PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK BIJI ALPUKAT (Persea gratissima) MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN KALSIUM OKSIDA (CaO)
Production of Biodiesel From Avocado (Persea gratissima) Seed Oil Using Calcium Oxide (CaO) as a Heterogeneous Catalyst
TUGAS AKHIR
OLEH AYU WULANSARI EKA PUTRI INDRIANI
NIM.091411039 NIM.091411042
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JULI 2012
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK BIJI ALPUKAT (Persea gratissima) MENGGUNAKAN KATALIS HETEROGEN KALSIUM OKSIDA (CaO)
Production of Biodiesel From Avocado (Persea gratissima) Seed Oil Using Calcium Oxide Heterogeneous Catalysts (CaO)
TUGAS AKHIR Diajukan kepada Politeknik Negeri Bandung untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan program D III Teknik Kimia
OLEH AYU WULANSARI EKA PUTRI INDRIANI
NIM.091411039 NIM.091411042
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JULI 2012
!" !
&
!
#
!"
%$#
!
&
#
!
'
(
)* & #
!" ! !
&
#
!"
#
!
#
!
& &
(
+
!
%
* *
&
! *
-
*,
/
% %
-
**
- * * ..
-
0 * %
%
" . %
* 4 4 !
% *
1
"5 % *
% *
% %
*
6
%
*
# 4
,% %
* *
2 *
-
*
:
%
!
%
3 * 2
& *
5- & * *
*
%
*
4
& *
-
5
%
%
. $ 1
%
* *
*
9
*
*
*
%
% 6
%
-
' , '
4
.!4
%
-
* )
-
2
*
)'. ' %
* 1
% . 4 ,
%
* 78
%
1
1 * % %
* 5
* *'
%
. *
*
%
* 4
% .
% 23
* ,
,
*
! %
*
*
5 .
* -;
* -
..
!
% *
<
* *
4 *
! *
% -
,
*
- -7! * * * %
% % . .! %
- %
*
8 % *% * 5 * %
*
.
* % %
= %
"
! % *
& %
*
&
%
% * % *
* *'
#
' . %
4 !
?
*
* -
%
* *
% *
* - ;
& *
5- & *
*
%
%
%
%
.
*
*
)'
.
@
.
5 .
*
* - ;
5 *
**
%
5
*
5
* .
%
*
.
* * % *
"5 *
* %
.
,4
*
78
)
"
*
*
'
*
)* & * * 4 ,4
% *
4
. % *. !
*
% %
* *
1 * *
> %
5 *
.
.
-
' , % 1 * % %
.. -
.!4 1 *
* *
..
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta
laporannya. Judul dari Tugas Akhir ini adalah Pembuatan Biodiesel Dari Minyak
Biji Alpukat (Persea gratissima) Menggunakan Katalis Heterogen Kalsium
Oksida (CaO). Pada saat melaksanakan Tugas Akhir maupun dalam penyusunan laporan
Tugas Akhir ini penulis mendapatkan bimbingan dan bantuan baik secara moril
maupun materil,
untuk itu pada kesempatan ini penulis sampaikan rasa
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ir. Dwi Nirwantoro N, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung. 2. Dra. Nancy Siti Djenar, MS selaku pembimbing I. 3. Ir. Bintang Iwhan Moehady, M.Sc selaku pembimbing II. 4. Tim penguji yang telah memberikan masukan pada saat Tugas Akhir ini disidangkan. 5. Para staf TU dan teknisi jurusan Teknik Kimia Penulis menyadari
bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna.
