PENGARUH METANOL DAN NaOH TERHADAP RENDEMEN DAN MUTU MINYAK JARAK SEBAGAI SUBSTITUSI BAHAN BAKAR SOLAR (Jatropha curcas L

PENGARUH METANOL DAN NaOH TERHADAP RENDEMEN DAN MUTU MINYAK JARAK SEBAGAI SUBSTITUSI BAHAN BAKAR SOLAR (Jatropha curcas L.)

SKRIPSI OLEH:

GANDA PUTRA TURNIP 030305013/THP

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2008 Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

PENGARUH METANOL DAN NaOH TERHADAP RENDEMEN DAN MUTU MINYAK JARAK SEBAGAI SUBSTITUSI BAHAN BAKAR SOLAR (Jatropha curcas L.)

SKRIPSI OLEH:

GANDA PUTRA TURNIP 030305013/THP

Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2008 Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Judul Skripsi

Nama Nim Departemen Program Studi

: Pengaruh Metanol dan NaOH Terhadap Rendemen dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L.) : Ganda Putra Turnip : 030305013 : Teknologi Pertanian : Teknologi Hasil Pertanian

Disetujui Oleh Komisi Pembimbing

Ir. Satya R. Siahaan Ketua

Ir. A. Halim Sulaiman, M.Sc Anggota

Mengetahui

Ir. Saipul Bahri Daulay, M. Si Ketua Departemen

Tanggal Lulus :

Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

ABSTRAK

THE EFFECT OF METHANOL AND NaOH ON THE RENDEMENT AND QUALITY JATROPHA OIL AS THE SUBSTITUTION OF THE DIESEL FUEL

This research was aimed to know the effect of methanol and NaOH on the rendement and quality jatropha oil as the substitution of the diesel fuel . The research had been performed using factorial completely randomized design (CDR) with two factors, i.e. methanol (L) : (10, 15, 20, 25 %) and NaOH (S): (0.5, 0.1, 1.5, 2.0 %). Parameters analyzed were rendement, moisture content, free fatty acid content, peroxide number, and viskosity. The result showed that the methanol had highly signficant effect on the rendement that resulted, free fatty acid content, peroxide number, and viscosity, but did not showed a significant effect on moisture content. NaOH had highly significant effect on the rendement, moisture content, free fatty acid content, peroxide number, and viskosity. The combination of the methanol and NaOH had highly signficant effect on the rendement, but did not showed a significant effect on moisture content, free fatty acid content, peroxide number, and viscosity. Methanol 25 % and NaOH 2 % a give the best and acceptable quality biodiesel as the substitution of the diesel fuel.

GANDA PUTRA TURNIP NAMA

JULI, 2008 DATE

Key words : Jatropha oil, methanol, NaOH, Rendement, Quality, Diesel fuel moisture content, free fatty acid content, peroxide number, and viskosity. Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

ABSTRAK

PENGARUH METANOL DAN NaOH TERHADAP RENDEMEN DAN MUTU MINYAK JARAK SEBAGAI SUBSTITUSI BAHAN BAKAR SOLAR

Penelitian dilakukan untuk mengetahui adanya pengaruh metanol dan NaOH terhadap rendemen dan mutu minyak jarak sebagai substitusi bahan bakar solar. Penelitian ini menggunakan metode rancangan acak lengkap dengan dua faktor, yaitu metanol (L) : (10, 15, 20, 25 %) dan NaOH (S) : (0,5, 1,0, 1,5, 2 %). Parameter yang dianalisa adalah rendemen, kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan peroksida, dan viskositas. Hasil penelitian menunjukan bahwa metanol memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap rendemen, kadar asam lemak bebas, bilangan peroksida, viskositas, tetapi memberikan pengaruh yang berbeda tidak nyata terhadap kadar air. NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap rendemen, kadar air, asam lemak bebas, bilangan peroksida, dan viskositas. Interaksi metanol dan NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap rendemen, tetapi memberikan pengaruh yang berbeda tidak nyata terhadap kadar air, asam lemak bebas, bilangan peroksida, dan viskositas. Pada metanol 25 % dan NaOH 2 % diperoleh biodiesel sebagai bahan substitusi bahan bakar solar yang terbaik.

GANDA PUTRA TURNIP NAMA

JULI, 2008 TANGGAL

Kata kunci : Minyak Jarak, Metanol, NaOH, Rendemen, Mutu, Bahan Bakar Solar


RINGKASAN Ganda Putra Turnip, “ Pengaruh metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L.)” di bimbing oleh Ir. Satya R. Siahaan sebagai Ketua Komisi Pembimbing dan Ir. A. Halim Sulaiman, M.Sc selaku anggota pembimbing. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh metanol dan NaOH terhadap rendemen dan mutu minyak jarak jarak sebagai substitusi baha bakar solar. Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap dengan 2 faktor, yaitu faktor L : konsentrasi metanol terdiri dari 4 taraf yaitu L1 = 10%, L2 = 15%, L3 = 20% dan L4 = 25% dan faktor II : konsentrasi NaOH terdiri dari 4 taraf yaitu S1 = 0,5 % , S2 = 1,0 %, S3 = 1,5 % dan S4 = 2 %. Hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Rendemen (%) Konsentrasi metanol memberi pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap rendemen. Rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan L4 yaitu 25,02 % dan terendah pada perlakuan L1 yaitu 21,65 %. Konsentrasi NaOH memberi pengaruh berbeda

sangat nyata (p>0.01)

terhadap rendemen. Rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan S4 yaitu 23,64 % dan terendah pada perlakuan S1 yaitu 22,82 %. Interaksi konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap rendemen. Rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan L4S4 yaitu sebesar 25,20 % dan terendah pada perlakuan L1S1 yaitu sebesar 21,33 %. 2. Kadar Air (%) Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Konsentrasi metanol memberi pengaruh berbeda tidak nyata (P>0.05) terhadap kadar air sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. Konsentrasi NaOH memberikan pengaruh berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap kadar air. Kadar air tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 yaitu sebesar 1,06 % dan terendah pada perlakuan S4 yaitu sebesar 0,99 %. Konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda tidak nyata (P>0.05) terhadap kadar air, sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. 3. Kadar Asam Lemak Bebas (%) Konsentrasi metanol memberikan pengaruh berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap kadar asam lemak bebas. Kadar asam lemak bebas tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 yaitu sebesar 0,26 % dan terendah pada perlakuan L4 yaitu sebesar

0,11 %. Konsentrasi NaOH memberikan pengaruh berbeda sangat nyata (P<0.01)

terhadap kadar asam lemak bebas. Kadar asam lemak bebas tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 yaitu sebesar 0,26 % dan terendah pada perlakuan S4 yaitu sebesar

0,11 %. Konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang

berbeda tidak nyata (P>0.05) terhadap kadar asam lemak bebas, sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. 4. Bilangan Peroksida (meq/ 100 gram bahan) Konsentrasi metanol memberikan pengaruh berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap bilangan peroksida. Bilangan peroksida tertinggi diperoleh pada


perlakuan L1 yaitu sebesar 2,73 meq/100 gram bahan dan terendah pada perlakuan L4 yaitu sebesar 2,25 meq/ 100 gram bahan. Konsentrasi NaOH memberikan pengaruh berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap bilangan peroksida. Bilangan peroksida tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 yaitu sebesar 2,60 meq/100 gram bahan dan terendah pada perlakuan S4 yaitu sebesar 2,45 meq/100 gram bahan. Konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda tidak nyata (P>0.05) terhadap bilangan peroksida, sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. 5. Viskositas (N.m-2.s) Konsentrasi metanol memberikan pengaruh berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap viskositas. Viskositas tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 yaitu sebesar 5,41 N.m-2.s dan terendah pada perlakuan L4 yaitu sebesar 3,61 N.m-2.s. Konsentrasi NaOH memberikan pengaruh berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap viskositas. Viskositas tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 yaitu sebesar 4,74 N.m-2.s dan terendah pada perlakuan S4 yaitu sebesar 4,25 N.m-2.s. Konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda tidak nyata (P>0.05) terhadap viskositas, sehingga uji LSR tidak dilanjutkan.


DAFTAR RIWAYAT HIDUP Ganda Putra Turnip, dilahirkan di Bah, Gunung pada tanggal 31 Juli 1985. Anak kedua dari 3 (tiga) bersaudara dari ayahanda L. Turnip dan Ibunda N. Br Sihaloho beragama Kristen Khatolik. Pada tahun 1991, penulis memasuki SD Negeri Xaverius di Curup (Bengkulu) dan lulus pada tahun 1997. Pada tahun 1997 memasuki SLTP Xaverius di Curup (Bengkulu) dan lulus pada tahun 2000. Pada tahun 2000 penulis memasuki SMU Negeri 2 Curup (Bengkulu) dan lulus pada tahun 2003. Pada tahun 2003 diterima di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan, melalui jalur PMP. Selama mengikuti perkuliahan penulis merupakan anggota dari HMJ (Himpunan Mahasiswa Jurusan) Departemen Teknologi Hasil Pertanian pada tahun 2003 – 2008. Penulis telah mengikuti praktek kerja lapangan PT. Central Windu Sejati II di Kawasan Industri Medan.


di

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena kasih dan anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya. Skripsi ini berjudul “Pengaruh Metanol dan NaOH Terhadap Redemen dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat melakukan penelitian di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada komisi pembimbing Ir. Satya R. Siahaan selaku ketua komisi pembimbing dan Ir. A. Halim Sulaiman, M.Sc selaku anggota komisi pembimbing atas arahan dan bimbingan yang diberikan selama penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Medan,

Oktober, 2007 Penulis


DAFTAR ISI

Hal ABSTRACT ....................................................................................................

i

ABSTRAK ......................................................................................................

ii

RINGKASAN .................................................................................................

iii

RIWAYAT HIDUP .........................................................................................

vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................

vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................

ix

DAFTAR TABEL ...........................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................

xiv

PENDAHULUAN .......................................................................................... 1 Latar Belakang ........................................................................................ Tujuan Penelitian ................................................................................. Kegunaan Penelitian ............................................................................ Hipotesis Penelitian ..............................................................................

1 3 4 4

TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ Tanaman Jarak .................................................................................... Manfaat Dan KeunggulanTanaman Jarak ........................................ Lemak dan Minyak .............................................................................. Ekstraksi Lemak dan Minyak ............................................................ Rendering ...................................................................................... Pengepresan mekanis (Mechanical Expression)............................. Ekstraksi pelarut (Solvent Ekstraction)........................................... Minyak Jarak ...................................................................................... Komposisi Kimia Biji dan Minyak Jarak .......................................... Sifat Fisik dan Kimia Minyak Jarak .................................................. Proses Pengolahan Minyak Biji Jarak ............................................... Bahan Tambahan Untuk Proses Produksi Biodiesel ........................ Alkohol atau metanol ...................................................................... Katalis ...... ...................................................................................... Proses Pembuatan Biodiesel ................................................................ Keunggulan Biodiesel ..........................................................................

5 5 7 9 10 10 11 11 12 14 14 16 17 17 18 19 21


Pemurnian Minyak .............................................................................. Proses pemisahan gum (deguming)................................................. Proses pemisahan asam lemak bebas (netralisasi) .......................... Proses pemucatan (bleaching)......................................................... Proses penghilangan bau (deodorisasi)........................................... Esterifikasi Dan Transesterifikasi ...................................................... Esterifikasi asam ............................................................................. Esterifikasi alkalin...........................................................................

21 22 23 23 24 24 24 25

BAHAN DAN METODA .............................................................................. Bahan Penelitian .................................................................................. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................ Bahan ......... ...................................................................................... Reagensia ... ...................................................................................... Alat ............. ...................................................................................... Metoda Penelitian ................................................................................ Model Rancangan ................................................................................ Pelaksanaan Penelitian ........................................................................ Ekstraksi Minyak Jarak ................................................................. Prosedur Pembuatan Biodiesel ...................................................... Pengamatan dan Pengukuran Data.....................................................

33 33 33 33 33 33 34 35 35 35 36 36

Penentuan Rendemen ................................................................. 37 Penentuan Kadar Air ..................................................................... 37 Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas ..................................... 37 Penentuan Bilangan Peroksida ...................................................... 37 Penentuan Viskositas .................................................................... 38 SKEMA PEMBUATAN BIODIESEL DARI TANAMAN JARAK Tahap I Minyak Jarak ......................................................................... 39 Tahap II Minyak Jarak Menjadi Biodiesel ....................................... 40 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil ................ ...................................................................................... Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap parameter yang diamati.......... Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Parameter yang diamati ............ Rendemen (%) ...................................................................................... Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Rendemen .................... Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen ....................... Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen ...................................... Kadar Air (%) ...................................................................................... Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Kadar Air ..................... Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Air ........................ Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konseentrasi NaOH terhadap Kadar Air ...................................... Kadar Asam Lemak Bebas (%) ...........................................................

