PERBAIKAN KARAKTERISTIK BIODIESEL JARAK PAGAR PADA SUHU RENDAH MELALUI KOMBINASI CAMPURAN DENGAN BERBAGAI JENIS MINYAK NABATI

PERBAIKAN KARAKTERISTIK BIODIESEL JARAK PAGAR PADA SUHU RENDAH MELALUI KOMBINASI CAMPURAN DENGAN BERBAGAI JENIS MINYAK NABATI

Oleh RINI INDRAYATI F 34104064

2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

1


SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh RINI INDRAYATI F34104064

2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS PERTANIAN BOGOR


SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian Pada Departemen Teknolgi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh RINI INDRAYATI F 34104064

Dilahirkan pada Tanggal 30 Januari 1987 Di Tangerang, Banten

Tanggal lulus : 11 Desember 2008

Menyetujui, Bogor, 23 Januari 2009

Dr. Ir. Dwi Setyaningsih, M.Si NIP. 132 126 069

3

Rini Indrayati. F 34104064. Perbaikan Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar Pada Suhu Rendah Melalui Kombinasi Campuran dengan berbagai Jenis Minyak Nabati. Di bawah bimbingan Dr.Ir. Dwi Setyaningsih, M.Si. RINGKASAN Kelemahan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif yaitu mulai terbentuknya kristal atau gel pada suhu rendah sehingga akan menghambat proses pembakaran. Ketahanan biodiesel pada suhu rendah umumnya dipengaruhi oleh komposisi asam lemak minyak nabati penyusunnya. Asam lemak tak jenuh memiliki titik awan dan titik tuang lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak jenuh, namun rentan terhadap oksidasi. Pencampuran biodiesel dengan komposisi asam lemak yang berbeda akan menghasilkan karakteristik baru, yang diharapkan mampu meningkatkan ketahanan biodiesel campuran pada suhu rendah. Penelitian ini bertujuan untuk menurunkan titik awan dan titik tuang pada biodiesel Jarak pagar. Penelitian pendahuluan mencakup penentuan sumber minyak nabati pencampur biodiesel Jarak pagar yang menghasilkan penurunan titik awan dan titik tuang terendah pada campuran. Pencampuran dilakukan dengan mencampurkan biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel minyak nabati lainnya yang meliputi biodiesel Kedelai, Biji rapa, Kelapa sawit, dan Kelapa pada rentang konsentrasi penambahan Jarak pagar dalam campuran sebesar 10% (v/v). Penelitian utama terbagi menjadi beberapa tiga tahapan yaitu penentuan kisaran konsentrasi campuran Jarak pagar-minyak nabati terpilih menggunakan dua metode pencampuran, karakterisasi sifat fisikokimia dan stabilitas oksidasi, serta penentuan konsentrasi campuran dan metode pencampuran terbaik. Pencampuran metode 1 merupakan campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel minyak nabati terpilih, dan pencampuran metode 2 merupakan campuran minyak Jarak pagar dengan minyak nabati terpilih sebelum dikonversi menjadi biodiesel. Pencampuran dilakukan pada penambahan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran sebesar 5% (v/v). Parameter kualitas yang diuji meliputi bilangan asam, komposisi asam lemak (Kromatografi gas), titik awan, titik tuang, densitas, viskositas, bilangan iod, dan stabilitas oksidasi (metode Rancimat). Hasil penelitian pendahuluan menunjukkan biodiesel Kelapa merupakan sumber pencampur terbaik karena mampu memberikan penurunan titik awan dan titik tuang pada biodiesel Jarak pagar masing-masing sebesar 3ºC dan 6ºC. Penurunan titik awan dan titik tuang campuran Jarak pagar-Kelapa terjadi pada kisaran 50-70% Jarak pagar pada metode 1, dan 35-55% Jarak pagar pada metode 2. Besarnya nilai titik awan dan titik tuang pada kisaran konsentrasi tersebut adalah seragam yaitu masing-masing sebesar 9ºC,-6ºC pada metode 1 dan 12ºC,9ºC pada metode 2. Selain itu, dilakukan pula pencampuran jarak pagar-metil laurat untuk mengetahui peranan metil laurat dalam penurunan titik awan dan titik tuang pada biodiesel Jarak pagar. Metil laurat diketahui sebagai asam lemak dominan pada biodiesel kelapa. Pada pencampurannya diperoleh titik awan dan titik tuang terendah pada -3ºC dan -18ºC. Nilai titik awan dan titik tuang pada biodiesel campuran diketahui memiliki nilai lebih rendah dari biodiesel pencampuranya, yaitu biodiesel jarak pagar (12ºC - 0ºC), biodiesel kelapa (15ºC 6ºC ) dan metil laurat ( 9ºC - 3ºC).

4

Berdasarkan pada lamanya waktu yang dibutuhkan oleh masing-masing biodiesel campuran untuk bertahan pada suhu 0ºC, konsentrasi 55% jarak pagar menunjukkan waktu yang lebih lama dibandingkan konsentrasi lainnya. Pengujian titik awan menunjukkan metode 1 merupakan teknik pencampuran terbaik. Hal ini ditunjukkan oleh penurunan titik awan pada metode 1 lebih baik dari metode 2 yaitu sebesar 3ºC. Analisa fisikokimia pada masing-masing biodiesel campuran menghasilkan kualitas yang sesuai dengan ASTM D 6751 dan SNI biodiesel No. 04-7182-2006. Beberapa kualitas tersebut adalah densitas pada kisaran 0,8565 – 0,8793 g/cm3, viskositas kinematik 40ºC pada kisaran 3,85 – 5,7 mm2/detik dan bilangan iod pada kisaran 44,74 – 70,98 gI2/100g. Berdasarkan analisis keragaman pada tingkat kepercayaan 95% (α = 0,05) menunjukkan bahwa konsentrasi penambahan Jarak pagar dalam campuran berpengaruh nyata terhadap viskositas, densitas, dan bilangan iod. Waktu induksi pada biodiesel campuran menunjukkan nilai yang lebih baik dibandingkan dengan biodiesel jarak pagar (2,62 jam). Campuran 55% Jarak pagar dalam campuran metode 1, campuran metode 2, dan Jarak pagar-metil laurat menghasilkan waktu induksi masing-masing sebesar 3,05, 2,74 dan 6,10 jam.

5

Rini Indrayati. F 34104064. Improving Properties of Jatropha Biodiesel at Low Temperature through Combination of Blending with Other Vegetable Oil. Supervised by Dr.Ir. Dwi Setyaningsih, M.Si. SUMMARY The limitation of biodiesels as fuel is that it will form crystal or gel at low temperature, which it can cause restriction in combustion process. Cold flow properties of biodiesel are affected by fatty acid composition in vegetable oil. Unsaturated fatty acid has lower cloud point and pour point than saturated one, but it more suceptible to oxidation. Blending of biodiesels with different fatty acid compositions was expected to improve low temperature properties of biodiesel. The objective of this research is to decrease the value of cloud point and pour point of Jatropha biodiesel. The preliminary research was to determine the best compotition which has lowest cloud point and pour point. Blending Jatropha biodiesel was done with Soybean biodiesel, Rapeseed biodiesel, Palm biodiesel, and Coconut biodiesel. Concentration of Jatropha biodiesel start from 10% (v/v) to 100% (v/v) with increment 10% (v/v). The Main research divided into three step that is determination of the best range composition form the most suitable vegetable oil blends using two blending methods, physicochemical and stability oxidation analysis, and determination of the best composition and blending method. Methode one is blending Jatropha biodiesel with selected vegetable oil biodiesel, and methode two blending between Jatropha oil and selected vegetable oil before biodiesel processing. Blending was done with addition of 5% Jatropha in blends. The quality parameter that were tested includes acid value, fatty acid compotition (GC), cloud point, pour point, density, viscosity, iodine number, and oxidation stability ( Rancimat method). The preliminary research shows that the Coconut biodiesel is the best blending subtances, because it can give lowering of cloud point and pour point of Jatropha biodiesel at 3ºC and 6ºC, respectively. It happens in the range 50-70% Jatropha at method 1, and 35-55% Jatropha at method 2. The value of cloud point and pour point in that range was equal at 9ºC , -6ºC, respectively (method 1), and at 12ºC , -9ºC, respectively (method 2). In addition was done blends of Jatropha biodiesel with metil laurat to investigated the role of metil laurat to lowering cloud point and pour point of jatropha biodiesel. Metil laurat known as dominant fatty acid at Coconut biodiesel. Its blends has lowest cloud point and pour poit at -3ºC and -18ºC. Blends biodiesels shown decrease cloud point and pour point below the value of pure biodiesel that is Jatropha biodiesel (12oC - 0oC), coconut biodiesel (15oC - 6oC), and metil laurat ( 9ºC - 3ºC). Based on time to resistance at temperature 0ºC, 55% Jatropha in each blend methods had the longest time compare with others concentration. The result of cloud point show that blending method 1 is the best blending techniques compare with blending method 2. It shown by cloud point at methode 1 is lower than methode 2. Physicochemical analysis on each blends biodiesel showed the quality is in conformity with ASTM D 6751 and SNI 04-7182-2006, that are density in a range of 0.8565 - 0.8793 g/cm3, viscosity in a range of 3.85 - 5.7 mm2/second and iodine number in a range of 44,74 - 70, 98 g I2/100g. Analysis of variance with 6

confidence interval 95% (α = 0,05) shown the concentration of Jatropha addition in blending has significant relation to viscosity, density, and iodine number. Induction period at blend biodiesels showed the best value compare with jatropha biodiesel ( 2,62 h). Induction period at 55% Jatropaha in blend methode 1, methode 2 , and Jatropha-metil laurat are 3,05, 2,74 dan 6,10 hour, respectively.

7

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul ” PERBAIKAN KARAKTERISTIK BIODIESEL JARAK PAGAR PADA SUHU

RENDAH

MELALUI

KOMBINASI

CAMPURAN

DENGAN

BERBAGAI JENIS MINYAK NABATI “ adalah hasil karya saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Januari 2009

Rini Indrayati F34104064

8

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tangerang pada Tanggal 30 Januari 1987 sebagai anak pertama dari pasangan bapak Suharno dan ibu Sriyatun. Tahun 2004 lulus dari Sekolah Menengah Umum Negeri 1 Curug, Tangerang dan melanjutkan studi di Institut Pertanian Bogor melalui Undangan Seleksi Mahasiswa Baru (USMI). Penulis diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Kegiatan praktek lapangan penulis dilaksanakan di PT. Triteguh Manunggal Sejati yang merupakan anak perusahaan Garudafood, Tangerang untuk mempelajari Aspek Tata Letak dan Penanganan Barang-barang Produksi. Penulis menyelesaikan skripsi dengan judul “Perbaikan Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar pada Suhu Rendah Melalui Kombinasi Campuran dengan Berbagai Jenis Minyak Nabati” untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknologi Pertanian di bawah bimbingan Dr. Ir. Dwi Setyaningsih, M.Si.

9

KATA PENGANTAR

Terucap rasa syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya. Sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir (skripsi) dengan judul ” Perbaikan Karakteristik Biodiesel Jarak Pagar pada Suhu Rendah Melalui Kombinasi Campuran dengan Berbagai Jenis Minyak Nabati”. Selama pelaksanaan penelitian hingga terbentuknya skripsi ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan, arahan, dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada : 1. Dr. Ir. Dwi setyaningsih, MSi., selaku dosen pembimbing akademik atas bimbingan, arahan dan do’a yang telah diberikan kepada penulis selama menjalankan kegiatan akademik hingga terselesaikannya penelitian dan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, M.Sc. dan Dr. Ir. Endang warsiki, MT., selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak arahan dan saran untuk perbaikan skripsi ke arah yang lebih baik. 3. Chichi, Haha, dan kedua otooto ku yang selalu memberikan kasih sayang, do’a dan semangat. 4. Ira ayuthia, Miranti Setiarsih, Dea Ayesha, Aang Zen, dan Hidea Adi N. selaku rekan-rekan beda nasib beda perjuangan selama melakukan penelitian di SBRC. 5. Sahabat-sahabat ter-aneh penulis yaitu Maritza Hanif, Galih Krisnawati, Restu Yulia, Siti Mulia, Shinta KW, Mega Ayu, Bimo BA, Fajri G, Noor Ariefandie, dan Aang Zen yang selalu memberikan semangat, canda dan tawa kepada penulis selama menjalankan perkuliahan di TIN. 6. Teman-teman TIN 41 yang selalu membuat ramai setiap perkuliahan. Akhir kata, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan pihak lain yang membutuhkan. Bogor, Januari 2009

Penulis

10

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiv I. PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 A. Latar Belakang ........................................................................................... 1 B. Tujuan ........................................................................................................ 3 C. Ruang Lingkup .......................................................................................... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA……………………….……………...................... 4 A. Biodiesel .................................................................................................... 4 B. Biodiesel Minyak Nabati ........................................................................... 5 1. Minyak Jarak Pagar .............................................................................. 6 2. Minyak Kedelai ..................................................................................... 8 3. Minyak Biji Rapa .................................................................................. 9 4. Minyak Kelapa Sawit............................................................................ 11 5. Minyak Kelapa ...................................................................................... 13 C. Kualitas Biodiesel Pada Suhu Rendah ....................................................... 15 D. Parameter Kualitas Biodiesel ..................................................................... 16 III.METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 21 A. Bahan dan Alat .......................................................................................... 21 B. Tahapan Penelitian..................................................................................... 21 C. Prosedur Penelitian .................................................................................... 22 D. Metoda Analisa .......................................................................................... 29 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 35 A. Penelitian Pendahuluan .............................................................................. 35 1. Pembuatan Biodiesel Berbagai Minyak Nabati ..................................... 35 2. Penentuan Sumber Pencampur .............................................................. 38 B. Penelitian Utama ........................................................................................ 54

11

1. Penentuan Kisaran Konsentrasi Biodiesel Campuran Menggunakan 2 Metode Pencampuran ................................................. 54 2. Analisa Parameter Kualitas Biodiesel ................................................... 56 A. Analisa biodiesel pada Suhu Rendah .............................................. 57 B. Analisa Sifat Fisikokimia ................................................................ 61 C. Analisa Stabilitas Oksidasi .............................................................. 66 3. Penentuan Komposisi Konsentrasi Jarak pagar dalam campuran dan Metode Pencampuran Terbaik ............................ 68 V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 71 A. Kesimpulan ................................................................................................ 71 B. Saran .......................................................................................................... 73 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 74 LAMPIRAN ....................................................................................................... 78

12

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Jarak pagar ........................... 7 Tabel 2. Komposisi asam lemak minyak Jarak pagar ....................................... 7 Tabel 3. Komposisi asam lemak pada minyak Kedelai .................................... 8 Tabel 4. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Kedelai ................................. 9 Tabel 5. Komposisi asam lemak minyak biji rapa ........................................... 10 Tabel 6. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Biji Rapa .............................. 11 Tabel 7. Komposisi asam lemak pada minyak Kelapa Sawit kasar .................. 12 Tabel 8. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Kelapa Sawit ........................ 13 Tabel 9. Komposisi asam lemak penyusun minyak Kelapa .............................. 14 Tabel 10. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Kelapa .................................. 14 Tabel 11. Pengaruh struktur kimia terhadap titik cair dan titik didih asam lemak dan alkil esternya .................................... 16 Tabel 12. Viskositas 40ºC metil ester ................................................................. 17 Tabel 13. Densitas dan bobot molekul metil ester .............................................. 18 Tabel 14. Kadar asam lemak bebas masing-masing minyak nabati ................... 36 Tabel 15. Bilangan asam pada masing-masing biodiesel ................................. 37 Tabel 16. Distribusi metil ester kelima jenis biodiesel ....................................... 38 Tabel 17. Titik awan dan titik tuang biodiesel .................................................... 39 Tabel 18. Viskositas kinematik pada berbagai jenis biodiesel ............................ 42 Tabel 19. Viskositas metil ester dominan masing-masing biodiesel .................. 46 Tabel 20. Densitas pada berbagai jenis biodiesel .............................................. 50 Tabel 21. Stabilitas oksidasi biodiesel campuran terpilih ................................... 67 Tabel 22. Data pengukuran biodiesel terpilih ..................................................... 69

13

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.

Reaksi esterifikasi asam lemak bebas dengan metanol .................. 4

Gambar 2.

Reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol ...................... 5

Gambar 3.

Diagram alir tahapan penelitian ..................................................... 21

Gambar 4.

Diagram alir proses pembuatan biodiesel 2 tahap ......................... 23

Gambar 5.

Diagram alir proses pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel minyak nabati lainnya metode 1 dan metode 2 .. 27

Gambar 6.

Diagram alir pembuatan biodiesel asam lemak (metil ester). ........ 28

Gambar 7.

Prinsip pengukuran titik awan pada bahan bakar ........................... 31

Gambar 8.

Prinsip pengukuran titik tuang pada bahan bakar ......................... 32

Gambar 9.

Biodiesel dari masing-masing minyak nabati. ............................... 37

Gambar 10. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Kedelai ............. 41 Gambar 11. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Biji Rapa ......... 42 Gambar 12. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Kelapa sawit..... 43 Gambar 13. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Kelapa .............. 44 Gambar 14. Perubahan viskositas campuran Jarak pagar-Kedelai .................... 47 Gambar 15. Perubahan viskositas campuran Jarak pagar-Biji Rapa.................. 48 Gambar 16. Perubahan viskositas campuran Jarak pagar-Kelapa Sawit ........... 48 Gambar 17. Perubahan viskositas campuran Jarak pagar-Kelapa ..................... 49 Gambar 18. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Kedelai ....................... 51 Gambar 19. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Biji Rapa .................... 51 Gambar 20. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Kelapa Sawit .............. 52 Gambar 21. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Kelapa ........................ 53 Gambar 22. Bilangan asam biodiesel campuran metode 2 ................................ 55 Gambar 23. Waktu pengawanan pada biodiesel campuran ............................... 56 Gambar 24. Perubahan titik awan biodiesel campuran terhadap konsentrasi .... 58 Gambar 25. Perubahan titik tuang biodiesel campuran terhadap konsentrasi ... 59 Gambar 26. Perubahan viskositas biodiesel campuran terhadap konsentrasi .... 62 Gambar 27. Perubahan densitas biodiesel campuran terhadap konsentrasi ....... 63 Gambar 28. Perubahan bilangan iod pada biodiesel campuran terhadap konsentrasi ...................................................................................... 65

14

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Standar mutu biodiesel ................................................................... 78 Lampiran 2. Hasil analisis pengukuran parameter biodiesel pada berbagai konsentrasi .............................................................. 79 Lampiran 3. Distribusi alkil ester biodiesel hasil pencampuran pada biodiesel terpilih .................................................................... 83 Lampiran 4. Kromatogram hasil analisa kromatografi biodiesel ....................... 86 Lampiran 5. Hasil analisis parameter titik awan biodiesel ................................. 94 Lampiran 6. Hasil analisis parameter titik tuang biodiesel ................................. 95 Lampiran 7. Hasil analisis parameter viskositas biodiesel ................................ 96 Lampiran 8. Hasil analisis parameter densitas biodiesel .................................... 97 Lampiran 9. Hasil analisis parameter bilangan iod biodiesel ............................. 98

15

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG Biodiesel merupakan bahan bakar yang tersusun atas alkil ester yang dapat terbakar dengan baik sehingga mampu mengurangi pencemaran udara. Sebagai bahan bakar yang dapat diperbaharui, biodiesel memiliki beberapa keuntungan antara lain kemudahan dalam pemakaiannya yaitu tidak diperlukan modifikasi pada mesin diesel, ramah lingkungan karena hampir tidak mengandung SOx, akselerasi mesin lebih baik, dan dapat diproduksi secara domestik sebagai hasil pertanian. Salah satu tantangan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif yaitu mulai terbentuknya kristal pada suhu rendah. Metil atau etil ester dari minyak nabati (biodiesel) memiliki suhu kristalisasi lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar diesel. Kristal-kristal yang terbentuk akan menghambat aliran bahan bakar menuju ruang pembakaran yang menyebabkan bahan bakar tersebut sulit menyala pada suhu rendah. Ketahanan bahan bakar pada suhu rendah umumnya dikarakterisasi oleh tiga parameter suhu yaitu titik awan yang merupakan awal mulanya terjadi kristalisasi, cold filter plugging point yang merupakan titik awal bahan bakar menyumbat filter mesin, dan titik tuang dimana bahan bakar sudah tidak mampu lagi untuk mengalir (Tang et al., 2008). Ketahanan biodiesel pada suhu rendah bergantung pada komposisi asam lemak dari minyak nabatinya. Umumnya asam lemak jenuh lebih rentan terhadap penurunan suhu sehingga memiliki kecenderungan membentuk kristal (memadat) terlebih dahulu dibandingkan dengan asam lemak takjenuhnya. Hal ini dikarenakan asam lemak jenuh memiliki nilai titik leleh lebih tinggi dari asam lemak tak-jenuhnya. Salah satu alternatif guna memperbaiki karakteristik biodiesel yaitu dengan mencampur biodiesel yang akan diperbaiki kualitasnya dengan biodiesel minyak nabati yang memiliki karakteristik lebih baik (Park et al., 2008). Sumber minyak nabati yang prospektif untuk dikembangkan sebagai

16

bahan baku biodiesel adalah minyak Jarak pagar (Jatropha curcas). Namun dibandingkan dengan bahan bakar diesel, biodiesel Jarak pagar masih memiliki nilai titik awan, titik tuang dan viskositas yang lebih tinggi. Minyak nabati lainnya yang berpotensi digunakan sebagai sumber pencampur antara lain minyak Kelapa sawit dan Kelapa yang banyak dibudidayakan di daerah tropis. Selain itu, minyak Kedelai dan Biji Rapa yang juga sudah dikembangkan sebagai penghasil biodiesel utama di negara Eropa dan Amerika. Minyak Kelapa dengan kandungan asam laurat yang tinggi memiliki ketahanan terhadap oksidasi, dan bilangan setana yang tinggi. Sedangkan minyak Kelapa sawit memiliki komposisi asam lemak jenuh dan tak jenuh yang seimbang sehingga menghasilkan karakteristik stabil terhadap oksidasi, namun rentan terhadap suhu yang dingin. Minyak Kedelai dan minyak Biji Rapa didominasi oleh asam lemak tak jenuh, sehingga kedua jenis minyak ini memiliki ketahanan yang tinggi terhadap suhu rendah, namun kurang stabil terhadap oksidasi. Oleh karena itu, diperlukan kajian mengenai pengaruh pencampuran berbagai jenis minyak nabati dengan minyak Jarak pagar terhadap karakteristik biodiesel Jarak pagar khususnya ketahanan pada suhu rendah. Dengan demikian kelemahan dan kelebihan dari Jarak pagar dapat dieliminir dan diperbaiki secara optimal. Selain itu, pencampuran juga dapat mengatasi kendala keterbatasan persedian jika hanya menggunakan satu jenis sumber bahan baku.

