.05 max. 360 max. 0.050 max. 47.0 min. 0.020 max. 0.05[vol%] max. No.1

0.50 max.

0.50 max.

10.0 min.

6.0 min.

120 max.

120 max. 40

Metil Linolenat Ikatan rangkan pada FAME (>4 ikatan rangkap) Kadar methanol

mass%

-

12.0 max.

-

mass%

-

1 max.

-

Kadar Monogliserida Kadar Digliserida

mass%

-

0.80 max.

-

0.80 max.

mass%

-

0.20 max.

-

0.20 max.

Kadar Trigliserida

mass%

-

0.20 max.

-

0.20 max.

Gliserol bebas

mass%

0.020 max.

0.02 max.

0.020 max.

0.02 max.

Total Gliserol

mass%

0.240 max.

0.25 max.

0.250 max.

0.25 max.

Na+K

mg/kg

5 max.

5.0 max.

5.0 max.

Ca+Mg

mg/kg

5 max.

5.0 max.

Fos for

mg/kg

10 max.

10.0 max.

5 max. 5 max. 10 max.

mass%

0.2 max. (*)

0.20 max.

0.20 max.

12.0 max. N.D. 0.20 max.

5.0 max. 10.0 max.

0.20 max. 0.80 max. 0.20 max. 0.20 max. 0.02 max. 0.24 max. 5.0 max. 5.0 max. 10.0 max.

12.0 max. -

-

0.20 max.

-

0.80 max.

-

0.20 max.

-

0.20 max.

-

0.02 max.

0.020 max.

0.25 max.

0.240 max.

5.0 max.

5.0 max.

5.0 max. 10.0 max.

10.0 max.

Sumber : Benchmarking of Biodiesel Fuel Standardization in East Asia Working Group (2010)

41

4. Latihan 1) Jelaskan mengapa pada penentuan standar mutu biodiesel dengan parameter massa jenis, massa jenis diukur pada suhu 40°C? Jawab: Suhu 40oC dipilih karena selain sama dengan temperatur pengukuran viskositas, juga memudahkan pengendalian kekonstanan temperatur peralatan pengukur (tidak terlalu dekat dengan suhu kamar). 2) Kapan uji halphen dilakukan pada penentuan mutu biodiesel? Jawab: Uji halphen dilakukan jika bahan baku biodiesel yang digunakan minyak-lemaknya mengandung asam lemak unik, karena bergugus siklopropenoid seperti biodiesel yang berasal dari biji pohon kapuk randu. 3) Apa pentingnya uji halphen? Jawab: Gugus siklopropenoid bersifat reaktif sehingga membuat biodiesel menjadi kental (viscous). Biodiesel yang kental tersebut dapat menyebabkan penyumbatan pada nozzle pada mesin/motor diesel tersebut. Oleh karena itu, keberadaan gugus siklopropenoid di dalam biodiesel harus dideteksi. Gugus siklopropenoid sangat sensitif bereaksi positif terhadap uji Halphen, sehingga reaksi negatif terhadap uji Halphen menunjukkan biodiesel bebas dari gugus siklopropenoid. 4) Terangkan tentang harga titik nyala pada parameter titik nyala sesuai standar mutu biodiesel indonesia? Jawab: Harga titik nyala (flash point) min. 100 oC dipandang cukup menjamin biodiesel ester metil bebas dari sisa-sisa metanol serta mengakomodasi kemungkinan keberadaan sejumlah kecil metil kaprilat (C8) dan metil kaprat (C10).

5. Rangkuman a. Standar mutu biodiesel diperlukan untuk menjamin kualitas biodiesel yang diproduksi dan diniagakan untuk membangun dan mengamankan kepercayaan (calon-calon) konsumen/pemakai. Selain itu, dapat menuntun dan mempercepat derap langkah penelitian & pengembangan (Riset & Development) produksi dan pemanfaatan biodiesel yang intensitasnya kian meningkat sehingga benar-benar terarah ke perwujudan industri biodiesel yang tangguh di dalam negeri. b. Secara umum parameter yang menjadi standar mutu biodiesel adalah densitas, titik nyala, angka setana, viskositas kinematik, abu sulfat, energi yang dihasilkan, bilangan iod dan residu karbon. c. Parameter-parameter kualitas SNI-04-7182-2006 terdiri atas 2 kelompok, yaitu: Parameter-parameter yang nilainya lebih mewakili tingkat kesempurnaan pengolahan/pemrosesan dan parameter-parameter yang nilainya lebih ditentukan (‘ditakdirkan’) oleh komposisi asam-asam lemak bahan mentah yang digunakan.

42

d. Di Indonesia terdapat berbagai tumbuhan (umumnya dari marga Malvaceae) yang minyak-lemaknya mengandung asam lemak unik, karena bergugus siklopropenoid. Gugus siklopropenoid adalah gugus yang berbentuk rangkaian melingkar (siklo) menyerupai cincin dari propena pada suatu molekul/senyawa.

6. Evaluasi Materi Pokok 2 1) Berikut ini merupakan pengujian parameter-parameter kualitas mutu biodiesel yang nilainya lebih mewakili tingkat kesempurnaan pengolahan/pemrosesan, kecuali… a. viskositas kinematik c. titik nyala b. tingkat korosi bilah tembaga d. uji Halphen 2) Berikut ini merupakan pengujian parameter-parameter kualitas mutu biodiesel yang nilainya lebih ditentukan oleh komposisi asam-asam lemak bahan mentah yang digunakan, kecuali… a. viskositas kinematik c. massa jenis b. residu karbon d. uji Halphen 3) Berapa perbandingan antara biodiesel dengan solar untuk biosolar B10… a. 5 : 95 c. 10 : 90 b. 95 : 5 d. 90 : 10 4) Berapa perbandingan antara solar dengan biodiesel untuk biosolar B5… a. 5 : 95 c. 10 : 90 b. 95 : 5 d. 90 : 10 5) Berikut ini bahan baku yang mengandung gugus siklopropenoid, kecuali… a. Biji kepoh c. Nyamplung b. Biji melinjo d. Biji kapok

43

7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Cocokkanlah hasil jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Materi Pokok 2 yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban Anda yang benar. Gunakanlah rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap Materi Pokok 2. Rumus: Tingkat penguasaan =

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐽𝑎𝑤𝑎𝑏𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑜𝑎𝑙

𝑥100

Arti tingkat penguasaan yang Anda capai : 90 – 100% = baik sekali 80 - 89% = baik 70 – 79% = cukup < 70% = kurang Bila Anda mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat melanjutkan dengan Materi Pokok selanjutnya. Selamat untuk Anda ! Tetapi apabila tingkat penguasaan Anda masih di bawah 80%, Anda harus mempelajari kembali Materi Pokok 2, terutama bagian yang belum Anda kuasai.

44

C. Materi Pokok 3

1. Prosedur Analisa Biodiesel

2. Indikator Keberhasilan Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, siswa dapat menjelaskan dan mempraktekkan prosedur analisa biodiesel. 3. Uraian dan Contoh Prosedur analisa biodiesel dilakukan untuk mengetahui kualitas biodiesel berdasarkan karakter fisik yang terkandung pada rendemen minyak biodiesel. Prosedur analisa biodiesel antara lain: a) Densitas Densitas merupakan perbandingan berat dari suatu volume sampel pada suhu 25oC dengan berat air pada volume dan suhu yang sama. Peralatan: Piknometer 5 ml Prosedur: 1) Pada tahap awal pengukuran densitas minyak ditentukan berat dari air. Piknometer bersih dan kering diisi dengan air destilasi yang telah didihkan dan didinginkan pada suhu 20oC dan simpan piknometer dalam water bath pada suhu konstan 25oC selama 30 menit. Piknometer diangkat, dikeringkan, dan ditimbang. Berat air dihitung dengan menghitung selisih berat piknometer berisi air dan berat piknometer kosong. 2) Pada tahap kedua ditentukan berat minyak atau lemak contoh. Minyak atau lemak cair yang telah disaring didinginkan sampai suhu 20 oC. Kemudian dimasukan ke dalam piknometer hingga meluap dan pastikan tidak terbentuk gelembung udara. Keringkan bagian luar piknometer dan kemudian tempatkan piknometer dalam water bath pada suhu konstan 25oC selama 30 menit. Piknometer kemudian diangkat, dikeringkan dan ditimbang. Berat contoh dihitung dengan menghitung selisih berat piknometer berisi contoh minyak atau lemak dan berat piknometer kosong. 45

Densitas minyak atau lemak pada 25 o/25oC adalah: (berat piknometer dan contoh) – (berat piknometer kosong) Volume air pada 25oC (ml)

Gambar 27 Piknometer b) Viskositas Kinematik (ASTM, 2000) Viskositas diartikan sebagai ukuran ketahanan bahan bakar untuk mengalir. Viskositas berpengaruh secara langsung pada penetrasi pola semprotan pada bilik pembakaran sehingga juga berpengaruh pada atomisasi bahan bakar dan efisiensi pembakaran. Lingkup: Metode ini spesifik untuk menentukan viskositas kinematik produk-produk turunan petroleum dengan mengukur waktu yang dibutuhkan larutan untuk mengalir pada kondisi gravitasi di sepanjang gelas kapiler viskosimeter yang terkalibrasi. Peralatan: 1) Viskometer

46

Tabel 8 Tipe Viskometer Tipe viskometer

Jarak nilai viskositas kinematik Tipe Oswald Canon-Fenske routine 0,5-20000 Zeitfuchs 0,6-3000 BS/U-tube 0,9-10000 BS/U/M miniatur 0,2-100 B SIL 0,6-10000 Canon-maning-semimicro 0,4-20000 Pinkevitch 0,6-17000 Tipe Suspenden-level B BS/IP/SL 3,5-100000 B BS/IP/SL(S) 1,05-10000 BS/IP/MSL 0,6-3000 Ubbelohde 0,3-100000 Fitzsimons 0,6-1200 AtlanticB 0,75-5000 CannonUbbelohde(A), 0,5-100000 Cannon Ubbelohde dilutionB(B) Canon- Ubbelohde semimicro

0,4-20000

2) Holder viskometer yang mempunyai meniskus atas tepat di atas meniskus paling bawah dan dengan sudut direksi tidak lebih dari 1 o serta dilengkapi dengan bak yang memiliki temperatur konstan. 3) Bak yang di lengkapi dengan kontrol temperatur dengan jarak suhu 15-100 oC

dan dengan tingkat variasi ± 0,02oC sedangkan untuk kisaran suhu di

luar kisaran tersebut, tingkat variasi tidak lebih dari 0,05oC. 4) Termometer yang telah dikalibrasi dengan jarak suhu 0-100oC dan tingkat keakuratan ± 0,02oC. 5) Alat pengukur waktu. Gunakan alat pengukur waktu yang dapat melakukan pembacaan dengan tingkat akurasi hingga 0,1 detik. Larutan-larutan: 1) Larutan pembersih asam kromat. 2) Pelarut contoh: toluene atau xylene. 3) Pelarut pengering viskometer: aceton. 4) Air destilasi. 47