41 41 42 43 43 44 46 48 48 48 50 50


Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Kadar Asam Lemak Bebas ...................................................................... Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Asam Lemak Bebas ...................................................................... Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Asam Lemak Bebas ............ Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan) ....................................... Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Bilangan Peroksida ...... Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Bilangan Peroksida .......... Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Bilangan Peroksida ........................ Viskositas (N.m-2.s) ............................................................................... Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Viskositas ..................... Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Viskositas ........................ Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Viskositas .......................................

50 52 53 53 53 55 57 57 57 58 60

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 61 Kesimpulan .... ...................................................................................... 61 Saran .............. ...................................................................................... 61 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


DAFTAR TABEL

No

Judul

Hal

1. Komposisi Kimia Biji Jarak ................................................................... 14 2. Kandungan Asam Lemak Minyak Biji Jarak ....................................... 14 3. Sifat fisik dan Kimia Minyak Jarak........................................................ 15 4. Perbandingan Karakteristik SJO dan Biodiesel Jarak Pagar Dengan Beberapa Standar Mutu ......................................................................... 31 5. Pengaruh Kandungan FFA Terhadap Rendemen ............................... 31 6. Standar Mutu Biodiesel .......................................................................... 32 7. Pengaruh Metanol terhadap parameter yang diamati ......................... 41 8. Pengaruh NaOH terhadap Parameter yang Diamati ........................... 42 9. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Rendemen (%) .......................................................................................... 43 10. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen (%) .......................................................................................... 45 11. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Interaksi Konsenterasi Metanol dan NaOH terhadap Rendemen (%) ................................................................ 47

12. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Air (%) .......................................................................................... 49 13. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Asam Lemak Bebas (%) ......................................................................... 50 14. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Asam Lemak Bebas (%) .......................................................................... 52 15. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan) .......................................... 54 16. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan) .......................................... 56


17. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Viskositas (N.m-2.s) ................................................................................... 57 18. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Viskositas (N.m-2.s) ................................................................................... 59


DAFTAR GAMBAR

No

Judul

Hal

1. Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak Pagar Menjadi Biodiesel ..... 29 2. Skema Reaksi Proses Transesterifikasi Dari Trigliserida Dengan Metanol ............. ...................................................................................... 30 3. Skema Ekstraksi Minyak Biji Jarak .................................................... 39 4. Skema Minyak Jarak Menjadi Biodiesel .............................................. 40 5.

Grafik Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Rendemen ............ 44

6.

Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen .............. 46

7. Grafik Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen ............................................. 48 8.

Grafik Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Kadar Air ............ 49

9.

Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Air .............. 46

10. Grafik Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Asam Lemak Bebas ............................................................................... 50 11. Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Asam Lemak Bebas ............................................................................... 53 12. Grafik Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Bilangan Peroksida ............................................................................... 55 13. Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Bilangan Peroksida ............................................................................... 56 14. Grafik Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Viskositas ............. 57 15. Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen ............... 59


PENDAHULUAN

Latar Belakang Kehidupan manusia tidak pernah lepas dari kebutuhan energi. Selama ini masyarakat

Indonesia

hanya

menggantung

kebutuhan

energi

BBM

(Bahan Bakar Minyak) untuk pembangkit tenaga motor pada sumber energi minyak yang terbuat dari fosil padahal cadangan bahan pembuat minyak ini semakin menipis dan akan segera habis dalam beberapa tahun mendatang. Penurunan jumlah cadangan minyak disertai pula dengan penurunan produksi minyak mencapai 10 % per tahun. Kondisi ini perlu penanganan yang serius, mengingat kebutuhan bahan bakar terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Pertambahan jumlah penduduk yang disertai dengan peningkatan kesejahteraan masyarakat berdampak pada makin meningkatnya kebutuhan akan sarana transportasi dan aktivasi industri. Hal ini tentu saja menyebabkan kebutuhan akan bahan bakar cair juga semakin meningkat. Menurut data Automotive Diesel Oil, konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam negeri. Peningkatan kebutuhan bahan bakar minyak merupakan suatu hal yang tidak dapat dihindari dan akan terus terjadi akibat semakin banyaknya populasi jumlah penduduk, munculnya industri-industri baru dan teknologi automotif yang akan terus berkembang. Di Indonesia biodiesel belum dikembangkan untuk skala komersial namun masih terbatas dalam skala penelitian, padahal Indonesia memiliki potensi yang sangat

besar

dibanding

negara-negara

lain.

Penyesuaian

harga

BBM


(Bahan Bakar Minyak) dengan harga pasar BBM dunia memacu percepatan pengembangan dan penggunaan biodisel sebagai bahan bakar alternatif pengganti minyak solar. Beberapa faktor yang menyebabkan mengapa bangsa kita belum terpacu untuk memanfaatkan biodisel untuk skala komersial diantaranya adalah karena: a. Harga bahan bakar minyak yang sangat murah karena subsidi yang besar dari pemerintah (sebelum Oktober 2005), sehingga masyarakat tidak ikut peduli untuk memikir bahan bakar alternatif. Subsidi yang besar ini menjadi harga atau biaya produksi bahan bakar alternatif lebih tinggi dibanding harga pasar minyak mineral. b. Ketidakpedulian dan tingkat kesadaran masyarakat yang masih rendah mengenai kelestarian lingkungan dan kesehatan. Banyak masyarakat Indonesia yang belum memahami benar, bahwa bahan bakar minyak yang selama ini digunakan membawa dampak yang negatif luar biasa bagi lingkungan dan kesehatan. Minyak dapat mencemari tanah, air dan udara serta gas buang yang dihasilkan berbahaya bagi kesehatan. Jarak pagar (Jatropha curcas L) merupakan tanaman yang sejak 50 tahun lalu sudah dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah untuk lampu petromak. Saat ini di tengah kondisi ketersediaan bahan bakar minyak yang berasal dari minyak bumi semakin menipis, serta harganya yang semakin meningkat, maka penggunaan jarak pagar sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti minyak tanah maupun solar (biodiesel) akan sangat membantu mengatasi masalah ini.


Minyak jarak bisa menggantikan minyak diesel untuk menggerakkan generator pembangkit listrik. Karena pohon jarak bisa ditanam dihampir semua wilayah Indonesia, maka minyak jarak juga dapat diproduksi sendiri oleh masyarakat yang membutuhkan listrik untuk membantu membangkitkan energi listrik misalnya di daerah terpencil. Tanaman jarak sudah dikenal oleh masyarakat tetapi sebatas tanaman pagar atau pembatas bagi petani, karena dianggap tidak ekonomis sedangkan daun dan buahnya hanya digunakan untuk pakan ternak. Tanaman jarak adalah salah satu tanaman yang berpotensi sebagai bahan baku biodiesel. Biji jarak dapat menghasilkan minyak yang dapat digunakan sebagi bahan bakar pengganti minyak diesel (solar) dan minyak tanah. Untuk dapat meningkatkan rendemen minyak jarak maka dapat dilakukan dengan menggunakan alat pengepres yang lebih baik misalnya screw press (alat pengepres bentuk ulir), sedangkan untuk menurunkan viskositas dan titik nyala dari minyak jarak sehingga dapat digunakan sebagai biodiesel, dapat dilakukan proses esterifikasi dan transesterifikasi pada minyak jarak. NaOH merupakan bersifat katalis yang digunakan untuk memulai reaksi dengan bahan lain, dapat mengkatalis reaksi dengan cara mendonorkan elektron ke grup alkoksi, sehingga membuat gugus ini lebih reaktif. Metanol digunakan pada proses transesterifikasi yang mempengaruhi reaksi kesetimbangan. Dari uraian diatas, maka penulis tertarik untuk meneliti tentang tanaman jarak dimana penulis mengambil judul “Pengaruh Metanol dan NaOH Terhadap Rendemen dan Mutu Minjak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar.”


Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh metanol dan NaOH terhadap rendemen dan mutu minyak jarak sebagai substitusi bahan bakar solar. Kegunaan Penelitian -

Sebagai sumber informasi pada pengolahan minyak jarak

-

Sebagai sumber data dalam penyusunan skripsi di Departemen Teknologi Pertanian, Program Studi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Hipotesis Penelitian -

Diduga ada pengaruh kuantitas metanol terhadap rendemen dan mutu minyak jarak sebagai substitusi bahan bakar solar.

-

Diduga ada pengaruh konsentrasi NaOH terhadap rendemen dan mutu minyak jarak sebagai substitusi bahan bakar solar.

-

Diduga adanya interaksi kuantitas metanol dengan konsentrasi NaOH terhadap rendemen dan mutu minyak jarak sebagai substitusi bahan bakar solar.


TINJAUAN PUSTAKA

Tanaman Jarak Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiaceae, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Klasifikasi tanaman jarak pagar adalah sebagai berikut : Divisi

: Spermatophyta

Subdivisi

: Angiosspermae

Kelas

: Dicotyledonae

Ordo

: Euphorbiaceae

Genus

: Jatropha

Spesies

: Jatropha curcas Linn.

(Hambali, et al., 2006). Tanaman jarak (Jatropha curcas L.) masih satu keluarga dengan pohon karet dan

ubi kayu sehingga karakter biologinya tidak terlalu jauh berbeda.

Tanaman ini dapat tumbuh dengan cepat di tempat yang subur, bahkan tinggi pohonnya dapat mencapai 7 meter. Keistimewaan tanaman ini adalah tahan terhadap kekeringan. Jadi, tetap hidup meskipun ditanam di lahan tandus ( Priyanto, 2007). Tanaman jarak dikenal sebagai jarak pagar dan merupakan tanaman semak yang tumbuh dengan cepat. Tanaman ini tahan kekeringan dan dapat tumbuh di tempat-tempat dengan curah hujan 200 mm hingga 1500 mm per tahun (Umm, 2006). Daun tanaman jarak pagar adalah daun tunggal berlekuk dan bersudut 3 atau 5

daun tersebar di sepanjang batang. Permukaan atas dan bawah daun

berwarna hijau dengan bagian bawah lebih pucat dibanding permukaan atas. Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Daunnya lebar dan berbentuk jantung atau bulat telur melebar dengan panjang 5 – 15 cm. Helai daunnya bertoreh, berlekuk, dan ujungnya meruncing. Tulang daun menjari dengan jumlah 5 – 7 tulang daun utama. Daunnya dihubungkan dengan

tangkai

daun.

Panjang

tangkai

daun

antara

4–15

cm

(Hambali., et al, 2006). Bunga tanaman jarak adalah bunga majemuk berbentuk malai, berwarna kuning kehijauan, berkelamin tunggal, dan berumah satu (putik dan benang sari dalam satu tanaman). Bunga betina 4 – 5 kali lebih banyak dari bunga jantan. Bunga jantan maupun bunga betina tersusun dalam rangkaian berbentuk cawan yang tumbuh di ujung batang atau ketiak daun. Bunganya mempunyai 5 kelopak berbentuk bulat telur dengan panjang

kurang lebih 4 mm. Benang sari

mengumpul pada pangkal berwarna kuning. Tangkai putik pendek berwarna hijau dan kepala putik melengkung keluar berwarna kuning. Bunganya mempunyai 5 mahkota berwarna keunguan. Setiap tandan terdapat lebih dari 15 bunga. Jarak pagar termasuk tanaman monoecious dan bunganya uniseksual. Kadang kala muncul bunga hermaprodit yang berbentuk cawan berwarna hijau kekuningan (Hambali, et al., 2006). Buah tanaman jarak pagar berupa buah kotak berbentuk bulat telur dengan diameter 2 – 4 cm. Panjang buah 2 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm. Buah berwarna hijau ketika muda serta abu –abu kecoklatan atau kehitaman ketika masak. Buah jarak terbagi menjadi 3 ruang, masing–masing ruang berisi satu biji sehingga dalam setiap buah terdapat 3 biji. Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna cokelat kehitaman biji inilah yang banyak mengandung minyak dengan


rendemen sekitar 30 % - 50 % dan mengandung toksin sehingga tidak dapat dimakan (Hambali, et al., 2006). Panen buah jarak dapat dilakukan pada saat buah jarak sudah mulai tua yang ditandai dengan 75 % buah pada sebuah malai sudah mengering. Ciri-ciri buah yang sudah dapat dipanen adalah batas antar ruang biji sudah tampak jelas bergaris. Pada satu buah terdapat 3 biji. Waktu panen harus tepat sebab keterlambatan akan mengakibatkan pecahnya kulit biji dan biji akan terlempar keluar (Trubus, 2005). Panen dilakukan dengan cara memotong malai menggunakan pisau yang tajam. Buah yang masih berkulit kemudian dijemur selama 3 hari dan kulit buah akan pecah dengan sendirinya. Biji-biji yang diperoleh dijemur kembali kemudian disimpan (Ketaren, 1986).