17

B. TUJUAN 1. Menentukan sumber pencampur biodiesel Jarak pagar yang menghasilkan ketahanan pada suhu rendah terbaik dari campuran Jarak pagar dengan minyak nabati lainnya yaitu minyak Kedelai, dan minyak Biji Rapa (minyak nabati sub-tropis kaya akan asam lemak tak-jenuh), minyak Kelapa, dan minyak Kelapa sawit kasar (minyak nabati tropis kaya akan asam lemak jenuh). 2. Menentukan komposisi perbandingan dengan ketahanan pada suhu rendah terbaik dari pencampuran Jarak pagar dengan minyak nabati terpilih. 3. Menentukan teknik pencampuran terbaik pada pencampuran minyak Jarak pagar dengan minyak nabati terpilih. 4. Membandingkan pencampuran Jarak pagar-biodiesel terpilih dengan Jarak pagar-FAME biodiesel terpilih. 5. Mengetahui

karakteristik

fisikokimia

dan

faktor-faktor

yang

mempengaruhi dari campuran biodiesel terpilih.

C. RUANG LINGKUP 1. Pembuatan dan pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel nabati lainnya. 2. Menentukan sumber pencampur yang menghasilkan ketahanan pada suhu rendah terbaik. 3. Pembuatan dan pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel terpilih dengan teknik dan kisaran konsentrasi yang berbeda. 4. Pembuatan campuran biodiesel Jarak pagar-FAME terpilih pada kisaran konsentrasi terbaik. 5.

Penentuan konsentrasi terbaik pada dua metode dan teknik pencampuran terbaik.

6. Analisis fisikokimia pada biodiesel terpilih.

18

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. BIODIESEL Biodiesel merupakan bahan bakar berbasis non-petrolium yang tersusun atas metil ester yang diperoleh dari transesterifikasi trigliserida (TG) atau esterifikasi asam lemak bebas (ALB) dengan alkohol yang memiliki berat molekul rendah (Lotero et al., 2004). Selain itu, biodiesel juga merupakan bahan bakar alternatif yang menjanjikan karena sifatnya yang dapat diperbaharui (renewable), dapat diproduksi secara lokal dan bersifat ramah lingkungan (Ramadhas et al., 2005; Cvengros et al., 2006). Proses konversi trigliserida menjadi metil ester melalui reaksi transesterifikasi menggunakan katalis basa. Kandungan asam lemak bebas pada minyak nabati dapat mengganggu reaksi transesterifikasi, karena akan bereaksi dengan katalis basa membentuk sabun. Sehingga perlu dilakukan terlebih dahulu pemisahan atau pengubahan asam lemak bebas menjadi metil ester yang dinamakan tahap pre-esterifikasi. Kandungan asam lemak bebas dalam biodiesel akan menimbulkan suasana asam yang mengakibatkan korosi pada peralatan injeksi bahan bakar, penyumbatan pada filter dan pembentukan sedimentasi pada injektor (Anonim, 2005). Katalis-katalis yang cocok digunakan pada tahap pre-esterifikasi adalah zat berkarakter asam kuat. Asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja, 2006). Reaksi esterifikasi asam lemak bebas ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Reaksi esterifikasi asam lemak bebas dengan metanol

Transesterifikasi atau disebut juga alkoholisis adalah proses penggantian alkohol dari ester dengan alkohol lain dalam proses yang serupa dengan 19

hidrolisis. Alkohol yang sering digunakan yaitu metanol, karena harganya lebih murah di bandingkan dengan turunan alkohol lainnya (Lotero et al., 2004, Meher et al., 2004). Transesterifikasi secara luas digunakan untuk mengurangi viskositas trigliserida dengan meningkatkan kandungan fisik bahan bakar terbaharukan untuk meningkatkan kinerja mesin (Fukuda et al., 2001). Reaksi transesterifikasi gliserida dengan metanol dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Reaksi transesterifikasi trigliserida dengan metanol

Proses transesterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor tergantung kondisi reaksinya. Faktor tersebut diantaranya adalah kandungan asam lemak bebas dan kadar air minyak, jenis katalis dan konsentrasinya, perbandingan molar antara alkohol dengan minyak dan jenis alkohol, suhu dan lamanya reaksi, intensitas pencampuran dan penggunaan co-solvent organik (Meher et al., 2004). Kualitas biodiesel dipengaruhi oleh kualitas minyak (feedstock), komposisi asam lemak dari minyak, proses produksi dan bahan lain yang digunakan dalam proses dan parameter pasca-produksi seperti kontaminan (Gerpen, 2004). Kontaminan tersebut diantaranya adalah bahan tak tersabunkan, air, gliserin terikat, alkohol, asam lemak bebas, sabun, residu katalis (Gerpen, 1996).

B. BIODIESEL MINYAK NABATI Biodiesel merupakan hasil modifikasi dari minyak atau lemak yang merupakan campuran metil ester dari asam lemak rantai panjang, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel. Biodiesel umumnya 20

diturunkan dari minyak nabati, walaupun dapat pula menggunakan lemak hewan. Beberapa minyak nabati yang memiliki potensi untuk dijadikan sebagai sumber biodiesel yaitu :

A. Minyak Jarak Pagar Jarak pagar (Jatropha curcas) termasuk dalam famili Euphorbiaceae merupakan tanaman semak atau pohon yang tahan terhadap kekeringan dan dapat tumbuh pada area dengan curah hujan rendah sampai tinggi (200-1500 mm per tahun). Tanaman ini berasal dari Amerika tengah dan saat ini sudah sangat banyak dibudidayakan di Amerika Selatan dan Tengah, India, dan Afrika (Gubitz et al., 1999). Jarak pagar memiliki potensi untuk memperbaiki lingkungan dan meningkatkan kualitas hidup penduduk pedesaan di negara tropis karena pemanfaatanya yang sangat beragam. Tanaman ini dapat digunakan untuk mencegah atau mengontrol erosi, reklamasi lahan, meningkatkan kesuburan tanah dan merupakan tanaman pagar. Sifat fisikokimia pada minyak Jarak pagar berbeda dibandingkan dengan minyak nabati lain. Minyak Jarak mengandung racun krusin yang sangat berbahaya bagi manusia (Indartono, 2006) dan memiliki rasa asam, selain itu, minyak Jarak pagar dapat dibedakan dari trigliserida lainnya karena bobot jenis, kelarutan dalam alkohol, bilangan asetil dan viskositas yang lebih tinggi (Ketaren, 1986). Kirk dan Othmer (1993) menambahkan bahwa tingginya bilangan asetil dan specific gravity menyebabkan tingginya viskositas minyak Jarak pagar. Perbandingan sifat fisikokimia minyak Jarak sebelum dan sesudah trans-esterifikasi ditunjukkan pada Tabel 1. Jarak pagar dipandang menarik sebagai sumber biodiesel karena kandungan minyaknya

yang tinggi

yaitu berkisar 30-50%, tidak

berkompetisi untuk pemanfaatan lain, dan memiliki karakteristik agronomi yang sangat menarik (Pudjiatmoko, 2008). Komposisi asam lemak yang dominan pada minyak Jarak pagar adalah asam oleat, asam linoleat, asam stearat, dan asam palmitat. Komposisi asam oleat dan asam linoleat bervariasi, sementara dua asam lemak yang tersisa, yang kebetulan 21

merupakan asam lemak jenuh, berada pada komposisi yang relatif tetap (Heller 1996 di dalam Pudjiatmoko, 2008). Komposisi asam lemak yang terdapat pada minyak Jarak pagar ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 1. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Jarak pagar Sifat

Satuan

Minyak Jarak

Biodiesel Jarak

ºC

240 a

191e

g/cm3

0,920 (15 ºC)d

0,879 (20 ºC) e

Viskositas

mm2/detik

17,1-52 (30 ºC)d

4,84 (40 ºC) e

Kadar air

% (b/b)

0,07 a

0,05 f

Kadar sulfur

% (b/b)

0,13 c

0,004f

Bilangan asam

mg KOH/g

3,5 ± 0,1 b

0,48f

Bilangan Iod

g iod/100 g

101,7 c

95-107 e

Titik nyala Densitas

Sumber : a Kandpal dan Madan, 1995; b Gubitz et al., 1999; c Akintayo, 2003; d Nanewar, 2005; e Hambali et al., 2007; f Sarin et al., 2007

Tabel 2. Komposisi asam lemak pada minyak Jarak pagar Kandungan asam lemak

Konsentrasi

Atom C

(% b/b)

Asam miristat

C14:0

0-0,01

Asam palmitat

C16:0

14,1-15,3

Asam stearat

C18:0

3,7-9,8

Asam arachidat

C20:0

0-0,3

Asam behenat

C22:0

0-0,2

Asam palmitoleat

C16:1

0-1,3

Asam oleat

C18:1

34,3-45,8

Asam linoleat

C18:2

29,0-44,2

Asam linolenat

C18:3

0-0,3

Asam lemak

Asam lemak jenuh

21

Asam lemak tidak jenuh

79

Sumber : Sarin et al., 2007

22

B. Minyak Kedelai Kedelai (Glycine max, L) adalah tanaman semusim yang biasa diusahakan pada musim kemarau, karena tidak memerlukan air dalam jumlah besar. Menurut Ketaren, (1986) kandungan minyak dan komposisi kimia asam lemak dalam Kedelai dipengaruhi oleh varietas dan keadaan iklim tempat tumbuh. Lemak kasar terdiri atas trigliserida sebesar 90-95%, sedangkan sisanya ialah fosfolipida, asam lemak bebas, sterol, dan tokoferol (Winarno, 1996). Komposisi asam lemak yang terdapat pada minyak Kedelai ditunjukkan pada Tabel 3. Perbandingan karakteristik minyak Kedelai sebelum dan sesudah ditransesterifikasi ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 3. Komposisi asam lemak pada minyak Kedelai Kandungan asam lemak Asam lemak

Atom C

Konsentrasi (%b/b)

Asam kaprilat

C8:0

0,00

Asam kaprat

C10:0

0,00

Asam laurat

C12:0

0,00

Asam miristat

C14:0

0,1

Asam palmitat

C16:0

10,3

Asam stearat

C18:0

4,7

Asam oleat

C18:1

22,5

Asam linoleat

C18:2

54,1

Asam linolenat

C18:3

8,3

Asam lemak jenuh

16


84


23

Tabel 4. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Kedelai Satuan

Minyak Kedelai

ºC

254 - 282e

Biodiesel Kedelai 141 - 171e

g/cm3

0,916 – 0,922 (25ºC)b

0,891 (15,6ºC)c

Viskositas

mm2/detik

32,6(38 ºC)e

4,424 (40ºC)c

Kadar air

% (b/b)

-

0,023d

Kadar sulfur

% (b/b)

0,005 – 0,1e

0.002d

Bilangan asam

mg KOH/g

0,3 – 3,00b

0,18 ± 0,021c

Bilangan Iod

g iod/100 g

120 - 143a

129,4c

Sifat Titik nyala Densitas

Sumber : aKnothe, 2002; bBailey, 1951; cDunn, 1995; dSarin et al., 2007; e Mittelbach, and Remschmidt, 2006

C. Minyak Biji Rapa Minyak Biji Rapa (minyak lobak) adalah minyak yang diperoleh dari biji lobak yang biasanya diperdagangkan dengan nama minyak kanola (canola oil). Minyak ini dulunya hanya ada di Eropa dan Timur Tengah. Minyak lobak telah diolah lebih lanjut untuk memperbaiki keseimbangan ataupun kondisi tingkat sterol dan ikatan jenuh yang lebih seimbang daripada minyak lainnya (Tambun, 2006). Rapeseed adalah sebutan dalam bahasa Inggris bagi beberapa kelompok tumbuhan marga Brassica yang dibudidayakan untuk diambil minyak dari bijinya. Biji Rapa atau Brassica napus termasuk kedalam kelompok Oleifera, yang dalam literatur ilmiah disebut oilseed rape atau Swede rape. Biji Rapa merupakan tanaman penghasil minyak dari spesies Brassica rapa yang dikenal sebagai Turnip rape, Brassica juncea (Indian mustard atau Brown mustard), Brassica carinata (Abyssinian mustard) serta Sinapis alba (yellow mustard atau Senf dalam bahasa Jerman) (Anonim, 2007). Minyak rapa sebagai bahan baku biodiesel semakin penting akibat naiknya harga minyak bumi dan sifatnya yang terbaharukan. Untuk kepentingan energi dan pelumas, minyak HEAR (High Erucic Acid

24

Rapeseed) lebih disukai karena rantai asam erukat lebih panjang dan stabil terhadap pemanasan. Permasalahan yang terjadi saat ini adalah petani lebih menyukai LEAR (Low Erucic Acid Rapeseed) sehingga terjadi kompetisi terhadap penggunaannya sebagai makanan. Harga minyak rapa sekarang meningkat akibat pemanfaatan sebagai bahan bakar (Anonim, 2007) Biji Rapa terdiri atas asam erusin dan glukosinolat yang sangat tinggi sehingga membuat minyak ini tidak stabil terhadap oksidasi, beracun jika dikonsumsi dalam jumlah besar, dan dapat menyebabkan kanker. Biji Rapa mengandung 40-45% minyak, 20-25% protein dan 25% karbohidrat (Hall, 2005). Komposisi asam lemak penyusun minyak Biji Rapa ditunjukkan pada Tabel 5.

Tabel 5. Komposisi asam lemak pada minyak Biji Rapa Kandungan asam lemak

Konsentrasi

Atom C

(%b/b)

Asam kaprilat

C8:0

0,00

Asam kaprat

C10:0

0,00

Asam laurat

C12:0

0,00

Asam miristat

C14:0

0,00

Asam palmitat

C16:0

3-5

Asam stearat

C18:0

1-2

Asam oleat

C18:1

55-65

Asam linoleat

C18:2

20-26

Asam linolenat

C18:3

8-10

Asam lemak

Asam lemak jenuh

5


83


Pengembangan Biji Rapa sebagai bahan bakar alternatif telah sejak lama dikembangkan khususnya di daerah Eropa dan Amerika. Perbandingan

25

karakteristik minyak Biji Rapa sebelum dan sesudah transesterifikasi ditujukan pada Tabel 6.

Tabel 6. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Biji Rapa Satuan

Minyak Biji Rapa

ºC

-

Biodiesel Biji Rapa 153-179b

g/cm3

0,91 (20 ºC) b

0,875-0,90 (15ºC)b

Viskositas

mm2/detik

37,7 (38 ºC) b

3,5-5,0 (40 ºC)b

Kadar air

% (b/b)

-

-

Sifat Titik nyala Densitas

% (b/b)

< 0,01

< 0,01b

Bilangan asam

mg KOH/g

> 8b

-

Bilangan Iod

g iod/100 g

94 - 120a

-

Kadar sulfur

b

Sumber : a Knothe, 2002; b Karaosmanaglu et al., 1996

D. Minyak Kelapa Sawit (CPO) Minyak Kelapa Sawit tergolong minyak nabati yang diperoleh dari tanaman sawit (Elais guinensis), dalam bentuk kasar berwarna kuning kemerah-merahan (Hartley, 1977). Pada suhu kamar minyak sawit kasar berbentuk semi padat, dengan titik cair berkisar antara 40-47ºC, dengan aroma yang menyenangkan (sedap), dan stabil atau resisten terhadap ketengikan (Winarno, 1996). Karotenoid, tokoferol, tokotrienol, sterol, phospatida, triterpenik, dan alkohol alifatik merupakan komponen non-gliserida yang terkandung dalam minyak sawit dan selanjutnya sering disebut sebagai komponen minor. Jumlah komponen minor dalam minyak sawit kurang lebih sekitar 1%. Tiga komponen minor pertama dalam minyak sawit memegang peranan penting dalam mempertahankan stabilitas minyak. Karoten, tokoferol, dan tokotrienol merupakan agen antioksidan alami yang menjaga stabilitas minyak terhadap kerusakan akibat oksidasi. Minyak Kelapa Sawit kasar mengandung sekitar 500-700 ppm karoten dan 600-1000 ppm tokotrienol dan tokoferol. Kombinasi kandungan tokoferol, tokotrienol, karoten, dan 26

50% asam lemak tidak jenuh menyebabkan minyak sawit memilki stabilitas oksidatif yang tinggi dibandingkan dengan minyak nabati lainnya. Pada umumnya minyak sawit mengandung lebih banyak asam-asam palmitat, oleat dan linoleat dibandingkan dengan minyak inti sawit. Komposisi asam lemak pada minyak Kelapa Sawit kasar atau CPO (crude palm oil) ditunjukkan oleh Tabel 7.

Tabel 7. Komposisi asam lemak pada minyak Kelapa Sawit kasar Kandungan asam lemak Asam lemak

Atom C

Konsentrasi (%b/b)

Asam kaprilat

C8:0

-

Asam kaprat

C10:0

-

Asam laurat

C12:0

1,15

Asam miristat

C14:0

2,74

Asam palmitat

C16:0

26,18

Asam palmitoleat

C16:1

1,66

Asam stearat

C18:0

11,97

Asam oleat

C18:1

35,49

Asam linoleat

C18:2

12,76

Asam linolenat

C18:3

2,25

Asam lemak jenuh

43,78


53,22

Sumber : Abolle´ et al., 2008

Minyak sawit memiliki potensi besar untuk dikembangkan menjadi bahan baku biodiesel. Hal ini disebabkan karena Kelapa Sawit memiliki rasio keluaran/masukan energi (output/input energy ratio) yang cukup tinggi dibandingkan minyak nabati lainnya seperti minyak Kedelai dan minyak rapa. Perbandingan karakteristik minyak Kelapa Sawit sebelum dan sesudah transesterifikasi ditunjukkan pada Tabel 8.

27

Tabel 8. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Kelapa Sawit Sifat

Satuan

Minyak CPO

Biodiesel CPO

ºC

267c

155-174c

g/cm3

0,8896-0,891 (50ºC)a

0,863 (20 ºC)d

Viskositas

mm2/detik

5,3 (40 ºC)d

Kadar air

% (b/b)

36,8-39,6(38 ºC)c 0,3

Kadar sulfur

% (b/b)

0,04c

0,003b

Bilangan asam

mg KOH/g

6.9c

0.24b

Bilangan Iod

g iod/100 g

50-55a

45-62d


0,010b

Sumber : a Knothe 2002; b Sarin et al., 2007; c Mittelbach, 2006; d Hambali et al., 2007

E. Minyak Kelapa Minyak Kelapa merupakan minyak yang diperoleh dari kopra (daging buah Kelapa yang dikeringkan). Kandungan minyak yang diperoleh dari kopra sebanyak 63-65%. Minyak Kelapa terdiri atas trigliserida asam lemak jenuh dengan rantai asam lemak medium. Komposisi asam lemak pada minyak Kelapa yaitu 91% asam lemak jenuh, 7% asam lemak tidak jenuh rangkap satu (asam oleat), dan 2% merupakan asam lemak berangkap lebih dari satu (asam linoleat). Minyak Kelapa memilki kelebihan dibandingkan dengan minyak lainnya karena lebih stabil terhadap oksidasi, karena asam lemak yang dikandungnya yang merupakan asam lemak rantai medium (Ketaren, 1986). Komposisi asam lemak pada minyak Kelapa dapat dilihat pada Tabel 9. Kini minyak Kelapa telah dikembangkan sebagai bahan bakar karena dalam satu molekul minyak Kelapa terdiri dari 1 unit gliserin dan sejumlah asam lemak. Tiga unit asam lemak dari rantai karbon panjang adalah trigliserida (lemak dan minyak). Komponen gliserin memiliki titik didih tinggi yang dapat melindungi minyak dari penguapan (volatilizing). Pada biodiesel, komponen asam lemak dari minyak dikonversikan ke elemen lain yang disebut ester. Gliserin dan asam lemak dipisahkan dengan proses esterifikasi. Minyak tumbuhan bereaksi dengan alkohol dan katalis, jika

28

minyak tumbuhan adalah metanol dan kelapa, dan komponen reaktannya adalah alkohol maka akan dihasilkan coco metil ester. Coco metil ester adalah nama kimia dari coco biodiesel (Darmanto dan Sigit, 2006). Perbandingan

karakteritik

minyak

Kelapa

sebelum

dan

sesudah

ditranseterifikasi ditunjukkan oleh Tabel 10.