Prosedur analisa: 1) Pastikan viskometer dalam keadaan kering dan bersih. 2) Sesuaikan dan jaga suhu bak viskometer pada suhu tes yang diinginkan yaitu temperatur yang berada diantara 15-100oC. Ketika temperatur tes di bawah titik embun, isi viskometer seperti pada tahap 3. Untuk memastikan tidak ada embun dan kondensasi pada dinding kapiler, tutupi dengan penutup karet dan masukan viskometer ke dalam bak. Kemudian biarkan hingga dicapai temperatur yang diinginkan lalu buka penutup karet. 3) Pengukuran viskositas kinematik sampel  Saring sampel yang akan diukur dengan filter berukuran 75 µm.  Naikan suhu bak viskometer pada kisaran 15-100oC hingga diperoleh kisaran waktu konstan, yaitu sekitar 30 menit.  Ketika viskometer telah mencapai kondisi yang diinginkan. Sesuaikan ketinggian sampel dalam kapiler hingga garis batas pengisian setelah suhu sampel mencapai temperatur yang seimbang. Ketinggian sampel dalam kapiler tidak lebih dari 7 mm dari atas. Untuk sampel yang dapat dengan mudah mengalir, pengukuran dilakukan dalam waktu 1-0,1 detik. Waktu terukur merupakan waktu meniskus untuk melewati waktu sasaran pertama menuju waktu sasaran kedua. Waktu yang dibutuhkan sampel untuk mengalir tidak kurang dari 200 detik. Jika waktu yang terukur kurang dari waktu tersebut, gunakan viskometer dengan diameter yang lebih kecil dan ulangi pengukuran.

Tabel 9 Persamaan waktu alir bermacam produk bahan bakar Base oil pada 40 dan 100 oC Minyak berformulasi pada 40 dan 100 oC Minyak berformulasi pada 150 oC Petroleun wax pada 100 oC Residual fuel oil pada 80 dan 100 oC Residual fuel oil pada 50 oC Aditif pada 100 oC Gas oil pada 40 oC

0,0020 y 0,0013 y

0,2 % 0,13 %

0,015 y 0,0080 y 0,011 (y+8) 0,017 y 0,00106 y 0,0013 (y+1)

1.5 % 0.08 %

Jet fuel pada -20 oC

0,0018 y

0,18 %

1,7 %

y: nilai rata-rata waktu alir yang terukur

48

 Ulangi langkah 3 untuk melakukan pengukuran yang kedua. Catat hasil pengukuran. Jika hasil kedua pengukuran sesuai dengan spesifikasi produk pada Tabel 4 di bawah, nilai viskositas kinematik dihitung dengan merata-ratakan hasil kedua pengukuran. Jika hasil pengukuran tidak

sesuai,

ulangi

pengukuran

dengan

membersihkan

dan

mengeringkan viskometer terlebih dahulu. Untuk penghitungan sampel di luar sampel dalam Tabel 4, pengukuran pada kisaran suhu 15-100oC, digunakan estimasi 0,20%, dan 0,35% untuk pengukuran di luar kisaran suhu 15-100°C. Perhitungan: V=Cxt

Dengan: v

= kinematik viskositas, mm2/dtk

C

= calibration konstan viskometer, (mm2/dtk)/dtk

t

= rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk mengalir, detik (dtk)

Gambar 28 Viscometer

49

c) Cetane Number (ASTM 613, 2000) Cetane number adalah ukuran kualitas suatu pembakaran bahan baker diesel yang dinyatakan dengan ketertundaan (delay) pembakaran bahan bakar, yaitu selisih antara awal injeksi dan awal terjadinya pembakaran bahan bakar. Lingkup: Metode ini menentukan rating dari bahan bakar berdasarkan nilai cetane number-nya dengan menggunakan silinder tunggal standar, mesin empat langkah, rasio variabel tekanan. Peralatan:  Peralatan mesin, menggunakan silinder tunggal yang terdiri dari pompa crankcase.  Instrumen, terdiri dari: 1) Cetane meter 2) Peralatan dispensi bahan bakar 3) Buret 400-500 ml dengan toleransi ± 0,2 % dan telah dikalibrasi 4) Injektor Reagen : 1) Pendingin jaket silinder, air dengan temperatur didih mencapai 100 ± 2 oC.

2) Minyak pelumas mesin crankcase. 3) n-cetane dengan tingkat kemurnian 99%. 4) heptamethylnonane dengan minimum kemurnian 98%. 5) Bahan bakar T dengan CNARV

diantara 73-75 dan disimpan pada

temperatur di atas 0oC. Sebelum disimpan dalam suhu tersebut sebaiknya dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 15 oC di atas cloud point-nya. 6) Bahan bakar U dengan CNARV

diantara 20-22 dan disimpan pada

temperatur di atas 0oC. Sebelum disimpan dalam suhu tersebut sebaiknya dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 15 oC di atas cloud point-nya. 7) Check fuels dengan grade sesuai dengan D 975, grade No. 2-D (lihat Catatan Peringatan). 8) Low cetana check fuel dengan CNARV diantara 38-42. 50

9) High cetana check fuel dengan CNARV diantara 50-55. Sampling: Sampling dilakukan sesuai dengan D 4057, sampel difiltrasi dengan kertas saring grade A pada suhu ruang, dan temperatur bahan bakar harus pada suhu 18-32oC sebelum dilakukan pengetesan. Pengaturan Instrumen dan standar operasi: 1) Instalasi peralatan. 2) Kondisi berdasarkan spesifikasi komponen:  Kecepatan 900 ± 9 rpm (pada saat pembakaran maximum) dan ± 3 rpm (pada saat tidak terjadi pembakaran).  Valve timing: - Digunakan mesin empat langkah. - Intake valve opening 10,0 ± 2,5o after-top-dead-center (atdc) dengan penutupnya pada 34 o after-bottom-dead-center (abcd). - Exhaust valve opening pada 40o before-bottom-dead-center (bbdc) dengan penutupannya pada 15,0 ± 2,5o after-top-dead-center.  Valve lift dengan kenaikan contour 6,223-6,350 mm dari bagian dasar hingga bagian atas sehingga dihasilkan valve lift 6,045 ± 20,05 mm.  Pompa: dengan kemiringan roda antara 300-306o.  Fuel pump inlet pressure dengan laju alir diukur dengan mengunaka buret sehingga dapat menjalankan 635 ± 25 mm di atas garis tengah pompa inlet injeksi. 3) Pengaturan dan kondisi operasi  Arah rotasi mesin: rotasi crankshaft diamati dari depan.  Waktu injeksi : 13,0o before-top-dead-center (btdc).  Tekanan pembuka nozzle injektor : 10,3 ± 0,34 Mpa (1500 ± 50 psi).  Laju alir injeksi : 13,0 ± 0,2 ml/menit (60 ± 1 s per 13,0 ml).  Suhu pendingin injektor : 38 ± 3oC 4) Klep pengeluaran  Penghenti dan pendingin mesin: pengeluaran antara klep steam dan klep rocker half-ball di atur pada: klep intake

0,075 mm

klep exhaust

0,33 mm 51

 penjalan dan pemanas mesin: jarak baik untuk klep intake dan exhaust diatur pada 0,2 ± 0,025 mm.  Tekanan minyak: 172 – 207 kPa (25 -30 psi).  Temperatur minyak: 57 ± 8oC.  Temperaur jaket pendingin: 100 ± 2oC.  Basic ignition delay: 13,00 baik untuk sampel ataupun bahan bakar referensi.  Batas jaket pendingin silinder: - Penghenti dan pendingin mesin: air - Penggerak mesin dan pemanas: level pendingin dalam kondensor diantara ± 1 cm dari level panas dalam kondensor pendinginan.  Batas mesin crankacase minyak bumi: Mesin penghenti dan pemanas: minyak ditambahkan ke dalam crankcase sehingga mendekati bagian atas kaca penglihatan.  Crankcase tekanan internal: dinyatakan dengan manometer yang dihubungkan kepada bagian dalam cranckcase, tekanan harus kurang dari 0 (vakum) dan 25-150 mm dari air, kurang dari tekanan atmosfir.  Exhaust and crankcase breather system resonance.  Piston Over-Travel.  Tegangan sabuk: sabuk dihubungkan dengan roda ke motor absorbsi.  Pengaturan nozlle injeksi tekanan dan spray (lihat Catatan Peringatan).  Injektor pembuka tekanan: atur screw untuk melepaskan bahan bakar pada tekanan 10,3 ± 0,34 Mpa (1500 ± 50 psi). Periksa pengaturan dengan menggunakan nozzle injektor.  Periksa pola spray injektor.  Indeks handwheel reading: - Mikrometer drum tangan dan pengatur skala, pada Tabel 10 berikut disajikan handwheel reading yang tepat.

52

Tabel 10 Handwheel reading yang tepat Diameter silinder 3.250 3.260 3.270 3.280

Standard bore Rebored 0.010 in oversize Rebored 0.020 in oversize Rebored 0.030 in oversize

Handwheel reading 1.000 0.993 0.986 0.978

- Basic setting of variable compression plug - Settling handling reading 

Basic Compression Pressure: pada saat hand wheel reading 1.000 dan saat tekanan standar 760 mmHg tekanan standar sebaiknya compression pressure mesin beroperasi pada 3275 ± 138 kPa. Untuk mesin yang dioperasikan pada tekanan barometrik standar lain, tekanan kompresi berbanding lurus dengan ratio tekanan barometrik local dibagi dengan tekanan barometrik standar. Misalkan, tekanan kompresi mesin pada barometrik 710 mmHg adalah 3060 ± 138 kPa adalah:



Tekanan kompresi= 3275 kPa x local baro/standar baro Untuk contoh, Tekanan kompresi = 3275 kPa x 710/760 = 3060 kPa

Batas pompa minyak pelumas: batas minyak pelumas adalah pada batas pencelupan.



Batas pompa minyak perseneling.

Prosedur Analisa: 1) Periksa kondisi mesin. 2) Masukan sampel ke dalam tangki bahan bakar, cuci buret, keluarkan udara dari dalam pompa dan nyalakan mesin dengan mengatur posisi klep fuel-selector. 3) Periksa laju alir bahan bakar (sampel) dan atur laju alir mikrometer dari pompa bahan bakar agar berada pada kisaran 13 ml/menit. Proses diakhiri jika sampel sudah penuh pada wktu 60±1 detik. Catat laju alir mikrometer yang terbaca sebagai referensi. 4) Petunjuk waktu injeksi bahan bakar: setelah menentukan laju alir, tentukan injeksi-waktu-mikrometerpompa pada 13,0 ± 0,2o.