Manfaat Dan Keunggulan Tanaman Jarak Keuntungan dari tanaman jarak sangat bervariasi. Hampir seluruh dari bagian tanaman jarak dapat difungsikan. Daun tanaman jarak dapat digunakan sebagai makanan ulat sutra, antiseptik dan antiradang, getahnya bisa menyembuhkan luka dan untuk pengobatan lainnya, daging buahnya bisa untuk pupuk hijau dan produksi gas, bijinya untuk pakan ternak, serta dapat dijadikan bahan bakar pengganti minyak diesel dan minyak tanah (Wikipedia, 2006). Bagian tanaman jarak yang dapat dimanfaatkan adalah biji, akar, daun dan minyak dari bijinya. Bagian daun digunakan sebagai obat untuk penyakit koreng, gatal, batuk sesak dan hernia. Bagian akar digunakan untuk rematik sendi, tetanus, epilepsi, luka terpukul, TBC kelenjar dan gangguan jiwa. Bagian biji digunakan untuk mengurangi kesulitan buang air besar, kanker mulut rahim dan kulit Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

(carcinoms of cervis and skin), visceroptosis/gastroptosis, kesulitan melahirkan dan retensi plasenta/ari-ari, kelumpuhan otot muka, TBC kelenjar, bisul, koreng, scabies, infeksi jamur dan bengkak (Umm, 2005). Semua bagian tanaman ini berguna. Daunnya untuk makanan ulat sutra, anti septik, dan anti radang, sedangkan getahnya untuk penyembuh luka dan pengobatan lain. Yang paling tinggi manfaatnya adalah buahnya. Daging buahnya bisa untuk pupuk hijau dan produksi gas, sementara bijinya untuk pakan ternak (dari varietas tak beracun) dan yang dalam pengujian sudah terbukti adalah untuk bahan

bakar

pengganti

minyak

diesel

(solar)

dan

minyak

tanah

(Suara Pembaruan, 2006). Minyak jarak dan turunannya digunakan dalam industri cat, pelumas, tinta cetak dan sebagai bahan baku dalam industri-industri plastik dan nilon. Dalam jumlah kecil minyak jarak dan turunannya juga digunakan untuk pembuatan kosmetik, semir dan lilin. Tempurung jarak juga masih dapat dimanfaatkan melalui teknologi pirolisa dan dapat digunakan sebagai bahan bakar kompor (Trubus, 2005). Sebelum digunakan untuk berbagai keperluan, minyak jarak perlu diolah lebih dahulu. Pengolahan ini meliputi dehidrasi, oksidasi, hidrogenasi, sulfitasi, penyabunan dan sebagainya. Pengolahan tersebut mengakibatkan perubahan sifat fisika-kimia minyak jarak (Ketaren, 1986). Keunggulan jarak pagar adalah : 1. Jarak pagar tahan terhadap kekeringan dan dapat ditanam di iklim padang pasir, juga dapat tumbuh subur pada berbagai jenis tanah. Tanaman ini mudah


beradaptasi di manapun (tanah berpasir, tanah berkerikil maupun tanah yang mengandung garam). 2. Jarak pagar tidak terlalu memerlukan perawatan. 3. Dapat beradaptasi terhadap berbagai cuaca. 4. Tidak diserang hama dan tidak dikonsumsi oleh ternak (lembu atau domba / kambing). 5. Jarak pagar dapat bertahan dalam waktu yang lama pada kondisi kering. 6. Mudah berkembang biak. 7. Pertumbuhannya cepat, dan dapat dipanen pada usia 6 – 8 bulan. 8. Mulai menghasilkan setelah tahun kedua dan dapat berproduksi sampai umur 40 – 50 tahun. 9. Ampas setelah proses ekstraksi merupakan bahan organik yang sangat bagus untuk pupuk (38% protein rasio N : P : K = 2,7 : 1,2 : 1 ). 10. Jarak pagar dapat berproduksi sepanjang tahun jika diairi. 11. Dapat digunakan sebagai tanaman penghijauan dan reboisasi. (Susilo, 2006).

Lemak dan Minyak Lemak dan minyak adalah bahan-bahan yang tidak larut dalam air yang berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hewan. Lemak dan minyak yang digunakan dalam makanan sebagian besar adalah trigliserida yang merupakan ester dari gliserol dan berbagai asam lemak (Buckle, et al., 1987). Lemak dan minyak terdiri dari trigliserida campuran, yang merupakan ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang. Minyak nabati terdapat dalam buah-buahan, kacang-kacangan, biji-bijian, akar tanaman dan sayur-sayuran. Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Dalam jaringan hewan lemak terdapat di seluruh badan tetapi jumlah terbanyak terdapat dalam jaringan adiposa dan tulang sumsum (Ketaren, 1986). Lemak hewani mengandung banyak sterol yang disebut kolesterol, sedangkan lemak nabati mengandung fitosterol dan lebih banyak asam lemak tak jenuh sehingga umumnya berbentuk cair (Winarno, 1992). Berdasarkan sifat titik cair, dikenal dua macam istilah dalam gliserida yaitu minyak dan lemak. Minyak adalah gliserida yang berbentuk cair sedangkan lemak berbentuk padat pada suhu kamar. Oleh karena ketidakjenuhan gliserida mengakibatkan perbedaan titik cair gliserida (Winarno, et al., 1980). Jenis minyak mengering (drying oil) adalah minyak yang mempunyai sifat dapat mengering jika kena oksidasi, dan akan berubah menjadi lapisan tebal, bersifat kental dan membentuk sejenis selaput jika dibiarkan di udara terbuka. Istilah minyak “setengah mengering,” berupa minyak yang mempunyai daya mengering yang lambat (Ketaren, 1986).

Ektraksi Lemak dan Minyak Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Adapun cara ekstraksi ini bermacam-macam, yaitu rendering (dry rendering dan wet rendering), mechanichal expression dan solvent extraction (Ketaren, 1986).

- Rendering Lemak-lemak hewani dikeluarkan dari sel-sel tenunan dengan cara pemanasan sehingga selnya pecah dan lemaknya terekstraksi keluar. Cara ini dikenal dengan nama rendering (Winarno, 1999).


Wet rendering adalah proses rendering dengan penambahan sejumlah air selama berlangsungnya proses tersebut. Dry rendering adalah cara rendering tanpa penambahan air selama proses berlangsung (Ketaren, 1986).

- Pengepresan Mekanis (Mechanical Expression) Ada beberapa jenis alat pemisah dan pengepres mekanik yang digunakan untuk memisahkan minyak dari biji-bijian. Biji-bijian terlebih dahulu dipanaskan sebentar hingga sebagian dari dinding sel hancur dan untuk mencairkan lemak agar lebih mudah dibebaskan. Suhu dari pemanasan tidak boleh melebihi batas atau akan mengakibatkan warna minyak menjadi gelap (Potter, 1986). Pengepresan mekanis merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau lemak, terutama untuk bahan yang berasal dari biji-bijian. Cara ini dilakukan untuk memisahkan minyak dari bahan yang berkadar minyak tinggi (30 – 70 %). Pada pengepressan mekanis ini perlu dilakukan perlakuan pendahuluan sebelum minyak atau lemak dipisahkan dari bijinya. Perlakuan pendahuluan tersebut mencakup pembuatan serpih, perajangan dan penggilingan serta tempering atau pemasakan (Ketaren, 1986). Dua cara yang umum dalaam pengepresan mekanis, yaitu : 1) Pengepresan hidraulik (hydraulic pressing) Pada cara hydraulic pressing, bahan dipres dengan tekanan sekitar 2000 pound/inch2 (140,6 kg/cm2 = 136 atm). Banyaknya minyak atau lemak yang dapat diekstraksi tergantung dari lamanya pengepresan, tekanan yang dipergunakan, serta kandungan minyak dalam bahan asal. Sedangkan


banyaknya minyak yang tersisa pada bungkil bervariasi sekitar 4 sampai 6 persen, tergantung lamanya bungkil ditekan di bawah tekanan hidraulik. 2) Pengepressan berulir (expeller pressing) Cara expeller pressing memerlukan perlakuan pendahuluan yang terdiri dari proses pemasakan atau tempering. Proses pemasakan berlangsung pada temperatur 240 0F (115,5 ºC) dengan tekanan sekitar 15 – 20 ton/inch2. Kadar air minyak atau lemak yang dihasilkan berkisar sekitar 2,5 – 3,5 persen, sedangkan bungkil yang dihasilkan masih mengandung minyak sekitar 4 – 5 persen. (Ketaren, 1986).

- Ekstraksi pelarut (solvent extraction) Cara ekstraksi ini dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut dan digunakan untuk bahan yang kandungan minyaknya rendah. Lemak dalam bahan dilarutkan dengan pelarut. Tetapi cara ini kurang efektif, karena pelarut mahal dan lemak yang diperoleh harus dipisahkan dari pelarutnya dengan cara diuapkan (Winarno, 1992). Pelarut yang digunankan antara lain hidrokarbon, alkohol, aseton, karbondisulfida, pelarut yang berhalogen. Ekstraksi pelarut terutama penting jika diharapkan sisa yang berkandung lemak rendah misalnya tepung kedele untuk pembuatan tekstur nabati (Buckle, et al., 1987).

Minyak Jarak Proses pengepresan agar efektif dilakukan bertahap antara empat sampai enam kali. Ampas hasil pengepresan tahap pertama masih mengandung minyak Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

sangat tinggi karena ampas masih menyerap minyak yang telah keluar melewati dinding sel pada saat pada tekanan kembali ke tekanan atmosfer sehingga diperlukan pengepresan tahap kedua. Ampas hasil pengepresan tahap dua juga masih mengandung minyak oleh karena itu juga diperlukan ampas hasil ekstraksi mekanik tahap dua. Pengepresan ini diulang hingga empat sampai enam kali agar tingkat ekstraksinya (extraction grade) bisa tinggi. Dengan pengepresan 4 – 6 tahap tingkat ekstraksi bisa mencapai 95 %, artinya bila kandungan biji jarak 35% maka bisa terekstraksi sekitar 33,25% (Susilo, 2006). Minyak jarak dihasilkan dari biji buah jarak dengan proses ekstraksi menggunakan mesin pengepres atau menggunakan pelarut. Crude bio oil dihasilkan dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut dan kemudian dilanjutkan dengan proses pirolisis dan untuk menghasilkan modified bio oil dilanjutkan dengan proses partial cracking. Modified bio oil dapat digunakan sebagai bahan substitusi minyak tanah. Bahan bakar biji jarak ini dapat digunakan sebagai alternatif sumber energi yaitu sebagai pengganti bahan bakar solar, sehingga bisa digunakan untuk mobil dengan mesin diesel, mesin penggilingan beras dan kapalkapal nelayan (Suara Pembaruan, 2005). Minyak jarak (Jatropha Oil) akhir-akhir ini mulai banyak diperkenalkan sebagai energi alternatif biodiesel. Biodiesel tersebut dihasilkan dari minyak yang diperoleh dari biji tanaman jarak yang banyak tumbuh di daerah tropis seperti Indonesia. Dan dalam berbagai penelitian tentang minyak yang dihasilkan oleh tanaman ini, tampaknya dapat menjadi substitusi bahan bakar diesel (Berita Iptek, 2005).


Komposisi Kimia Biji dan Minyak Jarak Biji jarak terdiri dari 75 % kernel (daging biji) dan 25 % kulit dengan komposisi kimia seperti pada Tabel 1. Minyak jarak mempunyai kandungan asam lemak seperti pada Tabel 2. Tabel 1. Komposisi Kimia Biji Jarak Komponen Minyak Karbohidrat Serat Abu Protein

Jumlah (%) 54 13 12,5 2,5 18

Sumber : Ketaren, (1986). Tabel 2. Kandungan Asam Lemak Minyak Biji Jarak Asam Lemak Asam Risinoleat Asam Oleat Asam Linoleat Asam Stearat Asam Dihidroksi Stearat

Jumlah (%) 86 8,5 3,5 0,5-2,0 1-2

Sumber : Ketaren, (1986).

