OPTIMASI NISBAH MOLAR METANOL TERHADAP MINYAK DAN WAKTU REAKSI PROSES TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK PAGAR
Oleh :
FIRMANSYAH F34101039
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
OPTIMASI NISBAH MOLAR METANOL TERHADAP MINYAK DAN WAKTU REAKSI PROSES TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK PAGAR
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : FIRMANSYAH F34101039
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
OPTIMASI NISBAH MOLAR METANOL TERHADAP MINYAK DAN WAKTU REAKSI PROSES TRANSESTERIFIKASI MINYAK JARAK PAGAR
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : FIRMANSYAH F34101039 Dilahirkan di Pangkalpinang, pada tanggal 24 Mei 1983 Tanggal Lulus : 27 September 2007 Disetujui, Bogor,
Ir. Muslich, M.Si Dosen Pembimbing I
September 2007
Ir.
Djajeng Sumangat, Dosen Pembimbing II
M.Sc
ii
Firmansyah. F34101039. Optimasi Nisbah Molar Metanol terhadap Minyak dan Waktu Reaksi Proses Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar. Dibawah bimbingan Muslich dan Djajeng Sumangat.
RINGKASAN Kebutuhan dunia terhadap minyak bumi semakin hari semakin meningkat. Banyak upaya yang telah dilakukan untuk menghadapi krisis energi ini, diantaranya adalah dengan memanfaatkan minyak nabati. Jarak Pagar (Jatropha curcas) merupakan salah satu tanaman penghasil minyak nabati. Minyak jarak pagar dihasilkan dengan mengekstrak biji keringnya secara mekanis. Minyak jarak pagar mempunyai nilai kalor total yang tidak berbeda jauh dengan nilai kalor total minyak tanah/ kerosen dan minyak diesel, sehingga sangat potensial digunakan sebagai substitusi bahan bakar minyak tanah ataupun minyak diesel. Namun, karakteristik viskositas minyak jarak pagar jauh lebih tinggi dibandingkan viskositas minyak bakar, sehingga pembakaran yang terjadi kurang sempurna. Proses esterifikasi asam lemak dalam minyak nabati perlu dilakukan agar terbentuk senyawa metil atau etil ester. Proses esterifikasi ini melibatkan bahan baku minyak nabati (trigliserida), bukan asam lemaknya yang lebih dikenal sebagai proses transesterifikasi. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan kondisi optimum pada konversi minyak jarak pagar menjadi metil ester asam lemak, sehingga dihasilkan metil ester dengan kualitas yang sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk biodiesel. Penelitian dimulai dengan melakukan karakterisasi minyak jarak pagar sebagai bahan baku utama untuk memproduksi metil ester, selanjutnya dilakukan pembuatan metil ester melalui reaksi transesterifikasi dengan katalis KOH 0,5% dari bobot minyak jarak pagar. Reaksi transesterifikasi ini dilakukan dalam ketel reaksi (reaktor) berpengaduk 300 rpm pada suhu 60oC dan direaksikan selama 50 sampai dengan 120 menit dan nisbah mol metanol terhadap minyak dari 5 : 1 sampai 7 : 1. Metil ester yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi yang meliputi persen kemurnian ester, viskositas kinematik, densitas, bilangan asam, dan FFA. Penelitian ini mengkaji pengaruh nisbah molar reaktan (metanol terhadap minyak) dan waktu reaksi transesterifikasi dalam memproduksi metil ester. Opatimasi ditentukan dengan Metode Permukaan Respon. Kondisi optimum proses transesterifikasi dicapai pada nisbah molar metanol terhadap minyak jarak pagar sebesar 7 : 1 dan waktu reaksi berkisar antara 68,95 – 71 menit. Pada titik optimum tersebut, diduga persen kemurnian ester, viskostas kinematik, dan bilangan asam masing-masing sebesar antara 98,62-98,80 %, 3,93-3,96 cSt, dan 0,06-0,07 mg KOH/g minyak. Secara umum, hasil analisis permukaan respon tersebut telah memenuhi SNI untuk biodiesel.
iii
Firmansyah. F34101039. The Optimation of Methanol to Jatropha curcas oil Molar Ratio and Reaction Time of Transesterification Jatropha curcas oil. Supervised by : Muslich and Djajeng Sumangat.
