PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK NYAMPLUNG (Calophyllum Inophyllum L)

MENGGUNAKAN KATALIS ABU KULIT KERANG dalam REAKTOR BERPENGADUK

Oleh:VHIYO LISANGKA0704103010060

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA

PENDAHULUAN

Indonesia memiliki kekayaan alam berlimpah dan sebagai salah satu negara penghasil minyak bumi dunia.

Bahan bakar Solar

Biodiesel memiliki banyak keuntungan dibandingkan dengan petrodiesel, yakni: Dapat diperbaharui Proses lebih mudah Ramah lingkungan, menghasilkan lebih sedikit asap, emisi

karbon monoksida yang rendah. Biodegradable

BIODIESEL

Perumusan Masalah

Problem:

Solving:

Produksi biodiesel saat ini dinilai belum ekonomis, dikarenakan - cara pengolahan, - jenis katalis yang digunakan, dan - biaya pemisahan produk dari katalis

Penggunaan katalis heterogen, yakni menggunakan katalis dalam fasa padat. Tetap berwujud padat diakhir reaksi.

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah:1. Memanfaatkan potensi CaO dari

kulit kerang sebagai katalis untuk memproduksi biodiesel.

2. Mempelajari pengaruh suhu kalsinasi terhadap karakteristik dan kinerja abu kulit kerang pada reaksi transesterifikasi minyak nyamplung menjadi biodiesel.

Tinjauan Pustaka

Nyamplung

Kandungan minyak 55-75%

Tumbuh baik 200m dpl

Penyebaran di Indonesia:- Sumatera Barat, - Riau, - Jambi, - Sumatera Selatan, - Lampung, - Jawa, - Kalimantan Barat, - Kalimantan Tengah, - Sulawesi, - Maluku dan- NTT

Tinjauan Pustaka

Minyak Nyamplung

Asam Lemak Komposisi

Asam Palmitoleat (C16:1) 0,5-1%

Asam Palmitat (C16) 15-17%

Asam Oleat (18:1) 30-50%

Asam Linoleat (C18:1) 25-40%

Asam Stearat (C18:0) 8-16%

Asam Arachidat (C20) 0,5-1%

Asam Gadoleat (C19:1) 0,5-1%

Komposisi Asam Lemak Minyak Nyamplung

Minyak nyamplung - berwarna coklat kehijauan,- kental,- beraroma menyengat seperti karamel

dan beracun. - Minyak nyamplung mempunyai

kandungan asam lemak tidak jenuh yang cukup tinggi

Tinjauan Pustaka

Biodiesel

Biodiesel merupakan metil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau lemak hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar pada mesin diesel (Vicente dkk, 2006).

Sifat biodiesel:- Berwujud cair pada temperatur

ruang (titik leleh antara 4-180C),- titik didih rendah, - tidak korosif.

Tinjauan Pustaka

Parameter Satuan NilaiMassa Jenis pada 40°C kg/m³ 850-890Viskosiitas kinematik pada 40°C mm²/s (cSt) 2,3 - 6,0Angka setana min. 51

Titik nyalaoC min. 100

Titik kabutoC maks 18

Korosi lempeng tembaga (3 jam maks . No. 3pada 50°C)Residu karbon %-massa- dalam contoh asli, atau maks. 0,05- dalam 10% ampas distilasi maks. 0,03Air dan sedimen %-vol maks. 0,05

Temperatur distilasi 90%oC maks. 360

Abu tersulfatkan %-massa maks. 0,02Belerang ppm-m (mg/kg) maks. 100Fosfor ppm-m (mg/kg) maks. 10Angka asam mg-KOH/g maks. 0,8Gliserol bebas %-massa maks. 0,02Gliserol total %-massa maks. 0,24Kadar ester alkil %-massa min. 96,5Angka iodium %-massa (g-I2/100g) maks. 115Uji Halpen Negatif

Spesifikasi Biodiesel

Sumber : SNI Biodiesel No. 04-7182-2006

Tinjauan Pustaka

Perbandingan Petrodiesel dan BiodieselFisika Kimia Biodiesel PetrodieselKomposisi Metil ester HidrokarbonDensitas (g/ml) 0,8624 0,8750Viskositas (cSt) 5,55 4,6Flash point (°C) 172 98Angka setana 62,4 53Kelembaban (%) 0,1 0,3Engine power Energi yang dihasilkan Energi yang dihasilkan

128.000 BTU 130.000 BTUEngine torque Sama SamaModifikasi engine Tidak diperlukanKonsumsi bahan bakar Sama SamaLubrikasi Lebih tinggi Lebih rendahEmisi CO rendah, total CO tinggi, total

hidrokarbon, sulfur hidrokarbon, sulfurdioksida, dan nitroksida dioksida, dan nitroksida

