LAPORAN AKHIR PENGARUH SUHU DAN KATALIS CaO PADA SINTESIS METIL ESTER SULFONAT (MES) BERBASIS CRUDE PALM OIL (CPO) DENGAN AGEN H2SO4
Diajukan Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh: Erika Fijria 0612 3040 0319
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN AKHIR PENGARUH SUHU DAN KATALIS CaO PADA SINTESIS METIL ESTER SULFONAT (MES) BERBASIS CRUDE PALM OIL (CPO) DENGAN AGEN H2SO4
Oleh: Erika Fijria 0612 3040 0319
Pembimbing I,
Palembang, Juni 2015 Pembimbing II,
Ir. Jaksen M. Amin, M.Si. NIP. 19620904199031002
Ir. Siti Chodijah, M.T NIP. 196212281989032005
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Robert Junaidi, M.T NIP. 19660712199303031003
ii
Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji Di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Pada Tanggal 30 Juni 2015
Tim Penguji
Tanda Tangan
1.
Ir. Erwana Dewi, M. Eng NIP 196011141988112001
(
)
2.
Zulkarnain, S. T., M. T NIP 197102251995021001
(
)
3.
Ir. Mustain Zamhari, M. Si NIP 196106181989031004
(
)
4.
Dr. Martha Aznury, M. Si NIP 197006192001122003
(
)
Palembang, Juli 2015 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Robert Junaidi, M. T NIP 196607121993031003
iii
ABSTRAK Pengaruh Suhu dan Katalis CaO pada Sintesis Metil Ester Sulfonat (MES) Berbasis Crude Palm Oil (CPO) dengan Agen H2SO4 Erika Fijria, 2015, 73 Halaman, 11 Tabel, 21 Gambar, 5 Lampiran
Produksi CPO Indonesia tiap tahun meningkat. Peningkatan produksi akan memberikan dampak yang sangat berarti jika diikuti dengan peningkatan daya guna. Salah satu upaya peningkatan nilai jual CPO adalah dengan mengkonversi CPO menjadi surfaktan MES. Konversi CPO menjadi MES diawali dengan proses esterifikasi dan transesterifikasi untuk menghasilkan metil ester. Metil ester yang terbentuk selanjutnya disulfonasi menggunakan agen pensulfonasi H2SO4, dibleaching dengan H2O2 dan methanol, dinetralisasi dengan NaOH dan dipisahkan dengan pompa vakum. Suhu reaksi dan konsentrasi katalis pada proses sulfonasi divariasikan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kualitas MES yang dihasilkan. Variasi tersebut meliputi 80-<90oC, 1% CaO (MES 1), 90-100oC, 1% CaO (MES 2), 80-<90oC, 0,5% CaO (MES 3) dan 90-100oC, 0,5% CaO (MES 4). MES yang dihasilkan diuji kemampuannya dalam menurunkan tegangan permukaan air. Konsentrasi yang digunakan adalah 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 dan 1% berat/volume air. Hasil uji produk MES yang dihasilkan menunjukkan kemampuan yang berbeda-beda dalam menurunkan tegangan permukaan yang dipengaruhi oleh suhu. Suhu juga berpengaruh terhadap warna MES, sedangkan konsentrasi katalis berpengaruh terhadap berat MES.
Kata Kunci : CPO, Surfaktan, MES
iv
ABSTRACT The Effect of Temperature and Catalyst CaO on Synthesis of Methyl Ester Sulfonate (MES) Based Crude Palm Oil (CPO) With the Agent H2SO4 Erika Fijria, 2015, 73 pages, 11 tables, 21 pictures, 5 attachments
Every year Indonesian CPO production increased. This case will give the important impact if accompanied by an increasing of efficiency. Convert the CPO into surfactant MES is one of the effort to increase the value of CPO. The conversion of CPO into the MES begins with the esterification and transesterification process to produce methyl ester. Methyl ester that formed in the first process then sulfonated using H2SO4 agent, bleaching with H2O2 and methanol, neutralized with NaOH and separated by a vacuum pump. The temperature of reaction and catalyst concentration in the sulfonation process was varied to determine its effect on the quality of methyl ester. Variations include 80<90oC, 1% CaO (MES 1); 90-100oC, 1% CaO (MES 2); 80<90oC, 0,5% CaO (MES 3) and 90-100oC, 0,5% CaO (MES 4). Next MES take a test to determine its ability to decrease the surface tension of water. Concentrations used were 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1% by weight / volume of water. Temperature also effects the colour of the MES, while the catalyst concentration affect the weight of the MES.