Oleh
karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak
Bandung, Juli 2012
Penulis
ABSTRAK
Biodiesel merupakan bahan bakar alternative terbarukan yang dibuat dari minyak nabati. Dalam penelitian ini, minyak nabati yang digunakan untuk pembuatan biodiesel adalah minyak biji alpukat (Persea gratissima) yang diperoleh dari proses ekstraksi menggunakan pelarut n-Heksana pada suhu 65°C dengan 5 siklus. Tujuan dari penelitian ini yaitu uji coba produksi biodiesel dari minyak biji alpukat (Persea gratissima) melalui reaksi transesterifikasi secara batch menggunakan katalis heterogen kalsium oksida (CaO) untuk memperoleh kondisi operasi optimum. Proses transesterifikasi dilakukan pada suhu 60°C dengan waktu proses selama 1 jam dengan perbandingan molar minyak dan metanol 1:6 serta variasi konsentrasi katalis CaO yaitu 2 dan 6%/b-minyak. Berdasarkan hasil analisis fisika dan kimia kondisi optimum proses transesterifikasi pada suhu 60°C dengan rasio molar minyak dan metanol 1:6 selama 1 jam dengan konsentrasi katalis CaO 6%/b-minyak. Sifat fisika dan kimia biodiesel yang diperoleh pada kondisi optimum memiliki nilai pH 7, massa jenis (40°C) 0,863 g/cm3, viskositas kinematik (40°C) 2,405 cSt, heating value 34,674 J/kg, %FFA 1,03%, angka asam 2,04 mg KOH/g, kandungan metil ester sebesar 48,02%, dan angka yang tidak tersabunkan 21,99% dengan yield 0,2953 g biodiesel/g minyak. Berdasarkan perolehan di atas maka biodiesel yang dihasilkan dari kondisi optimumnya mendekati Syarat Mutu Biodiesel Indonesia. Kata kunci : Transesterifikasi minyak biji alpukat, katalis heterogen,kalsium oksida (CaO)
ABSTRACT
Biodiesel is a renewable alternative fuel, which is promising to be developed, one of which was made from vegetable oil. In this research, the biodiesel was made from avocado seed (Persea gratissima) oil extracted from the seed using nHexane as solvent, at temperature of 65°C and 5 cycles of operation. The research aims to do preliminary study on biodiesel production from avocado seed oil (Persea gratissima) by batch transesterification using heterogeneous catalyst of calcium oxide (CaO) to obtain the optimum operation condition. Transesterification process was carried out at 60°C and reaction time 1 hour, the molar ratio of oil to methanol of 1:6, CaO concentration varied by 2 and 6%/woil. Based on the physical and chemical analysis, the optimum condition of transesterification at 60°C resulted from the molar ratio of oil to methanol of 1:6 of reaction time 1 hour with CaO catalyst concentration of 6%/w oil. Physical and chemical properties of biodiesel resulted from the optimum condition was pH of 7, density on 40°C of 0.8630 g/cm3, kinematic viscocity (40°C) of 2.405cSt, heating value of 34.674 J/kg, %FFA (free fatty acid) of 1.03 %, acid value of 2.04 mg KOH/g, methyl ester content of 48.02%, unsaponifiable number of 21.99% and yield of 0,2953 g biodiesel/g oil. By considering those data, the biodiesel produced almost reached the quality Standard of Biodiesel in Indonesia.
Key word : Transesterification avocado seed oil , heterogeneous catalyst, calcium oxide (CaO)
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .................................................................................... i ABSTRAK ...................................................................................................... ii ABSTRACT .................................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vi DAFTAR TABEL ........................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang Penelitian ............................................................. 1 1.2 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3 1.3 Ruang Lingkup Penelitian ............................................................. 4 1.4 Tahapan Penelitian ........................................................................ 4 1.4.1 Tahapan Persiapan ............................................................... 4 1.4.2 Tahapan Pelaksanaan ........................................................... 5 1.5 Sistematika Penulisan.................................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 7 2.1 Alpukat (Persea gratissima) ......................................................... 7 2.2 Minyak Nabati............................................................................... 12 2.3 Minyak Biji Alpukat ..................................................................... 14 2.4 Transesterifikasi ............................................................................ 16 2.5 Metanol ......................................................................................... 20 2.6 Katalis ........................................................................................... 20 2.7 Kalsium Oksida (CaO) .................................................................. 23 2.8 Sifat – Sifat Penting dari Biodiesel ............................................... 24 2.8.1 Massa Jenis ( Densitas ) ...................................................... 24 2.8.2 Viskositas Kinematik ........................................................... 24 2.8.3 Heating Value....................................................................... 25 2.8.4 Titik Nyala ........................................................................... 25 2.8.5 Kadar Air.............................................................................. 25 2.8.6 Angka Asam .......................................................................... 