53

5) Penundaan penyalaan, ubah posisi handwheel untuk merubah ratio kompresi pada kisaran 13,0 ± 0,2o. 6) Pembacaan stabil diantara 5-10 menit, waktu yang dibutuhkan untuk sampel dan reference haruslah konstan dan tidak lebih dari 3 menit. 7) Pembacaan handwheel: amati dan catat pembacaan handwheel sebagai indikasi dari pembakaran sampel. 8) Bahan bakar referensi No.: pilih campuran bahan bakar referensi T dan U untuk menentukan bilangan cetana sampel. Siapkan 400-500 ml campuran bahan bakar referensi. Masukan campuran ini ke dalam tangki bahan bakar yang tidak digunakan untuk memancarkan garis bahan bakar yang sama dengan sampel. Lakukan langkah yang sama untuk sampel. 9) Ambil bahan bakar referensi yang kedua dan lakukan hal yang sama. Perbedaan antara bahan bakar referensi yang pertama dan kedua tidak lebih dari 5,5. Persiapkan 400-500 ml bahan bakar referensi dan kemudian masukan ke dalam tangki ketiga dan lakukan langkah yang sama dengan point (9). 10) Ulangi pembacaan. Perhitungan: CNs = CNLRF + HWs – HWLRF

(CNHRF – CNLRF)

HWHRF – HWLRF

Keterangan: CNs

= bilangan cetana sampel

CNLRF

= bilangan cetana bahan low reference fuel

CNHRF

= bilangan cetana bahan high reference fuel

HW s

= handwheel reading sampel

HW LRF

= handwheel reading low reference fuel

HW HRF

= handwheel reading high reference fuel

Catatan Peringatan  Check fuels bersifat mudah terbakar dan uapnya berbahaya.  Hindari

kontak

dengan

spray

dari

nozzle

injektor

karena

bertekanan tinggi yang dapat berpenetrasi ke dalam kulit. 54

Gambar 29 Cetane meter

d) Flash Point (ASTM 93, 2000) Flash point merupakan suhu terendah dimana aplikasi suatu pembakar (ignition) menyebabkan uap suatu specimen terbakar pada kondisi uji yang spesifik. Suatu contoh menyala jika api secara nyata muncul dan merambat secara spontan dan sempurna di atas permukaan contoh. Halo biru tidak didefinisikan sebagai titik nyala. Lingkup: Metode ini meliputi penentuan flash point dari bahan bakar yang mempunyai flash point diantara 40-360oC. Peralatan:  Pensky-Martens closed cup flash test  Gas pembakar alami (ignition source)  Termometer Tabel 11 Spesifikasi termometer Jarak suhu

Nomor termometer ASTM

IP

-5 sampai +110 oC

9C

15 C

+10 sampai +200 oC

88 C

101 C

+90 sampai +370 oC

10 C

16 C

Reagen: Pelarut pembersih test cup dari sampel: toluene atau aceton Prosedur Analisa: 1) Isikan contoh ke dalam cup test hingga garis batas pengisian. Jaga suhu cup test dan contoh pada kisaran suhu 18oC di bawah kisaran suhu flash point yang diperkirakan. Tutup cup test dengan test cover. 55

2) Nyalakan test flame dan sesuaikan ukuran diameternya pada 3,2-4,8 mm atau hidupkan tombol pengatur penyala dan sesuaikan intensitas penyalaan sesuai dengan instruksi pabrik. 3) Atur kenaikan temperatur sebesar 5-6oC/menit dan aduk contoh dengan menghidupkan pengaduk pada kecepatan putar 90-120 rpm. 4) Jika contoh mempunyai flash point di bawah 110oC, tambahkan gas pembakar ketika temperatur mencapai 23 ± 5oC di bawah flash point yang diperkirakan dan kenaikan temperatur dibaca pada saat kelipatan 1 oC. Hentikan

pengadukan

dan

tambahkan

gas

pembakar

dengan

mengoperasikan test cover. Jika flash point contoh di atas 110oC, tambahkan gas pembakar seperti di atas pada saat suhu mencapai 23 ± 5 oC

di bawah flash point yang diperkirakan dan setiap kenaikan suhu 2oC.

5) Untuk contoh yang belum diketahui nilai flash point-nya, lakukan tes pada suhu 15 ± 5oC. Ketika contoh terlalu kental pada suhu tersebut, panaskan contoh pada suhu 28oC di bawah suhu flash point yang diharapkan selama 30 menit. Tambahkan gas pembakar seperti pada point 4, pada saat suhu mencapai 5oC lebih tinggi dari suhu awal. 6) Catat temperatur yang terbaca pada setiap penambahan gas pembakar menimbulkan penyalaan yang jelas. Ketika gas pembakar menimbulkan lingkaran biru, ini bukan flash point. 7) Ketika flash point terlihat pada penambahan pertama gas pembakar, hentikan pengetesan, dan ulangi kembali tes dengan contoh yang baru. Pada penambahan pertama gas pembakar dengan contoh yang baru, nilai flash point yang terukur sebaiknya 23± 5oC di bawah suhu flash point yang terbaca pada tes pertama. 8) Ketika flash point yang terdeteksi lebih besar dari 28oC di atas suhu pada penambahan pertama gas pembakar, atau ketika flash point terdeteksi kurang dari 18oC di atas temperatur pada penambahan pertama gas pembakar, nilai yang terbaca akan di ukur rata-ratanya. Ulangi tes dengan contoh yang baru. Sesuaikan nilai flash point pada tes berikutnya sehingga mendekati suhu rata-rata yang dihasilkan. Penambahan pertama gas pembakar dengan sampel yang baru ini harus 23± 5oC di bawah suhu ratarata yang diperoleh. 9) Peralatan dibersihkan dengan menurunkan suhu hingga kurang dari 55 oC. 56

Perhitungan: Corrected flash point

= C + 0,25 (101,3 – K)

Corrected flash point

= F + 0,06 (760 – P)

Corrected flash point

= C + 0,033 (760 – P)

Keterangan : C = nilai flash point yang terbaca, oC F = nilai flash point yang terbaca, oF P = tekanan ambient barometer pada saat pengukuran, mmHg K= tekanan ambient barometer pada saat pengukuran, kPa.

Gambar 30 Pensky-Martens closed cup flash test e) Uji Korosi Cu (ASTM 130, 2000) Crude petroleum mengandung komponen sulfur yang kebanyakan dapat dipisahkan selama pemurnian. Dimana, keberadaan komponen sulfur di dalam produk petroleum dapat menyebabkan korosi pada beberapa jenis metal dan tingkat korosivitas ini tidak selamanya berbanding lurus dengan

57

total sulfur. Sulfur ini menyebabkan efek yang berbeda tergantung dari struktur kimia sulfur yang terkandung didalamnya. Lingkup: Metode ini melingkupi deteksi korosivitas kepada tembaga dari gasolin penerbangan, bahan bakar turbin penerbangan, gasolin otomotiv, gasolin alami atau hidrokarbon lainnya yang memiliki tekanan uap Reid tidak lebih dari 18 psi (124 kPa), pelarut pembersih, kerosine, diesel, minyak bakar hasil distilasi, minyak pelumas, dan produk petroleum tertentu lainya. Peralatan:  Tabung tes yang dilengkapi dengan bath (water bath, oil bath, ataupun alumunium block bath). Bath yang digunakan dilengkapi dengan control suhu pada kisaran 50±1oC atau 100±1oC, atau keduanya, dan dilengkapi dengan pemegang untuk memegang tabung tes dalam posisi vertikal dan dapat dibenamkan hingga kedalaman sekitar 100 mm (4 in).  Copper strip corrosion test bomb yang terbuat dari stainles dan dilengkapi dengan tes tekanan sebesar 100 psi (698 kPa), gasket karet sintetik pada bagian dalam, tutup bomb, water bath dengan kontrol suhu pada kisaran 40±1oC atau 100±1oC, atau keduanya. Bath dilengkapi dengan pegangan untuk memegang test bomb pada posisi vertikal. Bath harus cukup dalam sehingga dapat membenamkan bomb selama pengetesan.  Termometer dengan graduasi 1oC atau kurang dan ketinggian raksa tidak lebih dari 25 mm dibawah permukaan bath.  Clamp.  Viewing test tube. Reagen: 1) Pelarut pencuci: pelarut hidrokarbon bebas sulfur yang tidak kusam pada suhu tes 50oC seperti isooktana. 2) Bahan pemoles: kertas silcon carbide grit. 3) Copper strip  Spesifikasi: lebar strip 12,5 mm (1/2 in), tebal 1,5-3,0 mm, pemotong 75 mm dari permukaan smooth, keras, tingkat kemurnian cold-finished copper 99,9%.

58

 Persiapan permukaan: hilangkan semua noda pada permukaan dari semua strip dengan menggunakan silicon carbide paper. Sudahi dengan silicon carbide paper 65 µm atau kain. Benamkan strip dalam pelarut pencuci. Tempatkan selembar silicon carbide paper pada bagian datar permukaan, basahi dengan kerosin atau pelarut pencuci, dan kucek strip dengan arah berlawanan dengan silicon carbide paper dengan pergerakan memutar, gunakan kertas saring bebas abu untuk menghindari strip kontak dengan jari. Alternatif lain, persiapan dapat dilakukan dengan menggunakan motor mesin untuk mengeringkan kertas atau kain. 4) Persiapan terakhir: pindahkan strip dari pelarut pencuci. Pegang dengan menggunakan tangan. Gunakan kertas saring bebas abu untuk memegang strip. Pertama poles bagian ujung dan kemudian sisi-sisi strip dengan 105 µm butiran-butiran silicon carbide yang diambil dari piringan gelas bersih yang dialasi dengan kain wol yang telah dibasahi dengan beberapa tetes pelarut pencuci. Keringkan dengan kain wol dan kemudian gunakan pegangan satinless steel untuk memegangnya. Jangan memegangnya langsung dengan tangan. Polesi permukaan dengan menggunakan butiranbutiran silicon-carbide dalam cotton absorben. Jangan memolesi secara melingkar. Kucek strip searah axis strip, bawa pemoles menjauhi bagian ujung strip sebelum merubah arah pergerakan. Bersihkan semua debudebu metal yang terdapat pada strip dengan mengkucek-kucek dengan menggunakan kain yang bersih. Ketika strip telah bersih, secepatnya benamkan strip dalam sampel yang telah disiapkan. Prosedur analisa: 1) Tempatkan 30 ml sampel yang bebas dari suspensi atau air ke dalam tabung tes yang telah dibersihkan, 1 menit setelah preparasi akhir, masukan copper strip ke dalam tabung sampel. Tutup dengan penyumbat gabus dan tempatkan dalam bath pada suhu 50 ± 1 oC. Jaga tabung tes dari cahaya langsung. Setelah 3 jam ± 5 menit di dalam bath, cek strip seperti yang di jelaskan pada poin (2). Untuk minyak bakar dan diesel, untuk spesifikasi selain yang dijelaskan pada D396 dan D 975, gunakan temperatur tes pada suhu 100 oC selama 3 jam. 2) Pengecekan strip

59

Kosongkan isi tabung tes ke dalam beaker 150 ml, biarkan strip meluncur secara perlahan untuk menghindari beaker pecah. Secepatnya pindahkan strip dan benamkan strip dalam pelarut pencuci. Pindahkan strip dan keringkan dengan kertas saring. Periksa kekusaman atau korosivitas dengan membandingkannya dengan copper strip corrosion standar. Pegang kedua strip, baik strip tes dan strip standar, dan lihat cahaya yang terefleksi pada kemiringan 45o. Catatan peringatan:  Isooctana bahan mudah terbakar, hindarkan dari panas. Tempatkan pada tempat tertutup, gunakan ventilasi yang cukup. Hindarkan penghirupan uap isooktana dan hindarkan kontak dengan kulit.