Keywords: CPO, Surfactant, MES
v
MOTTO Barangsiapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu adalah untuk dirinya sendiri (QS. Al-Ankabut [29]: 6)
Kekuatan tidak bersumber dari kemampuan fisik. Kekuatan datang dari kehendak yang tak tertaklukkan – Mahatma Gandhi
Kupersembahkan untuk: Kedua orang tuaku tercinta Kedua saudaraku tersayang Keluargaku Teman-teman seperjuangan Almamaterku
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan akhir dengan judul “Pengaruh Suhu dan Katalis CaO pada Sintesis Metil Ester Sulfonat (MES) Berbasis Crude Palm Oil (CPO) dengan Agen H2SO4” dengan sebaik-baiknya dan tepat pada waktunya. Laporan ini disusun untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam penyusunan laporan ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dan bimbingan, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1.
R. D Kusumanto, S. T., M. M, selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya
2.
Ir. Robert Junaidi, M. T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
3.
Zulkarnain, S. T., M. T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
4.
Ir. Jaksen M. Amin, M. Si, selaku pembimbing I
5.
Ir. Siti Chodijah, M.T, selaku pembimbing II
6.
Seluruh staf pengajar, teknisi, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
7.
Orang tua tercinta yang telah mendukung dan mendoakan dalam menyelesaikan laporan kerja praktek
8.
Rekan-rekan di Politeknik Negeri Sriwijaya Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam
penyusunan laporan ini, karena itu penulis menerima kritik dan saran yang membangun guna menyempurnakannya. Akhir kata penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Palembang, Juni 2015
Penulis vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... ii LEMBAR PENGUJI ................................................................................... iii ABSTRAK ................................................................................................... iv ABSTRACT .................................................................................................. v MOTTO ....................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ................................................................................. vii DAFTAR ISI ................................................................................................ viii DAFTAR TABEL ....................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xii DAFTAR SINGKATAN ............................................................................. xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1.2 Tujuan Penelitian ........................................................................... 1.3 Manfaat Penelitian ......................................................................... 1.4 Perumusan Masalah .......................................................................
1 3 3 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Metil Ester ..................................................................................... 2.2 Surfaktan Metil Ester Sulfonat (MES) .......................................... 2.3 Bahan Baku Pembuatan Metil Ester Sulfonat (MES).................... 2.3.1 Crude Palm Oil (CPO) .......................................................... 2.3.2 Metanol (CH3OH) ................................................................. 2.3.3 Asam Sulfat (H2SO4) ............................................................ 2.3.4 Kalium Hidroksida (KOH) .................................................... 2.3.5 Hidrogen Peroksida (H2O2) ................................................... 2.3.6 Natrium Hidroksida (NaOH) ................................................. 2.4 Jenis-Jenis Produksi MES ............................................................. 2.5 Deskripsi Proses Pembuatan Metil Ester Sulfonat (MES) ............ 2.5.1 Konversi Minyak Kelapa Sawit Menjadi Metil Ester (ME) .. 2.5.2 Konversi Metil Ester (ME) Menjadi MES ............................
4 5 10 10 12 12 13 13 13 14 16 16 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian........................................................ 3.2 Alat dan Bahan .............................................................................. 3.2.1 Alat yang Digunakan ............................................................. 3.2.2 Bahan yang Digunakan.......................................................... 3.3 Perlakuan dan Rancangan Percobaan ............................................ 3.3.1 Konversi CPO menjadi Metil Ester (Variabel Tetap) ........... 3.3.2 Konversi Metil Ester menjadi MES (Variabel Berubah) ......