26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 27 3.1 Tahap Penelitian ........................................................................... 27 3.1.1 Penelitian Pendahuluan ....................................................... 27 3.1.2 Penelitian Utama ................................................................. 27 3.2 Bahan dan Alat ............................................................................. 28 3.2.1 Bahan - bahan...................................................................... 28 3.2.2 Peralatan .............................................................................. 28 3.3 Kondisi Operasi ............................................................................ 28 3.4 Analisis Produk ............................................................................ 29 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 32 4.1 Penelitian Pendahuluan ................................................................ 32 4.1.1 Ekstraksi Minyak Biji Alpukat ........................................... 32 4.1.2 Pemurnian Minyak Biji Alpukat ......................................... 33 4.2 Penelitian Utama .......................................................................... 34
4.3 Analisis Biodiesel......................................................................... 36 4.3.1Analisis Fisika ...................................................................... 38 4.3.2 Analisis Kimia..................................................................... 38 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN........................................................... 41 5.1 Kesimpulan .................................................................................. 41 5.1 Saran............................................................................................. 42 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 43 LAMPIRAN ..................................................................................................... 46
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (i) Pohon Alpukat (ii) Bunga (iii) Buah (iv) Daun (v) Biji .......... 9 Gambar 2.2 Transesterifikasi dari Trigliserida Menjadi Ester Metil Asam Asam lemak.................................................................................. 16 Gambar 2.3 Tahapan Transesterifikasi ............................................................ 17 Gambar 2.4 Transesterifikasi dengan Katalis Heterogen (CaO) ...................... 22 Gambar 2.5 Struktur Permukaan Oksida Logam ............................................. 23 Gambar 3.1 Bagan Alir Pengambilan Minyak Biji Alpukat (Persea gratissima) ................................................................................... 31 Gambar 3.2 Bagan Alir Pelaksanaan Penelitian .............................................. 32 Gambar 4.1 Kromatogram Biodiesel Pada Kondisi Optimum Hasil Analisis GC-MS ......................................................................................... 42
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kandungan Nutrisi Buah Alpukat ................................................... 11 Tabel 2.2 Tanaman Penghasil Minyak Nabati Serta Produktivitasnya ........... 12 Tabel 2.3 Karakteristik Fisika Dan Kimia Minyak Biji Alpukat .................... 15 Tabel 2.4 Komposisi Asam Lemak Minyak Biji Alpukat............................... 15 Tabel 2.5 Penelitian Produksi Minyak Biji Alpukat ....................................... 16 Tabel 2.6 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI-04-7182-2006 ......... 19 Tabel 2.7 Pembuatan Biodiesel Menggunakan Katalis Heterogen ................. 21 4.1 Data Perolehan Minyak Biji Alpukat (% bobot) Hasil Evaporasi ... 32 Tabel Tabel 4.2 Data Perolehan Minyak Biji Alpukat (% bobot) Hasil Pemurnian ........................................................................................ 33 Tabel 4.3 Karakteristik Minyak Biji Alpukat Murni ....................................... 34 Tabel 4.4 Data Percobaan Transesterifikasi Pada Perbandingan Mol 1:6 Selama 1 jam Pada Suhu 60oC, Dengan Variasi Katalis CaO (%-b) ........................................................................................ 35 Tabel 4.5 Sifat Fisika dan Kimia Biodiesel dengan Perbandingan Mol 1:6 Selama1 Jam dengan Variasi Katalis CaO (%-b) .............. 36 Tabel 4.6 Sifat Fisika dan Kimia Biodiesel untuk Kondisi Optimum............ 37 Tabel 4.7 Perbandingan Sifat Fisika dan Kimia Biodiesel Dengan Perbedaan Jenis Katalis .................................................................................... 37 Tabel 4.8 Komposisi Kimia Biodiesel Pada Kondisi Optimum ..................... 39
Lampiran A ...................................................................................................... Lampiran B....................................................................................................... Lampiran C....................................................................................................... Lampiran D ......................................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN
46 57 90 108
DAFTAR PUSTAKA
Aiyum & Farisa.2010. Studi Pembuatan Metil Ester Dari Minyak Kelapa Sawit Dengan Katalis Padat CaO. Surabaya.Institut Teknologi Sepuluh November.
Anonim.1987.“Oil as byproduct of avocado”.South African Avocado Growers’ Association Yearbook.