Gambar 31 Water bath

f) Uji Air dan Sedimen (ASTM 2709, 2000) Metode ini melingkupi penentuan volume air bebas dan sedimen di dalam bahan bakar yang mempunyai viskositas pada suhu 40 oC dalam kisaran 1.04.1 mm2/dtk dan densitas dalam kisaran 770–900 kg/m3. Peralatan:  Sentrifuse, dengan kapasitas 2 atau lebih tabung tes pada kecepatan yang dapat dikontrol untuk memberikan relative centrifugal force (rcf) 800 ± 60

60

dan dilengkapi dengan penutup terbuat dari logam. Data dalam Tabel 12 dapat digunakan sebagai acuan untuk memilih jenis sentrifuse yang tepat.

Tabel 12 Spesifikasi sentrifuse Diameter Swing in 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Cm 30.5 33.0 35.6 38.1 40.6 43.2 45.7 48.3 50.8 53.3 55.9 58.4 61.0

Rpm pada 500 rcf

Rpm pada 800 rcf

1710 1650 1590 1530 1480 1440 1400 1360 1330 1300 1270 1240 1210

2160 2080 2000 1930 1870 1820 1770 1720 1680 1640 1600 1560 1530

Rpm = 422√

𝑟𝑐𝑓 𝑑

dengan: Rcf = relative centrifugal force d

= diameter swing (cm), atau

 Tabung tes sentrifuse 100 ml berbentuk cone yang dapat melakukan pengukuran 0,01 ml.  Tabung tes sentrifuse 100 ml, pear-shape, dengan graduasi 0,01 ml. Prosedur analisa: 1) Kocok sampel dengan tangan atau menggunakan shaker selama 10 menit hingga homogen. 2) Masukan sampel ke dalam tabung tes sentrifuse, tutup dan tempatkan dalam sentrifuse dengan posisi satu sama lain berlawanan dan pusingkan selama 10 menit pada kecepatan yang tepat untuk memperoleh rcf 800 ± 60. Ukur air dan jumlah sedimen pada bagian bawah tabung tes. 3) Laporkan volume air dan sedimen yang terukur sebagai persentase dari total sampel. 61

Gambar 32 Sentrifuse

g) Uji Destilasi (ASTM 1160, 2000) Lingkup: Metode ini dapat digunakan untuk produk-produk yang dapat teruapkan secara sempurna pada suhu 400oC. Peralatan:  peralatan destilasi vakum yang terdiri dari: 1) labu destilasi kapasitas 500 ml dan terbuat dari gelas borosilikat yang dilengkapi dengan mantel pemanas, 2) jaket kolom vakum yang terbuat dari gelas borosilikat, dilengkapi dengan kondesor, bagian atas dilengkapi penutup dengan jaket vakum gelas dengan tekanan di bawah 10 -5 pa (10-7 mm hg). Kondensor memiliki adapter untuk menghubungkan dengan sumber vakum dan dilengkapi dengan penerang yang tergantung pada posisi 5 mm di bawah 10 ml batas yang dapat diterima, 3) platinum resistance thermometer (prt) sensor untuk menentukan temperatur penguapan dengan tingkat akurasi ± 0,5oc, jarak suhu 0-400oc, dan dapat merespon waktu kurang dari 200 detik. Letak sensor temperatur penguapan sangat kritis. Elemen sensor 62

harus diletakan di tengah dengan bagian atas sensor berada 3 ± 1 mm di bawah titik spillover (titik tumpah), 4) receiver yang terbuat dari gelas borosilikat. Jika receiver merupakan bagian dari mesin automatis, dan terdapat dalam chamber maka tidak diperlukan jaket, 5) vakum gage yang dapat mengukur dengan tingkat akurasi 0,01 kpa pada jarak di bawah tekanan absolut 1 kp dan dengan tingkat akurasi 1% di atas tekanan tersebut. Hubungkan vakum gage ke sisi tabung sensor temperatur/vakum adapter dari kolom distilasi, 6) sistem pengatur tekanan yang mampu menjaga tekanan konstan hingga 0,01 kpa pada tekanan absolut 1 kpa dan pada tekanan di bawahnya dan sekitar 1% pada tekanan absolut 1 kpa dan tekanan di atasnya. Hubungkan sistem pengatur ini ke bagian atas tabung kondensor, 7) sumber vakum yang dilengkapi dengan pompa vakum dan beberapa tangki serta mampu menjaga temperatur konstan hingga 1%. Hubungkan sumber vakum dengan kondensor dengan menggunakan vakum adaptor. Pada pompa single, sumber vakum mempunyai kapasitas kurang lebih 850 l/menit (30 cfm) pada tekana 100 kpa dan pada pompa double dapat digunakan kapasitas yang sama ataupun lebih. Tangki mempunyai kapasitas kurang lebih 5 l, 8) cold traps, ditempatkan diantara bagian atas kondensor dan sumber vakum untuk merekover komponen dalam distilat yang tidak terkondensasi. cold trap mempunyai suhu di bawah -40oc. Pada umumnya digunakan cairan nitrogen (catatan peringatan: jika terdapat udara dalam jumlah besar dalam sistem dan nitrogen cair digunakan sebagai pendingin, nitrogen dapat mendinginkan udara. Jika hidrokarbon juga terperangkap dan terkondensasi akan menimbulkan kemungkinan terjadinya ledakan pada step 10 dan 12. Disamping itu copld trap ditempatkan diantara sensor temperatur/vakum adaptor dan vakum gage untuk menghindari terkontaminasinya gage oleh komponen yang mempunyai titik didih rendah dalam distilat, 9) sumber udara bertekanan rendah atau karbon dioksida, untuk mendinginkan labu dan pemanas pada akhir distilasi, 10) sumber nitrogen bertekanan rendah, 11) layar pengaman (safety screen) untuk memisahkan operator dari peralatan distilasi dan direkomendasikan terbuat dari bahan kaca yang kuat dengan ketebalan 6 mm, 12) sistem sirkulasi pendingin yang mampu mensuplai pendingin ke receiver dan sistem kondensor pada temperatur ± 63

3oC dan dengan jarak suhu 30-80oC. pada peralatan otomatis sistem sirkulator hanya mensuplai pada sistem kondensor saja. Reagen: 1) n-Tetradekan. 2) n-Heksadekan. 3) Silikon cair 4) Minyak silikon yang mampu digunakan untuk waktu yang lama pada temperatur di atas 350oC. 5) Toluene. Prosedur analisa: 1) Atur temperatur pendingin kondensor pada suhu sekitar 30 oC di bawah temperatur penguapan bahan yang akan diamati. 2) Berdasarkan berat jenisnya, timbang sampel dalam labu pada temperatur receiver hingga ekivalen dengan 200 ml. 3) Lumasi peralatan distilasi dengan pelumas yang cocok. Pastikan bahwa permukaan kunci-kunci peralatan dalam keadaan bersih. Pasang labu, tempatkan pemanas di bawah labu, pasang mantel dan tempatkan peralatan dengan menggunakan clamp. 4) Tetesi bagian bawah pemanas labu dengan dengan beberapa tetes minyak silikon dan masukan sensor temperatur pada bagian bawah. 5) Nyalakan pompa vakum dan amati isi labu terhadap keberadaan busa. Jika sampel berbusa, biarkan tekanan untuk naik hingga busa berkurang. 6) Pindahkan peralatan hingga tekanan mencapai tingkat yang diinginkan. Gagalkan untuk mencapai tekanan destilasi atau timbulnya keadaan kenaikan yang teratur dari tekanan dengan mematikan pompa. Biarkan sistem berada dalam kondisi atmosfir dengan menggunakan nitrogen. 7) Setelah dicapai tekanan yang diinginkan, nyalakan pemanas dan biarkan secepat mungkin memanasi labu tanpa menyebabkan terjadinya busa pada sampel. Secepatnya uapkan atau reflux cairan yang muncul pada leher labu, atur laju pemanasan sehingga diperoleh laju 6-8 ml/menit. 8) Catat temperatur, waktu, dan tekanan terjadinya penguapan pada saat volume yang terkumpul dalam receiver mencapai: IBP, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, dan pada titik terakhir. Jika temperatur larutan mencapai 400oC atau mencapai temperatur maksimum sebelum titik 64

terakhir teramati, catat temperatur penguapan yang terbaca dan total volume yang direkover pada saat distilasi dihentikan. Ketika produk hasil destilasi di tes, catat semua hasil yang diperoleh. 9) Jika terjadi kenaikan tekanan pada tekanan yang diamati, tutupi dengan uap putih yang terbentuk dan tetesi pada temperatur penguapan, bahan yang sedang didestilasi akan pecah membentuk molekul ber-BM (Berat Molekul) rendah. Hentikan proses destilasi dan catat hasil yang di peroleh.

Jika

perlu,

lakukan

proses

destilasi

kembali

dengan

menggunakan sampel yang baru. 10) Turunkan pemanas labu pada posisi 5-10 cm dan dinginkan labu dan pemanas dengan mengalirkan karbondioksida. Turunkan tekanan alat destilasi dengan nitrogen kering atau karbondioksida, jika perlu lepaskan mantel sebelum suhu mencapai di bawah 200oC. 11) Naikan

temperatur cold

trap sebelum sumber vakum mencapai

temperatur ambient. Rekover, ukur, dan catat volume produk yang terkumpul dalam trap. 12) Pindahkan receiver dan ganti dengan yang lain. Pindahkan labu dan ganti dengan yang lain yang telah diisi pelarut pembersih. Lakukan destilasi pada

tekanan

atmosfir

untuk

membersihkan

peralatan.

Setelah

dibersihkan, pindahkan labu dan receiver kemudian keringkan alat dengan menggunakan udara atau nitrogen.