Tabel 9. Komposisi asam lemak penyusun minyak Kelapa Kandungan asam lemak Asam lemak

Konsentrasi (% b/b)

Atom C

Asam kaprilat

C8:0

8.3

Asam kaprat

C10:0

6

Asam laurat

C12:0

46,7

Asam miristat

C14:0

18,3

Asam palmitat

C16:0

9,2

Asam stearat

C18:0

2,9

Asam oleat

C18:1

6,9

Asam linoleat

C18:2

1,7

Asam linolenat

C18:3

0,00

Asam lemak jenuh

91


9


Tabel 10. Sifat fisikokimia minyak dan biodiesel Kelapa Sifat

Satuan

Minyak Kelapa

Biodiesel Kelapa

ºC

228a

-

g/cm3

0,908-0,921(40 º)c

-

Viskositas

mm2/detik

28,6 (20 ºC)a

2,7-3,5(40 ºC)a

Kadar air

% (b/b)

-

-

Kadar sulfur

% (b/b)

-

-

Bilangan asam

mg KOH/g

<6a

0.1a

Bilangan Iod

g iod/100 g

6-11c

10b


Sumber : a Mittelbach dan Remschmidt, 2006; b Mittelbach, 1997; c Knothe 1996

29

C. KUALITAS BIODIESEL PADA SUHU RENDAH Karakteristik biodiesel pada suhu rendah merupakan sifat bahan bakar terhadap perubahan suhu yang menjadi hal sangat berpengaruh pada daerah yang memiliki iklim dingin atau subtropis. Pada umumnya yang menjadi parameter pengukuran karakteristik tersebut diantaranya adalah: Titik awan (Cloud Point,CP), Titik tuang (Pour point, PP) Cold-Filter Plugging Point (CFPP)dan Low-Temperature Flow Test (LTFT) serta Cristalisation Onset Temperature (Tco) (Mittelbach dan Remschmidt, 2004). Seperti halnya bahan bakar solar yang merupakan fraksi minyak bumi, biodiesel juga akan menjadi berawan (cloudy) pada saat udara dingin, minyak akan berubah menjadi kristal lilin yang akan menyumbat saluran filter bahan bakar. Bila udara menjadi lebih dingin, maka kristal lilin tersebut akan menjadi gel dan memadat sehingga tidak dapat mengalir. Akan tetapi bahan bakar yang telah mengalami winterisasi atau bahan bakar dengan kualitas No. 1 dapat digunakan pada udara yang lebih dingin (Anonim, 2005). Molekul alkana dan FAME (fatty acid methyl ester) memiliki rantai hidrokarbon lurus yang tidak cocok pada musim dingin, karena akan membentuk kristal padat yang dapat menyumbat saluran filter dan mengganggu pompa bahan bakar. Namun biodiesel memiliki kecenderungan yang lebih kuat karena gugus esternya relatif bersifat polar sehingga meningkatkan gaya intermolekuler Van der Walls, sehingga secara efektif menguatkan proses kristalisasi. Hal ini juga merupakan alasan mengapa biodiesel cenderung mengeluarkan asap partikulat dalam proporsi yang lebih tinggi karena molekul tunggalnya cenderung untuk bergabung kembali, tekanan oksigen dalam ruang pembakaran tidak mampu untuk menyerang ikatan karbon dan mulai membakar ikatan kompleks. Dalam ruang pembakaran mesin resiprokal, waktu merupakan faktor yang sangat penting. Terutama pada rpm tinggi atau jika dinding ruang pembakaran relatif dingin. Angka setana, panas pembakaran (heat of combustion), titik cair dan titik didih dan viskositas akan meningkat dengan meningkatnya panjang rantai dan kejenuhan dan menurun dengan meningkatnya ketidakjenuhan asam lemak (Prakash, 1998).

30

D. PARAMETER KUALITAS BIODIESEL 1. Titik Awan ( Cloud Point) dan Titik Tuang ( Pour Point) Titik awan (Cloud point) adalah temperatur pada saat bahan bakar mulai tampak ”berawan” (cloudy). Hal ini timbul karena munculnya kristalkristal padatan di dalam bahan bakar. Meski mengalir,

namun

keberadaan

kristal

bahan bakar masih bisa

didalam

bahan

bakar

bisa

mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa dan injektor (Indartono, 2006).

Tabel 11. Pengaruh struktur kimia terhadap titik cair dan titik didih asam lemak dan metil esternya (Prakash, 1998;*Gunstone et al., 1994)

Kaprilat

8:0

CH3(CH2)6COOH

Asam lemak tc td ºC ºC 16,5 239

Kaprat

10:0

CH3(CH2)8COOH

31,3

269

-18

224

Laurat

12:0

CH3(CH2)10COOH

43,6

304

5,2

262

Miristat

14:0

CH3(CH2)12COOH

58

232

19

295

Palmitat

16:0

CH3(CH2)14COOH

62,9

349

30

415

Palmitoleat

16:1

33

-

39,1

-

Stearat

18:0

69,9

-

19,9

442

Oleat

18:1

16,3

-

-20*

Linoleat

18:2

-5

-

-35* -

Linolenat

18:3

-11

-

-52* -

Arachidat

20:0

75,2

-

Rantai asam

Atom C

Struktur

CH3(CH2)5CH=CH (CH2)7COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)7CH=CH (CH2)7COOH CH3(CH2)4CH=CH CH2CH=CH(CH2)7 COOH CH3CH2CH=CHC H2CH=CH(CH2)7C OOH CH3(CH2)7CH=CH (CH2)7COOH

Metil Ester tc td ºC ºC -40 193

50

-

Keterangan : tc = titik cair, td = titik didih

Titik tuang adalah titik temperatur terendah dimana mulai terbentuk kristal-kristal yang dapat menyumbat saluran pembakaran. Titik tuang ini di 31

pengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium), semakin tinggi ketidakjenuhan maka titik tuang semakin rendah. Titik tuang juga dipengaruhi oleh panjang rantai karbon, semakin panjang rantai karbon semakin tinggi titik tuang. Karakteristik ini ditentukan menggunakan metode ASTM D97. Titik awan dan titik tuang biodiesel dipengaruhi oleh nilai titik leleh masing-masing asam lemak penyusun biodiesel (Prakash, 1998). Nilai titik leleh masing-masing asam lemak ditunjukkan pada Tabel 11.

2. Viskositas Kinematik Viskositas minyak dinyatakan oleh jumlah detik yang digunakan oleh volume tertentu dari minyak untuk mengalir melalui lubang dengan diameter kecil tertentu. Semakin rendah jumlah detiknya berarti semakin rendah viskositasnya (Dramanto dan Sigit, 2006). Nilai viskositas yang dipakai untuk mengukur viskositas minyak adalah viskositas kinematik, yaitu ukuran waktu yang diperlukan oleh minyak untuk mengalir dalam suatu pipa kapiler karena pengaruh gaya gravitasi. Alat yang dipakai untuk mengukur viskositas kinematik adalah viskometer Ostwald, atau glass capilarry viscometer. Satuan untuk viskositas kinematik adalh centistokes (cSt) atau sama dengan mm2 per detik (Anonim, 2008).

Tabel 12. Viskositas 40ºC metil ester Metil ester Metil laurat

Viskositas (mm2/detik) 1,69

Metil miristat

3,24

Metil palmitat

4,32

Metil stearat

5,56

Metil oleat

4,45

Metil linoleat

3,64

Metil linolenat

3,27

Sumber : Wörgetter et al., 1999

32

Viskositas juga dipengaruhi oleh sifat-sifat dari asam lemak. Menurut Knothe (2005), viskositas meningkat dengan semakin panjang rantai karbon dan semakin besar jumlah ikatan rangkap yang dimilki oleh minyak. Knothe dan Steidley (2005) menambahkan, percabangan struktur asam lemak tidak terlalu berpengaruh terhadap konsentrasi. Nilai viskositas pada masingmasing metil ester ditunjukkan pada Tabel 12.

3. Densitas Berat jenis menunjukkan perbandingan berat per satuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Berat jenis bahan bakar diesel diukur dengan menggunakan metode ASTM D 287 atau D 1298 dan memiliki

satuan

kilogram

per

meter

kubik

(kg/m3)

(Mittelbach,

Remschmidt, 2006). Nilai densitas biodiesel dapat diprediksikan dari nilai densitas asam lemak penyusunnya (Noureddini et al., 1992). Nilai densitas masing-masing metil ester ditunjukkan pada Tabel 13.

Tabel 13. Densitas dan bobot molekul metil ester

Metil laurat

Densitas (kg/m3) 873 (15ºC)

Berat Molekul (g/mol) 214,35

Metil miristat

867 (20ºC)

242,41

Metil palmitat

884 (20ºC)

270,46

Metil stearat

852 (38ºC)

298,51

Metil oleat

874 (20ºC)

296,49

Metil linoleat

894 (15ºC)

294,48

Metil linolenat

904 (15ºC)

292,46

Metil ester

Sumber : Mittelbach dan Remschmidt, 2006

33

4. Bilangan Asam Bilangan asam atau sering disebut sebagai bilangan netralisasi merupakan parameter yang mengukur banyaknya asam lemak bebas dan sisa katalis asam yang terkandung dalam bahan bakar. Nilai bilangan asam menunjukan banyaknya miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan 1 gram metil ester, nilai maksimum bilangan asam ≤ 0.5 mg KOH/g pada european standard (Mittelbach dan Remschmidt, 2006).

5. Bilangan Iod Bilangan iod adalah jumlah (gram) iod yang dapat diikat oleh 100 garam minyak. Ikatan rangkap yang terdapat dalam asam lemak yang tidak jenuh akan bereaksi dengan iod atau senyawa-senyawa iod. Gliserida dengan tingkat ketidakjenuhan yang tinggi, akan mengikat iod dalam jumlah yang lebih besar (Ketaren,1986 ). Bilangan iodin pada biodiesel menunjukkan tingkat ketidakjenuhan senyawa penyusun biodiesel. Disatu sisi, keberadaan senyawa lemak tak jenuh meningkatkan performansi biodiesel pada temperatur rendah, karena senyawa ini memiliki titik leleh (melting point) yang lebih rendah sehingga berkorelasi dengan titik awan dan titik tuang yang juga rendah (Knothe, 2005). Namun di sisi lain, banyaknya lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen di atmosfir dan terpolimerisasi (Azam et al., 2006). Berdasarkan standar Eropa nilai bilangan iod tidak boleh melebihi 120 (g I2/100 g), dan nilai maksimum kandungan metil ester asam linoleat dan asam lemak tak jenuh rangkap banyak ( polyunsaturated fatty acid methyl esters) tidak melebihi 12 % dan 1 % (m/m) (Mittelbach dan Remschmidt, 2006).

6. Stabilitas Oksidasi Biodiesel tersusun atas metil ester asam lemak yang rentan terhadap oksidasi dibandingkan dengan bahan bakar diesel. Terutama pada biodiesel yang memiliki kandungan asam lemak tak jenuh yang tinggi akan lebih

34

mudah terdegradasi membentuk senyawaan hidroperoksida. Senyawaan ini akan menyebabkan sifat korosif pada mesin diesel, dan juga akan membentuk deposit yang akan menghambat aliran bahan bakar menuju ruang pembakaran (Mittelbach dan Remschmidt, 2006). Metode standar analisa untuk menentukan stabilitas oksidasi pada biodiesel (EN 14112) menggunakan metode Rancimat yang sama juga digunakan untuk mengukur proses ketengikan pada bahan pangan yang mengandung minyak. Biodiesel akan dipanaskan pada suhu 110ºC bersamaan dengan penghembusan oksigen pada tingkat aliran yang konstan (Mittelbach dan Remschmidt, 2006).

35

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. BAHAN DAN ALAT 1. Bahan Bahan baku utama dalam penelitian ini adalah minyak Jarak pagar, minyak kelapa, minyak kedelai, minyak kelapa sawit kasar (CPO), minyak kedelai, dan asam laurat. Bahan kimia yang digunakan diantaranya adalah KOH, metanol, dan asam sulfat untuk pembuatan biodiesel dan

untuk

kebutuhan analisis diantaranya larutan phenolphtalein (PP), larutan KOH 0,1 N beralkohol, larutan KOH 0,1 N, alkohol 95% netral, larutan Na2S2O3 0,1 N, larutan KI 5%, kloroform, indikator kanji, dan akuades. 2. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya glass capillary viscometer, piknometer, labu leher empat, termometer, timbangan analitik, penangas, pendingin terbalik, magnetic stirer, erlenmeyer, buret, pipet, dan gelas piala

B. TAHAPAN PENELITIAN 1. Penelitian Pendahuluan Penelitian pendahuluan ditujukan untuk menentukan sumber minyak nabati pencampur bagi Jarak pagar yang menghasilkan peningkatan kualitas bagi biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah terbaik. Penelitian ini terdiri atas beberapa tahapan yaitu pembuatan biodiesel Jarak pagar dan minyak nabati lainnya (Kedelai, Biji rapa, Kelapa sawit kasar dan Kelapa), pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel minyak nabati lainnya, dan analisa titik awan, titik tuang viskositas kinematik dan densitas. Biodiesel campuran yang memiliki nilai titik awan dan titik tuang terendah dipilih sebagai biodiesel campuran terpilih.

36

2. Penelitian utama Penelitian utama terdiri atas beberapa tahapan yaitu pembuatan campuran Jarak pagar dengan minyak nabati terpilih menggunakan dua metode pencampuran, pembuatan biodiesel campuran Jarak pagar dengan metil ester asam lemak dominan pada biodiesel pencampur terpilih, dan analisa kualitas biodiesel meliputi titik awan, titik tuang, sifat fisikokimia (densitas, viskositas, dan bilangan iod), dan stabilitas oksidasi. Metode pencampuran yang digunakan dalam penelitian ini dibedakan menjadi 2 bagian yaitu pencampuran metode 1 berupa pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel minyak nabati terpilih, dan pencampuran metode 2 berupa pencampuran minyak Jarak pagar dengan minyak nabati terpilih yang kemudian dikonversi menjadi biodiesel. Campuran Jarak pagar dengan metil ester asam lemak digunakan untuk membuktikan pengaruh asam lemak dominan pada biodiesel terpilih dalam meningkatkan kualitas biodiesel campuran pada suhu rendah. Analisa sifat fisikokimia ditujukan untuk membandingkan dengan standar yang berlaku dan juga untuk mengetahui hubungan antara titik awan dan titik tuang dengan sifat fisikokimianya. Tahapan penelitian utama ditujukan untuk menentukan komposisi konsentrasi Jarak pagar dan minyak nabati terpilih, teknik pencampuran, dan karakterisasi biodiesel terpilih. Diagram alir tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.

C. PROSEDUR PENELITIAN 1. Penelitian Pendahuluan a. Pembuatan Biodiesel Berbagai Minyak Nabati Pembuatan biodiesel dilakukan melalui tahapan esterifikasi dan atau trans-esterifikasi, hal ini bergantung pada kadar asam lemak bebas dari masing-masing minyak nabati. Minyak nabati dengan kandungan asam lemak bebas > 2% perlu dilakukan tahapan pendahuluan berupa reaksi esterifikasi. Reaksi esterifikasi merupakan pengubahan asam lemak bebas menjadi ester, karena kandungan asam lemak bebas dalam

37

minyak akan bereaksi dengan katalis pada saat proses trans-esterifikasi membentuk sabun, yang akan menyebabkan tidak optimalnya reaksi trans-esterifikasi sehingga dapat menurunkan pembentukan metil ester (biodiesel). Sedangkan untuk minyak nabati dengan kandungan asam lemak bebas < 2% maka pembuatan biodiesel cukup melalui tahapan trans-esterifikasi. Katalis yang digunakan pada tahapan esterifikasi yaitu asam sulfat, yang banyaknya bergantung pada kadar asam lemak bebas yang terkandung dalam minyak nabati. Asam sulfat yang digunakan sebesar 5% (v/v) dari kadar asam lemak bebas dalam satuan volume minyak nabati yang digunakan. Sedangkan jumlah pereaksi metanol yang digunakan besarnya yaitu 225% (v/v) dari kadar asam lemak bebas dalam satuan volume minyak nabati. Tahapan trans-esterifikasi menggunakan katalis alkali berupa KOH yang besarnya 1% (b/v) dari volume minyak nabati yang digunakan, dengan jumlah pereaksi metanol sebesar 15% (v/v) dari volume minyak nabati. Diagram alir pembuatan biodiesel ditunjukkan pada Gambar 4. Tahapan pengerjaan selanjutnya yaitu analisa bilangan asam dan komposisi metil ester pada masing-masing biodiesel. b. Pencampuran dan Penentuan Sumber Pencampur Biodiesel JarakPagar dengan Ketahanan pada Suhu Rendah Terbaik. Pencampuran Jarak pagar dengan biodiesel minyak nabati lainnya dilakukan menggunakan pengadukan sebesar 300 putaran per menit (rpm) selama 15 menit agar campuran tercampur dengan sempurna. Sehingga diperoleh 4 jenis biodiesel campuran yaitu Jarak pagar-Kedelai, Jarak pagar-Biji rapa, Jarak pagar-Kelapa sawit, dan Jarak pagar-Kelapa. Proses pencampuran dilakukan pada selang konsentrasi penambahan Jarak pagar (interval) sebesar 10% (v/v) dengan kisaran konsentrasi 0100% Jarak pagar sehingga diperoleh 9 biodiesel campuran dari masingmasing jenis pencampuran. Dengan demikian diperoleh keseluruhan sampel sebanyak 40 jenis biodiesel yang berbeda. Tahapan selanjutnya yaitu pengujian titik awan, titik tuang, densitas dan viskositas.

38

Mulai

Pembuatan Biodiesel Jarak Pagar

Pembuatan Biodiesel dari berbagai Minyak nabati

Analisis Bilangan asam Analisis Kromatografi gas

Pencampuran Biodiesel (int. 10% jarak pagar)

Analisis Densitas, Viskositas, Titik awan, Titik tuang

Pencampuran biodiesel terbaik (Sumber Pencampur)

Pembuatan Biodiesel metode 1 (Biodiesel Jarak-Biodiesel terpilih) int.5%

Penelitian pendahuluan

Pembuatan Biodiesel metode 2 (Minyak Jarak-Minyak terpilih) int. 5%

Analisis Bilangan asam Analisis Waktu Pengawanan

Kisaran Konsentrasi Terbaik Biodiesel metode 1

Pembuatan Biodiesel (Biodiesel jarak- FAME terpilih) Pada Kisaran Terpilih

Kisaran Konsentrasi Terbaik Biodiesel metode 2

Analisis Bilangan asam,Viskositas kinematik, Densitas, Bilangan iod, Titik awan,Titik tuang,GC

Selesai

Penelitian Utama

Gambar 3. Diagram Alir Tahapan Penelitian 39

Metanol(225% FFA) + Asam sulfat( 5% FFA)

Minyak kelapa+ Minyak minyak jarak

Diketahui %FFA

Pemanasan hingga suhu 55ºC dan pengadukan

Reaksi esterifikasi 1 jam

Pemisahan FAME + minyak dengan sisa metanol

Metanol(15% v/v ) + KOH ( 5%w/v)

Sisa metanol

FAME + Trigliserida

Pemanasan hingga suhu 55ºC dan pengadukan

Reaksi trans-esterifikasi 1 jam

Pemisahan Metil ester dengan gliserol

Gliserol

Metil ester / biodise kasar

Pencucian dengan air 50ºC, 3 kali

Pengeringan dengan pemanasan 105-112ºC,30'

Biodiesel

Gambar 4. Diagram alir proses pembuatan biodiesel 2 tahap (modifikasi dari Gerpen, 2004)

40

2. Penelitian Utama 1. Pembuatan dan Pencampuran Biodiesel Terpilih Menggunakan dua Teknik Pencampuran Proses pembuatan biodiesel dibedakan menjadi dua bagian yaitu metode 1 dan metode 2. Pada metode 1 sejumlah biodiesel Jarak pagar dan biodiesel minyak nabati terpilih pada perbandingan konsentrasi yang sudah ditentukan dihomogenkan menggunakan pengadukan. Sedangkan pada metode 2 sejumlah minyak Jarak pagar dan minyak nabati terpilih pada

konsentrasi

perbandingan

tertentu

dicampur

kemudian

dihomogenkan dengan pengadukan dan dilanjutkan dengan pereaksian trans-esterifikasi. Sebelum reaksi trans-esterifikasi minyak campuran perlu dianalisa terlebih dahulu kadar asam lemak bebasnya, karena hal ini akan mempengaruhi reaksi. Pengadukan dilakukan dengan kecepatan putaran sebesar 300 putaran per menit selama 15 menit. Pencampuran dilakukan pada variasi konsentrasi 0-100% Jarak pagar dalam campuran biodiesel dengan kenaikan konsentrasi Jarak pagar (interval) sebesar 5% (v/v). Diagram alir pencampuran kedua metode ditunjukkan pada Gambar 5.

2. Menentukan Komposisi Perbandingan dan Teknik Pencampuran Terbaik Biodiesel campuran dari masing-masing metode pencampuran dianalisa menggunakan uji waktu pengawanan dan bilangan asam sehingga diperoleh kisaran konsentrasi terbaik. Sebagai pembanding dilakukan pula pembuatan campuran biodiesel Jarak pagar dengan metil ester dominan dari sumber biodiesel pencampur terpilih pada kisaran konsentrasi terpilih. Selain itu, hal ini dilakukan pula untuk mengetahui pengaruh asam lemak dominan pada biodiesel pencampur terpilih terhadap peningkatan kualitas biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah. Proses pencampuran Jarak pagar – metil ester asam lemak dominan sama dengan pencampuran pada metode 1.