Penanganan Flamable lebih rendah Flamable lebih tinggiLingkungan Toxisitas rendah Toxisitas 10 kali lebih

tinggiKeberadaan Terbarukan Tak terbarukan Sumber: Pakpahan, 2001

Tinjauan Pustaka

Kulit Kerang

- Kulit kerang adalah terbuat dari kalsium yang kompleks dan lapisan aragonite yang dapat tumbuh dan terbuat dari material alami.- Material kulit terbentuk 95-99% oleh kristal kalsium atau aragonite (dari kalsium karbonat, CaCO3) dan protein film yang berfungsi sebagai bahan pengikat 0,1-5% berat (Boro dkk, 2012).- CaCO3 dari cangkang keong mas dan sejenisnya dapat dikonversi menjadi CaO pada suhu sekitar 900oC. CaO ini dapat digunakan sebagai katalis untuk transesterifikasi minyak nabati menjadi metil ester atau biodiesel (Syamsudin, 2012)

Tinjauan Pustaka

Penggunaan Katalis pada Pembuatan Biodiesela. Katalis Homogen

Katalis homogen ada tiga jenis, yakni :- asam, (H2SO4 dan HCl), - basa, yaitu KOH dan NaOH, dan - biokatalis (enzim). b. Katalis HeterogenMekanisme katalisis heterogen menurut Husin, 2007:1. Difusi molekul-molekul pereaksi menuju permukaan2. Adsorpsi molekul-molekul pereaksi pada permukaan3. Reaksi pada permukaan4. Desorpsi hasil dari permukaan5. Difusi hasil dari permukaan menuju badan sistem

Tinjauan Pustaka

Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Nyamplung Kategori proses pengolahan minyak nyamplung, yaitu:• Proses transesterifikasi, proses ini

digunakan apabila kadar FFA dari refined oil ≤ 1%

• Proses esterifikasi-transesterifikasi, proses ini digunakan apabila kadar FFA dari refined oil berkisar antara > 2%Secara umum reaksi esterifikasi adalah sebagai

berikut: RCOOH + CH3OH RCOOCH3 + H2O

Asam lemak alkohol ester air

Trigliserida 3 (alkohol) gliserin 3 (ester)

Secara umum reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut:

Tinjauan Pustaka

Faktor yang Berpengaruh pada Pembuatan Biodiesela. Pengaruh air dan asam lemak bebas

b. Katalisc. Perbandingan molar alkohol dengan bahan mentahd. Temperatur reaksi

e. Waktu Reaksi

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Reaksi Kimia dan Katalisis Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. Waktu penelitian ini akan dimulai pada bulan September 2013 – Januari 2013.

Variabel yang Akan Digunakan- Variabel tetapi. Preparasi katalis

1. Temperatur prekalsinasi katalis 900oC2. Waktu prekalsinasi 4 jam3. Waktu impregnasi 1 jam4. Ukuran partikel katalis 100 mesh

METODOLOGI PENELITIAN

ii. Reaksi pembuatan biodiesela. Degumming1. Berat H3PO4 3% massa minyak 2. Waktu degumming 15 menit

b. Esterifikasi1. Perbandingan mol minyak nyamplung dengan metanol 10:12. Massa HCl 6% massa minyak3. Temperatur operasi 65o C4. Waktu pengadukan 1 jam5. Kecepatan putaran pengaduk 180 rpm

c. Transesterifikasi1. Perbandingan mol minyak nyamplung dengan metanol 10:12. Massa HCl 6% massa minyak3. Temperatur operasi 65o C4. Waktu pengadukan 1 jam5. Kecepatan putaran pengaduk 180 rpm

METODOLOGI PENELITIAN

- Variabel berubah1. Temperatur kalsinasi katalis (400oC, 500oC, 600oC, 700oC, 800oC)2. Berat katalis (2,5%; 5%; 7,5%; 10%, 12,5%)-massa minyak3. Penambahan K2CO3 /CaO (0.5%; 1%; 2%; 3%; 4%)-berat katalisAlat dan BahanAlatAdapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:1. Labu erlenmeyer2. Gelas ukur3. Corong pemisah4. Timbangan digital5. Kondenser6. Labu leher tiga7. Pengontrol temperatur8. Pengaduk dan motor pengaduk9. Termometer10. Kertas saring

Bahan-bahanAdapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:1. Minyak nyamplung2. Metanol3. Kulit kerang4. Aquadest

METODOLOGI PENELITIAN

N2

Reaktor Furnance

Kondenser

Temperatur control

Furnance

Rancangan Percobaan

(a) Rangkaian alat Furnance kalsinasi katalis, (b) Rangkaian reaktor berpengaduk pada pembuatan biodiesel.

(a) (b)

METODOLOGI PENELITIAN

Prosedur Preparasi Katalis

Prosedur preparasi katalis CaO adalah:1. Pembersihan dan pencucian kulit

kerang.2. Pengecilan ukuran partikel kulit

kerang sehingga menjadi bubuk, dengan cara penghancuran dan penggilingan.