SUMMARY The need of petroleum fuel become greater and greater. There has been a lot of effort to face the energy crisis, one of them is exploiting vegetable oil. Jatropha curcas is one of vegetable oil sources. Jatropha oil was extracted from Jatropha seed, either through mechanical and chemical method. Based on containing of the total value calor, it has not a big different with of kerosene and diesel oil, therefore it's potential to use it as a substitution of kerosene fuel or diesel oil. However, Jatropha oil’s viscosity is much higher than oil burn viscosity so the combustion process is lasting unperfectly. The esterification of fat in vegetation oil should be done in order to produce methyl esther. It was reported in several researches that it had lower viscosity. The esterification process involves raw material of vegetable oil (trigliceryde). This process is known as transesterification process. The research’s aim is determining the optimum condition in conversion the jatropha oil to methyl esther in order to get a compound of methyl esther appropriate to Indonesia National Standard. The first process was a characterization of jatropha oil as a main material to produce the methyl ester. Secondly, made of methyl ester through transesterification reaction with KOH 0,5% as a catalyst. This reaction happened in reactor with 300 rpm agitator and the temperature 60oC and was about 50 until 120 minutes. The ratio between mol methanol and oil during the reaction varied from 5 : 1 until 7: 1. Afterall, methyl ester was characterized to get several characteristics such as the purity of ester, kinematic viscosity, density, acid value, and FFA. This research studied about the influence of molar ratio of reactan (methanol to jatropha oil) and reaction time of the transesterification in producing methyl.ester. The Optimization was determined by Response Surface Methodology. The result showed that the Optimum Condition of the transesterification process reached at methanol to jatropha oil ratio 7 : 1 and reaction time in range from 68,95 - 71 minutes. On this optimum condition, the values of the characteristics of methyl ester were 98,62-98,80 % (purity of ester), 3,93-3,96 cSt (kinematic viscosity), dan 0,06-0,07 mg KOH/g (acid value). Generally, the estimated value of parameter ester purity percent, kinematic viscosity, and acid value of methyl ester fulfilled to the Indonesia National Standard for Biodiesel.
iv
SURAT PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul “Optimasi Nisbah Molar Metanol terhadap Minyak dan Waktu Reaksi Proses Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar” adalah karya asli saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, September 2007
Firmansyah F34101039
v
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama Firmansyah, dilahirkan di Pangkalpinang pada tanggal 24 Mei 1983. Penulis adalah anak terakhir dari delapan bersaudara dari pasangan Abdullah Saleh dan Chodidjah. Riwayat pendidikan penulis dimulai dari TK Stannia PT Timah Tbk (19881989). Selanjutnya di SDN 3 Pangkalpinang (1989-1995), SLTPN 3 Pangkalpinang (1995-1998), dan SMUN 1 Pangkalpinang (1998-2001). Pada tahun 2001, penulis diterima di IPB melalui jalur USMI. Selama kuliah penulis tergabung dalam organisasi Himalogin (2003-2004). Selain itu penulis juga berkesempatan menjadi pengurus Badan Eksekutif Mahasiswa FATETA IPB (2003-2004), Lembaga Dakwah Kampus DKM Al Fath (2002-2004), dan Ikatan Mahasiswa Bangka (ISBA) Bogor tahun 2002-2007. Pada tahun 2004 penulis berkesempatan melaksanakan Praktek Lapang (PL) di PT Gunung Maras Lestari Palm Oil Mill dengan topik “Penerapan Manajemen Kualitas dalam Memproduksi CPO (Crude Palm Oil)”. Penulis melakukan penelitian akhir dalam rangka memperoleh gelar sarjana dengan judul “Optimasi Nisbah Molar Metanol terhadap Minyak dan Waktu Reaksi Proses Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar”. Penelitian dilaksanakan pada tahun 2007 di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen Pertanian, Cimanggu-Bogor.