Gambar 33 Berbagai macam labu

65

h) Uji Sulfated Ash (ASTM 874, 2000) Debu sulfat adalah residu yang tertinggal setelah sample dikarbonisasi dan umumnya residu ini kemudian di treatment dengan menggunakan asam klorida dan dipanaskan hingga berat konstan. Lingkup: Metode ini meliputi pengukuran debu sulfat dari produk yang mempunyai kandungan debu sulfat di bawah 0.02 % (b/b). Peralatan:  Evaporating dish atau crucible (piringan dari metal untuk memanaskan pada suhu tinggi), dengan kapasitas 50-100 ml untuk sampel yang mengandung lebih dari 0,02 % (b/b) debu sulfat, atau 120-150 ml untuk sampel yang mengandung debu sulfat kurang dari 0,02 % (b/b).  Tanur.  Timbangan yang mampu menimbang hingga 0,1 mg. Reagen: 1) Air. 2) Minyak dengan kandungan mineral rendah. 3) Asam sulfat (1:1) yang dibuat dengan melarutkan asam sulfat pekat (densitas relatif 1,84) ke dalam 1 volume air dan diaduk dengan cepat (lihat Catatan Peringatan). 4) Propan-2-ol (lihat Catatan Peringatan). 5) Toluene. 6) Sampel QC. Prosedur analisa: 1) Pilih ukuran piringan yang sesuai dengan jumlah sampel yang akan digunakan. 2) Panaskan piringan yang akan digunakan pada suhu 775 ± 25 oC, untuk piringan alumunium pemanasan dilakukan selama 10 menit. Dinginkan piringan hingga suhu ruang dalam desikator dan timbang. 3) Timbang sampel dalam piringan dengan mengikuti persamaan dibawah ini:

W=

10 𝑎

66

Dengan: W = berat sampel (g) a = kandungan debu yang diharapkan (% b/b) Jangan gunakan sampel lebih dari 80 g. Untuk sampel yang mengandung debu sulfat 2 % (b/b) atau lebih, larutkan sampel yang telah ditimbang 10 x berat sampel minyak mineral dengan kandungan debu sulfat yang rendah. 4) Panaskan piringan yang telah berisi sampel secara hati-hati hingga sampel terlihat menyala. Jaga temperatur pada saat sampel mulai terbakar. Ketika pembakaran berhenti, lanjutkan pemanasan hingga asap menghilang. Jika sampel yang digunakan mengandung air, tambahkan 12 ml propan-2-ol 99 % pada sampel sebelum dipanaskan, jika tidak cukup tambahkan 10 ml campuran toluene dan prona-2-ol (1:1). Tempatkan beberapa kertas saring yang tidak mengandung abu (kertas saring organik) dalam campuran dan panaskan, ketika kertas mulai terbakar, sebagian besar air akan hilang. 5) Dinginkan piringan hingga temperatur ruang kemudian tetesi residu dengan beberapa tetes larutan asam sulfat. Panaskan piringan pada temperatur rendah dengan hati-hati di atas hoteplate, hindari percikan, dan lanjutkan pemanasan hingga terlihat asap tidak lama menghilang. 6) Tempatkan piringan dalam tanur pada suhu 775 ± 25 oC dan lanjutkan pemanasan hingga semua karbon teroksidasi. 7) Dinginkan piringan pada suhu ruang kemudian tambahkan 3 tetes air dan 10 tetes larutan asam sulfat dalam air (1:1). Kemudian panaskan piringan seperti pada tahap (5). 8) Kemudian panaskan kembali piringan dalam tanur pada suhu 775 ± 25 oC selama 30 menit. Dinginkan piringan hingga suhu ruang dalam desikator dan kemudian timbang. 9) Ulangi langkah (8) hingga diperoleh berat konstan, tidak lebih dari 1,0 mg. 10) Untuk sampel yang diharapkan mengandung abu sulfat 0,02% atau kurang, tentukan blanko dengan menggunakan asam sulfat dengan menambahkan 1 ml asam sulfat pekat ke dalam piringan yang telah diketahui beratnya. Kemudian panaskan hingga uap

tidak lama 67

mengembang lalu panaskan piringan dalam tanur pada suhu 775 ± 25 oC selama 30 menit. Dinginkan piringan hingg asuhu ruang dalam desikator dan timbang hingga diperoleh berat konstan (mendekati 0,1 mg). Jika diketahui bahwa asam sulfat yang digunakan mengandung debu, kurangi berat debu sulfat dengan berat debu dari asam sulfat, yang ditentukan dari total volume asam sulfat yang digunakan dan berat debu yang ditemukan untuk 1 ml blanko, dari total gram debu sulfat dari sampel. Perhitungan:

Debu sulfat (% b/b) =

𝑤 𝑊

𝑥100

Keterangan : w

= berat debu sulfat (g)

W = berat sampel (g) Catatan peringatan:  Pencampuran asam dalam air akan menimbulkan panas, sehingga pada pencampuran, dinginkan larutan sebelum menambahkan lebih banyak asam. Jangan biarkan larutan hingga mendidih.  Propanol adalah bahan mudah terbakar dan dapat terbakar ketika dipanaskan.  Toluene adalah bahan mudah terbakar dan toksik.

Gambar 34 Evaporating dish

68

i) Uji Standar untuk Kadar Fosfor (FBI-A05-03) Prosedur pengujian ini digunakan untuk menentukan kadar fosfor dalam biodiesel yang dihasilkan melalui pengabuan contoh biodiesel ester alkil yang telah

ditambahi

seng

oksida

(ZnO),

disusul

dengan

pengukuran

spektrofotometrik fosfor sebagai kompleks asam fosfomolibdat yang berwarna biru. Lingkup: Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsb.) dari asam-asam lemak. Peralatan yang diperlukan:  Krus-krus Vycor (atau yang ekivalen)–mampu menahan temperatur oven/tungku muffle/pemanas sampai paling sedikitnya 600oC, kapasitas 50 ml.  Kaca masir (kaca arloji) diameter 75 mm.  Pelat pemanas listrik dengan pengendali reostat.  Oven/tungku muffle/pemanas dengan pirometer dan pengendali yang sesuai untuk mempertahankan temperatur 550–600oC.  Corong gelas bertangkai pendek dan berdiameter 50 mm.  Kertas saring tak berabu, diameter 90 mm, Whatman no. 42 atau yang ekivalen.  Botol pencuci 1 liter, untuk pencucian dengan air panas.  Labu-labu ukur/takar volumetrik 50, 100, 250, dan 500 ml, masing-masing bertutup gelas.  Pipet-pipet seukuran 2, 5, 10 dan 25 ml.  Pipet tipe mohr, 10 ml, dengan skala 0,1 ml.  Spektrofotometer yang mampu mengukur absorbansi pada 650 nm dengan keakuratan 0,5 %.  Kuvet-kuvet 1,000±0,005 cm, cocok untuk daerah sinar tampak. Reagen: 1) Asam khlorida (HCl) pekat berat jenis 1,19 (lihat Catatan peringatan). 2) Seng oksida (ZnO) mutu reagen (reagen grade atau p.a.) 3) Pelet-pelet kalium hidroksida (KOH) mutu reagen (lihat Catatan peringatan). 4) Asam sulfat (H2SO4) pekat berat jenis 1,84 (lihat Catatan peringatan). 69

5) Natrium molibdat mutu reagen. 6) Hidrazin sulfat mutu reagen (lihat Catatan peringatan). 7) Kaliumdihidrogen fosfat (KH2PO4) mutu reagen; dikeringkan dahulu selama 2 jam pada 101oC sebelum digunakan. Larutan-larutan: 1) Natrium molibdat Cara pembuatan: Tambahkan hati-hati 140 ml asam sulfat pekat ke dalam 300 ml akuades. Dinginkan sampai temperatur kamar dan tambahi 12,5 gram natrium molibdat. Pindahkan secara kuantitatif ke dalam labu takar 500 ml dan encerkan dengan akuades sampai ke garis batas-takarnya, campurkan baik-baik dan biarkan larutan selama 24 jam sebelum digunakan. 2) Hidrazin sulfat 0,015 % Cara pembuatan: Larutkan 0,150 gram hidrazin sulfat ke dalam 1 liter akuades. 3) Larutan kalium hidroksida 50 %-b Cara pembuatan: Larutkan 50 gram KOH ke dalam 50 gram akuades dan dinginkan hingga temperatur kamar (lihat Catatan peringatan). 4) Larutan fosfat standar (a). Larutan standar untuk stok Cara pembuatan: Larutkan 1,0967 gram KH2PO4 kering (reagen 7) ke dalam sejumlah akuades, pindahkan secara kuantitatif ke dalam labu takar 250 ml dan encerkan dengan akuades hingga ke garis batastakarnya, kemudian campurkan baik-baik. Larutan ini mengandung 1 miligram fosfor per mililiter. (b). Larutan standar untuk kerja Cara pembuatan: Pipet 5 ml larutan standar untuk stok dan kucurkan ke dalam labu takar 500 ml. Encerkan hingga ke garis batas-takar dengan akuades dan campurkan baik-baik. Larutan ini mengandung 0,01 miligram fosfor per mililiter.

70

Prosedur analisa: 1) Timbang 3,0–3,2 ± 0,001 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam krus Vycor. Tambahi 0,5 gram seng oksida (ZnO). 2) Panaskan pelahan pada pelat pemanas listrik sampai contoh mengental. Kemudian

tingkatkan

pemanasan

pelahan-lahan

sampai

massa

sempurna menjadi arang. 3) Tempatkan krus di dalam oven/tungku muffle/pemanas pada 550–600°C dan biarkan di sana selama 2 jam. Sesudah ini, keluarkan dari oven/tungku dan biarkan mendingin hingga temperatur kamar. 4) Tambahkan 5 mililiter akuades dan 5 ml HCl pekat kepada abu di dalam krus tersebut. 5) Tutup krus dengan kaca masir/arloji dan panaskan sampai mendidih pelahan selama 5 menit. 6) Saring larutan ke dalam labu takar 100 ml. Bilas sisi dalam kaca masir/arloji dan dinding dalam krus dengan kira-kira 5 ml akuades panas, dengan menggunakan botol pencuci dan pancaran air yang halus. Kemudian, bilas lagi krus dan kertas saring dengan 4 x 5 ml akuades panas. 7) Dinginkan larutan hingga temperatur kamar dan netralkan sampai agak keruh dengan penambahan tetes demi tetes larutan KOH 50%. Tambahkan tetes demi tetes HCl pekat agar seng oksida tepat melarut dan kemudian tambahkan lagi 2 tetes HCl pekat. Encerkan larutan sampai ke garis batas-takar dan campurkan baik-baik. 8) Pipet 10 ml larutan dari labu takar ke dalam labu takar 50 ml (lihat Catatan no. 1). 9) Tambahkan berturut-turut 8,0 ml larutan hidrazin sulfat dan 2,0 ml larutan natrium molibdat. 10) Tutup labu takar, jungkirkan 3 atau 4 kali. Longgarkan tutupnya dan panaskan selama 10 ± 0,5 menit di dalam bak air yang mendidih kuat. 11) Singkirkan labu dari bak air mendidih, dinginkan sampai 25±5oC dalam bak air dingin. Sesudahnya, encerkan dengan akuades sampai garis batas-takar dan campurkan baik-baik (lihat Catatan no. 2). 12) Isikan larutan ke dalam kuvet yang bersih dan kering. Kemudian ukur absorbansinya pada 650 nm. Sebelumnya, spektro fotometer harus diset 71

berpembacaan 0% absorbansi (100% transmitansi) untuk kuvet berisi akuades (lihat Catatan no. 1). 13) Siapkan reagen blangko dengan mengikuti prosedur no. 1 s/d no. 12 tetapi tanpa ada contoh biodiesel ester alkil. 14) Ukur kadar fosfor larutan contoh dan larutan blangko via pembandingan dengan kurva standar yang diperoleh sebagai berikut : Pembuatan kurva standar: 

Pipet 0,0; 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 dan 10,0 ml larutan standar untuk kerja (larutan 4b) ke dalam labu-labu takar 50 ml dan kemudian lakukan prosedur no. 9 s/d no. 12. Catat absorbansinya sebagai respons terhadap 0,0; 0,01; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 dan 0,1 miligram fosfor.