41

Pembuatan metil ester asam lemak dominan dilakukan melalui tahapan esterifikasi, karena sebagian besar berbentuk asam karboksilat dalam keadaan bebas tidak terikat dengan gliserol. Diagram alir pembuatan metil ester asam lemak dominan ditunjukkan pada Gambar 7. katalis yang digunakan yaitu asam sulfat yang banyaknya 5 % (v/v) dan pereaksi metanol sebanyak 225 % (v/v) masing-masing dari volume asam lemak yang digunakan. Komposisi perbandingan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran dan metode pencampuran terbaik diperoleh dari pengujian titik awan, titik tuang, densitas, viskositas kinematik, bilangan iod, dan stabilitas oksidasi yang menunjukkan nilai yang sesuai dengan standar.

Minyak Jarak Pagar

Minyak Nabati

Trans-esterifikasi

Trans-esterifikasi

Pencampuran konsentrasi tertentu

Biodiesel Jarak Pagar

Biodiesel Minyak

Trans-esterifikasi

Nabati

Minyak Jarak Pagar

Minyak Nabati

Biodiesel Campuran

Pencampuran konsentrasi tertentu

Biodiesel Campuran Metode 1

Metode 2

Gambar 5. Diagram alir proses pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel minyak nabati lainnya metode 1 dan metode 2

42

Metanol (225% FFA)+ Asam sulfat ( 5% FFA)

Asam Lemak

FFA 100 %

Pemanasan hingga suhu 55-60º C, 350 rpm

Reaksi Esterifikasi 1 jam

Pemisahan FAME + sisa metanol + air

Sisa Metanol + Air

FAME/ Biodiesel kasar

Pencucian dengan air hangat 0

( 50 C, 3 kali)

Air + Sabun + Gliserol sisa + pengotor

Pengeringan (1150C-1200C, 30 menit)

Gambar 6. Diagram alir pembuatan biodiesel asam lemak (metil ester)

43

D. Metode Analisa a. Analisa Angka Asam Angka asam merupakan salah satu indikator kerusakan minyak akibat proses hidrolisis. Prinsip pengerjaan angka asam yaitu pelarutan minyak atau lemak kedalam pelarut organik tertentu dilanjutkan dengan penitaran dengan basa. Prosedur : Contoh minyak sebanyak 2-5 gram dimasukkan kedalam erlenmeyer 250 ml. Kemudian ditambahkan 50 ml alkohol netral 95% kedalam Erlenmeyer tersebut dilanjutkan dengan pemanasan di atas penangas air dengan suhu 70ºC selama 10 menit. Selanjutnya erlenmeyer didinginkan dan dititrasi dengan larutan KOH 0,1 N dengan indikator phenolftalein sebanyak 3-5 tetes. Catat volume titran yang dibutuhkan (v ml). Perhitungan BM v N 10 G

FFA

Keterangan FFA

= Kadar asam lemak bebas ( %-b/b)

BM

= Bobot molekul asam lemak dominan (g/mol)

v

= Volume KOH (ml)

N

= Normalitas KOH (N)

G

= Bobot sampel minyak (g)

b. Analisa Bilangan Asam ( ASTM D-664) Bilangan asam adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam bebas di dalam satu gram contoh biodiesel. Prosedur : Contoh biodiesel sebanyak 19 – 21 ± 0,05 gram ditimbang dan dimasukkan ke dalam sebuah labu erlenmeyer 250 ml. Kemudian ditambahkan 100 ml campuran pelarut yang telah dinetralkan ke dalam labu Erlenmeyer tersebut. Dalam keadaan teraduk kuat, larutan isi labu

44

Erlenmeyer dititrasi menggunakan larutan KOH dalam alkohol sampai kembali berwarna merah jambu dengan intensitas yang sama seperti pada campuran pelarut yang telah dinetralkan. Warna merah jambu ini harus bertahan paling sedikitnya 15 detik. Catat volume titran yang dibutuhkan (v ml). Perhitungan

Angka asam( Aa )

56,1 v N m

Keterangan Angka asam

= Kadar asam bebas (mg KOH/ g biodiesel)

v

= Volume larutan KOH (ml)

N

= Normalitas eksak larutan KOH ( N)

m

= Banyaknya contoh (g)

Nilai bilangan asam yang dilaporkan harus dibulatkan sampai dua desimal (dua angka di belakang koma).

c. Analisa Titik Awan (ASTM D-2500) Temperatur terendah mulai terlihatnya awan. Prosedur : Biodiesel sebanyak 60-75 gram disaring dan kemudian dipanaskan hingga suhu 130ºC. Selanjutnya

biodiesel didinginkan hingga suhunya

10ºC diatas titik awan biodiesel (perkiraan). Biodiesel dimasukkan ke dalam silinder uji (110-120 × 30 × 2 mm) yang sudah dilengkapi dengan termometer dan penutup (gabus) hingga tanda tera ( 54 – 60 mm). Sesuaikan termometer sehingga ujung kapilernya terendam kurang lebih sedalam 3 mm dari dasar silinder uji. Kemudian silinder uji dimasukkan ke dalam bak pendingin yang suhunya diperkirakan dibawah titik awan biodiesel dan yang perlu diperhatikan suhu bak pendingin harus seragam dan konstan. Sebelumnya bak pendingin diusahakan sudah dijaga suhunya tetap selama 30 menit. Setiap penurunan suhu sebesar 3ºC diamati proses terbentuknya awan pada biodiesel. Suhu sudah mulai terlihatnya awan dicatat sebagai

45

suhu mulai terbentuknya awan. Peralatan sederhana pengukuran titik awan ditunjukkan pada Gambar 7. Perhitungan Tambahkan 3ºC pada suhu yang tercatat sebagai titik awan.

Termometer 30- 33 mm

Gabus ( penutup)

Test Jar

115-125 mm

Jaket pendingin

Media Pendingin

54 mm

Gasket

Piringan logam

Gambar 7. Prinsip pengukuran titik awan pada bahan bakar (Gerpen et al., 2004)

d. Analisa Titik Tuang (ASTM D-97) Temperatur terendah pada saat pergerakan sampel dapat ditentukan ketika wadah sampel dimiringkan. Prosedur : Biodiesel disaring terlebih dahulu menggunakan kertas saring sehingga zat-zat terlarut didalamnya dapat dihilangkan yang kemudian sampel tersebut dimasukkan kedalam silinder uji berdimensi 110-120 × 30 × 2 mm yang dilengkapi dengan gabus dan termometer hingga tanda tera ( 54-60 mm). Ujung kapiler termometer harus terendam kurang lebih sedalam 3 mm dari permukaan biodiesel ( 51-57 mm). Selanjutnya silinder uji dimasukkan ke dalam bak pendingin yang memiliki suhu jauh dibawah suhu titik tuang biodisel perkiraan. Setiap penurunan suhu 3ºC perubahan

46

biodiesel diamati yaitu dengan mengalirkan biodiesel secara horizontal jika tidak terjadi pergerakan selama 5 detik maka nilai tersebut merupakan nilai titik tuang yang terukur. Peralatan sederhana pengukuran titik tuang ditujukkan pada Gambar 8.

Perhitungan Tambahkan 3oC pada suhu yang tercatat sebagai titik tuang.

Keterangan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Contoh yang akan di uji Termometer Pendeteksi titik tuang Test Jar Media Pendingin Inlet Media Pendingin Outlet Media Pendingin Pemanas Temperatur media Pendingin Rongga Udara Jaket Pendingin

Gambar 8. Prinsip pengukuran titik tuang pada bahan bakar (Clements et al., 2004)

e. Densitas ( ASTM D-1298) Densitas merupakan perbandingan berat suatu sampel dengan volumenya pada suhu pengujiannya. Prosedur : Piknometer 50 ml ditimbang bobot kosongnya, kemudian sampel yang akan diuji masukkan ke dalam piknometer hingga tanda batas. Selanjutnya piknometer didiamkan selama 1 jam dalam waterbath pada suhu 40ºC, kemudian ditimbang menggunakan timbangan analitik. Pengukuran dilakukan menggunakan 3 kali ulangan.

47

Perhitungan: mi t

mo vt

Keterangan t

= Densitas (g/ml)

mi

= Bobot piknometer dan sampel (g)

mo

= Bobot piknometer kosong (g)

vt

= Volume piknometer (ml)

f. Viskositas Kinematik ( ASTM D-445) Viskositas bahan bakar diartikan sebagai ukuran ketahanan bahan bakar untuk mengalir. Viskositas berpengaruh secara langsung pada penetrasi pola semprotan pada bilik pembakaran sehingga juga berpengaruh pada atomisasi bahan bakar dan efisiensi pembakaran. Prosedur : Sampel disaring dengan menggunakan filter berukuran 75 µm. Kemudian sampel tersebut dimasukkan kedalam viskometer dengan ketinggian sampel 7 mm dari permukaan dan disesuaikan hingga garis batas pengisian. Masukkan viskometer kedalam waterbath pada kisaran 15-100oC yang dijaga konstan terhadap perubahan suhu. Kemudian dilanjutkan dengan perhtungan lamanya sampel melewati dua batasan Jarak dalam kapiler viskometer. Perhitungan

V

c t

Keterangan : V

= Viskositas kinematik ( mm2/detik)

c

= Calibration constant viskometer (mm2/detik)/detik

t

= Rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk mengalir (detik)

48

g. Bilangan Iod ( FBI-A04-03) Bilangan iod dinyatakan sebagai jumlah gram iod yang diserap oleh 100 gram biodiesel. Prosedur: Contoh yang telah disaring ditimbang sebanyak 0,5-1 gram dalam erlenmeyer 500 ml, lalu larutan dengan kloroform 10 ml atau dengan tetraklorida dan ditambahkan dengan pelarut reaksi sebanyak 25 ml. Semua bahan tersebut dicampur secara merata dan disimpan dalam ruangan yang gelap selama kurang lebih 30-60 menit. Sebagian iodium akan dibebaskan selama masa penyimpanan. Setelah penyimpanan, kedalamnya ditambahkan 10 ml KI dan 100 ml air. Kemudian dititrasi dengan sodium tiosulfat 0,1 N serta gunakan larutan kanji sebagai indikator, selanjutnya titirasi kembali sampai warna biru hilang. Blangko dibuat dengan cara yang sama tanpa menggunakan biodiesel namun menggunakan air.

Perhitungan :

B S

Bilanganiod

N 12,69 G

Keterangan : Bilangan iod =

Banyaknya iod yang diserap biodiesel (g I2/100 g)

B

=

Volume titrasi Natrium tiosulfat blangko (ml)

S

=

Volume titrasi Natrium tio sulfat biodiesel (ml)

N

=

Normalitas Natrium tiosulfat ( N)

G

=

Bobot biodiesel (g)

12,69

bobot atomiod 10

49

VI. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Penelitian Pendahuluan 1. Pembuatan Biodiesel Berbagai Minyak Nabati Minyak Jarak pagar merupakan sumber minyak nabati yang prospektif untuk dikembangkan sebagai bahan baku biodiesel. Namun sebagai alternatif pensubstitusi bahan bakar diesel, biodiesel Jarak pagar masih memiliki kelemahan diantaranya masih rendahnya ketahanan biodiesel pada suhu rendah dan juga tingginya nilai viskositas sehingga akan menghambat aliran biodiesel dalam ruang pembakaran. Pada tahap awal dalam penelitian ini, dilakukan pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel dari berbagai sumber minyak nabati lainnya, sehingga diharapkan mampu memperbaiki sifat biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah. Setiap biodiesel memiliki karakteristik yang berbeda-beda, hal ini didasarkan pada perbedaan komposisi asam lemak yang menyusun biodiesel. Adanya pencampuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel nabati lainnya tentunya akan membentuk komposisi asam lemak yang berbeda sehingga diperoleh karakteristik biodiesel Jarak pagar yang lebih baik. Minyak Jarak pagar diperoleh dari hasil pengepresan biji Jarak pagar menggunakan alat screw press. Umumnya minyak ini memiliki nilai asam lemak bebas (FFA, Free Fatty Acid) yang cukup besar. Asam lemak bebas adalah asam lemak yang terpisahkan dari trigliserida, digliserida, monogliserida, dan gliserin bebas. Kadar asam lemak bebas dinyatakan dalam angka asam yang merupakan jumlah miligram HCl atau KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan satu gram minyak (Schumacher et al., 2004). Berdasarkan penghitungan angka asam dapat diketahui kadar asam lemak bebas pada masing-masing minyak nabati seperti yang ditunjukkan pada Tabel 14.

50

Tabel 14. Kadar asam lemak bebas masing-masing minyak nabati

1.

Minyak Jarak Pagar

Asam lemak bebas (%-b/b) 5,18 ± 1,0 × 10-2

2.

Minyak Kedelai

0,27 ± 2,0 × 10-2

3.

Minyak Biji Rapa

0,35 ± 2,0 × 10-2

4.

Minyak Kelapa Sawit Kasar (CPO)

5,65 ± 3,0 × 10-2

5.

Minyak Kelapa

0,20 ± 1,5 × 10-2

No.

Minyak nabati

Menurut Schumacher et al., (2004), angka asam menggambarkan tingkat keasaman atau kebasaan minyak. Nilai angka asam yang tinggi dapat mengindikasikan telah terjadinya hidrolisis atau oksidasi pada minyak tersebut. Tingginya kadar asam lemak bebas pada minyak Jarak pagar dan minyak Kelapa sawit kasar (CPO) dikarenakan oleh minyak-minyak tersebut merupakan minyak kasar yang belum mengalami tahapan degumming dan neutralisasi, sementara minyak Kelapa, minyak Biji Rapa, dan minyak Kedelai merupakan minyak komersial yang sudah mengalami tahapan pemurnian. Tingginya kadar asam lemak bebas pada minyak dapat disebabkan oleh penyimpanan yang kurang baik sehingga masih terdapat kandungan air ataupun adanya aktivitas enzim lipase yang mampu menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas. Biodiesel hasil proses trans-esterifikasi dari masing-masing minyak nabati ditunjukkan oleh Gambar 9. Minyak hasil proses trans-esterifikasi diperiksa kembali kadar asam lemak bebas yang masih tersisa. Biodiesel dengan kadar asam lemak bebas yang tinggi akan mengakibatkan terbentuknya suasana asam yang menyebabkan korosi pada peralatan injeksi bahan bakar, penyumbatan filter dan pembentukan sedimen pada injektor (Mittelbach dan Remschmidt, 2004). Bilangan asam merupakan parameter uji untuk mengetahui kadar asam bebas yang terkandung dalam biodiesel yang meliputi asam lemak bebas dan sisa asam mineral. Asam lemak bebas berasal dari proses

51

esterifikasi yang tidak sempurna, sedangkan asam mineral berasal dari sisa katalis yang digunakan pada saat proses konversi minyak nabati menjadi biodiesel. Bilangan asam juga merupakan salah satu parameter keberhasilan pembentukan metil ester (biodiesel). Nilai bilangan asam pada masingmasing biodiesel ditunjukkan oleh Tabel 15.

JARAK PAGAR

KELAPA

BIJI RAPA

CPO

KEDELAI

Gambar 9. Biodiesel dari masing-masing minyak nabati.

Tabel 15. Bilangan asam pada masing-masing biodiesel No.

Biodiesel

Bilangan Asam (mg KOH/ 100 g )

1.

Jarak Pagar

0,18 ± 1,4 × 10-2

2.

Kedelai

0,18 ± 1,0 × 10-2

3.

Biji Rapa

0,18 ± 1,0 × 10-2

4.

Sawit Kasar (CPO)

0,18 ± 2,0 × 10-2

5.

Kelapa

0,18 ± 1,2 × 10-2

Berdasarkan standar yang diterapkan di Amerika (ASTM, American Society for Testing Material) dan di Indonesia (SNI, Standar Nasional Indonesia) ditetapkan bahwa nilai bilangan asam pada biodiesel tidak boleh melebihi 0,8 mg KOH/ 100 g biodiesel (Lampiran 1). Nilai bilangan asam

52

pada masing-masing biodiesel yang ditunjukkan pada Tabel 15 masih berada pada batas aman SNI dan ASTM. Pengujian Kromatografi gas menunjukkan kandungan metil ester pada biodiesel Kedelai dan Biji Rapa didominasi oleh metil ester tak jenuh berupa metil oleat. Sedangkan biodiesel Jarak pagar, biodiesel Kelapa sawit dan biodiesel Kelapa di dominasi oleh metil ester jenuh yang masingmasing berupa metil stearat dan metil laurat. Distribusi komposisi metil ester pada masing-masing biodiesel ditunjukkan oleh Tabel 16.

Tabel 16. Distribusi metil ester kelima jenis biodiesel Atom C

Metil Ester

Jarak Kedelai Biji Rapa CPO Kelapa (%-b/b) (%-b/b) (%-b/b) (%-b/b) (%-b/b) 48,11 0,01 0,03 0,07 0,12

C12:0

Laurat

C14:0

Miristat

0,06

0,09

0,08

1,01

17,87

C16:0

Palmitat

14,76

11,33

5,01

41,72

8,54

C18:0

Stearat

51,32

24,94

23,75

44,91

8,71

C18:1

Oleat

33,15

53,86

58,34

11,2

1,61

C18:2

Linoleat

0,29

7,31

8,13

0,29

0,00

C18:3

Linolenat

0,00

1,23

1,44

0,00

0,00

Metil ester jenuh

66,15

36,63

28,91

87,76

98,16

Metil ester tak jenuh

33,44

63,34

67,91

11,49

1,84

Total metil ester

99,59

99,97

96,82

99,25

99,96

2. Penentuan Sumber Pencampur Parameter pengujian yang digunakan untuk menentukan sumber pencampur terbaik bagi biodiesel Jarak pagar dalam penelitian ini yaitu titik awan, titik tuang, viskositas, dan densitas. D. Titik awan dan Titik tuang Titik awan dan titik tuang merupakan parameter pengujian utama dalam penelitian ini, karena kedua parameter tersebut menunjukkan karakteristik biodiesel pada suhu rendah. Titik awan merupakan suhu, 53

dimana biodiesel mulai terlihat mengawan, sedangkan titik tuang merupakan suhu terendah dimana bahan bakar sudah tidak mampu mengalir dalam ruang pembakaran. Titik awan biodiesel dapat diprediksikan berdasarkan komposisi metil ester yang tersusun didalamnya. Imahara et al., (2006) mempelajari pengaruh pencampuran berbagai jenis metil ester jenuh dengan metil ester tak jenuh dalam hubunganya dengan termodinamika titik awan pada biodiesel berdasarkan komposisi metil ester. Semakin panjang rantai karbon metil ester semakin tinggi pula titik awan yang terbentuk, dan nilai tersebut akan turun seiring dengan semakin bertambahnya derajat ketidakjenuhan pada jumlah rantai karbon yang sama. Nilai titik awan dan titik tuang pada masing-masing biodiesel dapat dilihat pada Tabel 17.

Tabel 17. Titik awan dan titik tuang biodiesel Titik Awan (ºC)

Titik Tuang (ºC)

Jarak Pagar

12

0

Kedelai

9

0

Biji Rapa

0

-6

Kelapa Sawit

18

12

Kelapa

15

6

Biodiesel

Titik awan dapat diprediksikan dari nilai titik leleh metil ester penyusunnya (Imahara et al., 2006). Berdasarkan Tabel 11, diketahui bahwa titik leleh metil ester tak jenuh jauh lebih rendah dibandingkan dengan metil ester jenuh pada panjang rantai karbon yang sama. Hal ini dikarenakan konfigurasi struktur molekul pada metil ester tak jenuh tidak stabil dibandingkan dengan metil ester jenuh. Struktur molekul pada ikatan tak jenuh secara alamiah membentuk struktur geometri cis yang relatif tidak stabil terhadap gangguan. Selain itu, metil ester tak jenuh memiliki kecenderungan membentuk struktur melingkar, sehingga sukar 54

membentuk suatu kisi yang rapi dan mampat. Semakin tidak teratur keadaan struktur molekul semakin kecil gaya interaksi antar molekulnya dan semakin mudah untuk mengalami perubahan secara fisik maupun kimia. Hal ini terlihat dari hasil pengujian titik awan yang menunjukkan biodiesel Biji Rapa memiliki nilai titik awan terendah dibandingkan dengan biodiesel lainnya, hal ini dikarenakan biodiesel Biji Rapa memiliki kandungan metil ester tak jenuh terbesar. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 16, diketahui hampir 67,91% penyusun biodiesel Biji Rapa adalah metil ester tak jenuh dengan 58,34% berupa oleat ester. Sedangkan pada metil ester jenuh semakin panjang rantai karbon maka semakin tinggi pula nilai titik lelehnya. Faktor yang mempengaruhi pengkristalan metil ester jenuh yaitu diantaranya gaya Van der waals yang merupakan suatu gaya lemah yang hanya bergantung pada singgungan antarmolekul saja. Semakin panjang rantai karbon maka semakin luas bidang singgung antarmolekul, sehingga semakin banyak energi yang diperlukan untuk mengatasi gaya antarmolekul, akibatnya titik leleh akan semakin tinggi. Hal ini ditunjukkan oleh nilai titik awan pada biodiesel Kelapa sawit dan Kelapa. Biodiesel Kelapa memiliki nilai titik awan lebih rendah dibandingkan dengan biodiesel Kelapa sawit. Hal ini dikarenakan biodiesel Kelapa hampir 65,98% (Tabel 16) didominasi oleh metil ester jenuh rantai sedang (MCFA, medium chain fatty acid) berupa metil laurat. Sedangkan biodiesel Kelapa sawit tersusun atas 86,53 % (Tabel 16) metil ester jenuh rantai panjang (LCFA, long chain fatty acid) berupa metil palmitat.

Titik Awan dan Titik Tuang Biodiesel Campuran Pencampuran antara biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel lainnya akan membentuk karakteristik baru, dimana keunggulan dari kedua biodiesel tersebut dapat termanfaatkan sedangkan kelemahan dari kedua biodiesel dapat tereliminir. Pencampuran pertama yaitu pencampuran 55

antara biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kedelai. Pencampuran antara kedua biodiesel menunjukkan perubahan titik awan dan titik tuang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.