vi
KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil’aalamin, penulis haturkan segala puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas berkah, rahmat, dan hidayah-Nya akhirnya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Semoga dapat menjadi amal ibadah yang ikhlas dalam rangka memperoleh ridho-Nya. Aamiin. Ucapan terimakasih Penulis sampaikan kepada : 1. Ir. Muslich, MSi selaku dosen pembimbing penulis atas arahan dan bimbingannya. 2. Ir. Djajeng Sumangat, M.Sc selaku pembimbing kedua penulis atas kesempatan yang diberikan untuk menyelesaikan penelitian ini, arahan dan bimbingannya. 3. Dr. Ir. Hartrisari H., DEA, selaku dosen yang pernah menjadi pembimbing akademik penulis atas bimbingannya selama penulis menuntut ilmu di bangku kuliah. 4. Drs. Purwoko, M.Si selaku dosen penguji atas waktu, bantuan, bimbingan serta masukannya dalam perbaikan skripsi ini. 5. Kedua orang tua penulis Ayahanda Abdullah Saleh dan Ibunda Chodidjah (almh),
serta tujuh Kakanda penulis, atas doa dan dukungannya kepada
penulis selama menyelesaikan kuliah. 6. Laboran-laboran di laboratorium TIN : Bapak Sugiardi, Bapak Edi, Bapak Gunawan, Bapak Bachori, Ibu Sri, Ibu Rini, Ibu Egnawati, Mas Diki; dan juga petugas perpustakaan TIN Bapak Wagimin. 7. Laboratorium Kimia, Bangsal Pengolahan Hasil Pertanian, dan staf
pegawai
Balai Besar Pasca Panen : Bapak Adom, Bapak Heru, Dani, Idris, Mas Tri, Ibu Dewi, dan Ibu Melli. 8. Rekan-rekan,sahabat, dan adik-adik penulis : M. Rifqi, Istro, Istihori, Miftah, Rahmat, Ustadz Ocep, Ukhti Siti Maryani, Ukhti Veni Nurzaenab, Ukhti Winda Parida, Ukhti Amaria Ayu, ikhwah di DKM Al Huriyyah dan DKM An-Nuur, serta rekan-rekan TIN 38 pada khususnya dan IPB pada umumnya yang telah ikut membantu dan memberi dorongan semangat kepada penulis.
vii
9. Keluarga Besar ISBA (Ikatan Mahasiswa Bangka) Bogor untuk kebersamaan selama di perantauan. Penulis sadar bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Kritik, saran serta masukan sangat diharapkan dalam rangka perbaikan skripsi ini. Terlepas dari kekurangan yang dimiliki, akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi masyarakat pada umumnya dan penulis sendiri khususnya.
Bogor,September 2007 Penulis
viii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii DAFTAR ISI....................................................................................................... ix DAFTAR TABEL............................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................... xiii I. PENDAHULUAN......................................................................................... 1 A. LATAR BELAKANG............................................................................. 1 B. TUJUAN ................................................................................................. 3 II. TINJAUAN PUSTAKA................................................................................ 4 A. JARAK PAGAR...................................................................................... 4 B. MINYAK JARAK PAGAR SEBAGAI BAHAN BAKAR NABATI.... 5 C. TRANSESTERIFIKASI ......................................................................... 7 D. BIODIESEL ............................................................................................ 11 III. METODOLOGI ............................................................................................ 15 A. BAHAN DAN ALAT ............................................................................. 15 1. Bahan ................................................................................................ 15 2. Alat.................................................................................................... 15 B. METODE PENELITIAN ........................................................................ 16 1. Penelitian Pendahuluan ..................................................................... 16 2. Penelitian Utama ............................................................................... 16 a. Proses Produksi Metil Ester ........................................................ 16
ix