Plot absorbansi tiap standar ini terhadap kadar fosfornya dalam miligram pada suatu kertas grafik berskala linier.

Perhitungan: Kadar fosfor (%-b) =

10(𝐴 − 𝐵) 𝑉𝑥𝑊

dengan: A = kadar fosfor di dalam kuvet contoh yang dianalisis, mg B = kadar fosfor di dalam kuvet berisi larutan blangko, mg. W = berat contoh biodiesel ester alkil, g. V = volume larutan yang dipipet pada prosedur no. 8. Catatan peringatan:  Asam klorida (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.  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 72

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. Asam sulfat adalah asam kuat dan akan membakar parah kulit. Kenakan jas dan sarung tangan pelindung jika bekerja dengan asam ini. Karena merupakan oksidator kuat, asam sulfat tak boleh disimpan di dekat bahanbahan organik. Pencampurannya dengan air harus dilakukan dengan sangat hati-hati karena pelepasan kalor yang besar dapat membangkitkan cipratan yang eksplosif. Selalu tambahkan asam sulfat ke dalam air/akuades dan bukan sebaliknya.  Hidrazin sulfat dapat menyebabkan iritasi mata, kulit dan membran tenggorokan serta kerusakan liver dan ginjal. Senyawa ini diketahui karsinogen

bagi

binatang-binatang

percobaan

laboratorium

dan

mengakibatkan tumor-tumor liver dan paru-paru pada tikus, sehingga dicurigai karsinogen pula bagi manusia. Kesiagaan dalam menangani zat ini mencakup penggunaan sarung tangan, pelindung mata dan saluran pernafasan. Hindari penghirupan debu atau serbuknya. Buang bahan dan larutan bekasnya secara layak dan aman. Catatan bernomor: 1) Jika absorbansi dari larutan berwarna yang diukur pada prosedur no. 12 ternyata terlalu tinggi (> 0,9 atau 90 %), pipet sejumlah larutan yang lebih kecil dari yang dinyatakan dalam prosedur no. 12 (misalnya saja 2,0 ml), encerkan hingga 10 ml dengan penambahan akuades via pipet tipe mohr dan lanjutkan seperti diuraikan prosedur no. 9 s/d no. 12. 2) Contoh-contoh yang berkadar fosfor tinggi masih bisa memberikan absorbansi >Z 0,9 (atau 90 %). Jika hal ini ditemui, pipet 10 ml larutan contoh yang dibuat dengan prosedur no. 7 ke dalam labu takar 100 ml dan encerkan sampai ke garis batas takarnya dengan akuades. Laksanakan urutan pengembangan warna yang diuraikan dalam prosedur no. 8 s/d no. 12 dengan contoh terpipet yang sesuai dan diencerkan sampai 10 ml dengan akuades. Kalikan kadar fosfor yang diperoleh dengan

persamaan

pada

bagian

“Perhitungan”

dengan

faktor 73

pengenceran (10 jika mengikuti prosedur yang diuraikan pada paragraf ini). 3) Selang waktu antara pengembangan warna dalam prosedur no. 11 dan pengukuran absorbansi dalam prosedur no. 12 tak boleh terlalu lama.

Gambar 35 Krus-krus Vycor j) Uji Standar untuk Bilangan Asam (FBI-A01-03) Prosedur pengujian ini digunakan untuk menentukan bilangan asam biodiesel dengan proses titrimetri. Bilangan asam adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam bebas di dalam satu 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, dsb) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Peralatan yang diperlukan:  Labu-labu erlenmeyer 250 atau 300 ml.  Buret mikro, 10 ml, dengan skala 0,02 atau 0,05 ml.  Neraca analitik dengan ketelitian ukur ± 0,05 gram atau lebih baik.

74

Larutan-larutan: 1) Larutan 0,1 N kalium hidroksida di dalam etanol 95%-v (atau jika tak tersedia etanol 95 %-v, isopropanol kering/absolut). Cara pembuatan: 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. Cara pembuatan: 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, sebanyak 0,3 ml per 100 ml campuran pelarut), sesaat sebelum digunakan. Prosedur analisa: 1) Timbang 19–21 ± 0,05 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu erlenmeyer 250 ml. 2) Tambahkan 100 ml campuran pelarut yang telah dinetralkan ke dalam labu Erlenmeyer tersebut. 3) 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).

75

Perhitungan: Angka asam (Aa) =

56,1 𝑥 𝑉 𝑥 𝑁 𝑚

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 bilangan 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

76

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: N=

WKHF (VKOH x 204,21)

dengan: WKHF = berat kalium hidrogen ftalat yang ditimbang di atas (mg) 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 sebagai berikut: N=

5 𝑥𝑁𝐻𝐻𝐶𝑙 𝑉𝐾𝑂𝐻

dengan: NHCl = normalitas eksak (sampai 4 angka di belakang koma) larutan HCl. 77

Gambar 36 Labu erlenmeyer

k) Uji Standar Kadar Gliserol Total, Bebas dan Terikat di dalam Biodiesel (FBI-A02-03) Prosedur pengujian ini digunakan untuk menentukan kadar gliserol total, gliserol bebas, dan gliserol terikat di dalam biodiesel ester alkil dengan menggunakan metode iodometri-asam periodat. Gliserol bebas ditentukan langsung pada contoh yang dianalisis, gliserol total setelah contohnya disaponifikasi, dan gliserol terikat dari selisih antara gliserol total dengan gliserol bebas. Lingkup: Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsb) dari asam-asam lemak. Peralatan yang diperlukan:  Buret 50 ml, telah dikalibrasi dengan baik.  Pembesar meniskus yang memungkinkan pembacaan buret sampai skala 0,01 ml.  Labu takar 1 liter bertutup gelas.  Pipet-pipet volumetrik 5, 10 dan 100 ml yang sudah dikalibrasi dengan baik.  Gelas-gelas piala 400 ml, masing-masing dengan kaca arloji/masir untuk penutupnya.

78

 Motor listrik berputaran variabel untuk pengadukan, dengan batang pengaduk gelas.  Gelas-gelas ukur 100 dan 1000 ml.  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: 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 –110oC sampai berberat konstan. 8) Asam khlorida (HCl) mutu reagen, pekat, berat jenis 1,19 (lihat Catatan peringatan). 9) Kalium hidroksida (KOH) pelet-pelet bermutu reagen (lihat Catatan peringatan). 10) Etanol (etil alkohol) 95%-v mutu reagen (lihat Catatan peringatan).

79

Larutan-larutan: 1) Larutan asam periodat. Cara pembuatan: 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. Cara pembuatan: Larutkan 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: 𝑉 𝐾2𝐶𝑟2𝑂7 𝑥 𝑁 𝐾2𝐶𝑟2𝑂7

Normalitas larutan Na2 S2 O3= ml lar.

Na2S2O3 saat titrasi

3) Larutan kalium iodida (KI) Cara pembuatan: larutkan 150 gram KI ke dalam akuades, disusul dengan pengenceran hingga bervolume 1 liter. Larutan ini tak boleh kena cahaya. 4) Larutan indikator pati Cara pembuatan: 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 4–10oC. Larutan 80

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 Cara pembuatan: larutkan 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 25oC. 6) Larutan KOH alkoholik Cara pembuatan: larutkan 40 gram KOH dalam 1 liter etanol 95 %-v. Jika ternyata agak keruh, saring larutan sebelum digunakan. Prosedur analisis Kadar Gliserol Total : 1) Timbang 9,9–10,1 ± 0,01 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu erlenmeyer. 2) Tambahkan 100 ml larutan KOH alkoholik, sambungkan labu dengan kondensor berpendingin udara dan didihkan isi labu pelahan selama 30 menit untuk mensaponifikasi ester-ester. 3) 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. 4) 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. 5) Tutup rapat labu takar dan kocok isinya kuat-kuat selama 30–60 detik. 6) Tambahkan akuades sampai ke garis batas takar, tutup lagi labu rapatrapat dan campurkan baik-baik isinya dengan membolak-balikkan dan, sesudah dipandang tercampur dengan baik, biarkan tenang sampai lapisan khloroform dan lapisan akuatik memisah sempurna. 7) 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). 8) 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 81

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. 9) 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 8 s/d 11 untuk mendapatkan data duplo dan (jika mungkin) triplo. 13) Lakukan analisis blanko dengan menerapkan langkah 9 s/d 11 pada dua gelas piala berisi larutan blanko (yaitu akuades) tersebut pada no. 7. Prosedur analisa kadar gliserol bebas: 1) Timbang 9,9–10,1 ± 0,01 gram contoh biodiesel ester alkil dalam sebuah botol timbang. 2) Bilas contoh ini ke dalam labu takar 1 liter dengan menggunakan 91±0,2 ml khloroform (lihat Catatan peringatan) yang diukur dengan buret. 3) Tambahkan kira-kira 500 ml akuades, tutup rapat labu dan kemudian kocok kuat-kuat selama 30–60 detik. 4) Tambahkan akuades sampai ke garis batas takar, tutup lagi labu rapatrapat dan campurkan baik-baik isinya dengan membolak-balikkan dan, sesudah dipandang tercampur dengan baik, biarkan tenang sampai lapisan khloroform dan lapisan akuatik memisah sempurna. 5) 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). 6) Pipet 300 ml lapisan akuatik yang diperoleh dalam langkah (4) ke dalam gelas piala berisi larutan asam periodat dan kemudian kocok gelas piala 82

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. 7) Tambahkan 2 ml larutan KI, campurkan dengan pengocokan perlahan 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. 8) 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. 9) Baca buret titran sampai ke ketelitian 0,01 ml dengan bantuan pembesar meniskus. 10) Ulangi langkah (6) s/d (9) untuk mendapatkan data duplo dan (jika mungkin) triplo. 11) Lakukan analisis blanko dengan menerapkan langkah (7) s/d (9) pada dua gelas piala berisi larutan blanko (yaitu akuades) tersebut pada (5). Perhitungan: 1) Hitung kadar gliserol total (Gttl, %-b) dengan rumus :

Gttl (%-b) =

2,302 (B − C) x N 𝑊

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

x mL sampelb

W=

berat sampela x mL sampelb 900

Dengan : a Dari b

prosedur untuk total gliserol, 1

Dari prosedur untuk total gliserol, 8 83

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 130oC. 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 terusterusan 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 84

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.