20

Suhu(ºC)

15 10 5 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-5 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kedelai) titik kabut

titik tuang

Gambar 10. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Kedelai

Perubahan titik awan bermula dari titik 9ºC pada biodiesel Kedelai dan terus meningkat hingga titik 12ºC yang merupakan titik awan biodiesel Jarak pagar. Peningkatan titik awan tidak terjadi secara liniear, hal ini terlihat pada konsentrasi 50-90% Jarak pagar kenaikannya bersifat fluktuatif, dan pada konsentrasi 20-40% penambahan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran tidak memberikan pengaruh pada penurunan titik awan karena stabil pada suhu 12ºC. Perubahan titik tuang biodiesel campuran meningkat seiring dengan pertambahan konsentrasi Jarak pagar. Namun pada konsentrasi 10-30% Jarak pagar diperoleh titik tuang terbaik. Nilai ini lebih rendah dibandingkan dengan titik tuang pada biodiesel Kedelai dan Jarak pagar. Konsentrasi 10% Jarak pagar dalam campuran menghasilkan penurunan titik awan dan titik tuang sebesar 3ºC terhadap biodiesel Jarak pagar dan lebih baik dibandingkan dengan konsentrasi campuran lainnya. Campuran yang kedua adalah campuran antara biodiesel Jarak pagar dengan Biji Rapa yang keduanya merupakan biodiesel metil ester

56

tak jenuh. Perubahan titik awan dan titik tuang pada biodiesel campuran Jarak pagar-Biji Rapa ditunjukkan pada Gambar 11.

15

Suhu (ºC)

10 5 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-5 -10 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Biji Rapa) titik kabut

titik tuang

Gambar 11. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Biji Rapa

Titik awan dan titik tuang campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Biji Rapa meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi Jarak pagar dalam campuran. Titik awan meningkat secara monoton dimulai dari titik 0ºC (biodiesel Biji Rapa) hingga mendekati 12ºC (biodiesel Jarak pagar), begitupula dengan titik tuangnya meningkat dari titik awal -6ºC (biodiesel Biji Rapa) hingga 0ºC (biodiesel Jarak pagar). Perubahan titik awan dan titik tuang pada biodiesel hasil campuran berada pada kisaran titik-titik biodiesel pencampurnya. Konsentrasi 1020% Jarak pagar merupakan konsentrasi pencampuran terbaik dengan titik awan dan titik tuang sebesar 3ºC dan -6ºC. Konsentrasi ini memberikan penurunan titik awan sebesar 9ºC dan titik tuang sebesar 6ºC terhadap Jarak pagar. Campuran yang ketiga adalah campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa sawit. Perubahan titik awan dan titik tuang biodiesel campuran ditujukkan pada Gambar 12. Titik awan pada biodiesel campuran memiliki kecenderungan menurun seiring dengan penambahan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran. Titik awan hasil

57

pencampuran berada pada kisaran 9ºC –18ºC, dengan titik terendah 9ºC pada konsentrasi 90% Jarak pagar. Titik ini lebih rendah dari nilai biodiesel murni pencampurnya yang memiliki nilai titik awan 12ºC untuk biodiesel Jarak pagar dan 18ºC untuk biodiesel Kelapa sawit. Titik tuang pada biodiesel campuran menunjukkan penurunan yang monoton, dimana setiap kenaikan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran maka nilai titik tuangnya pun akan menurun hingga mendekati nilai titik tuang biodiesel Jarak pagar. Penurunan titik tuang bermula pada titik 12ºC (biodiesel Kelapa sawit) dan terus menurun hingga mendekati titik 0ºC pada 100% biodiesel Jarak pagar. Konsentrasi campuran 90% Jarak pagar merupakan perbandingan komposisi campuran terbaik dengan titik awan dan titik tuang masing-masing yaitu 9ºC dan 0ºC. Konsentrasi ini, menunjukkan adanya penurunan titik awan terhadap biodiesel Jarak pagar sebesar 3ºC.

20

Suhu (ºC)

15 10 5 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-5 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kelapa sawit) titik kabut

titik tuang

Gambar 12. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-sawit

Campuran biodiesel yang terakhir yaitu campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa. Penurunan titik awan bermula dari titik 15ºC (biodiesel Kelapa) hingga 70% penambahan Jarak pagar pada titik 9ºC dan meningkat kembali mendekati titik awan Jarak pagar pada 12ºC. Pada konsentrasi 50-70% Jarak pagar diperoleh penurunan titik awan

58

sebesar 3ºC dari biodiesel Jarak pagar. Perubahan nilai titik awan dan titik tuang pencampuran Jarak pagar-Kelapa ditunjukkan pada Gambar 13. Sama halnya dengan pencampuran Jarak pagar-Kelapa sawit, pada pencampuran ini pun ditemukan adanya titik minimum yang dikenal dengan titik eutektik yaitu pada konsentrasi 50-70% Jarak pagar. Terbentuknya titik eutektik pada campuran pun terjadi pada penelitian Imahara et al., 2006, yaitu pada pencampuran antara metil ester jenuh dengan metil ester jenuh (C12:0, C14:0, C16:0, C18:0). Titik eutektik terbentuk karena adanya suatu kesetimbangan padat-cair yang terbentuk pada saat penurunan suhu (pembentukan kristal). Titik tersebut terjadi pada campuran metil ester jenuh dengan metil ester jenuh. Fenomena rendahnya titik awan pada campuran biodiesel Kelapa dalam Jarak pagar dikarenakan kandungan metil ester jenuh yang lengkap pada biodiesel Kelapa.

20

Suhu (ºC)

15 10 5 0 -5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-10

% Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kelapa) titik kabut

titik tuang

Gambar 13. Perubahan titik awan dan titik tuang Jarak pagar-Kelapa

Selain itu, pada biodiesel Kelapa juga terkandung metil ester jenuh rantai sedang berupa metil miristat 17.87 % (Tabel 16) dan metil laurat 48.11% (Tabel 16). Menurut Dunn dalam Knothe et al., 2004 penambahan minyak atau lemak tertrans-esterifikasi yang memiliki rantai

59

sedang dalam susunan asam lemaknya akan memberikan peningkatan ketahanan biodiesel pada suhu rendah. Titik tuang biodiesel campuran pada konsentrasi 50-70% Jarak pagar diketahui terjadi penurunan titik tuang sebesar 6ºC lebih rendah dari biodiesel Jarak pagar dan 18ºC lebih rendah dari biodiesel Kelapa. Pada konsentrasi tersebut penambahan Jarak pagar relatif stabil pada titik -6ºC yang merupakan titik eutektik pada biodiesel campuran. Sehingga pada pencampuran ini diperoleh konsentrasi 50-70% Jarak pagar sebagai konsentrasi yang menunjukkan nilai titik awan dan titk tuang terendah yang mampu memberikan peningkatan ketahanan biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah.

1. Viskositas Dalam aplikasinya viskositas digunakan sebagai parameter kemudahan bahan bakar dapat mengalir dalam ruang pembakaran mesin diesel.

Viskositas

kinematik

menunjukkan

perbandingan

antara

viskositas dinamik dengan densitas. Nilai viskositas kinematik pada masing-masing biodiesel disajikan pada Tabel 18.

Tabel 18. Viskositas kinematik berbagai jenis biodiesel No.

Jenis Biodiesel

Viskositas kinematik (mm2/dtk) 40ºC

1

Jarak Pagar

8,56 ± 6,0 × 10-2

2

Kedelai

8,50 ± 5,0 × 10-2

3

Biji Rapa

4

Kelapa Sawit Kasar

8,56 ± 5,0 × 10-2

5

Kelapa

5,68 ± 1,0 × 10-1

8,52

Berdasarkan Tabel 18, diperoleh viskositas kinematik berturutturut dari yang terbesar hingga yang terkecil yaitu biodiesel Jarak pagar, Kelapa sawit, Biji Rapa, Kedelai dan Kelapa. Nilai viskositas dapat

60

diprediksikan dari viskositas metil ester dominan penyusun biodiesel seperti yang ditunjukkan pada Tabel 19.

Tabel 19. Viskositas metil ester dominan masing-masing biodiesel

1.

Jarak pagar

Metil ester dominan Metil stearat

2.

Kelapa sawit

Metil stearat

44,91

5,56

3.

Biji Rapa

Metil oleat

58,34

4,45

4.

Kedelai

Metil oleat

53,86

4,45

5.

Kelapa

Metil laurat

48,11

1,69

No.

Biodiesel

Konsentrasi %-b/b 51,32

Viskositas 40ºC mm2/detik 5,56

Pergerakan molekul pada bahan cair bergantung pada gaya interaksi pada masing-masing molekul. Pada molekul yang memiliki stuktur liniear (alkana dan homolognya) pada berbagai gugus fungsional, maka gaya interaksi antara molekulnya akan bertambah seiring dengan kenaikan jumlah rantai karbon. Secara matematis digambarkan bahwa energi bebas viskositas berbanding lurus dengan jumlah karbon pada rantai molekul pada kisaran karbon tertentu (Krisnangkura et al., 2005). Hal ini ditunjukkan oleh Tabel 19, yang menyatakan bahwa metil stearat dengan panjang rantai karbon 18 memiliki viskositas lebih besar dibandingkan metil laurat dengan panjang rantai karbon 12. Sedangkan viskositas kinematik untuk molekul tak jenuh meningkat seiring dengan semakin meningkatnya jumlah dan posisi ikatan rangkap pada rantai karbon yang sama (Knothe dan Steidley, 2005). Metil oleat memiliki viskositas lebih rendah dibandingkan dengan metil stearat, padahal keduanya memiliki panjang rantai karbon yang sama yaitu 18. Hal ini dikarenakan metil oleat memiliki susunan satu ikatan rangkap didalam rantai karbonnya, sehingga metil oleat memiliki derajat ketidakjenuhan lebih besar dibandingkan metil stearat.

61

Viskositas Kinematik Biodiesel Campuran Perubahan viskositas kinematik pada biodiesel campuran pertama (biodiesel Jarak pagar dengan Kedelai) ditunjukkan pada Gambar 14. Campuran biodiesel Jarak pagar-Kedelai diperoleh viskositas campuran berada pada nilai terendah yaitu 5,66 mm2/detik pada konsentrasi 30% Jarak pagar dan nilai tertinggi yaitu 8,56 mm2/detik pada konsentrasi 100% Jarak pagar. Pada penambahan konsentrasi Jarak pagar sebesar 1080% menunjukkan nilai viskositas yang lebih baik dari biodiesel pencampurnya

yaitu

pencampuran

biodiesel

berkisar Kedelai

5,66-5,69 dengan

mm2/detik. biodiesel

Sehingga

Jarak

pagar

memberikan pengaruh pada penurunan nilai viskositas kinematik pada kedua biodisel tersebut. Berdasarkan batas SNI 04-7182-2006 dan ASTM D 6751 diperoleh bahwa kisaran konsentrasi tersebut berada dalam batas aman dan dapat digunakan.

9.00 8.00 6.00 5.00

2

mm /detik

7.00

4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kedelai)

100

Gambar 14. Perubahan viskositas campuran Jarak pagar-Kedelai

Gambar 15, menunjukkan perubahan viskositas pada biodiesel campuran yang kedua yaitu biodiesel Jarak pagar-Biji Rapa dan diperoleh nilai viskositas berada pada kisaran 5,67 – 8,55 mm2/detik. Penambahan konsentrasi Jarak pagar pada 10-20% dan 70-80% menunjukkan nilai viskositas berada pada batas aman ASTM dan SNI

62

dengan nilai viskositas masing-masing berturut-turut adalah 5,67 – 5,68 mm2/detik dan 5,69 mm2/detik. Perubahan nilai viskositas pada campuran biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa sawit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16, dan diperoleh bahwa penambahan Jarak pagar pada konsentrasi 10% hingga 90% memberikan pengaruh terhadap perubahan nilai viskositas pada biodiesel campuran dan relatif stabil pada kisaran nilai 5,69 – 5,71 mm2/detik. Berdasarkan standar ASTM dan SNI, kisaran konsentasi tersebut sesuai dan dapat digunakan.

9.00 8.00

2

mm /detik

7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar+ Biji Rapa)

Gambar 15. Perubahan viskositas Jarak pagar- Biji Rapa

9.00 8.00

2

mm /detik

7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + CPO)

100

Gambar 16. Perubahan viskositas Jarak pagar- Kelapa sawit

63

Grafik perubahan viskositas hasil pencampuran biodiesel keempat yaitu Jarak pagar dengan Kelapa ditunjukkan pada Gambar 17. Viskositas pada biodiesel campuran pada mulanya menurun secara drastis ketika dilakukan penambahan konsentrasi Jarak pagar 10% hingga konsentrasi 40% dengan viskositas sebesar 2,8 mm2/detik namun pada konsentrasi 30% terjadi peningkatan hingga 5,7 mm2/detik dan pada konsentrasi 50-90% Jarak pagar nilai viskositas relatif stabil terhadap penambahan konsentrasi Jarak pagar pada 5,7 mm2/detik. Biodiesel hasil pencampuran menunjukkan viskositas yang masih berada pada batas aman ASTM dan SNI. Dengan demikian, penambahan biodiesel Kelapa dalam biodiesel Jarak pagar memberikan pengaruh penurunan viskositas pada setiap penambahan konsentrasi.

9.00

mm 2/detik

8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar + Kelapa)

100

Gambar 17. Perubahan viskositas Jarak pagar-Kelapa

2. Densitas Densitas merupakan parameter fisik pada bahan bakar yang mempengaruhi kondisi bahan bakar pada saat pemanasan bahan bakar. Nilai densitas akan menurun seiring dengan semakin panjang rantai karbon pada metil ester jenuh, dan meningkat seiring dengan semakin meningkatnya ketidakjenuhan. Nilai densitas pada masing-masing biodiesel ditunjukkan pada Tabel 20.

64

Tabel 20. Densitas pada berbagai jenis biodiesel

1

Jarak Pagar

Densitas (g/ cm3) 0,8765 ± 1,3 × 10-4

2

Kedelai

0,8826 ± 4,3 × 10-4

3

Biji Rapa

0,8800 ± 9,3 × 10-4

4

Kelapa Sawit

0,8756 ± 8,3 × 10-4

5

Kelapa

0,8805 ± 8,4 × 10-4

No.

Biodiesel

Berdasarkan Tabel 20, diketahui bahwa nilai densitas dari yang terbesar hingga yang terkecil berturut-berturut adalah Kelapa, Kedelai, Biji Rapa, Jarak pagar dan Kelapa sawit. Kelima biodiesel tersebut memiliki kandungan metil ester dominan yang berbeda-beda. Biodiesel Kelapa sebagian besar tersusun atas metil ester jenuh rantai sedang (metil laurat), biodiesel Biji Rapa dan Kedelai didominasi oleh metil ester tak jenuh (metil oleat), sedangkan pada biodiesel Kelapa sawit dan Jarak pagar didominasi oleh metil ester jenuh rantai panjang (metil stearat). Berdasarkan pada Tabel 13 yang menunjukkan nilai densitas pada masing-masing metil ester diketahui bahwa densitas metil laurat > metil oleat > metil stearat. Dengan demikian nilai densitas metil ester dominan yang terkandung dalam biodiesel dapat memprediksikan nilai densitas biodiesel.

Densitas Biodiesel Hasil Pencampuran Perubahan densitas pada biodiesel campuran yang pertama seperti ditunjukkan pada Gambar 18. Nilai densitas bermula pada titik 0,8826 g/cm3 (biodiesel Kedelai) dan terus menurun mendekati titik 0,8765 g/cm3 pada konsentrasi 100% Jarak pagar. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan Jarak pagar berpengaruh terhadap penurunan nilai densitas biodiesel hasil pencampuran. Kisaran nilai densitas pada biodiesel hasil pencampuran yaitu 0,8817 – 0,8830 g/cm3, dimana nilai tersebut msih

65

dalam batas aman standar ASTM dan SNI yang menetapkan densitas suatu bahan bakar harus berada pada kisaran nilai 0,8500 – 0,8900 g/cm3.

0.8830 0.8820 0.8810

g/cm3

0.8800 0.8790 0.8780 0.8770 0.8760 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% Konsentrasi Jarak Pagar /(Jarak Pagar + Kedelai)

Gambar 18. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Kedelai

Pencampuran biodiesel yang kedua, menunjukkan hal yang serupa yaitu penambahan Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh penurunan densitas hingga mendekati nilai densitas Jarak pagar. Perubahan bermula pada titik 0,8800 g/cm3 (biodiesel Biji Rapa) hingga 0,8765 g/cm3 (biodiesel Jarak pagar). Perubahan nilai densitas pada biodiesel pencampuran kedua ditunjukkan pada Gambar 19.

0.8830 0.8820 0.8810

g/cm3

0.8800 0.8790 0.8780 0.8770 0.8760 0.8750 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% Konsentrasi Jarak Pagar/ (Jarak Pagar+ Biji Rapa)

Gambar 19. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Biji Rapa

66

Perubahan nilai densitas pada biodisel ketiga ditunjukkan pada Gambar 20. Dimana penambahan biodiesel Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh peningkatan nilai densitas. Nilai densitas pada biodiesel hasil pencampuran cukup fluktuatif hal ini disebabkan ketidakstabilan dalam pencampuran, terutama pada konsentrasi 30% dan 80-90% diperoleh nilai densitas lebih besar dari nilai densitas pencampurnya, yang umumnya niali densitas pada biodiesel hasil pencampuran akan berada pada kisaran nilai biodiesel pencampurnya. Kisaran nilai densitas pada biodiesel hasil pencampuran adalah 0,87560,8774 g/cm3, dimana kisaran nilai tersebut masih dalam batas aman standar ASTM dan SNI.

0.8775 0.8772

g/cm3

0.8769 0.8766 0.8763 0.8760 0.8757 0.8754 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Konsentrasi Jarak Pagar/Jarak Pagar + Kelapa Sawit)

Gambar 20. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-sawit

Perubahan nilai densitas pada biodiesel campuran keempat ditunjukkan pada Gambar 21. Penambahan biodiesel Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh penurunan nilai densitas pada setiap penambahan konsentrasi. Diketahui bahwa kisaran nilai densitas pada biodiesel campuran adalah 0,8790 – 0,805 g/cm3, dimana nilai-nilai tersebut masih berda dalam batas aman standar ASTM dan SNI.

67

0.8830 0.8820

g/cm3

0.8810 0.8800 0.8790 0.8780 0.8770 0.8760 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% Konsentrasi Jarak Pagar/(Jarak Pagar+ Kelapa)

Gambar 21. Perubahan densitas campuran Jarak pagar-Kelapa

Berdasarkan hasil dari keseluruhan analisa maka dipilih biodiesel Kelapa sebagai sumber pencampur biodesel Jarak pagar yang mampu memberikan peningkatan karakteristik biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah berupa penurunan titik awan, titik tuang dan viskositas terbesar. Selain itu, pada campuran Kelapa dengan Jarak pagar ditemukan adanya titik awan dan titik tuang lebih rendah dari nilai biodiesel pencampurnya. Keuntungan lainnya penggunaan Kelapa sebagai sumber pencampur yaitu merupakan komoditas lokal yang diproduksi di Indonesia, sedangkan untuk biodiesel Kedelai dan biodiesel Biji Rapa dikenal sebagai tanaman subtropis yang tidak banyak diproduksi di Indonesia. Minyak Kedelai dan Biji Rapa memiliki komposisi asam lemak tidak jenuh yang cukup tinggi sehingga diharapkan menghasilkan penurunan titik awan dan titik tuang yang efektif bagi biodiesel Jarak pagar. Konsentrasi biodiesel campuran Jarak pagar dengan Biji Rapa atau dengan Kedelai yang menghasilkan penurunan titik awan dan titik tuang terbaik pada konsentrasi 10% Jarak pagar dalam campuran. Konsentrasi ini, membutuhkan konsentrasi Biji Rapa dan Kedelai dalam jumlah yang cukup besar, sehingga hal ini tidak sesuai dengan Indonesia yang bukan termasuk kedalam negara penghasil kedua jenis tanaman tersebut.

68

2. Penelitian Utama 1. Penentuan Kisaran Konsentrasi Biodiesel Campuran Menggunakan 2 Metode Pencampuran Berdasarkan tahapan penelitian sebelumnya telah diketahui bahwa penambahan biodiesel Kelapa dalam biodiesel Jarak pagar memberikan pengaruh positif terhadap peningkatan kualitas biodiesel Jarak pagar pada suhu rendah. Pada tahapan ini akan dibandingkan dua jenis metode pencampuran yaitu pencampuran antara biodiesel Jarak pagar dengan biodiesel Kelapa (metode 1) dan biodiesel hasil pencampuran minyak Jarak pagar-minyak Kelapa (metode 2), pada variasi konsentrasi 5-100% Jarak pagar dalam campuran dengan kenaikan konsentrasi Jarak pagar (interval) sebesar 5% (v/v). Proses penghitungan jumlah ester yang terbentuk dari hasil reaksi trans-esterifikasi salah satunya melibatkan nilai bilangan asam. Bilangan asam berbanding lurus dengan persentase metil ester yang terbentuk. Bilangan asam untuk metode 1 cukup menganalisa biodiesel Jarak pagar dan Kelapa murni karena pencampuran tidak terlalu berpengaruh terhadap perubahan bilangan asam. Nilai bilangan asam untuk masing-masing biodiesel adalah 0,18 ± 1,4 × 10-2 mg KOH/100 g biodiesel Jarak pagar, dan 0,18 ± 1,2 × 10-2 mg KOH/ 100 g biodiesel Kelapa. Sedangkan untuk metode 2 perlu dilakukan pengujian bilangan asam pada setiap konsentrasinya untuk mengetahui seberapa besar sisa asam lemak bebas yang masih tersisa setelah reaksi pembentukan biodiesel (trans-esterifikasi). Nilai bilangan asam untuk masing-masing campuran biodiesel pada metode 2 ditunjukkan pada Gambar 22. Bilangan asam merupakan parameter yang menunjukkan jumlah asam bebas yang terkandung dalam biodiesel. Asam bebas yang terkandung dapat berupa sisa asam mineral dan juga asam lemak bebas. Sisa asam mineral berasal dari katalis yang digunakan pada saat pembuatan biodiesel, sedangkan asam lemak bebas dapat terbentuk dari adanya proses hidrolisis karena adanya kandungan air yang tinggi atau proses esterifikasi yang kurang sempurna.