Andriana dan Nelly Suryani.2010.Penentuan temperatur dan waktu optimum transesterifikasi pada proses pembuatan biodiesel dari minyak kemiri sunan (Aleurites trisperma Blanco).Politeknik Negeri Bandung. Bangun, N. 2008. Jurnal : Biodiesel. (online) tersedia :http//www.pengaruh-lamareaksi-terhadap-perubahan-karakteristik-biodiesel.com(15 Mei 2012) BAPPENAS.2000. Sistim Informasi Manajemen Pembangunan di Perdesaan
Citra dan Lidya Elizabeth, 2008, Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit dengan Katallis Kalsium Oksida, Politeknik Negeri Bandung. Dwi dan Rizky Amaliasari.2011.Kajian awal transesterifikasi minyak kemiri sunan (Aleurites trisperma) dengan menggunakan katalis heterogen kalsium oksida (CaO).Politeknik Negeri Bandung Forum Biodiesel Indonesia. 2006. Syarat Mutu Biodiesel Indonesia.
Freedman,B, dkk, 1984, Variables Affecting the Yields of Fatty Esters from Transesterfied Vegetable Oils. Granados, M.L., Poves, M.D.Z., Alonso, D.M., Mariscal, R., Galisteo, F.C., Moreno-Tost, R., Santamaría, J., dan Fierro, J.L.G., (2007), “Biodiesel from sunflower oil by using activated calcium oxide”, Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 73, hal. 317–326. Hambali, Erliza dkk (2007). Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. tersedia : http//www.studi-pembuatan-metil-ester-dari-minyak.com
43
44
Hasyim, Handri dan Nurjuwita, 2008, Pengambilan Minyak Kemiri dari Inti BijiKemiri Spesies Aleurites trisperma Blanco dengan Ekstraksi Padat-Cair Menggunakan Peralatan Soxhlet, Politeknik Negeri Bandung.
Kinast, J.A. (2003). Jurnal : Biodiesel. (online) tersedia : http//www.pengaruh lama-reaksi-terhadap-perubahan-karakteristik-biodiesel.com(14 Mei 2012)
Liu, dkk. (2007). Jurnal : Biodiesel. (online) tersedia :http//www.pengaruh-lamareaksi-terhadap-perubahan-karakteristik-biodiesel.com(25 Juni 2012)
Mittelbach, M, dkk. 2004. Handbook.Vienna.Baersedruct
Biodiesel GesmbH.
The
Comprehensive
Prawitasari, Riska dan Kartika Yeni Lestari.2009.Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Biji Alpukat (Persea Gratissima) Dengan Proses Transesterifikasi.Surabaya.Institut Teknologi Sepuluh November. Ratna & Budiawan.2012. Harus Lebih Serius kembangkan BBN.Kompas 17 Februari 2012 hal : 38 Rachimoellah dkk.2009.Production of Biodiesel Through Transesterification of Avocado (Persea gratissima) Seed Oil Using Base Catalyst.Surabaya.Institut Teknologi Sepuluh November. Refaat, A. A. (2011). Jurnal : Biodiesel Production using solid metal oxide catalysts. Setiawan.2010. Pengaruh Waktu Transesterifikasi Minyak Biji Alpukat Dan Variasi Persentase Metanol Terhadap Sifat Fisik Biodiesel. Ubiversitas Brawijaya. Sofia.2006. Sumber Biodiesel di Pekarangan.(online).tersedia http://www.indobiofuel.com/gratis15.php (6 Januari 2012) Tanaka, dkk. (1981). Jurnal : Biodiesel. (online) tersedia :http//www.pengaruhlama-reaksi-terhadap-perubahan-karakteristik-biodiesel.com (29 Mei 2012) Widioko, Septian Ardi dan Wawan Rustyawan.2009.Proses ekstraksi kontinyu lawan arah dengan Simulasi batch tiga tahap : Pengambilan minyak biji alpukat.Semarang.Universitas Diponegoro.
45
Ulfiati dan Totok Herbi S.2010.Pembuatan Biodiesel Dari Biji Alpukat Dengan Proses Transesterifikasi.Jawa Timur.Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”.
Yana.2010.Deskripsi Tanaman Alpukat Dan Aren