Gambar 37 Buret

85

l) Uji Standar Bilangan Penyabunan dan Kadar Ester Biodiesel Ester Alkil (FBI-A03-03) Prosedur pengujian ini digunakan untuk menentukan bilangan penyabunan biodiesel ester alkil dengan proses titrimetri. Bilangan penyabunan adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan satu (1) gram contoh biodiesel. Melalui kombinasi dengan hasil-hasil analisis bilangan 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, dsb) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Peralatan:  Labu-labu Erlenmeyer tahan alkali (basa) 250 atau 300 ml, masing-masing berleher sambungan asah N/S 24/40.  Kondensor berpendingin udara berpanjang minimum 65 cm dan ujung bawahnya bersambungan asah N/S 24/40 hingga cocok dengan labu Erlenmeyer.  Bak pemanas air atau pelat pemanas yang temperatur atau laju pemanasannya dapat dikendalikan.  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. Reagen-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 86

bawah 15oC); biarkan selama 5 hari untuk mengendapkan pengotorpengotor dan kemudian dekantasikan larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat bertutup karet. 3. Larutan indikator fenolftalein dibuat dengan melarutkan 10 gram fenolftalein ke dalam 1 liter etanol 95 %-v. Prosedur analisa: 1) 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. 2) 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 mengikutsertakan contoh biodiesel. 3) 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. 4) 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) = 56,1(B - C) x N mg KOH/g biodiesel m 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).

87

Kadar ester biodiesel ester alkil selanjutnya dapat dihitung dengan rumus berikut: Kadar ester (%-b) = 100 (As - Aa – 4,57Gttl) As 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.

Kadar ester dapat juga dihitung sebagai selisih antara bilangan penyabunan dan bilangan asam.

Catatan peringatan:  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. m) Uji Standar untuk Bilangan Iod Biodiesel Ester Alkil (FBI-A04-03) Prosedur pengujian ini digunakan untuk menentukan bilangan iodium biodiesel ester alkil dengan metode dan reagen wijs. Bilangan iodium adalah ukuran empirik banyaknya ikatan rangkap (dua) di dalam (asamasam lemak penyusun) biodiesel dan dinyatakan dalam sentigram iodium yang diabsorpsi per gram contoh biodiesel (%-b iodium terabsorpsi). Satu mol iodium terabsorpsi setara dengan satu mol ikatan rangkap (dua).

88

Lingkup: Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsb.) dari asam-asam lemak. Peralatan:  Labu iodium, bisa berupa botol atau labu erlenmeyer bermulut besar dan bertutup gelas serta berkapasitas 500 ml.  Labu-labu takar 1000 ml bertutup gelas, untuk menyiapkan larutanlarutan standar.  Pipet seukuran 25 ml untuk memasok larutan wijs.  Pipet 20 ml dengan skala 1 ml, untuk memasok larutan KI 10 %.  Pipet 2–5 ml dengan skala 1 ml, untuk memasok larutan pati.  Pipet 50 ml dengan skala 1 ml untuk memasok akuades.  Neraca analitik berketelitian ±0,0001 gram.  Pelat pengaduk magnetik dengan batang pengaduknya.  Kertas saring–Whatman no. 41H atau yang setara.  Gelas piala 50 ml.  Pengukur waktu (timer). Reagen-reagen: 1) Larutan/reagen wijs (lihat Catatan peringatan dan catatan no. 1). 2) Kalium iodida (KI) mutu reagen atau p.a. (pro analysis). 3) Karbon tetrakhlorida mutu reagen (lihat Catatan peringatan). Kenihilan zat-zat dapat teroksidasi di dalam reagen ini harus diverifikasi dengan mengocok 10 ml reagen dengan 1 ml larutan jenuh kalium dikhromat dan 2 ml asam sulfat pekat: tak ada perebakan warna hijau. Jika tidak tersedia, karbon tetrakhlorida boleh diganti dengan campuran 50%-v sikloheksan mutu reagen dan 50%-v asam asetat glasial mutu reagen (lihat Catatan peringatan). 4) Larutan indikator pati segar (lihat Catatan no. 2) atau baru disiapkan. Buat pasta dari 1 gram pati alami yang larut (lihat Catatan no. 3) dan sejumlah kecil akuades. Tambahkan ke 100 ml akuades yang sedang mendidih dan diaduk. Kepekaannya harus diuji 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 89

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. 5. Kalium dikhromat mutu reagen. Sebelum digunakan harus digerus halus dan dikeringkan pada 105 – 110°C sampai berberat konstan. 5) Natrium tiosulfat (Na2S2O3.5H2O) – mutu reagen. Larutan-larutan: 1) Larutan kalium iodida (KI) – 100 g/l (larutan 10 %) Cara pembuatan: dibuat dengan melarutkan 100 gram KI ke dalam akuades, disusul dengan pengenceran hingga bervolume 1 liter. Larutan ini tak boleh kena cahaya. 2) Larutan indikator pati disiapkan/dibuat dan diuji seperti diuraikan pada no. 4 dalam bagian “reagen-reagen”. Asam salisilat (1,25 g/l) boleh dibubuhkan untuk mengawetkan patinya. Jika sedang tak digunakan, larutan ini harus disimpan di dalam ruang bertemperatur 4–10oC. Jika disimpan pada kondisi ini, larutan biasanya stabil selama 2-3 minggu. 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. 4 dalam bagian “reagen-reagen”. 3) Larutan natrium tiosulfat 0,1 N. Cara pembuatan: larutkan 24,8 gram Na2S2O3.5H2O ke dalam akuades dan kemudian diencerkan sampai 1 liter. Larutan ini harus distandarkan sebagai berikut: Pipet 25 ml larutan kalium dikhromat standar (lihat no. 4 di bawah) ke dalam gelas piala 400 ml. Tambahkan 5 ml HCl pekat, 10 ml larutan KI (lihat no. 1 di atas) 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: 2,5

Normalitas lar. Na2S2O3 = Ml lar.Na2S2O3 pada titrasi 4) Larutan standar 0,1 N kalium dikhromat

90

Cara pembuatan: larutkan 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. 5) Larutan/reagen wijs; lihat no. 1 dalam bagian “reagen-reagen”. Prosedur analisa: 1) Timbang 0,13–0,15 ± 0,001 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam labu iodium. 2)

Tambahkan 15 ml larutan karbon tetrakhlorida (atau 20 ml camp. 50%v sikloheksan – 50%-v asam asetat) dan kocok-putar labu untuk menjamin contoh larut sempurna ke dalam pelarut.

3) Tambahkan 25 ml reagen wijs dengan pipet seukuran dan tutup labu. Kocok-putar labu agar isinya tercampur sempurna dan kemudian segera simpan di tempat gelap bertemperatur 25±5oC selama 1 jam. 4) Sesudah perioda penyimpanan usai, ambil kembali labu, dan tambahkan 20 ml larutan KI serta kemudian 150 ml akuades. 5) Sambil selalu diaduk baik-baik, titrasi isi labu dengan larutan natrium tiosulfat 0,1 N yang sudah distandarkan (diketahui normalitas eksaknya) 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. Catat volume titran yang dihabiskan untuk titrasi. 6) Bersamaan dengan analisis di atas, lakukan analisis blanko (tanpa contoh biodiesel, jadi hanya langkah 2 s/d 4). Perhitungan : Angka iodium contoh biodiesel dapat dihitung dengan rumus : Angka iodium, AI (%-b) =

12,69(𝐵−𝐶)𝑥𝑁 𝑊

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. W = berat eksak contoh biodiesel yang ditimbang untuk analisis, g.

91

Catatan peringatan:  Larutan wijs bisa membakar-parah kulit dan uapnya bisa merusak paruparu serta mata. Penggunaan lemari asam sangat disarankan. Larutan wijs tanpa karbon tetrakhlorida bisa diperoleh dari pemasok-pemasok bahan-bahan kimia laboratorium.  Karbon tetrakhlorida diketahui bersifat karsinogen. Zat ini toksik jika terhisap, termakan/terminum serta terabsorpsi ke dalam kulit, serta berdaya narkotik. Zat ini tidak boleh digunakan untuk menyingkirkan api; pada temperatur tinggi akan terdekomposisi menghasilkan fosgen (bahan kimia berbahaya). 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. 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 contohcontoh dan pentitrasiannya tak boleh lebih dari 1,5 jam.

92

n) Uji Standar untuk Menyidik Keberadaan Gugus Siklopropenoid (FBI-A0603) Prosedur ini digunakan untuk menyidik secara kualitatif keberadaan gugus siklopropenoid di dalam biodiesel ester alkil melalui uji halphen.

Gugus

siklopropenoid menimbulkan warna merah atau merah jingga dalam larutan belerang dalam karbon disulfida dan amil alkohol panas. Lingkup: Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsb) dari asam-asam lemak. Peralatan:  Tabung-tabung reaksi untuk pengujian ukuran 250 x 25 mm.  Bak

pemanas

berisi

minyak

atau

larutan

jenuh

garam

dapat

diatur/dipertahankan bertemperatur 110–115oC. Reagen: Buat larutan 1%-b belerang (S) dalam karbon disulfida (CS2) (lihat Catatan peringatan).

Kemudian

tambahkan

amil

alkohol

(C4H9CH2OH)

yang

bervolume sama dengan larutan belerang dalam CS 2 tersebut. Campur baikbaik. Prosedur pengujian: 1) Di dalam tabung reaksi uji 250 x 25 mm, campurkan 10 ml biodiesel ester alkil dengan 10 ml reagen. Kocok baik-baik dan panaskan perlahan di dalam air panas (70–80oC) selama beberapa menit sambil kadangkadang dikocok, sampai semua karbon dioksida terusir oleh pendidihan (lihat Catatan peringatan) dan cairan dalam tabung tak berbusa lagi. 2) Tempatkan tabung di dalam bak pemanas bertemperatur 110–115oC panaskan pada temperatur tersebut selama 1–2 jam. Perebakan warna merah atau merah jingga pada akhir perioda ini menunjukkan keberadaan gugus siklopropenoid (lihat Catatan bernomor 1 dan 2) . 3) Jika kadar gugus siklopropenoid cukup besar, reaksi positif (yaitu perebakan warna merah atau merah jingga) bisa terjadi dalam 1 jam atau bahkan kurang di dalam bak air pada sekitar temperatur didih. Pemanasan dalam bak pemanas pada temperatur 110–115oC selama 2 jam hanya perlu jika kadar gugus siklopropenoid sangat sedikit atau untuk memastikan ketiadaannya. 93

Catatan peringatan:  Karbon disulfida adalah racun yang berbahaya jika terhirup, termakan, atau berulang-ulang/terus-menerus berkontak dengan kulit. Peracunan kronis bisa diakibatkan oleh keberadaan uapnya di tempat kerja. Zat ini sangat mudah terbakar, dapat menyala karena gesekan dan, karenanya membawa

risiko

kebakaran

dan

peledakan

yang membahayakan.