3. Prekalsinasi pada suhu 900oC untuk mendapatkan CaO.

4. Impregnasi menggunakan air.5. Kalsinasi pada suhu, 400oC, 500oC,

600oC, 700oC, 800oC, untuk memperbesar ukuran pori CaO.

6. Karakterisasi dengan SEM, XRD.

METODOLOGI PENELITIAN

Prosedur Penelitian

Ada 5 tahap yang dilakukan dalam proses produksi biodiesel, yakni:1. Tahap degumming, 2. Esterifikasi, 3. Tahap transesterifikasi, 4. Tahap pemisahan, dan 5. Tahap pencucian.

METODOLOGI PENELITIAN

Tahap Evaluasi Karakteristik Biodiesel

1. Komposisi

2.Yield

3. Viskositas Kinematik

v = K ( t - V)

Dimana:

v = viskositas kinematik (mm2/s)

K = konstanta viscometer (dapat

diketahui

pada alat)

t = waktu yang dibutuhkan sampel

mencapai

batasnya (s)

V = koreksi energi kinetik (table

manual

operasi)

4. Densitas

5. Bilangan asam

Dimana:

A = jumlah ml KOH untuk titrasi

N = normalitas larutan KOH

G = berat minyak (gram)

56,1 = berat molekul KOH

6. Kadar air

Kadar air

METODOLOGI PENELITIAN

Rencana dan Jadwal Penelitian

No. KegiatanBulan ke-

1 2 3 41 Persiapan alat dan

bahan       

2Pelaksanaan penelitian dan pengumpulan data

       

3 Pengolahan dan analisis data

       

4Pembuatan laporan dan seminar

       

Jadwal Kegiatan Penelitian

Daftar Pustaka

Balai Penelitian dan Pengembangan Hutan. 2008. Nyamplung (Calophyllum inophyllum L) Sumber Energi Biofuel yang Potensial. Departemen Kehutanan. Jakarta.Boro, Jutika. 2012. A review on solid oxide derived from waste shells as catalyst for biodiesel production. Department of Energy, Tezpur University, Napaam, Tezpur 784028, India.Darnoko, D dan M. Cheryan. 2000. Kinetics of Palm Oil Transesterification in A Batch Reactor. JAOCS, 77 (12):1263-1267.Debaut, V.J., Y. B. Jean dan S. A. Greentech. 2005. Tamanol a Stimulan for Collagen Synthesis for Use in anti Wrinkle and anti Stretch Mark Products Cosmetic and Toiletries Manufacture World Wide. Greentech, St. France.Dweek, A. C. dan T. Meadows. 2002. Tanamu (Calophyllum inophyllum) the Africa, Asia Polynesia and Pasific Panacea. International J. Cos. Sci., 24:1-8.Friday, J. B dan D. Okano. 2006. Species Profiles for Pacific Island Agroforestry Calophyllum inophyllum. www.traditionaltree.org. (10 Desember 2008).Heyne, K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia. Terjemahan Badan Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Koperasi Karyawan Departemen Kehutanan. Jakarta.Husin, H. 2007. Buku Ajar Kinetika dan Katalisa, Penerbit: Unsyiah Press. Banda Aceh.Pakpahan, A. 2001. Palm Biodieses Its Potency, Technology, Business Prospect and Environmental Implication in Indonesia. Proceeding of the International Biodiesel Workshop, Enhanching Biodiesel Development and Use. Ministry of Agriculture RI. Jakarta. Medan, 2-4 Oktober 2001.SNI. 2006. Standar Nasional Indonesia Biodiesel. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.Soerawidjaya, T.H., T. Adrisman, U.W. Siagian, T. Prakosa, I. K. Reksowardojo dan K. S. Permana. 2005. Studi Kebijakan Penggunaan Biodiesel di Indonesia.Sonntag, N. O. V. 1982. Fat Splitting, Esterification, and Interesterification. Di dalam. Bailey’s Industrial Oil and Fat Product. 2nd vol. 4th ed. John Wiley and Sons. New York.Vicente, G., M. Martinez dan J. Aracil. 2004. Integrated Biodiesel Production: a Comparison of Different Homogeneous Catalysts Systems. Biores.Technol., 92:297–305.Wahid, P. 2001. Calophyllum inophyllum. Di dalam. Supriadi. Tumbuhan Obat Indonesia: Penggunaan dan Khasiatnya. Pustaka Populer Obor. Jakarta.Zuhra., Husin, H., Syamsudin, Y. 2012. Produksi Biodiesel menggunakan Katalis Padat CaO dari Limbah Cangkang Tiram, Prosiding Seminar Nasional ReSaTek II, Banda Aceh.

Terima Kasih