Sifat Fisik dan Kimia Minyak Jarak Minyak jarak mempunyai rasa asam dan dapat dibedakan dengan trigliserida lainnya karena bobot jenis. Kekentalan (viskositas) dan bilangan asetil serta kelarutannya dalam alkohol nilainya relatif tinggi. Minyak jarak larut dalam etil alkohol 95 % pada suhu kamar serta pelarut organik yang polar dan sedikit larut dalam golongan hidrokarbon alifatis. Nilai kelarutan dalam petroleum eter relatif rendah dan dapat dipakai untuk membedakannya dengan golongan


trigliserida lainnya. Kandungan tokoferol relatif kecil (0,05%) serta kandungan asam lemak essensial yang sangat rendah menyebabkan minyak jarak tersebut berbeda dengan minyak nabati lainnya (Ketaren, 1986). Sebagai alternatif bahan bakar minyak, maka minyak biji jarak sudah memenuhi syarat ideal sebuah bahan bakar, yaitu nilai kalorinya 35,58 MJ/kg, bilangan asam 3,08 mg KOH/g, titik nyala 290 0C, viskositas 50,80 cSt dan densitas 0,0181 g/cm3. Minyak jarak berwarna kuning bening, memiliki bilangan iodin tinggi yaitu 105,2 mg yang berarti kandungan minyak tak jenuhnya sangat tinggi, terutama terdiri atas asam oleat dan linoleat yang mencapai 90 % (Trubus,2005). Sifat fisik dan kimia minyak jarak dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Sifat Fisik dan Kimia Minyak Jarak Karakteristik Viskositas (gardner-hold),25oC Bobot Jenis 20/20 0C Bilangan Asam Bilangan penyabunan Bilangan tak Tersabun Bilangan Iod (Wijs) Warna (appearance) Warna Gardner (max) Indeks Bias Kelarutan dalam alkohol (20 0C) Bilangan asetil Titik Nyala (tag close cup) Titik Nyala (Cleveland open cup) Antoignition temperature Titik Api Titik Didih Putaran optic, 200 mm Koefisien Muai per oC Pour Point Tengangan permukaan pada 20 oC Sumber : Bailey (1950) di dalam Ketaren (1986).

Nilai u-v(6,3-8,8 st) 0,957-0,963 0,4-4,0 176-181 0,7 82-88 Bening Tidak lebih gelap dari 3 1,477-1,478 Jernih (tidak keruh) 145-154 230 0C 285 0C 449 0C 322 0C Dec +7,5 SD + 9,0 0,00066 -33 0C 39,9 dyne/cm


Minyak jarak pagar mempunyai ikatan rangkap sehingga viskositasnya rendah (encer) sedangkan minyak jarak ricinus (Ricinus communis), tidak memiliki ikatan rangkap dan mempunyai gugus OH sehingga minyaknya lebih kental. Pada suhu 25 0C viskositas minyak jarak ricinus mencapai 600-800 cP dan pada suhu 100 0C mencapai 15-20 cP sehingga minyak jarak ricinus sesuai untuk digunakan sebagai pelumas (Trubus, 2005). Minyak jarak ricinus mengandung asam risinoleat yang sangat tinggi yaitu 89,5 %, juga mengandung asam lemak linoleat 4,2 %, asam oleat 3,0 %, asam stearat 1,0 %. Asam risinoleat mempunyai nilai saponifikasi 186, nilai wijs iodin 89 dan titik leleh 5,5 0C (Trubus, 2005). Pada minyak jarak, terdapat banyak oksigen sehingga pembakaran sempurna. Akibatnya, buangannya tidak berbahaya dan bersih. Namun nilai kalorinya lebih rendah dari solar. Sementara solar tidak memiliki oksigen sehingga hanya proses pembakarannya yang tidak sempurna (Kompas, 2006). Proses Pengolahan Minyak Biji Jarak Proses pengolahan minyak biji jarak dari buah jarak meliputi : pengeringan buah jarak yang bertujuan untuk mengeluarkan biji dari buah jarak, pengeringan biji jarak hingga diperoleh kadar air biji 6 %, pemisahan kulit biji (cangkang) dengan daging biji yang dapat dilakukan secara manual atau menggunakan mesin pemisah biji jarak, proses pemanasan daging biji (steam) pada suhu 170 0C selama 30 menit, penghancuran daging biji, pengepresan minyak dengan menggunakan mesin pengepres dan penyaringan minyak (Trubus, 2005).


Beberapa metoda yang dapat digunakan untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak adalah Rendering, teknik pengepresan mekanis (mechanical expression), dan menggunakan pelarut (solvent extraction). Pengepresan mekanis merupakan cara pemisahan minyak dari bahan yang berupa biji – bijian. Cara ini paling sesuai untuk memisahkan minyak dari bahan yang kadar minyaknya tinggi, yaitu sekitar 30 – 50 %. Dengan demikian, metode ekstraksi yang paling sesuai untuk biji jarak

yaitu teknik

pengepresan mekanis (Hambali, et al., 2006). Bungkil biji jarak dari hasil pengepresan minyak jarak dapat digunakan sebagai pakan ternak setelah terlebih dahulu membuang racun ricin dan kurkinnya. Kadar racun jarak yang ditanam di Indonesia belum diketahui, sedangkan jarak Riccinus communis yang dibudidayakan di Negara-negara lain seperti Afrika selatan, Israel dan Turki berkadar ricin 3,3 – 3,9 mg/g. Setelah proses pemanasan racun kurkin akan kehilangan daya toksinnya sedangkan racun ricin dapat dihilangkan dengan perlakuan kimiawi yaitu dengan menambahkan etanol dan NaOH (Trubus, 2005).

Bahan Tambahan Untuk Proses Produksi Biodiesel a. Alkohol atau metanol Untuk membuat biodiesel, ester dalam minyak nabati perlu dipisahkan dari gliserol. Ester tersebut merupakan bahan dasar penyusun biodiesel. Selama proses transesterifikasi, komponen gliserol dari minyak nabati digantikan oleh alkohol, baik etanol maupun alkohol metanol. Etanol merupakan alkohol yang terbuat dari padi-padian. Metanol adalah alkohol yang dapat dibuat dari batu bara, gas alam, atau kayu. Metanol lebih dipilih daripada etanol karena mampu memproduksi Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

reaksi biodiesel yang lebih stabil. Namun, metanol merupakan alkohol yang agresif sehingga bisa berakibat fatal bila terminum dan memerlukan kewaspadaan yang tinggi dalam penanganannya ( Syah, 2006). Alkohol yang paling umum digunakan untuk transesterifikasi adalah metanol, karena harganya lebih murah dan daya reaksinya lebih tinggi dibandingkan dengan alkohol yang berantai panjang. Proses metanolisis berkatalisis alkali dapat dilakukan pada suhu ruangan dan akan menghasilkan ester lebih dari 80 % beberapa saat setelah reaksi dilangsungkan (sekitar 5 menit). Pemisahan fase ester dan gliserol berlangsung cepat sempurna. berbeda dengan etanol, metanol tersedia dalam bentuk absolute yang mudah diperoleh, sehingga hidrolisa dan pembentukan sabun akibat air yang terdapat dalam alkohol dapat diminimalkan (Syah,2006). Alkohol yang digunakan bisa berupa metanol atau etanol. Pada proses pembuatan biodiesel, disarankan metanol karena lebih mudah penggunaannya. Metanol juga merupakan jenis alkohol dengan berat molekul paling ringan sehingga jumlah yang diperlukan lebih sedikit yaitu sekitar 15 – 20 % dari berat minyak sedangkan dengan etanol dibutuhkan 30 % dari berat minyak (Susilo, 2006). 2. Katalis Katalis adalah suatu bahan yang digunakan untuk memulai reaksi dengan bahan lain. Katalis yang mungkin untuk reaksi biodiesel adalah natrium hidroksida (NaOH) dan kalium hidroksida (KOH). Natrium hidroksida biasanya disebut dengan soda api. Kalium hidoksida dapat digunakan jika natrium hidroksida tidak tersedia. Keduanya berbentuk serbuk, butiran, atau pellet. Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Natrium dan kalium hidroksida dapat merusak kulit, mata, sumsum, dan berakibatkan fatal jika tertelan (Syah, 2006). Natrium hidroksida (NaOH) atau Kalium hidroksida (KOH) merupakan katalis basa yang dapat digunakan. Dalam proses pembuatan biodiesel, KOH lebih mudah digunakan dan waktu yang diperlukan 1,4 kali lebih cepat dibandingkan dengan penggunaan NaOH serta memberikan hasil samping pupuk potash. NaOH lebih mudah didapatkan dan harganya lebih murah. Bahan–bahan ini dapat dibeli di toko–toko kimia (Susilo, 2006).

Proses Pembuatan Biodisel Pembuatan biodiesel diawali dengann memasukan SJO (Straight Jathropa Oil) ke tangki penampungan, lalu sementara itu, reaksikan (campurkan) metanol 20 % dengan NaOH 1 % dari berat minyak jarak kasar yang diolah. Selanjutnya, masukan campuran ini ke dalam tangki penampung yang berisi SJO. Aduk selama 60 – 90 menit pada temperatur stabil 60 0C (Priyanto, 2007). Setelah proses tersebut berlangsung akan terjadi dua lapisan, cairan di bagian atas berupa biodiesel dan cairan di bawahnya berupa gliserol. Dua lapisan akan terbentuk secara sempurna setelah dibiarkan selamah 10 jam. Untuk mendapatkan biodiesel, lapisan bagian atas tersebut diambil, lalu dibersihkan dari sisa katalisator menggunakan air panas. Pencucian dengan air panas ini bisa dilakukan hingga 2 – 3 kali. Setelah lakukan pemisahan biodiesel dengan air kemudian keringkan menggunakan pemanas, biodiesel baru baru bisa digunakan. Pengolahan SJO menjadi biodiesel seperti ini sudah memenuhi syarat untuk digunakan sebagai bhan bakar mesin diesel, seperti mesin mobil (Priyanto, 2006).


Biodiesel diproses berdasarkan reaksi kimia yang disebut Transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya adalah mereaksikan minyak nabati dengan metanol atau etanol yang di bantu dengan katalisator soda api (NaOH) atau KOH (Syah, 2006). Pada dasarnya, pabrik biodiesel adalah tempat untuk mengkonversi tersebut sesungguhnya tidak lebih dari suatu tindakan mencampur minyak nabati dengan alkohol, mengaduk, dan merebusnya. Maka dapat dibayangkan, bahwa suatu pabrik biodiesel sebenarnya hanyalah bejana–bejana atau tangki perebus dengan alat pengaduk minyak nabati dan alkohol. Tangki–tangki tersebut bisa berkapasitas kecil, juga bisa berkapasitas besar (Syah, 2006). Metil ester (biodiesel) dari minyak jarak pagar dapat dihasilkan melalui proses Transesterifikasi trigliserida dari minyak jarak. Transesterifikasi adalah penggantian gugus alkohol dari aster dengan alkohol lain dalam suatu proses yang menyerupai hidrolisis. Namun berbeda dengan hidrolisis, pada proses Transesterifikasi bahan yang digunakan bukan air melainkan alkohol. Umumnya, katalis yang digunakan adalah NaOH dan KOH (Hambali, et al., 2006). Refined fatty oil yang memiliki kadar asam lemak bebas (free fatty oil) rendah, sekitar 2 % bisa langsung diproses dengan metode transesterifikasi menggunakan katalis alkalin untuk menghasilkan metil ester dan gliserol. Namun bila kadar asam minyak tersebut masih tinggi, maka sebelumnya perlu dilakukan proses praesterifikasi terhadap minyak tersebut. Kandungan air dalam minyak tumbuhan juga harus diperiksa sebelum dilakukan proses transesterifikasi (Berita iptek, 2006).


Keunggulan Biodiesel 1. Angka setana tinggi (>50), yakni angka yang menunjukan ukuran baik tidaknya kualitas solar berdasarkan sifaf kecepatan bakar dalm ruang bakar mesin. Semakin tinggi bilangan setana, semakin cepat pembakaran semakin baik efisiensi termodinamisnya. 2. Titik kilat tinggi, yakni temperatur terendah yang dapat menyebabkan uap biodiesel menyala, sehingga biodiesel lebih aman dari bahaya kebakaran pada saat disimpan maupun pada saat didistribusikan dari pada solar 3. Tidak mengandung sulfur dan benzena yang mempunyai sifat karsinogen, serta dapat diuraikan secara alami 4. Menambah pelumasan mesin yang lebih baik daripada solar sehingga akan memperpanjang umur pemakaian mesin 5. Dapat dengan mudah dicampur dengan solar biasa dalam berbagai komposisi dan tidak memerlukan modifikasi mesin apapun 6. Mengurangi asap hitam dari gas asap buang mesin diesel secara signifikan walaupun penambahan hanya 5 % - 10 % volume biodiesel kedalam solar (Efendi, 2006).

Pemurnian Minyak Senyawa pengotor yang biasa terkandung di dalam minyak jarak diantaranya adalah gum (getah atau lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air dan resin), asam lemak bebas, dan senyawa pengotor lainnya. Sebagai contoh, asam lemak bebas yang masih terkandung di dalam biodisel dapat menyebabkan terbentuknya karat (korosif) dan juga dapat dapat


menimbulkan jelaga (kerak) di permukaan injektor mesin diesel. Gum pada minyak jarak akan meningkat viskositas biodisel yang dihasilkan. Proses pemurnian minyak yang perlu dilakukan untuk pembuatan biodisel adalah proses pemisahan gum (degumming) dan proses pemisahan

asam lemak bebas

(netralisasi). Sementara proses pemucatan (bleaching) dan proses penghilangan bau (deodorisasi) tidak diperlukan (Hambali, et al., 2006).