22 22 22 23 23 23 24
viii
3.4 Tahapan Percobaan ........................................................................ 3.4.1 Analisis Sifat Crude Palm Oil (CPO) ................................... 3.4.2 Pembuatan dan Analisis Metil Ester (ME) ............................ 3.4.3 Pembuatan dan Analisis Metil Ester Sulfonat (MES) ...........
24 24 25 29
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sifat Crude Palm Oil (CPO) .......................................................... 4.2 Metil Ester (ME) dan Analisis Sifatnya......................................... 4.3 Metil Ester Sulfonat (MES) dan Analisis Sifatnya ........................
32 33 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................... 5.2 Saran ..............................................................................................
43 43
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. LAMPIRAN .................................................................................................
44 46
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Halaman
Karakteristik Metil Ester (ME) .............................................................. Komposisi Asam Lemak pada Minyak Sawit Kasar ............................. Standar SNI Mutu Minyak Kelapa Sawit .............................................. Pengujian Sifat Crude Palm Oil (CPO) ................................................. Nilai ALB Selama Proses Esterifikasi pada Suhu Konstan (60˚C) ...... Nilai ALB dan Bilangan Asam Selama Proses Transesterifikasi .......... Sifat Metil Ester (ME) ........................................................................... MES Hasil Sulfonasi .............................................................................. Warna MES Hasil Sulfonasi .................................................................. Hasil Uji Tegangan Permukaan ............................................................. Tegangan Permukaan pada Konsentrasi 1% berat MES ........................
x
4 11 11 32 34 35 37 39 39 40 41
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.
Halaman
Mekanisme Kerja Surfaktan................................................................... Struktur Kimia MES .............................................................................. Beberapa Surfaktan MES Komersial ..................................................... Reaksi Estrifikasi Antara Asam Lemak Dengan Metanol ..................... Reaksi Transesterifikasi Trigliserida dengan Metanol .......................... Reaksi Sulfonasi Menggunakan NaHSO3 .............................................. Reaksi Sulfonasi Metil Ester dengan Agen Pensulfonasi H2SO4 .......... Reaksi-Reaksi yang Terlibat Pada Tahap Pengelantangan ............................... Reaksi Penetralan MES dengan Menggunakan NaOH ....................................... Reaksi Terbentuknya di-salt .................................................................. Diagram Alir Analisis Crude Palm Oil (CPO) ...................................... Diagram Alir Degumming...................................................................... Diagram Alir Pembuatan Metil Ester..................................................... Diagram Alir Analisis Metil Ester ......................................................... Diagram Alir Pembuatan Metil Ester Sulfonat (MES) .......................... Diagram Alir Analisis Metil Ester Sulfonat (MES) ............................... Grafik Analisa Kadar ALB Selama Proses Esterifikasi ......................... Grafik Analisa Kadar ALB dan Bilangan Asam Proses Transterifikasi Hubungan antara suhu terhadap berat MES ........................................... Hubungan antara konsentrasi katalis CaO terhadap berat MES ............ Grafik Penurunan Tegangan Permukaan ...............................................
xi
5 8 8 17 17 18 19 20 20 21 25 26 28 29 30 31 35 36 39 40 42
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. 2. 3. 4. 5.
Halaman
Prosedur Analisis ................................................................................... Perhitungan ............................................................................................ Data Validasi .......................................................................................... Gambar Percobaan ................................................................................. Surat-Surat .............................................................................................
xii
46 49 59 63 66
DAFTAR SINGKATAN
Halaman ALB
Asam Lemak Bebas
AE
Alkil Etoksilat
7
AES
Alkil Etoksilat Sulfonat
7
AS
Alkil Sulfonat
7
CMC
Critical Micelle Consentration
6
CPO
Crude Palm Oil
1
LAS
Linier Alkilbensen Sulfonat
7
ME
Metil Ester
2
MES
Metil Ester Sulfonat
2
MESA
Methyl Ester Sulfonic Acid
PKO
Palm Kernel Oil
1
SNI
Standar Nasional Indonesia
3
xiii
11
14