69

mg KOH/ 100 gr biodiesel

1 0.8

ASTM dan SNI < 0.8

0.6 0.4 0.2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95100 % Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar+Kelapa)

Gambar 22. Bilangan asam biodiesel campuran metode 2

Bilangan asam dinyatakan sebagai jumlah miligram KOH dalam alkohol yang digunakan untuk menetralkan asam-asam bebas yang terdapat dalam biodiesel, selain itu bilangan asam merupakan parameter uji kualitas pada biodiesel sebagai indikator kerusakan yang terjadi pada biodiesel. Berdasarkan Gambar 22, bilangan asam pada masing-masing biodiesel hasil pencampuran maupun biodiesel Jarak pagar dan biodiesel Kelapa murni berada pada batas aman standar yang berlaku di Amerika dan Eropa yang menetapkan batas maksimum bilangan asam yang dimiliki oleh biodiesel masing-masing tidak melebihi 0,8 dan 0,5 mg KOH/100 g. Kisaran nilai bilangan asam pada masing-masing biodiesel hasil pencampuran adalah 0,18 – 0,27 g KOH/ 100 gr biodiesel, dan ini masih dalam batas aman standar Amerika dan Eropa. Pada tahap awal, untuk menentukan kisaran konsentrasi campuran biodiesel terbaik dari sederet konsentrasi campuran maka dilakukan penghitungan waktu pengawanan. Waktu tersebut menunjukkan lamanya kemampuan biodiesel dapat bertahan pada suhu rendah. Waktu pengawanan untuk masing-masing metode pencampuran ditunjukkan pada Gambar 23. Lamanya waktu pengawanan untuk biodiesel Jarak pagar dan Kelapa adalah 21,11 dan 10,23 menit. Hal ini menunjukkan bahwa biodiesel Jarak pagar lebih tahan pada suhu rendah, dibandingkan dengan biodiesel Kelapa.

70

Berdasarkan Gambar 23, diperoleh lima konsentrasi yang menunjukkan ketahanan pada suhu rendah terbaik pada masing-masing metode, yaitu konsentrasi

campuran

dengan

lama

waktu

pengawanan

tertinggi.

Konsentrasi 50-70% Jarak pagar pada metode 1 dan konsentrasi 35-55% Jarak pagar pada metode 2. Kisaran tersebut merupakan konsentrasi pencampuran yang menunjukkan hasil terbaik dibandingkan dengan biodiesel campuran lainnya, yang ditunjukkan dengan lamanya waktu yang diberikan untuk membuat biodiesel tampak mengawan.

30

waktu (menit)

25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 %Konsentrasi Jarak pagar/(Jarak pagar+Kelapa) metode 1

metode 2

JRPGR

KLP

Gambar 23. Waktu pengawanan pada biodiesel campuran

Kisaran konsentrasi tersebut menunjukkan waktu pengawanan terbaik relatif terhadap biodiesel lainnya pada metode yang sama. Waktu pengawanan pada masing-masing konsentrasi tersebut adalah 25,19', 25,21', 19,04', 18,23', dan 17,56' pada kisaran konsentrasi 50-70%Jarak pagar metode 1 dan 19,08', 23,51', 21,35', 24,01', dan 25,05' pada kisaran konsentrasi 35-55% Jarak pagar metode 2.

2. Analisa Parameter Kualitas Biodiesel Tahapan selanjutnya yaitu pengukuran parameter kualitas pada suhu rendah, analisa fisikokimia dan stabilitas oksidasi pada kisaran konsentrasi terbaik metode pencampuran 1 dan metode pencampuran 2. Pada penelitian

71

ini juga dilakukan pencampuran Jarak pagar-metil laurat yang ditujukan sebagai pembanding. Pencampuran dilakukan pada

kisaran konsentrasi

terpilih yaitu 35-70% Jarak pagar dalam campuran. A. Analisa biodiesel pada Suhu Rendah Karakteristik biodiesel pada suhu rendah menjadi faktor yang sangat penting pada daerah (region) yang memiliki empat musim. Menurut Knothe et al., (2000), pada suhu rendah bahan bakar akan membentuk kristal-kristal yang dapat menghambat saluran dan filter dalam mesin disel, yang pada akhirnya akan menimbulkan masalah pada awal proses pembakaran (atomisasi). Salah satu parameter karakteristik biodiesel pada suhu rendah yaitu titik awan dan titik tuang. Titik awan adalah temperatur pada saat bahan bakar mulai tampak "berawan" (cloudy). Hal ini timbul karena munculnya kristal-kristal (padatan) di dalam bahan bakar. Walaupun bahan bakar masih dapat mengalir pada titik ini, keberadaan kristal-kristal tersebut dalam bahan bakar bisa mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa, dan injektor. Sedangkan titik tuang adalah temperatur terendah yang masih memungkinkan terjadinya aliran bahan bakar, namun suhu di bawah titik tuang bahan bakar tidak lagi dapat mengalir karena bahan bakar seutuhnya sudah menjadi kristal atau gel. Pengukuran nilai titik awan pada biodiesel-biodiesel terpilih pada metode 1 dan 2 juga biodiesel campuran Jarak pagar-metil laurat dapat dilihat pada Gambar 24. Berdasarkan pada Gambar 24, titik awan pada masing-masing kisaran konsentrasi baik pada metode 1 dan 2 relatif konstan terhadap pertambahan konsentrasi Jarak pagar yaitu 9ºC pada metode 1 dan 12ºC pada metode 2. Hal ini membuktikan bahwa pada kisaran konsentrasi tersebut penambahan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran tidak mempengaruhi perubahan titik awan yang terbentuk. Campuran Jarak pagar dengan Kelapa metode 1 memberikan penurunan titik awan sebesar 3ºC terhadap biodiesel Jarak pagar. Sedangkan campuran Jarak pagar

72

dengan Kelapa metode 2 cenderung tidak memberikan penurunan titik awan terhadap Jarak pagar. Sedangkan campuran metil laurat dengan biodiesel Jarak pagar menunjukkan perubahan titik awan menurun hingga titik minimum -3ºC. Penurunan terjadi seiring dengan pertambahan konsentrasi Jarak pagar pada konsentrasi 50-55% Jarak pagar dalam campuran dan meningkat kembali mendekati titik awan biodiesel Jarak pagar pada 12ºC tentunya. Titik minimum tersebut merupakan titik eutektik dalam campuran yang menunjukkan nilai lebih rendah dari biodisel murni pencampurnya, diketahui nilai titik awan pada metil laurat adalah 3ºC dan biodiesel Jarak pagar 12ºC.

14

Suhu (ºC)

11 8 5 2 -1

35

40

45

50

55

60

65

70

-4

% Konsentrasi jarak pagar/(campuran) jarak pagar-metil laurat

metode 1

metode 2

Gambar 24. Perubahan titik awan biodiesel campuran terhadap konsentrasi

Penambahan 50-55% Jarak pagar dalam campuran Jarak pagarmetil laurat memberikan penurunan titik awan sebesar 15ºC terhadap Jarak pagar. Hal ini membuktikan bahwa penambahan ester rantai pendek kedalam biodiesel Jarak pagar memberikan pengaruh positif terhadap penurunan titik awan biodiesel Jarak pagar. Perubahan titik tuang terhadap pertambahan konsentrasi pada masing-masing teknik pencampuran pada biodiesel Jarak pagar-Kelapa ditunjukkan pada Gambar 25. Titik tuang pada metode 1 relatif konstan

73

terhadap penambahan konsentrasi Jarak pagar yaitu pada -6ºC, sedangkan pada metode 2 diperoleh penurunan nilai titik awan seiring dengan bertambahnya konsentrasi Jarak pagar yang kemudian konstan pada konsentrasi 40-55% Jarak pagar pada titik -9ºC yang tentunya akan meningkat kembali mendekati nilai titik tuang Jarak pagar ( 12ºC). Hal ini dikarenakan konsentrasi pada metode 1 dan 2 merupakan titik minimum dari kedua metode. Campuran Jarak pagar dengan Kelapa metode 1 memberikan penurunan titik tuang sebesar 6ºC terhadap biodiesel Jarak pagar. Sedangkan campuran Jarak pagar dengan Kelapa metode 2 menghasilkan penurunan titik tuang sebesar 9ºC

0 -2

35

40

45

50

55

60

65

70

Suhu (ºC)

-4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18

% Konsentrasi Jarak pagar/(campuran) jarak pagar-metil laurat

metode 1

metode 2

Gambar 25. Perubahan titik tuang biodiesel campuran terhadap konsentrasi

Perubahan titik tuang campuran Jarak pagar dengan metil laurat menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi Jarak pagar hingga konsentrasi 55% pada titik 18ºC dan kemudian meningkat kembali hingga mendekati titik tuang biodiesel Jarak pagar pada titik 0ºC. Campuran Jarak pagar dengan metil laurat menghasilkan penurunan titik tuang pada biodiesel Jarak pagar sebesar 18ºC. Titik minimum yang terjadi merupakan kondisi konsentrasi ideal komposisi metil ester pada biodiesel. Penelitian Imahara et al. (2006) yang berkaitan dengan penentuan hubungan titik awan campuran metil

74

ester dengan titik leleh, menemukan titik minimum pada pencampuran metil ester jenuh rantai sedang dengan metil ester jenuh rantai panjang, yang dikarenakan adanya kesetimbangan padat-cair. Selain itu, Imahara et al., (2006) pun menegaskan bahwa nilai titik awan pada umumnya ditentukan oleh ester jenuh dan tidak ditentukan oleh metil ester tak jenuh, karena metil ester jenuh pada suhu dingin akan membentuk awan terlebih dahulu jika dibandingkan dengan ester tak-jenuh. Selain itu, pada penelitian Lee et al., (1996) ditegaskan bahwa dengan mereduksi jumlah metil ester jenuh pada biodiesel akan memberikan pengaruh pada penurunan nilai titik awan biodiesel. Sehingga keberadaan metil ester jenuh dalam biodiesel sangat berperan dalam penentuan karakteristik biodiesel pada suhu rendah, karena yang menentukan titik awan pada biodiesel adalah kandungan metil ester jenuh yang terdapat didalamnya. Keberadaan metil laurat pada komposisi tertentu dalam campuran biodiesel mampu memberikan penurunan nilai titik awan dan tuang pada biodiesel Jarak pagar murni. Selain itu, pencampuran juga mampu mereduksi jumlah metil ester rantai panjang pada biodiesel Jarak pagar dan digantikan dengan meningkatnya jumlah metil ester rantai sedang pada biodiesel Kelapa. Seperti yang ditunjukkan pada Lampiran 3 yang menunjukkan distribusi metil ester dalam biodiesel campuran. Berdasarkan uji keragaman (Lampiran 5) menunjukkan bahwa konsentrasi Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh pada titik awan yang berbeda pada tingkat kepercayaan 95%. Uji lanjut Duncan, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi 50-65% Jarak pagar metode 1, 3555% Jarak pagar metode 2, dan 35-70% Jarak pagar–metil laurat memberikan pengaruh yang sama dan mempunyai nilai titik awan yang paling rendah, dan berbeda nyata terhadap konsentrasi lainnya. Uji keragaman untuk titik tuang (Lampiran 6) juga menunjukkan konsentrasi Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh pada nilai titik tuang dengan tingkat kepercayaan 95%. Berdasarkan pada uji lanjut Duncan, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi 50-70% konsentrasi

75

Jarak pagar metode 1, 35-65% Jarak pagar metode 2, dan 35-50%, 6070% Jarak pagar - metil laurat memberikan pengaruh yang sama dan mempunyai nilai titik tuang terendah, dan berbeda nyata terhadap konsentrasi lainnya.

B. Analisa Sifat Fisikokimia 1. Viskositas Kinematik Viskositas kinematik merupakan hasil perbandingan antara viskositas dinamik dengan kerapatan massa pada suhu pengukuran viskositas, yang pada umumnya dinyatakan dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengalir pada jarak tertentu. Pada aplikasinya karakteristik ini sangat penting karena mempengaruhi kinerja injektor pada mesin diesel. Selain itu, viskositas juga berperan dalam proses atomisasi bahan bakar. Nilai viskositas pada masing-masing metode pencampuran dapat dilihat pada Gambar 26. Nilai viskositas untuk biodiesel murni Jarak pagar dan Kelapa masing-masing adalah 8,55 mm2/detik dan 5,67 mm2/detik pada suhu 40ºC. Nilai viskositas untuk biodiesel Jarak pagar lebih tinggi dibandingkan dengan biodiesel Kelapa hal ini dikarenakan kandungan ester lemak tidak jenuh yang terdapat pada biodiesel Jarak pagar lebih tinggi dibandingkan dengan biodiesel Kelapa. Ester lemak tidak jenuh memiliki nilai viskositas lebih tinggi dibandingkan dengan ester lemak jenuh pada panjang rantai yang sama. Dalam hal ini biodiesel Kelapa didominasi oleh metil laurat yang merupakan asam lemak jenuh sedangkan biodiesel Jarak pagar didominasi oleh oleat ester yang merupakan asam lemak tak jenuh. Berdasarkan Knothe dan Steidsley (2005), diketahui bahwa viskositas kinematik untuk metil laurat sebesar 2,43 mm2/detik sedangkan untuk oleat ester sebesar 4,51 mm2/detik. Hal ini membuktikan bahwa biodiesel Jarak pagar yang didominasi oleh oleat ester memiliki nilai viskositas lebih besar dibandingkan dengan biodiesel Kelapa yang didominasi oleh metil laurat. 76

Berdasarkan data yang disajikan pada Gambar 26 terlihat bahwa semakin besar konsentrasi biodiesel Jarak pagar dalam campuran akan menghasilkan nilai viskositas kinematik yang tinggi pula. Hal ini menunjukkan bahwa peranan metil ester dominan pada biodiesel mempengaruhi karakteristik fisik biodiesel tersebut. Nilai viskositas pada pencampuran berada pada kisaran 3,89-5,89 mm2/detik. Berdasarkan

standar yang ditetapkan nilai viskositas kinematik

dinyatakan dalam bentuk kisaran yaitu 2,4-6,0 mm2/detik pada suhu 40ºC. Biodiesel hasil pencampuran tersebut memiliki nilai viskositas yang sesuai dengan standar yang ditetapkan untuk biodiesel.

6

mm2 /detik

5.5 5

4.5 4

3.5 3 35

40

45

50

55

60

65

70


metode 1

metode 2

Gambar 26. Perubahan viskositas biodiesel campuran terhadap konsentrasi

Kecepatan alir bahan bakar melalui suatu injektor pada mesin diesel akan mempengaruhi atomisasi bahan bakar dalam ruang pembakaran. Selain itu, viskositas juga berpengaruh secara langsung terhadap kemampuan bahan bakar tersebut bercampur dengan udara. Dengan demikian, viskositas bahan bakar yang tinggi, tidak baik digunakan sebagai bahan bakar. Selain itu, nilai viskositas juga memberikan pengaruh pada sifat pelumasan bahan bakar. Berdasarkan hasil uji keragaman (Lampiran 7) menunjukkan bahwa konsentrasi Jarak pagar memberikan pengaruh pada viskositas

77

yang berbeda pada tingkat kepercayaan 95%. Dari hasil uji lanjut Duncan, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi 50-60% Jarak pagar metode 1, 35-55% Jarak pagar metode 2, dan 40%,45%, 65%, 70% Jarak pagar dalam campuran jarak pagar-metil laurat memberikan pengaruh yang sama dan mempunyai viskositas yang paling rendah, dan berbeda nyata terhadap konsentrasi lainnya. 2. Densitas Berat jenis menunjukkan perbandingan berat per satuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Berat jenis pada biodiesel diukur dengan menggunakan metode ASTM D445 yang dinyatakan dalam satuan kilogram per meter kubik (kg/m3).

0.8800 0.8750

g/cm

3

0.8700 0.8650 0.8600 0.8550 0.8500 35

40

45

50

55

60

65

70


metode 1

metode 2

Gambar 27. Perubahan densitas pada biodiesel campuran terhadap konsentrasi

Nilai densitas pada biodiesel Jarak pagar, biodiesel Kelapa dan metil laurat masing-masing adalah 0,8765, 0,8805, 0,8727 gr/cm3. Berdasarkan pada Gambar 27 dapat diketahui bahwa perubahan nilai densitas pada biodiesel pencampuran cenderung linear menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi Jarak pagar dalam campuran.

78

Hasil

pencampuran

Jarak

pagar

dengan

metil

laurat

menunjukkan nilai densitas lebih rendah dibandingkan dengan pencampuran Jarak pagar-Kelapa. Hal ini membuktikan bahwa kandungan metil laurat yang terdapat dalam campuran memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap penurunan nilai densitas campuran. Nilai densitas pencampuran berada pada kisaran 0,8602 – 0,8772 gr/cm3. Berdasarkan standar ASTM D 6751 dan SNI nilainilai tersebut masih berada pada batas aman yang mengsyaratkan nilai densitas biodiesel harus berada pada kisaran 0,8500 – 0,8900 gr/cm3. Analisa uji ragam pada Lampiran 8, menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi Jarak pagar memberikan pengaruh pada nilai densitas pada selang kepercayaan 95%. Berdasarkan hasil uji lanjut Duncan, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi 50-70% Jarak pagar metode 1, 35-55% Jarak pagar metode 2, dan 35-70%Jarak pagarmetil laurat memberikan pengaruh yang sama dan mempunyai densitas yang paling rendah, dan berbeda nyata terhadap konsentrasi lainnya. 3. Bilangan Iod Bilangan

iod

pada

biodiesel

menunjukkan

tingkat

ketidakjenuhan senyawa-senyawa penyusun biodiesel. Di satu sisi, keberadaan senyawa lemak tak jenuh meningkatkan performansi biodiesel pada temperatur rendah, karena senyawa ini memiliki titik leleh (melting point) yang lebih rendah (Knothe, 2005) sehingga berkorelasi pada titik awan dan titik tuang yang juga rendah. Namun di sisi lain, banyaknya senyawa lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen di atmosfer dan bisa terpolimerisasi membentuk material menyerupai plastik (Azam et al., 2005). Oleh karena itu, batasan maksimal bilangan iod yang diperbolehkan untuk biodiesel, yakni 115 berdasarkan pada standard Eropa (EN 14214).

79

Sebuah

penelitian

yang

dilakukan

di

Mercedez-Benz

(Environment Canada, 2006) menunjukkan bahwa biodiesel dengan angka iodin lebih dari 115 tidak bisa digunakan pada kendaraan diesel karena menyebabkan deposit karbon yang berlebihan. Pengukuran nilai bilangan iod pada masing-masing pencampuran biodiesel dapat

gr I2 /100 gr

dilihat pada Gambar 28.

75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 35

40

45

50

55

60

65

70


metode 1

metode 2

Gambar 28. Perubahan bilangan iod pada biodiesel campuran terhadap konsentrasi

Nilai bilangan iod pada biodiesel Jarak pagar murni adalah 82,53 g I2/100 gram biodiesel, sedangkan nilai bilangan iod pada biodiesel Kelapa adalah 9,41 g I2/100 gram biodiesel. Nilai bilangan iod pada biodiesel Jarak pagar lebih besar jika dibandingkan dengan biodiesel Kelapa hal ini menunjukkan bahwa pada biodiesel Jarak pagar mengandung asam lemak tak jenuh yang cukup besar. Asam lemak tidak jenuh mampu menyerap sejumlah iod dan membentuk suatu persenyawaan yang jenuh. Besarnya jumlah iod yang diserap menunjukkan banyaknya ikatan rangkap atau ikatan tidak jenuh yang terdapat pada biodiesel. Berdasarkan hasil analisis kromatografi gas yang ditunjukkan oleh Tabel 16 diperoleh kandungan asam lemak tak jenuh yang dikandung oleh biodiesel Jarak pagar sebesar 33,44%

80

(bobot), sedangkan pada biodiesel Kelapa diketahui bahwa kandungan asam lemak tak jenuh sebesar 1,84 % (bobot). Begitupula dengan hasil yang ditunjukkan pada Gambar 26, dapat diketahui bahwa nilai bilangan iod hasil pencampuran akan meningkat seiring dengan semakin tingginya konsentrasi biodiesel Jarak pagar dalam campuran. Hal ini menunjukkan bahwa keberadaan biodiesel Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh pada peningkatan nilai bilangan iod. Bilangan iod pada biodiesel murni maupun biodiesel campuran masih memenuhi standar Eropa dan SNI yang masing-masing mensyaratkan nilai bilangan iod pada biodiesel tidak boleh melebihi 115 dan 120 g I2/100 g biodiesel. Berdasarkan hasil uji keragaman (Lampiran 9) menunjukkan bahwa konsentrasi Jarak pagar dalam campuran memberikan pengaruh pada nilai bilangan iod yang berbeda pada tingkat kepercayaan 95%. Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa konsentrasi 50% dan 65% Jarak pagar metode 1, 35-55% Jarak pagar metode 2, dan 35%, 45-55%, 70% Jarak pagar-metil laurat memberikan pengaruh yang sama dan mempunyai nilai bilangan iod yang paling rendah, dan berbeda nyata terhadap konsentrasi lainnya.