1. Proses pemisahan gum (deguming) Pemisahan gum merupakan suatu proses pemisahan getah atau lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air dan resin, tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak. Biasanya proses ini dilakukan dengan cara penambahan asam fosfat ke dalam minyak, lalu dipanaskan sehingga akan membentuk senyawa fosfolipid yang lebih mudah terpisah dari minyak. Kemudian disusul dengan proses pemusingan (sentrifusi) (Hambali, et al., 2006). Sebelum proses ditransesterifikasi, minyak biasanya mengalami sejumlah tahap pemurnian. Tahap ini dilakukan untuk menghilangkan berbagai bahan yang tidak diinginkan seperti fosfatida, asam lemak bebas, lilin tokoferol, atau zat warna, yang dapat memperlambat reaksi. Tahap pemurnian pertama adalah pembuangan fosfatida, yang dikenal sebagai proses degumming. Fosfatida membuat minyak menjadi gelap (turbid) selama penyimpanan dan mengakibatkan berkumpulnya air dalam produk ester. Fosfatida yang terlarut dapat dibuang dengan penambahan air ke dalam minyak pada suhu 60 – 90 0C dan diikuti pemisahan

sentrifugasi

dari

fase

air

dan

minyak

yang

dimurnikan

(degumming air). Namun, untuk fosfatida yang tidak dapat dihidrasi diperlukan tahap pemurnian tambahan melalui penambahan larutan asam (contoh asam sitrat Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

atau fosforik). Tahap ini diperlukan untuk mendekomposisi bahan tersebut (degumming asam). Dalam tahap ini penambahan sejumlah kecil metanol juga memberi manfaat, karena membuat fosfatida mengembang dan menguap. Pengembangan terbaru dalam pemurnian minyak adalah penerapan hidrolisa enzimatis untuk membuang fosfatida yang terlarut dan yang tidak terlarut secara lebih efektif (Syah, 2006).

2. Proses pemisahan asam lemak bebas (netralisasi) Netralisasi adalah suatu proses pemisahan asam lemak bebas dari minyak atau lemak dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dengan basa atau pereaksi lainnya sehingga membentuk sabun. Pemisahan asam lemak bebas dapat juga dilakukan dengan cara penyulingan yang dikenal dengan istilah deasidifikasi (Hambali, et al., 2006). Deasidifikasi merupakan tahap pemurnian penting untuk minyak makan guna mencegah bau tengik dari produk. Deasidifikasi biasanya dicapai melalui netralisasi sederhana dengan alkali. Alternatif metode deasidifikasi yang lebih banyak mengkonsumsi energi adalah pembuangan asam lemak bebas melalui distilasi (pemurnian). Keunggulan distilasi adalah asam lemak bebas yang diperoleh dapat langsung diambil untuk penggunaan selanjutnya. Proses distilasi juga mampu menghilangkan bahan berbau (Syah, 2006).

3.

Proses pemucatan (bleaching) Pemucatan adalah suatu tahap proses pemurnian minyak untuk menghasilkan

zat – zat warna yang tidak disukai dalam minyak. pemucatan dapat dilakukan dengan pencampuran minyak dengan sejumlah kecil adsorben, seperti tanah serap


(fuller earth), lempung aktif (activeted clay), dan arang aktif, atau dapat juga menggunakan bahan kimia. Adsorben akan menyerap zat – zat warna pengotor sehingga minyak akan menjadi lebih jernih. Namun untuk tujuan pembuatan biodiesel, proses ini tidak diperlukan (Hambali, et al., 2006).

4.

Proses penghilangan bau (deodorisasi) Deodorisasi adalah suatu proses pemurnian minyak yang bertujuan untuk

menghilangkan bau yang tidak enak dalam minyak. Prinsip proses deodorisasi, yaitu penyulingan minyak dengan uap panas dalam tekanan atmosfer atau keadaan vakum.

Hanya

saja

untuk

biodiesel,

proses

ini

tidak

diperlukan

(Hambali, et al., 2006).

Esterifikasi dan Transesterifikasi Transesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel dari refined fatty oil. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (FAME) hingga 98 % dari bahan baku minyak tumbuhan (Bouaid dkk., 2005). Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas (free fatty acid - FFA) tinggi (yakni lebih dari 2 % - Ramadhas dkk. (2005)), maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2 %. Ramadhas dkk. (2005) melakukan dua tahap esterifikasi untuk memproses minyak biji karet mentah (unrefined rubber seed oil) menjadi biodiesel. Kedua proses tersebut adalah: 1. Esterifikasi asam: Ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2 %. Asam Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

sulfat (sulphuric acid) 0.5 wt % dan alkohol (umumnya metanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik. 2. Esterifikasi alkalin: Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap produk tahap pertama di atas menggunakan katalis alkalin. Sodium hidroksida 0.5 wt % dan alkohol (umumnya metanol) dengan rasio molar antara alkohol dan

produk

tahap

pertama

sebesar

9:1

digunakan

dalam

proses

transesterifikasi ini. (Berita iptek, 2007). Kedua proses esterifikasi di atas dilakukan pada temperatur 40 – 50 0C. Esterifikasi dilakukan di dalam wadah berpengaduk magnetik dengan kecepatan konstan. Keberadaan pengaduk ini penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasi alkalin akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan air distilat panas (10 vol %). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel (Berita iptek, 2007). Selain untuk menurunkan kadar asam, pada proses praesterifikasi juga perlu dilakukan pengurangan kadar air. Pada prinsipnya, pengurangan kadar air bisa dilakukan dengan dua cara, separasi gravitasi atau separasi distilasi. Separasi


gravitasi mengandalkan perbedaan densitas antara minyak dengan air, air yang lebih berat akan berposisi di bagian bawah untuk selanjutnya dapat dipisahkan. Sedangkan separasi distilasi mengandalkan titik didih air sekitar 100 0C dan pada beberapa kasus digunakan pula tekanan rendah untuk memaksa air keluar dan terpisah dari minyak (Berita iptek, 2007). Menggunakan proses katalis-asam dua tahap untuk menghasilkan biodiesel dari minyak dedak/bekatul beras (rice bran oil) yang memiliki kadar asam tinggi. Proses tahap pertama dilakukan pada temperatur 60 0C dan tekanan atmosfer. Rasio molar antara methanol dan asam lemak bebas (FFA) diset pada 5:1. Temperatur di dalam wadah/reaktor dijaga dengan cara mencelupkannya ke dalam fluida (oil) dengan temperatur tertentu (oil bath with temperature controller). Pengaduk magnetik digunakan untuk memastikan terjadinya reaksi kimia di seluruh bagian wadah. Asam sulfat (sulphuric acid) 2 wt % dicampurkan terlebih dahulu dengan methanol untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah/reaktor. Setelah 2 jam, proses dihentikan dan campuran di dalam reaktor didinginkan hingga mencapai temperatur ruang. Produk dipisahkan dan dibersihkan menggunakan air. Fasa organik kemudian dipisahkan dari air dan dikeringkan dengan teknik tekanan rendah (vakum). Produk akhir tahap pertama ini kemudian diproses lagi menggunakan katalis asam yang sama, asam sulfat, dengan konsentrasi asam sulfat 2 wt% dan rasio molar antara metanol dan minyak sebesar 9:1. Reaksi dilakukan dalam wadah tertutup pada temperatur 100 0C dan kecepatan pengaduk sebesar 300 rpm (putaran per menit). Sekitar 96 % metil ester bisa dihasilkan menggunakan proses katalis-asam dua tahap ini setelah 8 jam


menggunakan minyak dedak/bekatul beras yang semula memiliki kadar asam lemak bebas (FFA) sebesar 76 % (Berita iptek, 2007). Bila bahan baku minyak yang digunakan merupakan minyak yang telah diproses (refined fatty oil) dengan kadar air dan asam lemak bebas yang rendah, maka proses esterifikasi dengan katalis alkalin bisa langsung dilakukan terhadap minyak tersebut. Transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan, yakni: 1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya sodium hidroksida atau potassium hidroksida) dengan alkohol (umumnya metanol). Konsentrasi alkalin yang digunakan bervariasi antara 0.5 - 1 wt % terhadap massa minyak. Sedangkan alkohol diset pada rasio molar antara alkohol terhadap minyak sebesar 9:1. 2. Pencampuran alkohol + alkalin dengan minyak di dalam wadah yang dijaga pada temperatur tertentu (sekitar 40 – 60 0C) dan dilengkapi dengan pengaduk (baik magnetik ataupun motor elektrik) dengan kecepatan konstan (umumnya pada 600 rpm - putaran per-menit). Keberadaan pengaduk sangat penting untuk memastikan terjadinya reaksi metanolisis secara menyeluruh di dalam campuran. Reaksi metanolisis ini dilakukan sekitar 1 - 2 jam. 3. Setelah reaksi metanolisis berhenti, campuran didiamkan dan perbedaan densitas senyawa di dalam campuran akan mengakibatkan separasi antara metil ester dan gliserol. Metil ester dipisahkan dari gliserol dengan teknik separasi gravitasi. 4. Metil ester yang notabene biodiesel tersebut kemudian dibersihkan menggunakan air distilat untuk memisahkan zat-zat pengotor seperti metanol, sisa Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

katalis alkalin, gliserol dan sabun-sabun (soaps). Lebih tingginya densitas air dibandingkan dengan metil ester menyebabkan prinsip separasi gravitasi berlaku: air berposisi di bagian bawah sedangkan metil ester di bagian atas (Berita iptek, 2007). Transesterifikasi didefenisikan sebagai penukaran grup alkoksi dari ester dengan alkohol lain. Reaksi ini sering melibatkan katalis dengan cara menambahkan asam atau basa. Asam dapat mengkatalis reaksi dengan cara mendonorkan elektron ke grup alkoksi, sehingga bisa membuat gugus ini lebih reaktif. Sebaliknya basa bisa berfungsi sebagai katalis dalam reaksi dengan cara menarik elektron dari alkohol sehingga gugus ini menjadi reaktif (Susilo, 2006). Faktor utama yang mempengaruhi rendemen ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol, jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air dan kandungan asam lemak bebas pada bahan baku yang dapat menghambat reaksi. Faktor lain yang mempengaruhi kandungan ester pada biodiesel, diantaranya kandungan gliserol, jenis alkohol yang digunakan pada reaksi transesterifikasi, jumlah katalis sisa dan kandungan sabun (Hambali, et al., 2006). Proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati disebut transesterifikasi. Transesterifikasi merupakan perubahan bentuk dari satu jenis ester menjadi bentuk ester yang lain. Suatu ester merupakan suatu rantai hidrokarbon yang akan terikat dengan molekul yang lain. Satu molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang terikat pada satu molekul gliserol. Sekitar 20 % molekul minyak nabati adalah gliserol (Syah, 2006). Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Reaksi Transesterifikasi minyak jarak pagar menjadi biodiesel O H2C – OCR

O HC – OCR + 3CH2OH Metanol

H2C - OH

O 3RCOH + HC - OH Metil Ester

H2C – OCR Trigliserida

H2C – OH Gliserol

Gambar 1. Reaksi transesterifikasi minyak jarak pagar menjadi biodiesel (Priyanto, 2007).


Skema reaksi proses transesterifikasi dari trigliserida dengan metanol, CH2 – O – COR1

CH2 – O – COR1

CH – O – COR2 + CH3OH

CH – O – COR 2 + R3 – COOCH3

CH2 – O – COR3

CH2 – OH

CH2 – O – COR1

CH2 – O – COR1

CH – O – COR2 + CH3OH

CH – O – COR 2 + R2 – COOCH3

CH2 – OH

CH2 – OH

CH2 – O – COR1

CH2 – O – OH

CH – OH + CH3OH

CH – O – OH + R1 – COOCH3

CH2 – OH

CH2 – OH

CH2 – O – COR

CH2 – OH

CH – O – COR CH2 – O – COR

+ 3CH3OH

CH – OH + 3 R – COOCH3

(3)

(4)

CH2 – OH Lower phase

Upper phase

Gambar 2. Skema Reaksi Proses Transesterifikasi Dari Trigliserida Dengan Metanol (Syah, 2006).