Penggunaan pelarut ini harus dilakukan dengan sangat hati-hati dan penanganannya mutlak harus dilakukan di dalam lemari asam. Catatan bernomor: 1) Kepekatan warna sedikit-banyak berbanding lurus dengan banyak gugus siklopropenoid

di

pembandingan

dalam

visual

siklopropenoidnya

contoh dengan

diketahui,

yang

dianalisis,

contoh

kadar

gugus

yang

sehingga kadar

siklopropenoid

via

gugus dapat

diperkirakan. Sekalipun demikian, nilai kadar yang diperoleh dengan cara visual ini hanya merupakan taksiran kasar. 2) Hidrogenasi

dan

pemanasan

akan

mengurangi

atau

bahkan

memusnahkan kapasitas perebakan warna merah atau merah jingga.

94

4. Latihan 1) Upaya apa yang harus dilakukan ketika mengadakan pengukuran parameter kualitas biodiesel dengan bahan asam khlorida? Jawab: 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. 2) Sebutkan peralatan-peralatan yang dipakai pada uji flash point? Jawab: Peralatan-peralatan yang dipakai pada uji flash point adalah: penskymartens closed cup flash test, gas pembakar alami (ignition source), dan termometer. 3) Sebutkan definisi dari bilangan penyabunan? Jawab: Bilangan penyabunan adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan satu (1) gram contoh biodiesel. 4) Apakah maksud dari uji standar kadar fosfor pada penentuan mutu biodiesel? Jawab: Prosedur pengujian ini digunakan untuk menentukan kadar fosfor dalam biodiesel yang dihasilkan melalui pengabuan contoh biodiesel ester alkil yang telah ditambahi seng oksida (ZnO), disusul dengan pengukuran spektrofotometrik fosfor sebagai kompleks asam fosfomolibdat yang berwarna biru. 5) Jelaskan tentang bilangan iodium? Jawab: Bilangan iodium adalah ukuran empirik banyaknya ikatan rangkap (dua) di dalam (asam-asam lemak penyusun) biodiesel dan dinyatakan dalam sentigram iodium yang diabsorpsi per gram contoh biodiesel (%-b iodium terabsorpsi). Satu mol iodium terabsorpsi setara dengan satu mol ikatan rangkap (dua).

95

5. Rangkuman a. Densitas merupakan perbandingan berat dari suatu volume sampel pada suhu 25 oC dengan berat air pada volume dan suhu yang sama. b. Viskositas diartikan sebagai ukuran ketahanan bahan bakar untuk mengalir. Viskositas berpengaruh secara langsung pada penetrasi pola semprotan pada bilik pembakaran sehingga juga berpengaruh pada atomisasi bahan bakar dan efisiensi pembakaran. c. Cetane number adalah ukuran kualitas suatu pembakaran bahan baker diesel yang dinyatakan dengan ketertundaan (delay) pembakaran bahan baker, yaitu selisih antara awal injeksi dan awal terjadinya pembakaran bahan bakar. d. Flash point merupakan suhu terendah dimana aplikasi suatu pembakar (ignition) menyebabkan uap suatu specimen terbakar pada kondisi uji yang spesifik. Suatu contoh menyala jika api secara nyata muncul dan merambat secara spontan dan sempurna di atas permukaan contoh. Halo biru tidak didefinisikan sebagai titik nyala. e. Crude petroleum mengandung komponen sulfur yang kebanyakan dapat dipisahkan selama pemurnian. Dimana, keberadaan komponen sulfur di dalam produk petroleum dapat menyebabkan korosi pada beberapa jenis metal dan tingkat korosivitas ini tidak selamanya berbanding lurus dengan total sulfur. Sulfur ini menyebabkan efek yang berbeda tergantung dari struktur kimia sulfur yang terkandung di dalamnya. f. Debu sulfat adalah residu yang tertinggal setelah sample dikarbonisasi dan umumnya residu ini kemudian di treatment dengan menggunakan asam klorida dan dipanaskan hingga berat konstan.

96

6. Evaluasi Materi Pokok 3 1) Yang merupakan alat untuk mengukur densitas adalah… a. Piknometer

c. Viskometer

b. Buret

d. Injektor

2) Berikut ini merupakan instrumen dalam pengukuran cetane number, kecuali… a. Cetane meter

c. Termometer

b. Buret

d. Injektor

3) Larutan-larutan berikut digunakan dalam uji viskositas kinematik, kecuali… a. Asam kromat

c. Asam sulfat

b. xylene

d. aquades

4) Apakah reagent yang dipakai pada pelarut pencuci untuk uji korosi cu pada analisa mutu biodiesel… a. Iso oktana

c. n-heksadekan

b. n-tetradekan

d. Silikon cair

5) Disebut

apakah

banyaknya

miligram

KOH

yang

dibutuhkan

untuk

menetralkan asam-asam bebas di dalam satu gram sampel biodiesel… a. Bilangan asam

c. Sulfated ash

b. Kadar fosfor

d. Flash point

97

7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut

Cocokkanlah hasil jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Materi Pokok 3 yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban Anda yang benar. Gunakanlah rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap Materi Pokok 3. Rumus: Tingkat penguasaan =

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑗𝑎𝑤𝑎𝑏𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑜𝑎𝑙

𝑥100

Arti tingkat penguasaan yang Anda capai : 90 – 100% = baik sekali 80 - 89% = baik 70 – 79% = cukup < 70% = kurang Bila Anda mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat melanjutkan dengan Materi Pokok selanjutnya. Selamat untuk Anda ! Tetapi apabila tingkat penguasaan Anda masih di bawah 80%, Anda harus mempelajari kembali Materi Pokok 3, terutama bagian yang belum Anda kuasai.

98

BAB III PENUTUP Pemanasan global yang memicu terjadinya perubahan iklim telah menjadi perhatian masyarakat dunia. Kerangka Konvensi untuk Perubahan Iklim telah disetujui oleh 167 negara. Kerangka ini mengikat secara moral semua negara-negara industri untuk menstabilkan emisi CO2. Penggunaan bahan bakar fosil merupakan sumber utama emisi CO2 di dunia dan mencapai 74% dari total emisi GRK. Oleh karena itu dicari bahan bakar yang ramah lingkungan. Salah satunya adalah Biodiesel. Pengolahan biodiesel dari tanaman memerlukan beberapa alat yang spesifik tergantung jenis bahan baku yang digunakan, kecuali reaktor biodiesel. Reaktor biodiesel hasil pengembangan telah mampu mengolah segala jenis minyak nabati. Alat-alat yang tersedia hingga saat ini perlu dilakukan proses penyempurnaan berdasarkan kebutuhan.

99

KUNCI JAWABAN

a. Evaluasi Materi Pokok 1 1. a 2. b 3. a 4. b 5. a b. Evaluasi Materi Pokok 2 1. d 2. c 3. b 4. a 5. d c. Evaluasi Materi Pokok 3 1. a 2. b 3. c 4. d 5. c

100

DAFTAR PUSTAKA

Oguma, S. M., and Chollacoop, N., (2010), Benchmarking of Biodiesel Fuel Standardization in East Asia Working Group, Biodiesel Fuel Standardization Activities inGoto, EAS-ERIA Biodiesel Fuel Trade Handbook, Jakarta, ERIA, pp.16-26. Berry, S. K., (1979), Cyclopropenoid Fatty Acids in Some Malaysian Edible Seeds and Nuts, Journal of Food Science and Technology, 17, pp. 224-227. FBI, 2005, Standar Tentatif Biodiesel Indonesia, Makalah seminar Forum Biodiesel Indonesia, 02 Maret 2005. Greenberg, A., and Harris, (1982), Cyclopropenoid Fatty Acid, Journal of Chemical Education, 59, pp. 539 – 543. Harrington, K.J., (1986), Biomass, Chemical and physical properties of vegetable oil esters and their effect on diesel fuel performance, 9:1–17. Haryati, T., (2006), Biogas: Limbah Peternakan Yang Menjadi Sumber Energi Alternatif, WARTAZOA 16 (3), 160 -169. Hudaya, T., Soerawidjaja , T. H., dan Liana, (2011), Studi Hidrogenasi Minyak Biji Kapok dengan Katalis Pd/C untuk Bahan Baku Biodiesel, Laporan Penelitian Lembaga Penelitian & Pengabdian Masyarakat, Fakultas Teknologi IndustriUniversitas Katolik Parahyangan. Knothe, G., Sharp, C.A., Ryan T.W., (2006), Exhaust emissions of biodiesel, petrodiesel,neat methyl esters, and alkanes in a new technology engine, Energy Fuels, 20:403–8. Lopez, J.M., Gomez A., Aparicio F., and Javier S.F., (2009), Comparison of GHG emissions from diesel, biodiesel and natural gas refuse trucks of the City of Madrid, Appl Energy, 86:610–5. Meher, L.C., S. D. Vidya, and S.N. Naik, (2006), Technical aspects of biodiesel production by transesterification–a review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 10 (3), 248–268. Mudge, S.M., Pereira, G., (1999), Stimulating the biodegradation of crude oil with biodiesel preliminary results, Spill Sci Technol Bull, 5:353–5. Ramos, M. J., C. M. Fernández, A. Casas, L. Rodríguez, and Á. Pérez, (2009), Influence of fatty acid composition of raw materials on biodiesel properties, Bioresource Technology, 100: 261–268. Saraf, S., and B. Thomas, (2007), Influence of feedstock and process chemistry on biodiesel quality, Process Safety and Environmental Protection, 85: 360–364. Speidel, H.K., Lightner, R.L., Ahmed, I., (2000), Biodegradability of new engineered fuels compared to conventional petroleum fuels and alternative fuels in current use, Appl Biochem Biotechnol, 84–86:879–97. 101

Sunthitikawinsakul A. and N. Sangatith, (2012), Study on the quantitative fatty acids correlation of fried vegetable oil for biodiesel with heating value, Procedia Engineering, 32: 219 – 224. USEPA, (2002), A comprehensive analysis of biodiesel impacts on exhaust emissions. Draft Technical Report, USEPA.

102