C. Analisa Stabilitas Oksidasi Stabilitas oksidasi merupakan parameter yang mempengaruhi kualitas biodiesel selama penyimpanan. Umumnya penyebab terjadinya proses oksidasi adalah keberadaan udara, pemanasan, kandungan logam, air, dan hidroperoksida pada biodiesel. Biodiesel pada suhu yang tinggi akan terdegradasi membentuk suatu senyawaan yang bersifat korosif terhadap mesin diesel juga mampu menghalangi proses pembakaran. Selain itu, stabilitas oksidasi memiliki korelasi dengan karakteristik biodiesel pada suhu rendah. Biodiesel Jarak pagar memiliki stabilitas oksidatif lebih rendah dibandingkan

dengan

biodiesel

Kelapa.

Biodiesel

Jarak

pagar

mengandung asam lemak tak jenuh dominan dibandingkan dengan 81

biodiesel Kelapa yang didominasi oleh asam lemak jenuh (laurat). Stabilitas oksidasi bergantung pada kandungan asam lemak tak jenuh yang dikandung biodiesel. Semakin tinggi kandungan asam lemak tak jenuh dalam biodiesel semakin rendah pula kestabilan oksidasinya. Uji stabilitas oksidasi dilakukan menggunakan uji rancimat, dengan menggunakan kontrol minyak Kedelai murni. Tabel 20, menunjukkan diantara waktu induksi biodiesel Jarak murni, biodiesel Kelapa murni, biodiesel pencampuran terbaik (55% Jarak pagar dalam campuran) baik pada metode 1 dan 2, biodiesel 55% Jarak pagar dalam Jarak pagar-metil laurat, diperoleh bahwa campuran metil laurat dengan biodiesel Jarak pagar menghasilkan waktu induksi terlama yaitu 6,1 jam. Sedangkan biodiesel Jarak pagar memiliki waktu induksi terendah yaitu sebesar 2,62 jam. Adanya penambahan Kelapa atau metil laurat pada biodiesel Jarak pagar mampu memberikan peningkatan kestabilan biodiesel terhadap oksidasi.

Tabel 21. Stabilitas oksidasi biodiesel campuran terpilih Biodiesel Jarak pagar

Waktu induksi (jam) 2,62

Kelapa

4,49

JC55(1)

3,05

JC55(2)

2,74

JL55(3)

6,10

Keterangan : JC55 (1) = 55% Jarak pagar dalam campuran Jarak pagar-Kelapa metode pencampuran 1 JC55 (2) = 55% Jarak pagar dalam campuran Jarak pagar-Kelapa metode pencampuran 2 JL55 (3) = 55% Jarak pagar dalam campuran Jarak pagar-metil laurat

Biodiesel Jarak pagar memiliki tingkat ketidakjenuhan yang lebih tinggi dibandingkan dengan biodiesel Kelapa dan metil laurat yang memudahkan ikatan rangkap pada metil ester tak jenuh bereaksi

82

dengan oksigen di atmosfir dan membentuk senyawaan baru berupa hidroperoksida.

Peningkatan

konsentrasi

hidroperoksida

dalam

biodiesel akan menimbulkan peningkatan bilangan asam dan juga viskositas. Ketidakjenuhan biodiesel dapat dilihat dari waktu induksi biodiesel. Tabel 20 menunjukkan waktu induksi pada biodiesel Jarak pagar lebih rendah dibandingkan dengan biodiesel campuran dan biodiesel kelapa. Hal ini dikarenakan oleh kandungan metil ester tak jenuh pada biodiesel Jarak pagar lebih besar dibandingkan dengan yang lainnya. Berdasarkan ASTM, waktu induksi biodiesel tidak boleh melebihi 3 jam. Biodiesel campuran 55% Jarak pagar metode 1, 55% Jarak pagar dalam Jarak pagar-metil laurat dan biodiesel Kelapa masih sesuai dengan

ASTM, dengan demikian masing-masing biodiesel

dapat digunakan.

3. Penentuan Komposisi Konsentrasi Jarak pagar dalam campuran dan Metode Pencampuran Terbaik Kandungan asam lemak pada biodiesel mempengaruhi karakteristik fisik maupun kimia biodiesel. Berdasarkan hasil analisa titik awan dan titik tuang diketahui bahwa kandungan asam lemak tak jenuh yang tinggi akan menghasilkan nilai yang rendah. Hal ini pun sejalan dengan karakteristik viskositas, dimana biodiesel dengan kandungan asam lemak tak jenuh yang tinggi akan menghasilkan viskositas yang rendah , sehingga menguntungkan dalam aplikasinya. Namun kandungan asam lemak tak jenuh yang tinggi dalam biodiesel akan menghasilkan tingginya nilai densitas, dimana hal ini akan berpengaruh dalam nilai kalor dan daya mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Selain itu, juga akan mempengaruhi stabilitas oksidasi karena gugus ikatan rangkap akan mudah terdegradasi membentuk senyawaan peroksida yang korosif. Penambahan Kelapa kedalam biodiesel Jarak pagar terbukti mampu mengatasi hal tersebut. Seperti yang ditunjukkan pada Lampiran 3 komposisi asam lemak jenuh dan tak jenuh ideal yang terbentuk pada

83

biodiesel campuran berkisar pada perbandingan 0,4 : 0,6. Perbandingan konsentrasi tersebut merupakan komposisi pada kisaran konsentrasi biodiesel campuran (Lampiran 3). Berdasarkan hasil keseluruhan analisa konsentasi pencampuran terbaik terjadi pada konsentrasi 55% Jarak pagar pada masing-masing pencampuran.

Hal ini ditunjukkan oleh uji waktu

pengawanan yang menunjukkan konsentrasi 55% jarak pagar relatif lebih lama bertahan pada suhu rendah yaitu 25,21' dan 25,05' masing-masing pada metode 1 dan metode 2. Sedangkan campuran jarak pagar-metil laurat ditunjukkan oleh nilai titik awan dan titik tuang terendah pada konsentrasi tersebut yaitu masing-masing sebesar -3ºC dan -18ºC (Gambar 24 dan 25). Tabel 22 menunjukkan rekapitulasi data pengukuran analisa pada campuran biodiesel terpilih.

Tabel 22. Data pengukuran biodiesel terpilih Biodiesel Terpilih

Analisa

JC55(1)

Waktu pengawanan, menit Titik awan, ºC Titik tuang, ºC Densitas, g/cm

3

Viskositas, mm2/dtk Bilangan iod, g I2/100 g Stabilitas oksidasi, jam Keterangan : * JC55 (1) JC55 (2) JL55 (3)

JC55(2) JL55(3)

Solar

Biodiesel komersial*

25,21

25,05

-

-

-

9

12

-3

-15

-3

-6

-9

-18

-

-15

0,8791

0,8695

0,8606

0,8300

0,8750

5,60

5,90

5,10

2,0-4,3

3,50-5,00

57,52

55,98

54,05

-

-

3,05

2,74

6,10

-

3,3

= Biodiesel Biji Rapa komersial = 55% Jarak pagar dalam campuran Jarak pagar-Kelapa metode pencampuran 1 = 55% Jarak pagar dalam campuran Jarak pagar-Kelapa metode pencampuran 2 = 55% Jarak pagar dalam campuran Jarak pagar-metil laurat

Berdasarkan pada Tabel 22, diketahui bahwa pencampuran metode 1 merupakan pencampuran terbaik dibandingkan dengan pencampuran

84

metode 2. Hal ini ditunjukkan oleh nilai titik awan, waktu pengawanan dan stabilitas oksidasi yang lebih baik dibandingkan dengan metode 2. Parameter-parameter tersebut dijadikan variabel penentu karena merupakan parameter utama dalam mempengaruhi kualitas biodiesel pada suhu rendah. Karakteristik biodiesel hasil campuran masih memiliki kekurangan dibandingkan dengan solar khususnya pada nilai titik awannya. Sedangkan untuk nilai parameter kualitas lainnya seperti viskositas dan densitas masih berada dalam batas aman ASTM dan SNI. Karakteristik biodiesel campuran Jarak pagar-metil laurat sudah dapat mengimbangi karakteristik biodiesel komersial biji rapa. Penggunaan campuran jarak pagar-metil laurat dalam komposisi 55% secara ekonomi akan sangat sulit dalam perolehan bahan baku (asam laurat). Karena harus dilakukan pemisahan asam lemak dari minyak kelapa ataupun dari PKO (palm kernel oil). Sehingga dipilih konsentrasi 55% jarak pagar metode 1 sebagai biodiesel campuran terbaik.

85

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN Pencampuran jarak pagar dengan minyak nabati lainnya merupakan metode sederhana yang efektif untuk meningkatkan kualitas biodiesel jarak pagar pada suhu rendah. Kualitas ini meliputi titik awan dan titik tuang. Campuran jarak pagar dengan kelapa menghasilkan biodiesel campuran terbaik yang mampu memberikan penurunan titik awan dan titik tuang pada biodiesel jarak pagar. Titik awan pada biodiesel jarak pagar dan biodiesel kelapa masingmasing adalah 15°C dan 12° dengan biodiesel campurannya mampu memberikan penurunan titik awan dan titik tuang masing-masing sebesar 3°C dan 6°C terhadap biodiesel jarak pagar. Metode pencampuran memberikan pengaruh terhadap penurunan titik awan dan titik tuang. Pencampuran antara biodiesel dengan biodiesel (metode 1) lebih efektif menurunkan titik awan dan titik tuang dibandingkan dengan pencampuran yang dilakukan sebelum pembuatan biodiesel berupa campuran minyak dengan minyak nabati lainnya (metode 2). Campuran biodiesel jarak pagar dengan kelapa metode 1 memberikan penurunan titik awan sebesar 3°C terhadap biodiesel jarak pagar. Komposisi metil ester dalam biodiesel berpengaruh terhadap ketahanan biodiesel pada suhu rendah. Konsentrasi 55% jarak pagar merupakan perbandingan komposisi campuran terbaik dibandingkan dengan yang lainnya. Lamanya waktu yang dibutuhkan konsentrasi ini untuk mulai mengawan adalah 25 menit dan waktu ini relatif lebih lama dibandingkan dengan konsentrasi biodiesel lainnya yang menunjukkan konsentrasi 55% jarak pagar dalam campuran lebih lama bertahan pada suhu rendah. Perbandingan konsentrasi metil ester jenuh dan tak jenuh pada konsentasi ini adalah 2:3. Penambahan metil ester rantai pendek dalam biodiesel jarak pagar berpengaruh terhadap penurunan titik awan dan titik tuang. Campuran jarak pagar dengan metil laurat menghasilkan biodiesel campuran dengan penurunan titik awan dan titik tuang masing-masing sebesar 15°C dan 18°C terhadap jarak

86

pagar. Campuran ini lebih baik dibandingkan dengan campuran jarak pagar dengan kelapa. Sifat fisik biodiesel meliputi viskositas dan densitas pada biodiesel campuran jarak pagar-kelapa pada kedua metode pencampuran dan campuran jarak pagar-metil laurat menghasilkan nilai yang sesuai dengan standar ASTM D 6751 dan SNI dan menunjukkan sifat yang lebih baik dari biodiesel jarak pagar. Sifat kimia biodiesel berupa bilangan iod ditujukan untuk mengetahui tingkat ketidakjenuhan. Semakin tinggi derajat ketidakjenuhan biodiesel maka akan semakin mudah terdegradasi. Pencampuran kelapa dengan jarak pagar memberikan penurunan bilangan iod pada biodiesel campurannya dan menunjukkan nilai lebih baik dari biodiesel jarak pagar. Bilangan iod pada biodiesel campuran menghasilkan nilai yang sesuai dengan standar ASTM dan SNI yang mengsyaratkan biodiesel tidak lebih dari 115 g I2/ 100 g biodiesel.

87

B. SARAN  Perlu dilakukan analisa yang lebih akurat untuk mengetahui proses terbentuknya kristal pada saat biodiesel didinginkan seperti menggunakan DSC (digital scanning calorymeter).  Perlu kajian terhadap penggunaan laurat ester terhadap penurunan titik awan dan titik tuang pada biodesel yaitu sebagai bahan aditif.

88

DAFTAR PUSTAKA

Abolle´ A, Kouakou L, Planche H. 2008. The Viscosity of Diesel Oil and Mixtures with Straight Vegetable Oils: Palm, Cabbage Palm, Cotton, Groundnut, Copra and Sunflower. Biomass And Bioenergy Journal. Akintayo, E.T. 2003. Characteristic and Composition of Parkia Biglobbossa and Jatropha Curcas Oils and Cakes. Biosource Technology Journal 92: 307-310. Anonim. 2005. Biodiesel in Winter. http://www.journeytoforever.org/biodiesel_ winter.html. Diakses pada tanggal 22 Februari 2008 Anonim. 2007. Rapeseed. http:/www/.ars-grin.gov_2008-03-27. Diakses pada tanggal 22 Maret 2008. Anonim. 2008. Viscosity. http://wikipedia.com/the free encyclopedia.mhtml. Diakses pada tanggal 5 Desember 2008. Azam, M. M., Waris, A., Nahar, N. M.. 2005. Prospect and Potential of Fatty Acid Methyl Esters of Some Non-Traditional Seed Oils for Use as Biodiesel in India. Biomass And Bioenergy journal. 29, 293-302. Bailey’s, Alton E., 1951. Industrial Oil and Fat Product , 4th edition. Intersince Publisher. New York. Cvengros, J., J. Paligova, Z. Cvengrosova. 2006. Properties of Alkyl Ester Based on Castor Oil. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 108: 629-635. Darmanto, S., Sigit , I. 2006. Analisa Biodiesel Minyak Kelapa Sebagai Bahan Bakar Alternatif Minyak Diesel. Teknik Mesin. Universitas Diponegoro. Semarang. Dunn, R., Bagby, M., 1995. Low-Temperature Properties of Triglyceridebased Diesel Fuels: Transesterified Methyl Esters and Petroleum Distillate. JAOCS 72: 895–904. 8p Environment Canada. 2006. Pollution Probe Submission to Environment Canada Regarding Options for Incentives to Accelerate Scrappage of Older Vehicle in Canada. http://www.pollutionprobe.org/reports/comments%20 RMS%20march%2031%202006.pdf. Diakses pada tanggal 22 Oktober 2008 FBI-A04-03, “Metode Analisis Standar untuk Bilangan iod Biodiesel Ester Alkil”. Fukuda, H, Kondo, A. dan Noda, H. 2001. Review: Biodiesel Fuel Production by Transesterifikasi of Oils. Journal of Bioscience and Engineering. 5:405416. 89

Gerpen, J.V., B. Shanks, R. Pruszko, D. Clements and G. Knothe. 2004a. Biodiesel Production Technology. National Renewable Energy Laboratory. Colorado. 106 p. Gerpen, J.V., B. Shanks, R. Pruszko, D. Clements and G. Knothe. 2004b. Biodiesel Analytical Methods. National Renewable Energy Laboratory. Colorado. 96 p. Gubitz, G.M., Mittelbach, M., Trabi, M. 1999. Exploitation of The Tropical Oil Seed Plant Jatropha Curcas. Bioresource Technology. 67:73-82. Gunstone, F.D.; Harwood, J.L.; Padley, F.B. 1994. Lipid Handbook; Second Ed. Chapman & Hall.London. Article I.

Hall.

J.

2005.

Making

Fuel

for

The

Future.

http://jcomm.uoregon.edu/mosaic /insidepages/biodiesel/biodiesel.html.

Diakses

pada

tanggal

22

Oktober 2008. Hambali, E., Dadang, H., Ani, S., 2007. Jatropha Curcas as Biodeiesel Feedstock. SBRC. Bogor. Article II.

Hartley, C.W.S. 1977. The Oil Palm. Longman. England

Imahara H, Minami E, Saka S. 2006. Thermodynamic Study on Cloud Point of Biodiesel With its Fatty Acid Compotition. Fuel. 85: 1666-70. Indartono, Yuli Setyo. 2006. Mengenal Biodiesel: Karakteristik, Produksi, Hingga Performansi Mesin (3). http://www.beritaiptek.com/zberita-Beritaiptek2006-09-21-Mengenal-Biodiesel:-Karakteristik,-Produksi,-HinggaPerformansi-Mesin-(3).shtml. Diakses pada tanggal 22 Februari 2008. Jitputti, J, Boonyarach K., Pramoch R.,Kunchana B., Lalita A., Peesamai J. 2006. Transesterification of Crude Palm Kernel Oil and Crude Coconut Oil by Different Solid Catalysts. Chemical Engineering Journal. 116 : 61–66. Kandpal. J. B. Madan. 1995. Jatropha Curcas : Renewable Source of Energy For Meeting Future Energy . Renewable Energy. Vol 6, No. 2, Pp. 159-160. Karaosmanglu, B. Cı˘Gızo˘Glu, M. T¨Uter, M.S. Ertekin. 1996. Energy Fuels. Chemical Engineering Journal. 10: 890–895. Kazancev, K., V. Makareviciene, V. Paulauskas, P. Janulis. 2006. Cold Flow Properties of Fuel Mixtures Containing Biodiesel Derived From Animal Fatty Waste. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 108: 753-758.

90

Ketaren, S. 1986 Minyak dan Lemak Pangan. Universitas Indonesia. UI-Press. Jakarta. Kirk, R.E. & Othmer, D.F. 1993. Encyclopedia of Chemical Technology. New York: The Intersciense Encyclopedia. Knothe, G. And Bagby, M. O.1996. Assignment of 13C NMR Signals In Fatty Compounds With Allylic Hydroxy Groups. J. Am. Oil Chem. Soc. 73: 661663. Knothe, G., Dunn, R. O., Shockley, M.W., and Bagby, M. O. 2000. Synthesis and characterization of some long chain diesters with branched or bulky moieties. J. Am. Oil Chem. Soc. 77: 865-871. Knothe, G. 2002. Structure Indices in Fatty Acid Chemistry. How Relevant is The Iodine Value?. J. Am. Oil Chem. Soc.79: 847 854. Knothe, G., 2005. Dependence of Biodiesel Fuel Properties on The Structure of Fatty Acid Alkyl Esters. Fuel Processing Technology, 86, 1059–1070. Knothe And K.R. Steidley. 2005. Kinematic Viscosity of Biodiesel Fuel Compounds. Influence of Compounds Structure and Comparison to Petrodiesel Fuel Components. Fuel. 84:1059–1065. Krisnangkura, K., Tawatchai Yimsuwan, Ratanachai Pairintra. 2005. An empirical approach in predicting biodiesel viscosityat various temperatures. Biochemical Technology Division. School of Bioresources and Technology. King Mongkut’s University Thonburi. Toongkru.Bangkok. Thailand. Lee. I., L.A. Johnson. dan H.G. Hammond. 1996. Use of branched-chain esters to reducethe crystallization temperature of biodiesel by winterizing methyl soyate. J.Am. Oil Chem. 73:631-636 Lotero, E., Y.Liu, D.E. Lopez, K. Suwannakarn, D.A. Bruce And J.G. Goodwin Jr., 2004. Synthesis of Biodiesel Via Acid Catalysis. http:// .scienzechimiche.unipr.It/didattica/att/5dd4.5996.file.pdf. Diakses pada tanggal 12 Februari 2008. Meher, L.C., Dharmagadda, V.S.S., Naik, S.N. 2004. Optimization of AlkaliCatalyzed Transesterification of Pongamia Pinnata Oil for Production Of Biodiesel. Article In Press. Mittelbach, M. 15 Years Of Biodiesel Experience in Europe, Hal.132-136 Dalam G.M, Gübitz, M. Mittelbach Dan M. Trabi (Ed). Biofuels And Industrial Product From Jatropha Curcas. 1997. Dbv-Verlag Für Die Technische Universität Graz. Graz. Austria. Mittelbach, M And C. Remschmidt. 2004. Biodiesel: The Comprehensive Handbook. Boersedruck Ges.M.B.H. Vienna. Austria. 331 P. 91

Nanewar, J. 2005.Conference Proceedings of Green Power 5- International Conference on Development and Management of Resources and Energy Security. CPU & Indiacore. India. Noureddini,H.,B.C. Teoh, and L.D Clements. 1992. Viscosities of Vegetable oils and Fatty acids. J. Am.Oil Chem. Soc. 69:1189-1191. Park, Ji-Yeon, Deog-Keun Kim, Joon-Pyo Lee, Soon-Chul Park, Young-Joo Kim, Jin-Suk Lee. 2008. Blending Effects of Biodiesels on Oxidation Stability and Low Temperature Flow Properties. Bioresource Technology. 99 :1196–1203. Prakash, C.B., 1998. A Critical Review of Biodiesel as a Transportation Fuel in Canada. Transportation System Branch Air Pollution Prevention Directorate Environment Canada. 80 P. Pudjiatmoko. 2008. Biodiesel Jarak Pagar (Jatropha Curcas) Jadi Proyek Nasional. http://www.atanitokyo.blogspot.com/2008/04/Biodiesel-JarakPagar-Jatropha-Curcas.Html. Diakses pada tanggal 22 Oktober 2008. Ramadhas, A.S. , S.Jayaraj, C. Mureleedharan. 2005. Biodiesel Production From High FF Rubberseed Oil. Fuel 84: 335-340. Sarin, R., Meeta, S., S, Sinharray,.Malholtra., 2007. Jatropha-Palm Biodiesel Blends: an Optimum Mix for Asia. Fuel 86 :1365-1371. Schumacher, L.G., Gerpen, J.V dan Adams, B. 2004. Biodiesel Fuels. Encyclopedia of Energy. 1151-162. Soerawidjaja, Tatang H. “Minyak-Lemak dan Produk-Produk Kimia Lain dari Kelapa”. Handout Kuliah Proses Industri Kimia, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung, 2006. Tambun, Rondang. 2006. Buku Ajar Teknologi Oleokimia Hibah Kompetisi Konten Matakuliah E-Learning Usu-Inherent 2006. Departemen Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Sumatra Utara. Medan. Tang Haiying, Steven O. Salley, K.Y. Simon Ng. 2008. Fuel Properties and Precipitate Formation at Low Temperature in Soy-, Cottonseed-, and Poultry Fat-Based Biodiesel Blends. Fuel 87: 3006–17. Winarno, F.G. 1996. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Wörgetter. M., H. Prankl, Josef Rathbauer. 1998. Technical Performance of Vegetable Oil Methyl Esters With a High Iodine Number. BLT Wieselburg - Federal Institute of Agricultural Engineering A-3250 Wieselburg, Austria.