(1)

(2)

Tabel 4. Perbandingan Karakteristik SJO dan Biodiesel Jarak Pagar Dengan Beberapa Standar Mutu Parameter SJO Biodiesel E DIN 51606 SNI 3 Densitas (grm/cm Pada 20 0C) 0,920 0,879 0,875-0,890 0,850-0,890 Titik nyala (0C)

236

191

Minimum 110

Minimum 100

Bilangan Setana

52

51

Minimum 49

Minimum 51

Viskositas ( N.m-2.s)

52

4,84

3,5-5(40 0C)

2,3-6,0

0,92

0,24

Gliserin total (%)

-

0,088

Maksimum 0,25 Maksimum 0,24

Gliserin bebas (%)

-

0,015

Maksimum 0,02

Maksimum 0,022

17

17,5

Maksimum 10

Maksimum 10

Abu sulfat (%)

-

0,014

Maksimum 0,03

Maksimum 100

Metanol (%)

-

0,06

Maksimum 0,3

-

Bilangan netralisasi (mg KOH/grm)

Fosfat (ppm)

Maksimum 0,50

Maksimum 0,8

Sumber: Bahan-Bahan BPPT di dalam Priyanto (2007). Tabel 4. Pengaruh Kandungan FFA Terhadap Rendemen Kandungan FFA Rendemen Proses Kandungan FFA Bahan Baku (%) (%) Biodiesel (%) 1,97 90,01 0,06 3,39

85,92

0,06

5,31

82,69

0,06

6,67

71,01

0,08

8,58

66,38

0,14

10,41

59,31

0,17

11,97

Transesterifikasi Gagal

13,46

Transesterifikasi Gagal

Sumber : Susilo, (2006).


Tabel 5. Standar Mutu Biodiesel Sifat Bahan Bakar Titik bakar

Satuan 0

C

DIN 51606 Standart Jerman 100 min

Kandungan air

Vol %

Residu karbon

Wt%

0,39 max

0,05 max

Abu sulfat

Wt%

-

0,020 max

Viskositas

CSt

3,5-5,0

1,96-6,5

Kadar belerang

Wt%

0,01 max

0,05 max

-

49 min

40 min

-

3 0C

Bilangan setana Titik embun

0

Karat tembaga

-

-

US ASTM Standart USA 100 min

C

0,05

1 max

3 max

Jumlah asam

mg/g

0,50 max

0,80 max

Gliserin bebas

Wt%

0,02 max

0,02 max

Total gliserida

Wt%

0,25 max

0,24 max

Sumber: Anonim (2001) di dalam Susilo (2006).


BAHAN DAN METODA Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah biji jarak yang diperoleh dari Perkebunan Jarak Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan September 2007 di Laboratorium Unit Produksi

Departemen

Teknologi

Pertanian,

Fakultas

Pertanian,

Universitas Sumatera Utara, Medan.

Bahan -

Minyak jarak (SJO)

Reagensia -

1 botol isopropil alkohol 95 %

-

Metanol (CH3OH)

-

NaOH

-

Air distilasi.

Alat Penelitian - Beakerglass

- Dongkrak

- Corong

- Erlenmeyer

- Hot Plate

- Hidraulik Pres

- Gelas Ukur

- Aluminium Foil

- Pipet Tetes

- Pipet Skala


- Desikator

- Blender

- Timbangan

- Oven

- Labu ukur 20ml

- Labu 500 ml

- Loyang

- Pompa kecil

- Pipet dengan ukuran 1ml

- Gelas bejana 1500ml

Metoda Penelitian Penelitian ini menggunakan Metoda Rancangan Acak Lengkap ( RAL ). Faktorial yang terdiri dari 2 faktor, yaitu : Faktor I

:

Kuantitas atau jumlah Metanol (L) L1 = 10 % L2 = 15 % L3 = 20 % L4 = 25 %

Faktor II :

Konsentrasi NaOH (S) S1 = 0,5 % S2 = 1,0 % S3 = 1,5 % S4 = 2,0 %

Banyaknya kombinasi perlakuan ( Tc ) adalah 4 x 4 = 16, maka jumlah ulangan ( n ) adalah sebagai berikut : Tc ( n – 1 ) ≥ 15 16 ( n – 1 ) ≥ 15 16n – 16 ≥ 15 16n ≥ 31 n ≥ 1, 93 ……… dibulatkan menjadi n = 2 Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Model Rancangan Penelitian ini dilakukan dengan Rancangan Acak Lengkap ( RAL ) hedonik dengan model : Ŷijk = µ + αi + βj + ( αβ )ij + εijk Ŷijk

: Hasil Pengamatan dari Faktor L dari taraf ke- I dan Faktor L pada taraf ke – j dengan ulangan k

µ

: Efek nilai tengah

αi

: Efek dari Faktor L pada taraf ke – I

βj

: Efek dari Faktor S pada Taraf ke – j

( αβ )ij : Efek interaksi faktor L pada taraf ke – I dan faktor S pada taraf ke – j εijk

: Efek galat dari faktor L pada taraf ke – I dan faktor S pada taraf ke – j dalam ulangan k. Apabila diperoleh hasil yang berbeda nyata dan sangat nyata maka

dilanjutkan uji LSR ( Hanafiah, 2005 ).

Pelaksanaan Penelitian

Ekstraksi minyak jarak Proses ekstraksi minyak jarak dilakukan sebagai berikut : Buah jarak hasil panen dikupas, dipisahkan dari kulit pembungkus buah. Dipisahkan daging buah dari cangkang (tempurung) untuk memperoleh kernel (daging buah). Daging buah dikeringkan didalam oven sesuai perlakuan. Di press dengan menggunakan alat pengepres hidraulik. Minyak yang dihasilkan ditampung dan kemudian disaring.


Prosedur pembuatan biodiesel Ditentukan jumlah katalis yang dibutuhkan untuk setiap tahapan minyak nabati yang digunakan Diukuran kuantitas metanol, soda api dan minyak nabati. Dilarutkan soda api ke dalam metanol dengan pencampuran selama 5 menit. Dicampurkan natrium metoksida atau campuran soda api NaOH + metanol dengan minyak nabati selama 60 menit dalam sebuah blender. Dibiarkan gliserol mencapai bagian bawah

blender. Pencampuran Metanol dan alkohol

Ditambahkan ke dalam minyak jarak selama 90 menit untuk pengadukan dengan suhu 60 0C. Terjadi proses transesterifikasi. Dilakukan pengendapan, didiamkan wadah selama 8 – 24 jam pengendapan akan menghasilkan Gliserol dan metil ester. Dilakukan pencucian, pencucian gelembung dengan menggunakan air, dapat dilakukan tiga kali ulangan (sampai pH air 7). Dilakukan pengeringan untuk mengurangi jumlah air pada biodiesel.

Pengamatan dan Pengukuran Data Pengamatan dan pengukuran data dilakukan dengan cara analisis terhadap parameter : 1. Rendemen 2. Kadar air 3. Kadar asam lemak bebas 4. Bilangan peroksida 5. Viskositas


Penentuan rendemen (Sudarmaji, et al., 1989) Rendemen ditentukan sebagai persentase perbandingan berat volume minyak jarak yang digunakan dengan berat volume metil ester yang diperoleh. .

Rendemen =

Berat voleme metil ester yang diperoleh × 100 % Berat volume minyak jarak yang digunakan

Penentuan kadar air ( Sudarmaji, et al., 1989 )

Ditimbang 5 gr minyak kedalam petridish yang telah diketahui beratnya. Kemudian dimasukkan dalam oven pada suhu 105 0C selama 3 jam. Lalu contoh dari oven didinginkan kedalam desikator selama ± 15 menit. Kemudian contoh ditimbang untuk mengetahui berat akhirnya dan dihitung kadar air dengan rumus: Kadar Air =

Berat Awal − Berat Akhir × 100 % Berat Awal

Penentuan kadar asam lemak bebas ( Sudarmaji, et al., 1989 )

Minyak atau lemak sebanyak 10 – 20 gram ditambah 50 ml alkohol netral 95 % kemudian dipanaskan 10 menit dalam pemanas air sambil diaduk dan ditutup dengan pendingin balik. Alkohol berfungsi untuk melarutkan asam lemak. Setelah didinginkan kemudian dititrasi dengan NaOH 0, 1 N menggunakan indikator phenolptalein sampai tepat warna merah jambu. % ALB =

ml NaOH × N NaOH × BM asam lemak × 100 % Berat Contoh × 1000

Penentuan bilangan peroksida ( Sudarmaji, et al., 1989 )

Minyak atau lemak sebanyak 5 gram dilarutkan dalam campuran asetat dan kloroform ( 2 : 1 ) yang mengandung KI maka akan terjadi pelepasan


iod ( I2 ). Iod yang bebas dititrasi dengan natrium thiosulfat menggunakan indikator amilum sampai warna biru hilang.

Angka Peroksida =

ml Na 2 S 2 O 3 × N Na 2 S 2 O 3 × 1000 × 100 % Berat Contoh ( gram )

Penentuan viskositas (AOAC, 1970)

Pengukuran viskositas dengan menggunakan viskosimeter bola jatuh yang telah dimodifikasi. Diukur diameter bola, ditimbang massa contoh di dalam gelas ukur. Diambil bola dengan menggunakan pinset dan dilepaskan berlahan – lahan dari jarak1 cm di atas contoh, diukur waktu jatuhnya bola. Ditentukan koefisien kekentalan dengan menggunakan rumus :

η = 2/9 . r2/v. (pb – pc). g Keterangan : η = Koefisien Kekentalan (N . m-2.s) r = Jari – jari Bola (m) v = Kecepatan (m.s-1) g = Gravitasi (m.s-2)

ƒb= Massa jenis bola (g.cm-3) ƒc = Massa jenis contoh (gr.cm-3)


SKEMA PEMBUATAN BIODIESEL

Tahap I Ekstraksi minyak jarak

Biji Jarak

Pengupasan Biji dari Kulit Pembungkus

Pemisahan Daging Buah dari Cangkang

Pengeringan

Pengepresan

Penyaringan

Minyak Jarak Kasar ( Crude Jatropha Oil )

Gambar 3. Skema ekstraksi minyak biji jarak


Tahap II Pembuatan minyak jarak menjadi biodiesel

Metanol

NaOH

Pencampuran

Konsentrasi NaOH: S1 : 0,5% S2 : 1,0% S3 : 1,5% S4 : 2,0%

Minyak Jarak

Kuantitas Metanol: L1: 10% L2: 15% L3: 20% L4: 25%

Transesterifikasi

Pengendapan

Pemisahan

Gliserin

Methylester

BIODIESEL

Pengeringan Analisa : 1. Rendemen 2. Kadar air 3. Kadar ALB 4. Bilangan Peroksida 5. Viskositas

Air

BIODIESEL MURNI

Gambar 4. Skema pembuatan minyak jarak menjadi biodiesel Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil

Secara umum melalui penelitian yang dilakukan menunjukan bahwa metanol memberikan pengaruh terhadap rendemen, kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan peroksida dan viskositas dapat dijelaskan di bawah ini. Pengaruh Metanol terhadap Parameter yang Diamati

Dari hasil penelitian dan analisis yang dilakukan, secara umum menunjukan bahwa konsentrasi metanol memberikan pengaruh terhadap rendemen, kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan peroksida dan viskositas. Dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Pengaruh Metanol terhadap parameter yang diamati Konsentrasi Metanol (%)

Rendemen (%)

Kadar Air (%)

Kadar asam Bilangan Viskositas Lemak Bebas Peroksida (%) (meq/100 gr Bahan) (N.m-2.s)

L1 = 10

21,65

1,06

0,26

2,73

5,41

L2 = 15

22,64

1,05

0,21

2,66

4,89

L3 = 20

23,94

1,03

0,17

2,52

4,24

L4 = 25

25,02

0,99

0,11

2,25

3,61

Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi metanol maka, rendemen semakin meningkat sedangkan kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan peroksida dan viskositas semakin menurun dengan bertambahnya konsentrasi metanol. Rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan L4 (25 %) yaitu sebesar 25,02 % dan terendah diperoleh pada perlakuan L1 (10 %) yaitu sebesar 21,65 %. Kadar air tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 (10 %) yaitu sebesar 1,06 % dan terendah diperoleh pada perlakuan L4 (25 %) yaitu sebesar


0,99 %. Kadar asam lemak bebas tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 (10 %) yaitu sebesar 0,26 % dan terendah diperoleh pada perlakuan L4 (25 %) yaitu sebesar 0,11 %. Bilangan peroksida tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 (10 %) yaitu sebesar 2,73 meq/100 gram bahan dan terendah diperoleh pada perlakuan L4 (25 %) yaitu sebesar 2,25 % meq/100 gram bahan. Viskositas tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 (10 %) yaitu sebesar 5,41 N.m-2.s dan terendah diperoleh pada perlakuan L4 (25 %) yaitu sebesarm 3,61 N.m-2.s. Pengaruh NaOH terhadap Parameter yang Diamati

Dari hasil penelitian dan analisis yang dilakukan, secara umum menunjukan bahwa konsentrasi NaOH memberikan pengaruh terhadap rendemen, kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan peroksida dan viskositas. Dapat dilihat pada tabel 7. Tabel 7. Pengaruh NaOH terhadap Parameter yang Diamati Konsentrasi NaOH (%)

Rendemen Kadar Air (%) (%)

Kadar asam Bilangan Viskositas Lemak Bebas Peroksida (%) (meq/100gr Bahan) (N.m-2.s)

S1 = 0,5

22,82

1,12

0,21

2,60

4,74

S2 = 1,0

23,12

1,06

0,20

2,58

4,67

S3 = 1,5

23,46

0,98

0,19

2,53

4,49

S4 = 2,0

23,64

0,97

0,17

2,45

4,25

Dari Tabel 7 dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi NaOH (Natrium Hidroksida) maka, rendemen semakin meningkat sedangkan kadar air, kadar asam lemak bebas, bilangan peroksida dan viskositas semakin menurun dengan bertambahnya konsentrasi NaOH. Rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan S4 (2 %) yaitu sebesar 23,64 % dan terendah diperoleh pada perlakuan S1 (0,5 %) yaitu sebesar 22,82 %. Kadar air tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 (0,5 %) yaitu sebesar 1,12 % dan terendah diperoleh pada perlakuan S4 (2 %) Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

yaitu sebesar 0,97 %. Kadar asam lemak bebas tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 (0,5 %) yaitu sebesar 0,21 % dan terendah diperoleh pada perlakuan S4 (2 %) yaitu sebesar 0,17 %. Bilangan peroksida tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 (0,5 %) yaitu sebesar 2,60 meq/100 gram bahan dan terendah diperoleh pada perlakuan S4 (25 %) yaitu sebesar 2,45 % meq/100 gram bahan. Viskositas tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 (0,5 %) yaitu sebesar 4,74 N.m-2.s dan terendah diperoleh pada perlakuan S4 (2 %) yaitu sebesar 4,25 N.m-2.s. Hasil analisis secara statistik terhadap masing-masing parameter yang diamati dari setiap perlakuan dapat dilihat pada uraian berikut ini.

Rendemen ( % ) Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Rendemen

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 2 dapat dilihat bahwa konsentrasi metanol memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap rendemen. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi metanol terhadap kadar air untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 8 berikut. Tabel 8. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Rendemen (%) LSR Jarak

Konsentrasi Rataan Metanol (%) L1 = 10 21,65

0,05

0,01

-

-

-

2

0,199

0,273

L2 = 15

3

0,208

0,287

4

0,214

0,295

Notasi 0,05

0,01

d

D

22,44

c

C

L3 = 20

23,94

b

B

L4 = 25

25,02

a

A

Keterangan: Notasi huruf yang berbeda menunjukkan pengaruh yang berbeda nyata pada taraf 5 % dan berbeda sangat nyata pada taraf 1 %


Dari Tabel 8 dapat dilihat bahwa perlakuan L1 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L2, L3 dan L4. Perlakuan L2 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L3 dan L4. Perlakuan L3 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L4.. Rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan L4 yaitu sebesar 25,02 % dan rendemen terendah diperoleh pada perlakuan L1 yaitu sebesar 21,65 %. Hubungan antara konsentrasi metanol dengan rendemen mengikuti garis regresi linear seperti terlihat pada Gambar 5 berikut.

Rendemen (%)

26,00 25,00 24,00 Ỳ = 0,2322L + 19,197 r = 0,9878

23,00 22,00 21,00 0

5

10

15

20

25

30

Konsentrasi Metanol (%)

Gambar 5. Hubungan Konsentrasi Metanol dengan Rendemen

Dari gambar 5 dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi metanol yang ditambahkan maka rendemen biodiesel semakin tinggi. Hal ini disebabkan dengan semakin banyak jumlah metanol yang ditambahkan maka rendemen pada biodiesel akan tinggi yang diperoleh. Priyanto (2007) menyatakan proses transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan sehingga diperlukan alkohol dalam jumlah berlebih untuk mendorong reaksi ke kanan sehingga dihasilkan metil ester.


Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 2 dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap rendemen. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi NaOH terhadap rendemen untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 9 berikut. Tabel 9. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen (%) LSR Konsentrasi Notasi Jarak Rataan 0,05 0,01 NaOH (%) 0,05 0,01

-

-

-

S1 = 0,5

22,82

c

C

2

0,199

0,273

S2 = 1,0

23,12

b

B

3

0,208

0,287

S3 = 1,5

23,46

a

A

4

0,214

0,295

S4 = 2,0

23,64

a

A


Dari Tabel 9 dapat dilihat bahwa perlakuan S1 berbeda sangat nyata dengan perlakuan S2, S3 dan S4. Perlakuan S2 berbeda sangat nyata dengan perlakuan S3 dan S4. Perlakuan S3 berbeda tidak nyata dengan perlakuan S4.. Rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan S4 yaitu sebesar 23,64 % dan rendemen terendah diperoleh pada perlakuan S1 yaitu sebesar 22,82 %. Hubungan antara konsentrasi NaOH dengan rendemen mengikuti garis regresi linear seperti terlihat pada Gambar 6 berikut.


Rendemen (%)

23,80 23,60 23,40 Ỳ = 0,559S + 22,561 r = 0,9881

23,20 23,00 22,80 22,60 0

0,5

1

1,5

2

2,5

Konsentrasi NaOH (%)

Gambar 6. Hubungan Konsentrasi NaOH dengan Rendemen

Dari Gambar 6 dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi NaOH yang ditambahkan maka rendemen biodiesel semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena NaOH dapat menurunkan asam lemak bebas (FFA) sehingga dengan turunnya atau semakin kecil

asam lemak bebas maka proses transesterifikasi dapat

berlangsung dengan baik sehingga rendemen tinggi. Susilo (2006) menyatakan dengan perlakuan kandungan FFA menunjukan semakin besar kandungan asam lemak bebas semakin kecil rendemen biodiesel yang didapatkan. Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 2 dapat dilihat bahwa interaksi antara konsentrasi metanol dan NaOH berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap rendemen yang diperoleh. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) dapat dilihat pada tabel 10 berikut.


Tabel 10. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Interaksi Konsenterasi Metanol dan NaOH terhadap Rendemen (%) LSR Perlakuan Notasi Jarak Rataan 0,05 0,01 0,05 0,01 -

-

-

L1 S1

21,33

efghijk

DEFGHI

2

0,397

0,547

L1 S 2

21,45

efghijk

DEFGHI

3

0,417

0,574

L1 S 3

21,83

efghij

DEFGH

4

0,428

0,589

L1 S4

21,98

efghi

DEFGH

5

0,437

0,601

L2 S1

22,12

efghi

DEFG

6

0,442

0,609

L2 S 2

22,42

efgh

DEFG

7 8 9

0,446 0,449 0,451

0,618 0,625 0,630

L2S3 L2 S 4 L3 S1

22,56 22,67 23,02

efg ef e

DEF DE D

10

0,454

0,634

L3 S 2

23,67

d

C

11

0,454

0,638

L3 S 3

24,35

abc

AB

12

0,455

0,641

L3 S 4

24,72

abc

AB

13

0,455

0,643

L4 S 1

24,84

ab

AB

14

0,457

0,646

L4 S2

24,93

ab

AB

15

0,457

0,649

L4 S3

25,09

ab

A

16

0,458

0,650

L4 S 4

25,20

a

A


Tabel 10 menunjukkan bahwa rendemen tertinggi diperoleh pada perlakuan L4S4 yaitu 25,20 % dan rendemen terendah diperoleh pada perlakuan L1S1 yaitu 21,33 %. Hubungan interaksi konsentrasi metanol dan NaOH mengikuti persamaan linear seperti terlihat pada gambar 7 berikut.


Rendemen (%)

25,50 25,00 24,50 24,00 23,50 23,00 22,50 22,00 21,50 21,00 0,00

0,50

1,00 1,50 2,00 Konsentrasi NaOH (%)

Ỳ1 = 0,468S + 21,06 r = 0,9605 Ỳ2 = 0,362S + 21,988 r = 0,9438 Ỳ3 = 1,158S + 22,49 r = 0,9855 Ỳ4 = 0,248S + 24,705 r = 0,9894 L1 L2 L3 2,50 L4

Gambar 7. Hubungan Interaksi Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen

Semakin tinggi konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH yang ditambahkan maka rendemen akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan pada penambahan konsentrasi metanol dan NaOH, maka akan semakin tinggi rendemen karena metanol dan NaOH dapat menurunkan asam lemak bebas sehingga reaksi lebih baik dengan sendirinya rendemen akan semakin tinggi. Kadar Air ( % ) Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Kadar Air

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 4 menunjukkan bahwa konsentrasi metanol memberi pengaruh yang berbeda tidak nyata (P>0.05) terhadap kadar air sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Air

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 4 dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap kadar air. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

menunjukkan pengaruh konsentrasi NaOH terhadap kadar air untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 11 berikut. Tabel 11. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Air (%) LSR Konsentrasi Notasi Jarak Rataan 0,05 0,01 NaOH (%) 0,05 0,01

-

-

-

S1 = 0.5

1,12

a

A

2

0,072

0,099

S2 = 1,0

1,06

b

B

3

0,075

0,104

S3 = 1,5

0,98

bc

BC

4

0,077

0,106

S4 = 2,0

0,97

c

BC


Dari Tabel 11 dapat dilihat bahwa perlakuan S1 berbeda sangat nyata dengan perlakuan S2, S3

dan S4. Perlakuan S2 berbeda tidak nyata dengan

perlakuan S3 dan berbeda tidak nyata S4. Perlakuan S3 berbeda tidak nyata dengan perlakuan S4.. Kadar Air tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 yaitu sebesar 1,12 % dan kadar air terendah diperoleh pada perlakuan S4 yaitu sebesar 0.97 %. Hubungan antara konsentrasi NaOH dengan kadar air mengikuti garis regresi linear seperti terlihat pada Gambar 8 berikut. Ỳ = -0,0215S + 1,2219 r = 0,9154

Kadar Air (%)

1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 0,90 0

0,5

1

1,5

2

2,5


Gambar 8. Hubungan Konsentrasi NaOH dengan Kadar Air Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Dari Gambar 8 dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi NaOH maka kadar air pada biodiesel akan semakin rendah, hal ini disebabkan NaOH yang dicampurkan akan bereaksi dengan air sehingga menghasilkan Natrium Metoksida. Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Air

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 3 menunjukkan bahwa konsentrasi metanol

memberi pengaruh yang berbeda tidak nyata (P>0.05)

terhadap kadar air sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. Kadar Asam Lemak Bebas (%) Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Asam Lemak Bebas

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 6 dapat dilihat bahwa konsentrasi metanol memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap kadar asam lemak bebas. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi metanol terhadap kadar asam

lemak bebas untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 12 berikut. Tabel 12. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Asam Lemak Bebas (%) LSR 0,05

0,01

-

-

-

Konsentrasi Metanol (%) L1 = 10

2

0,019

0,027

3

0,020

4

0,021

Jarak

Notasi Rataan 0,05

0,01

0,26

a

A

L2 = 15

0,22

b

B

0,028

L3 = 20

0,18

c

C

0,029

L4 = 25

0,11

d

D



Dari Tabel 12 dapat dilihat bahwa perlakuan L1 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L2, L3 dan L4. Perlakuan L2 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L3 dan L4. Perlakuan L3 berbeda sangat nyata dengan perlakuan

L4..

Kadar asam lemak bebas tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 yaitu sebesar 0,26 % dan kadar asam lemak bebas terendah diperoleh pada perlakuan L4 yaitu sebesar 0,11 %. Hubungan antara konsentrasi metanol dengan kadar asam lemak bebas

Asam Lemak Bebas (%)

mengikuti garis regresi linear seperti terlihat pada Gambar 9 berikut. 0,30

Ỳ = -0,0094L + 0,3584 r = 0,9823

0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0

5

10

15

20

25

30


Gambar 9. Hubungan Konsentrasi Metanol dengan kadar Asam Lemak Bebas

Dari Gambar 9 dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi metanol maka kadar asam lemak bebas yang diperoleh semakin menurun. Hal ini disebabkan penambahan metanol pada biodisel menjadi larutan natrium metoksida yang juga dapat menurunkan kadar asam lemak bebas sehingga reaksi transesterifikasi berlangsung dengan baik.


Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Asam Lemak Bebas

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 6 dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap kadar asam lemak bebas. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi NaOH terhadap kadar asam

lemak bebas untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 13 berikut. Tabel 13. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Asam Lemak Bebas (%) LSR Konsentrasi Notasi Jarak Rataan 0,05 0,01 NaOH (%) 0,05 0,01

-

-

-

S1 = 0,5

0,22

a

A

2

0,019

0,027

S2 = 1,0

0,20

b

B

3

0,020

0,028

S3 = 1,5

0,19

bc

BC

4

0,021

0,029

S4 = 2,0

0,17

d

C




perlakuan S3 dan berbeda nyata dengan S4. Perlakuan S3 berbeda tidak nyata dengan perlakuan S4.. Kadar asam lemak bebas

tertinggi diperoleh pada

perlakuan S1 yaitu sebesar 0,22 % dan asam lemak bebas terendah diperoleh pada perlakuan S4 yaitu sebesar 0,17 %. Hubungan antara konsentrasi NaOH dengan kadar asam lemak bebas mengikuti garis regresi linear seperti terlihat pada Gambar 10 berikut.