92

Lampiran 1.

Standar mutu biodiesel

Standar Tentatif biodiesel menurut SNI dan ASTM D 6751 Parameter dan satuannya Massa jenis (15ºC), g/ml Viskositas kinematik (40ºC), mm2/detik Angka setana

Batas Nilai Metode uji SNI ASTM D 6751 ASTM D1298 0,850 – 0,890 2,3 – 6,0

1,9-6,0

ASTM D 445

min. 48

min. 47,0

ASTM D 613

Titik kilat (flash point), ºC

min. 100

min. 130

ASTM D 93

Titik awan (cloud point), ºC Korosi strip tembaga (3 jam,50ºC) Residu karbon (%-b) - dalam contoh asli - dalam 10% ampas asli Air dan sedimen, %-vol

maks. 18

sp

ASTM D2500 ASTM D 130

maks. no 3

maks. no 3

maks. 0,05 maks. 0,3 maks. 0,05

maks. 0,05 maks. 0,05

Temperatur distilasi 90%, ºC

maks. 360

360

ASTM D1160

Abu tersulfatkan, %-b

maks. 0,02

maks. 0,02

ASTM D 974

Belerang, ppm-b (mg/kg)

maks. 80

Fosfor, ppm-b (mg/kg)

maks. 10

maks. 10

FBI-A05-03

Angka asam, mg-KOH/g

maks. 0,8

maks. 0,8

FBI-A01-03

Gliserol bebas, %-b

maks. 0,02

maks. 0,02

FBI-A02-03

Gliserol total, %-b

maks. 0,24

maks. 0,24

FBI-A02-03

Kadar ester alkil, %-b Angka iodium %-b (gI2/100g) Uji Halphen

min. 96,5 maks. 115 negatif

-

Maks. 115 -

ASTM D4530 ASTM D2709

ASTM D5453

FBI-A03-03 FBI-A04-03 FBI-A06-03

Keterangan : sp = spesifik terhadap daerah

93

Lampiran 2. Hasil analisis pengukuran parameter biodiesel pada berbagai konsentrasi

Analisa campuran biodiesel jarak pagar dengan biodiesel kedelai Konsentrasi Perlakuan

Karakteristik

J100

Jarak %-v/v 100

Kedelai %-v/v 0

CP ºC 12

PP ºC 0

Densitas g/cm3 0,8765

Viskositas mm2/detik 8,50

K100

0

100

9

0

0,8826

8,40

JK10

10

90

9

-3

0,8830

5,66

JK20

20

80

12

-3

0,8828

5,66

JK30

30

70

12

-3

0,8822

5,66

JK40

40

60

12

0

0,8817

5,67

JK50

50

50

9

0

0,8805

5,67

JK60

60

40

12

0

0,8803

5,67

JK70

70

30

9

0

0,8790

5,68

JK80

80

20

12

3

0,8782

5,69

JK90

90

10

9

0

0,8777

8,54

Keterangan : CP = titik awan ; PP = titik tuang

94

Analisa campuran biodiesel jarak pagar dengan biodiesel biji rapa Konsentrasi Perlakuan

Karakteristik

J100

Jarak %-v/v 100

Rapa %-v/v 0

CP ºC 12

PP ºC 0



R100

0

100

0

-6

0,8800

8,50

JR10

10

90

3

-6

0,8805

5,67

JR20

20

80

3

-6

0,8801

5,68

JR30

30

70

9

-3

0,8799

8,52

JR40

40

60

6

-6

0,8789

8,53

JR50

50

50

12

-3

0,8792

8,53

JR60

60

40

12

-3

0,8776

8,54

JR70

70

30

9

-3

0,8775

5,69

JR80

80

20

9

0

0,8776

5,69

JR90

90

10

12

0

0,8786

8,53


Analisa campuran biodiesel jarak pagar dengan biodiesel kelapa sawit kasar Konsentrasi Perlakuan

Karakteristik

J100

Jarak %-v/v 100

Sawit %-v/v 0

CP ºC 12

PP ºC 0


P100

0

100

18

12

0,8756

Viskositas mm2/detik 8,50 8,56

JP10

10

90

18

6

0,8757

5,71

JP20

20

80

18

6

0,8757

5,71

JP30

30

70

18

3

0,8772

5,70

JP40

40

60

18

3

0,8761

5,71

JP50

50

50

18

0

0,8767

5,70

JP60

60

40

15

0

0,8764

5,71

JP70

70

30

15

0

0,8766

5,70

JP80

80

20

15

0

0,8773

5,70

95

JP90

90

10

9

0

0,8774

5,70


Analisa campuran biodiesel jarak pagar dengan biodiesel kelapa Konsentrasi Perlakuan

Karakteristik

J100

Jarak %-v/v 100

Kelapa %-v/v 0

CP ºC 12

PP ºC 0



C100

0

100

18

12

0,8805

5,67

JC10

10

90

15

9

0,8804

2,83

JC20

20

80

12

-3

0,8804

5,67

JC30

30

70

12

-3

0,8802

2,84

JC40

40

60

12

-3

0,8795

2,84

JC50

50

50

9

-6

0,8792

5,68

JC60

60

40

9

-6

0,8793

5,68

JC70

70

30

9

-6

0,8785

5,69

JC80

80

20

12

-3

0,8790

5,69

JC90

90

10

12

-3

0,8788

5,69


96

97

Analisa campuran biodiesel jarak pagar dengan biodiesel kelapa pada kisaran konsentrasi terbaik pada masing-masing metode

Jarak Pagar-Metil Laurat

Metode 2

Metode 1

Perlakuan JC50(1) JC55(1) JC60(1) JC65(1) JC70(1) JC35(2) JC40(2) JC45(2) JC50(2) JC55(2) JL35(3) JL40(3) JL45(3) JL50(3) JL55(3) JL60(3) JL65(3) JL70(3)

Konsentrasi Jarak Pagar Kelapa (%-v/v) (%-v/v) 50 50 55 45 60 40 65 35 70 30 50 50 55 45 60 40 65 35 70 30 35 40 45 50 55 60 65 70 -

Laurat (%-v/v) 65 60 55 50 45 40 35 30

CP ºC 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12 6 3 0 -3 -3 2 2 2

PP ºC -6 -6 -6 -6 -6 -3 -9 -9 -9 -9 -3 -9 -9 -9 -18 -9 -6 -6

Parameter Densitas Viskositas 3 g/ cm mm2/detik -4 0,8792 ± 1,0 × 10 5,56 ± 6,0 × 10-2 0,8791 ± 1,3 × 10-4 5,60 ± 5,0 × 10 -2 -4 0,8793 ± 2,9 × 10 5,7 0,8791 ± 6,0 × 10-4 5,70 ± 5,0 × 10-2 -4 0,8785 ± 2,0 × 10 5,60 ± 1,0 × 10-1 0,8676 ± 7,0 × 10-4 3,85 ± 1,5 × 10-2 0,8680 ± 2,2 × 10-4 3,85 ± 1,0 × 10-1 -4 0,8644 ± 1,0 × 10 4,22 ± 1,7 × 10-2 0,8624 ± 3,0 × 10-4 5,07 ± 7,0 × 10-2 -4 0,8695 ± 4,8 × 10 5,90 ± 1,0 × 10-1 0,8579 ± 4,0 × 10-4 3,75 ± 5,0 × 10-2 0,8565 ± 5,0 × 10-4 3,85 ± 5,0 × 10-2 -3 0,8578 ± 1,0 × 10 4,25 ± 5,0 × 10-2 0,8603 ± 1,0 × 10-3 4,95 ± 1,5 × 10-2 0,8606 ± 4,0 × 10-4 5,10 ± 1,0 × 10-1 -4 0,8617 ± 5,0 × 10 5,20 ± 2,0 × 10-1 0,8632 ± 3,0 × 10-4 5,55 ± 1,5 × 10-2 0,8630 ± 6,0 × 10-4 5,60 ± 1,0 × 10-1

Bilangan iod g I2/100g 57,48 ± 3,9 × 10-2 57,52 ± 1,7 × 10-2 62,10 ± 7,2 × 10-2 67,04 ± 1,6 × 10-2 70,95 ± 1,1 × 10-2 38,82 ± 1,3 × 10-2 44,74 ± 7,6 × 10-2 45,87 ± 9,5 × 10-2 48,30 ± 1,7 × 10-2 55,98 ± 4,5 × 10-2 37,79 ± 1,3 × 10-2 44,05 ± 8,0 × 10-2 46,16 ± 3,9 × 10-2 46,40 ± 3,4 × 10-2 54,05 ± 1,5 × 10-2 57,15 ± 4,0 × 10-2 69,74 ± 1,6 × 10-2 70,98 ± 6,1 × 10-2

Keterangan : CP = titik awan; PP = titik tuang; Laurat = metil laurat

82 81

74

Lampiran 3. Distribusi alkil ester biodiesel hasil pencampuran pada biodiesel terpilih Campuran biodisel kelapa dengan jarak pagar (metode 1) Atom Metil ester C C12 Laurat C14 Miristat C16 Palmitat C18 Stearat C18:1 Oleat Metil ester jenuh Metil ester tak jenuh

JC50(1) JC55(1) JC60(1) JC65(1) JC70(1) 24,10 8,97 12,12 1,87 42,48 47,06

21,70 8,08 12,48 1,68 46,57 43,95

19,30 7,19 12,84 1,50 50,66 40,83

16,90 6,30 13,20 1,31 54,74 37,71

14,50 5,41 13,56 1,13 58,83 34,60

42,48

46,57

50,66

54,74

58,83

Keterangan JC50 (1)

= 50% jarak pagar dalam campuran biodiesel jarak pagar-kelapa metode 1

JC55 (1)


JC60 (1)


JC65 (1)


JC70 (1)


83

Biodiesel campuran minyak jarak pagar- kelapa metode 2 Atom C C12

Laurat

15,128

16,716

20,681

C14

Miristat

7,965

8,671

11,574

C16

Palmitat

13,767

15,5

13,087

C18

Stearat

0,634

1,346

0,279

C18:1

Oleat

56,322

52,231

44,16

Metil ester jenuh

37,494

42,233

45,621


56,322

52,231

44,16

Metilester

JC40 (2)

JC50 (2)

JC60 (2)

Keterangan JC40 (2)


JC50 (2)


JC60 (2)


84

Campuran Biodiesel jarak pagar – metil laurat Atom C C12

Metilester

JL35(3)

JL40 (3)

JL45(3)

JL50(3)

JL55(3)

JL60(3)

JL65(3)

JL70(3)

Laurat

49,13

45,35

41,58

37,81

34,04

30,27

26,49

22,72

C14

Miristat

0,41

0,38

0,36

0,33

0,31

0,28

0,25

0,23

C16

Palmitat

5,89

6,65

7,40

8,16

8,91

9,67

10,42

11,18

C18

Stearat

2,76

3,03

3,30

3,56

3,83

4,09

4,36

4,63

C18:1 Oleat

29,65

33,78

37,91

42,05

46,18

50,31

54,44

58,57

Metil ester jenuh

58,19

55,42

52,64

49,86

47,09

44,31

41,53

38,76


29,65

33,78

37,91

42,05

46,18

50,31

54,44

58,57

Keterangan JL35 (3) JL40 (3) JL45 (3) JL50 (3) JL55 (3) JL60 (3) JL65 (3)

= 35% jarak pagar dalam biodiesel jarak pagar-metil laurat = 40% jarak pagar dalam biodiesel jarak pagar-metil laurat = 45% jarak pagar dalam biodiesel jarak pagar-metil laurat = 50% jarak pagar dalam biodiesel jarak pagar-metil laurat = 55% jarak pagar dalam biodiesel jarak pagar-metil laurat = 60% jarak pagar dalam biodiesel jarak pagar-metil laurat = 65% jarak pagar dalam biodiesel jarak pagar-metil laurat

85

77

Lampiran 4. Kromatogram hasil analisa kromatografi biodiesel

Kromatogram biodiesel jarak pagar

Komposisi metil ester biodiesel jarak pagar Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

Kaprilat

0,677

8753853

Kaprat

-

-

Laurat

7,353

34546

Miristat

19,588

11557

0,0249

0,076

Palmitat

28,643

5912164

12,7449

15,709

67,6239

83,353

Stearat Oleat

18,8707

Konsentrasi (%v/v) 0,004

0,091

63,393

31369820

86

Kromatogram metil laurat

Komposisi metil ester

Kaprilat

0,662

8513962

33,7011


Kaprat

3,947

53027

0,2099

0,107

Laurat

7,603

15512822

61,4049

75,529

Miristat

19,567

73062

0,2892

0,586

Palmitat

28,167

102162

0,4044

0,609

Stearat

43,793

145042

0,5741

0,904

Oleat

59,303

123574

0,4891

0,737

Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

87

Kromatogram biodiesel campuran 40% jarak pagar (metode 2) ulangan 1


Kaprilat

1,908

591361

1,4608


Kaprat

3,805

726339

1,7942

2,333

Laurat

7,347

4878237

12,0501

15,128

Miristat

14,075

2568381

6,3443

7,965

Palmitat

29,252

4439536

10,9664

13,767

Stearat

41,078

204343

0,5048

0,634

Oleat

64,965

18162144

44,8635

56,322

Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

88



Kaprilat

2,592

23018

0,0692


Kaprat

4,978

13236

0,0398

3,029

Laurat

9,373

430732

12,957

19,283

Miristat

1,794

23464

0,0706

9,569

Palmitat

37,647

17966

0,054

13,264

Stearat

65,233

12514398

37,647

0,440

Oleat

81,82

14726

0,0443

48,944

Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

89



Kaprilat

1,945

863934

2,0284

Konsentrasi (%-v/v) 2,688

Kaprat

3,87

930834

2,1855

2,896

Laurat

7,477

5980434

14,0416

18,605

Miristat

14,328

3298359

7,7443

10,261

Palmitat

29,64

4456527

10,4636

13,864

Stearat

42,727

138949

0,3262

0,432

Oleat

65,44

1568625

36,7652

48,713

Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

90

Kromatogram biodiesel campuran 50%jarak pagar (metode 2) ulangan 2


Kaprilat

1,927

623237

1,7724


Kaprat

3,825

666113

1,8943

2,507

Laurat

7,395

4442074

12,6326

16,716

Miristat

14,22

2304256

6,553

8,671

Palmitat

29,592

3321832

9,4468

12,500

Stearat

41,052

357736

1,0174

1,346

Oleat

66,068

13879945

39,4726

52,231

Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

xci



Kaprilat

1,917

537236

1,6909


Kaprat

2,973

1685

0,0053

2,725

Laurat

5,313

11066

0,0348

18,243

Miristat

9,23

326645

1,0281

9,114

Palmitat

20,04

106894

0,3364

13,473

Stearat

37,457

11983

0,0377

0,615

Oleat

65

13101561

41,2365

51,696

Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

xcii



Kaprilat

1,957

1412105

3,2168


Kaprat

3,9

1436965

3,2735

3,898

Laurat

7,533

7624159

17,3682

20,681

Miristat

14,295

4266954

9,7203

11,574

Palmitat

29,487

4824452

10,9903

13,087

Stearat

42,732

102667

0,2339

0,279

Oleat

64,912

16279828

37,0862

44,160

Metil ester

RT

Area

Konsentrasi

xciii

Lampiran 5. Hasil analisis parameter titik awan pada beberapa konsentrasi biodiesel Analisis keragaman variabel titik awan Sumber keragaman Perlakuan

JK 352,25

dB

KT

17 20,72059

Galat

121,5

18

Total

473,75

35

6,75

f hitung

f Tabel 0,05

3,069717*

2,238

Keterangan : * = Berpengaruh nyata

Uji lanjut duncan Perlakuan JC50 (1) JC55 (1) JC60 (1) JC65 (1) JC70 (1) JC35 (2) JC40 (2) JC45 (2) JC50 (2) JC55 (2) JL35 (3) JL40 (3) JL45 (3) JL50 (3) JL55 (3) JL60 (3) JL65 (3) JL70 (3)

Rata-rata 9 9 9 9 9 12 12 12 12 12 6 3 0 -3 -3 2 2 2

Beda 0,05 A,B A,B A,B A,B A A,B A,B A,B A,B A,B A,B A,B A,B A,B B A,B A,B A,B

Keterangan : Kelompok Duncan dengan huruf yang sama menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata antar taraf perlakuan sedangkan kelompok Duncan dengan huruf yang berbeda menunjukan hasil yang berbeda nyata antar taraf perlakuan

xciv

Lampiran 6. Hasil analisis parameter titik tuang pada beberapa konsentrasi biodiesel Analisis keragaman variabel titik tuang Sumber keragaman Perlakuan

JK

dB

328,25

KT

17 19,30882

Galat

121,5

18

Total

449,75

35

6,75

f hitung

f Tabel 0,05

2,860566*

2,238



Rata-rata -6 -6 -6 -6 -6 -3 -9 -9 -7,5 ± 1,5 -6 -3 -9 -9 -9 -18 -9 -6 -6

Beda 0,05 A A A A A A A,B A,B A A A A,B A,B A B A A A


xcv

Lampiran 7. Hasil analisis parameter viskositas kinematik pada beberapa konsentrasi biodiesel Analisis keragaman variabel viskositas kinematik Sumber keragaman

dB

KT

20,4218

17

1,201282353

Galat

0,4197

18

0,023316667

Total

20,8415

35

Perlakuan

JK

f hitung

f Tabel 0,05

51,5203*

2,238



Rata-rata 5,56 ± 6,0 × 10-2 5,60 ± 5,0 × 10 -2 5,7 5,70 ± 5,0 × 10-2 5,60 ± 1,0 × 10-1 3,85 ± 1,5 × 10-2 3,85 ± 1,0 × 10-1 4,22 ± 1,7 × 10-2 5,07 ± 7,0 × 10-2 5,90 ± 1,0 × 10-1 3,75 ± 5,0 × 10-2 3,85 ± 5,0 × 10-2 4,25 ± 5,0 × 10-2 4,95 ± 1,5 × 10-2 5,10 ± 1,0 × 10-1 5,20 ± 2,0 × 10-1 5,55 ± 1,5 × 10-2 5,60 ± 1,0 × 10-1

Beda 0,05 A A A A A B B B A,E A B B B A,F A,D A,C A A


xcvi

Lampiran 8. Hasil analisis parameter densitas pada beberapa konsentrasi biodiesel Analisis keragaman variabel densitas Sumber keragaman

JK

dB

KT

Perlakuan

0,0023

17

0,00013424

Galat

0,00058

18

3,2348E-05

Total

0,029

35

f hitung 4,1499*

f Tabel 0,05 2,238



Rata-rata g/cm3 0,8792 ± 1,0 × 10-4 0,8791 ± 1,3 × 10-4 0,8793 ± 2,9 × 10-4 0,8791 ± 6,0 × 10-4 0,8785 ± 2,0 × 10-4 0,8676 ± 7,0 × 10-4 0,8680 ± 2,2 × 10-4 0,8644 ± 1,0 × 10-4 0,8624 ± 3,0 × 10-4 0,8695 ± 4,8 × 10-4 0,8579 ± 4,0 × 10-4 0,8565 ± 5,0 × 10-4 0,8578 ± 1,0 × 10-3 0,8603 ± 1,0 × 10-3 0,8606 ± 4,0 × 10-4 0,8617 ± 5,0 × 10-4 0,8632 ± 3,0 × 10-4 0,8630 ± 6,0 × 10-4

Beda 0,05 A,C A,C,D A A,C A,C,D A,B A,B A,B B,D A,B B B B A,B B,C A,B A,B A,B


xcvii

Lampiran 9. Hasil analisis parameter bilangan iod pada beberapa konsentrasi biodiesel Analisis keragaman variabel bilangan iod Sumber JK keragaman Perlakuan 3985,43237

dB

KT

17 234,437198

Galat

42,7602226

18 2,37556792

Total

4028,19259

35

f hitung

f Tabel 0,05

98,6868*

2,238



Rata-rata 57,48 ± 3,9 × 10-2 57,52 ± 1,7 × 10-2 62,10 ± 7,2 × 10-2 67,04 ± 1,6 × 10-2 70,95 ± 1,1 × 10-2 38,82 ± 1,3 × 10-2 44,74 ± 7,6 × 10-2 45,87 ± 9,5 × 10-2 48,30 ± 1,7 × 10-2 55,98 ± 4,5 × 10-2 37,79 ± 1,3 × 10-2 44,05 ± 8,0 × 10-2 46,16 ± 3,9 × 10 -2 46,40 ± 3,4 × 10-2 54,05 ± 1,5 × 10 -2 57,15 ± 4,0 × 10 -2 69,74 ± 1,6 × 10-2 70,98 ± 6,1 × 10-2

Beda 0,05 E,F E A,E A A,D B G G G E,F B G,H G G E,F A,F A,C A


xcviii

PERBAIKAN KARAKTERISTIK BIODIESEL JARAK PAGAR PADA SUHU RENDAH MELALUI KOMBINASI CAMPURAN DENGAN BERBAGAI JENIS MINYAK NABATI

Recommend Documents