Asam Lemak Bebas (%)

Ỳ = -0,0296S + 0,2303 r = 0,9732

0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0

0,5

1

1,5

2

2,5


Gambar 10. Hubungan Konsentrasi NaOH dengan Kadar Asam Lemak Bebas

Dari gambar 10 dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi NaOH maka kadar asam lemak bebas menurun, hal ini disebabkan NaOH bertindak sebagai katalis dalam reaksi transesterifikasi sehingga asam lemak bebas dapat diminimalkan atau diturunkan . Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Kadar Asam Lemak Bebas



terhadap kadar asam lemak bebas sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan) Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Bilangan Peroksida

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 8 dapat dilihat bahwa konsentrasi metanol memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap bilangan peroksida. Hasil pengujian dengan Least Significant Range


(LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi metanol terhadap bilangan peroksida untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 14 berikut. Tabel 14. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan) LSR 0,05

0,01

-

-

-

Konsentrasi Metanol (%) L1 = 10

2

0,050

0,069

3

0,053

4

0,054

Jarak

Notasi Rataan 0,05

0,01

2,73

a

A

L2 = 15

2,66

b

B

0,072

L3 = 20

2,52

c

C

0,074

L4 = 25

2,25

d

D


Dari Tabel 14 dapat dilihat bahwa perlakuan L1 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L2, L3 dan L4. Perlakuan L2 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L3 dan L4. Perlakuan L3 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L4.. Bilangan peroksida tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 yaitu sebesar 2,73 meq/100 gram bahan dan bilangan peroksida terendah diperoleh pada perlakuan L4 yaitu sebesar 2,25 meq/100 gram bahan. Hubungan antara konsentrasi metanol dengan bilangan peroksida mengikuti garis regresi linear seperti terlihat pada Gambar 11 berikut.


Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan)

Ỳ = -0,0315L + 3,09 r = 0,9313

3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0

5

10

15

20

25

30


Gambar 11. Hubungan Konsetrasi Metanol dengan Bilangan Peroksida

Dari gambar 11 dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi metanol maka bilangan peroksida yang diperoleh menurun. Hal ini disebabkan metanol yang digunakan adalah metanol absolut dan direaksikan dengan NaOH maka menjadi natrium metoksida yang dapat menurunkan asam lemak bebas dan juga bilangan peroksida. Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Bilangan Peroksida

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 8 dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap bilangan peroksida. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi NaOH terhadap bilangan peroksida untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 15 berikut.


Tabel 15. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan) LSR Konsentrasi Notasi Jarak Rataan 0,05 0,01 NaOH (%) 0,05 0,01

-

-

-

S1 = 0,5

2,60

a

A

2

0,050

0,069

S2 = 1,0

2,58

b

B

3

0,053

0,072

S3 = 1,5

2,53

bc

BC

4

0,054

0,074

S4 = 2,0

2,45

c

C




perlakuan S3 dan berbeda sangat nyata dengan perlakuan S4. Perlakuan S3 berbeda nyata dengan perlakuan S4.. Bilangan peroksida

tertinggi diperoleh pada

perlakuan S1 yaitu sebesar 2,60 meq/100 gram bahan dan asam lemak bebas terendah diperoleh pada perlakuan S4 yaitu sebesar 2,45 meq/100 gram bahan.. Hubungan konsentrasi NaOH dengan bilangan peroksida mengikuti garis

Bilangan Peroksida (meq/100 gram bahan)

regresi linear seperti terlihat pada Gambar 12 berikut. Ỳ = -0,102S + 2,6663 r = 0,9437

2,65 2,60 2,55 2,50 2,45 2,40 0

0,5

1

1,5

2

2,5


Gambar 12. Hubungan Konsentrasi NaOH dengan Bilangan Peroksida

Dari Gambar 12. dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi NaOH maka bilangan peroksida yang diperoleh menurun. Hal ini disebabkan semakin tinggi Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

konsentrasi NaOH maka dapat menurunkan asam lemak bebas dan juga bilangan peroksida karena NaOH sebagai katalis dalam reaksi transesterifikasi. Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Bilangan Peroksida



terhadap bilangan peroksida sehingga uji LSR tidak dilanjutkan. Viskositas (N.m-2.s) Pengaruh Konsentrasi Metanol Terhadap Viskositas

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 10 dapat dilihat bahwa konsentrasi metanol memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap viskositas. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi metanol terhadap viskositas untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 16 berikut. Tabel 16. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi Metanol terhadap Viskositas (N.m-2.s) LSR Konsentrasi Notasi Jarak Rataan Metanol 0,05 0,01 0,05 0,01 (%) L1 = 10 5,41 a A

2

0,166

0,229

L2 = 15

4,89

b

B

3

0,174

0,240

L3 = 20

4,24

c

C

4

0,179

0,246

L4 = 25

3,61

d

D


Dari Tabel 16 dapat dilihat bahwa perlakuan L1 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L2, L3 dan L4. Perlakuan L2 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L3 dan L4. Perlakuan L3 berbeda sangat nyata dengan perlakuan L4. Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Viskositas tertinggi diperoleh pada perlakuan L1 yaitu sebesar 5,41 (N.m-2.s) dan viskositas terendah diperoleh pada perlakuan L4 yaitu sebesar 3,61 N.m-2.s. Hubungan antara konsentrasi metanol dengan bilangan peroksida mengikuti garis regresi linear seperti terlihat pada Gambar 13 berikut. Ỳ = -0,1211L + 6,6576 r = 0,9975

Viskositas (N.m-2.s)

6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

0

5

10

15

20

25

30


Gambar 13. Hubungan Konsentrasi Metanol dengan Viskositas

Dari gambar 13 dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi metanol maka viskositas yang diperoleh menurun. Hal ini disebabkan karena metanol dapat melarutkan minyak sehingga dengan kelarutannya tersebut dapat menurunkan kekentalan pada minyak. Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Viskositas

Dari hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 10 dapat dilihat bahwa konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0.01) terhadap viskositas. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh konsentrasi NaOH terhadap viskositas untuk tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 17 berikut.


Tabel 17. Uji LSR Efek Utama Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Viskositas (N.m-2.s) LSR Konsentrasi Notasi Jarak Rataan 0,05 0,01 NaOH (%) 0,05 0,01

-

-

-

S1 = 0,5

4,74

a

A

2

0,166

0,229

S2 = 1,0

4,67

b

B

3

0,174

0,240

S3 = 1,5

4,49

c

B

4

0,179

0,246

S4 = 2,0

4,25

d

BC


Dari Tabel 17 dapat dilihat bahwa perlakuan S1 berbeda sangat nyata dengan perlakuan S2, S3 dan S4. Perlakuan S2 berbeda nyata dengan perlakuan S3 dan S4. Perlakuan S3 berbeda nyata dengan perlakuan S4.. Viskositas tertinggi diperoleh pada perlakuan S1 yaitu sebesar 4,74 N.m-2.s dan viskositas terendah diperoleh pada perlakuan S4 yaitu sebesar 4,25. Hubungan antara konsentrasi NaOH dengan viskositas mengikuti garis

Viskositas (N.m-2.s)

regresi linear seperti terlihat pada Gambar 14 berikut. Ỳ = -0,3302S + 4,9504 r = 0,9453

4,90 4,80 4,70 4,60 4,50 4,40 4,30 4,20 0

0,5

1

1,5

2

2,5


Gambar 14. Hubungan Konsentrasi NaOH dengan Viskositas

Dari gambar dapat dilihat semakin tinggi konsentrasi NaOH maka viskositas yang diperoleh menurun. Hal ini disebabkan NaOH yang berfungsi Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

sebagai katalis dengan menurunkan asam lemak bebas dan bilangan peroksida maka viskositas pada metil ester menurun. Pengaruh Interaksi antara Konsentrasi Metanol dan Konsentrasi NaOH terhadap Viskositas



terhadap viskositas sehingga uji LSR tidak dilanjutkan.


KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Dari hasil penelitian pengaruh konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH (Natrium Hidroksida) terhadap parameter yang diamati dapat diambil kesimpulan: 1. Perbandingan konsentrat metanol memberi pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0,01) terhadap rendemen, asam lemak bebas, bilangan peroksida, viskositas, dan tidak nyata (P>0,05) terhadap kadar air. 2. Konsentrasi NaOH (Natrium Hidroksida) memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0,01) terhadap asam lemak bebas, rendemen, bilangan peroksida, viskositas, kadar air. 3. Interaksi konsentrasi metanol dan konsentrasi NaOH memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata (P<0,01) terhadap rendemen.

Saran

1. Untuk menghasilkan biodiesel yang baik disarankan menggunakan perbandingan dengan konsentrasi metanol 25 % dan konsentrasi NaOH 2 %. 2. Perlu diteliti lebih lanjut pengolahan minyak jarak sebagai substitusi

bahan bakar solar, ekstraksi minyak jarak dengan screw press, karna penulis menggunakan hidraulik press untuk ekstraksi minyak jarak.


DAFTAR PUSTAKA AOAC., 1970. Official Method and Analysis of The Assosiation Of The Official Analytical Chemists. 11th Edition, Washington D.C. Berita

Iptek, 2005. Biodiesel dari Tanaman Jarak, Jakarta. http://www.beritaiptek.com/zberita-iptek-2005-09-18-Biodisel-dariTanaman-Jarak.shtml, [24 Agustus 2006].

Buckle, K.A., R.A Edwards, G,H Fleet and M. Wootton, 1987. Ilmu Pangan. Terjemahan. H. Purnomo dan Adiono. UI-Press, Jakarta. Efendi, 2007. Biodiesel, BBM Alternatif, Bandung http://www.efendi aristek.com, [10 September 2007] Hambali, E, A. Suryani, Dadang, Hariyadi, H. Hanafie, I.K. Reksowarjojo, M. Rivai, M. Ihsanur, P. Suryadarma, S. Tjitrosemito, T.H. Soerawidjaja, T. Prawitasari, T. Prakoso, W. Purnama. 2006. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Penebar Swadaya, Jakarta. Ketaren, S., 1986. Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press, Jakarta. Kompas, 2006. ITB buat Bahan Bakar dan Minyak Jarak, Jakarta. http://www.kompas.com/kompas-cetak/0502/19/Jabar/1568342.htm, [30 Agustus 2006]. Priyanto, U.2007. Menimba Ilmu Dari Praktisi, Menghasilkan Biodiesel Jarak Pagar Berkualitas. Agromedia, Jakarta. Potter, N.N., 1986. Food Science. An AVI Book Published by Van nostrand Reinhold, New York. Soekarto, S.T., 1981. Penilaian Organoleptik untuk Industri Pangan dan Hasil Pertanian. Pusat Pengembangan Teknologi Pangan IPB, Bogor. Suara Pembaruan, 2005. Dikembangkan BBM Alternatif dari Minyak Jarak. Rabu, 18 Mei 2005, Hal. 6 Kolom 1-2. Suara Pembaruan, 2006. Minyak Jarak Sebagai Generator Pembangkit Listrik, Sabtu, 3 April 2006, Hal. 3 Kolom 3. Sudarmadji, S., B. Haryono dan Suhardi, 1989. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Liberty, Yogyakarta. Susilo, B. 2006. Biodiesel, Revisi Sumber Energi Alternatif Pengganti Solar Yang Terbuat Dari Ekstraksi Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Trubus Agrisarana, Surabaya. Ganda Putra Turnip : Pengaruh Metanol Dan NaOH Terhadap Rendemen Dan Mutu Minyak Jarak Sebagai Substitusi Bahan Bakar Solar (Jatropha curcas L), 2008 USU Repository © 2008

Syah, A.N.A. 2006. Mengenal Lebih Dekat Biodiesel Jarak Pagar Bahan Bakar Alternatif Yang Ramah Lingkungan. Agromedia, Jakarta. Trubus, 2005. Bahan Bakar Kendaraan Masa Depan. Juni 2005. Trubus, 2006. Bangun Kilang Minyak di Kebun. Januari 2006. Umm, 2006. Jatropha curcas L., Bandung. http://www.umm.ac.id/KMRG-ITB.htm, . [24 Agustus 2006]. Umm, 2006. Rhiscinus communis L., Bandung. http://www.umm.ac.id/KMRG-ITB.htm, [24 Agustus 2006]. Wikipedia, 2006. Minyak Jarak, Jakarta. http://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_jarak, [24 Agustus 2006]. Winarno, F.G., S. Fardiaz dan D. Fardiaz, 1980. Pengantar Teknologi Pangan. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Winarno, F.G., 1992. Kimia Gizi dan Pangan.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Winarno, F.G., 1999. Minyak Goreng dalam Menu Masyarakat. Balai Pustaka, Jakarta.


PENGARUH METANOL DAN NaOH TERHADAP RENDEMEN DAN MUTU MINYAK JARAK SEBAGAI SUBSTITUSI BAHAN BAKAR SOLAR (Jatropha curcas L

Recommend Documents