abdullah uripto trisno santoso ahmad budi junaidi dessy aditiyaeprints.ulm.ac.id/6489/1/buku ajar...

JBKB 261 | 1

Abdullah

Uripto Trisno Santoso

Ahmad Budi Junaidi

Dessy Aditiya

JBKB 261 | i

BUKU AJAR KIMIA BAHAN BAKAR HAYATI (JBKB 261):

CETANE IMPROVER Bahan Peningkat Kualitas Minyak Diesel Prof.Dr. Abdullah, S.Si., M.Si. Dr. Uripto Trisno Santoso, S.Si., M.Si. Ahmad Budi Junaidi, S.Si., M.Sc. Dessy Aditiya, S.Si.

ii| Kimia Bahan Bakar Hayati

BUKU AJAR KIMIA BAHAN BAKAR HAYATI (JBKB 261):

CETANE IMPROVER Bahan Peningkat Kualitas Minyak Diesel

Prof.Dr. Abdullah, S.Si., M.Si.

Dr. Uripto Trisno Santoso, S.Si., M.Si. Ahmad Budi Junaidi, S.Si., M.Sc.

Dessy Aditiya, S.Si.

Editor:Utami Irawati, Ph.D.

Diterbitkan oleh: Lambung Mangkurat University Press, 2019

d/a Pusat Pengelolaan Jurnal dan Penerbitan ULM Lantai 2 Gedung Perpustakaan Pusat ULM

Jl. Hasan Basri, Kayutangi, Banjarmasin, 70123 Telp/Faks. 0511-3305195

ANGGOTA APPTI (004.035.1.03.2018)

Hak cipta dilindungi oleh Undang-undang.

Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari Penerbit, kecuali untuk kutipan singkat demi

penelitian ilmiah atau resensi.

x+80 hlm, 15,5 x 23 cm

Cetakan pertama, Mei 2019

ISBN: 978-602-6483-93-5

JBKB 261 | iii

PRAKATA

Dengan mengucap Alhamdulillah, Bahan ajar yang berjudul CETANE IMPROVER: Bahan Peningkat Kualitas Minyak Diesel ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar. Buku ajar ini memuat perihal mengenai pengenalan cetane improver, emisi gas buang dan upaya pengendaliaanya menggunakan cetane improver, beberapa bahan baku dan penelitian mengenai pembuatan cetane improver, serta proses pembuatan cetane improver. Dengan demikian isi buku ajar ini dapat digunakan pada perkuliahan Kimia Bahan Bakar Hayati (JBKB 261) di Program Studi Kimia FMIPA ULM. Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih kepadaDirektorat Riset dan Pengabdian Masyarakat. Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan. Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi, sesuai dengan kontrak Penelitian Tahun Anggaran 2018 yang telah memberikan dana untuk penelitian dan pembuatan buku. Semoga buku ajar ini dapat bermanfaat bagi kemajuan nusa dan bangsa, khususnya bagi para mahasiswa Kimia FMIPA ULM dalam mengikuti perkuliahan Kimia Bahan Bakar Hayati.

Banjarbaru, Mei 2019

Hormat Kami,

Abdullah Uripto Trisno Santoso

Ahmad Budi Junaidi Dessy Aditiya

iv| Kimia Bahan Bakar Hayati

KATA PENGANTAR

Buku berjudul Cetane Improver ini merupakan buku yang dapat digunakan dalam perkuliahan Kimia Bahan Bakar Hayati (JBKB 261). Buku ini memberikan gambaran secara jelas mengenai apa yang dimaksud dengan cetane improver, manfaat penambahan cetane improver pada minyak diesel, bahan baku, cara pembuatannnya dan pengujiannya.

Penambahan cetane improver dimaksudkan untuk dapat meningkatkan angka setana minyak diesel. Peningkatan angka setana ini berkibat pada peningkatan proses pembakaran minyak diesel. Hal ini berakibat pada penggunaan bahan bakar yang lebih hemat. Selain itu, penggunaan penambahan cetane improver pada minyak diesel juga dapat menurunkan tingkat emisi yang dihasilkan. Jadi penggunaan cetane improver juga berdampak positif pada cemaran udara di lingkungan.

Dengan adanya buku ini diharapkan pengetahuan mahasiswa peserta kuliah Kimia Bahan Bakar Hayati menjadi lebih luas, secara khusus pada bahan aditif untuk meningkatkan kualitas minyak diesel.

Selamat kepada Tim yang telah menyelesaikan penulisan buku ini dengan baik. Semoga buku ini dapat memberikan manfaat seluas-luasnya bagi para mahasiswa/pembaca. Semoga dapat menjadi amal jariah untuk kita semua.

Banjarbaru, Mei 2019

Utami Irawati, Ph.D. (Editor)

JBKB 261 | v

DAFTAR ISI

PRAKATA ................................................................................. iv DAFTAR ISI ................................................................................ v DAFTAR TABEL ........................................................................ vii DAFTAR GAMBAR .................................................................. viii TIU dan TIK BAB I ...................................................................... 1 BAB I : MENGENAL CETANE IMPROVER .................................. 3

BAHAN ACUAN ...................................................................... 9 LATIHAN SOAL ..................................................................... 10

TIU dan TIK BAB II ......................................................................... 11 BAB II : EMISI GAS BUANG DAN UPAYA PENGENDALIANNYA

DENGAN CETANE IMPROVER ...................................... 13 2.1 Emisi Gas Buang Pada Mesin Diesel .................................... 13 2.2 Proses Pembentukan Emisi Gas Buang ............................... 14

2.2.1 Mekanisme Pembentukan Nitrogen Oksida .............. 14 2.2.2 Mekanisme Pembentukan Karbon Monoksida ......... 14 2.2.3 Mekanisme Pembentukan Hidrokarbon ................... 14

2.3 Upaya Pengendalian Emisi Gas Buang Dengan Cetane Improver............................................................................... 15 2.3.1 Velmurugan dan Gowthamn (2012) ......................... 15 2.3.2 Feyyaz dkk., (2017) .................................................... 17 BAHAN ACUAN .................................................................... 20 LATIHAN SOAL ..................................................................... 21

TIU dan TIK BAB III ........................................................................ 23 BAB III : BAHAN BAKU DALAM PEMBUATAN CETANE

IMPROVER ................................................................. 25 BAHAN ACUAN .................................................................... 36

vi| Kimia Bahan Bakar Hayati

LATIHAN SOAL ..................................................................... 39 TIU dan TIK BAB IV ........................................................................ 41 BAB IV : BEBERAPA PENELITIAN PEMBUATAN CETANE

IMPROVER ................................................................. 43 BAHAN ACUAN .................................................................... 50 LATIHAN SOAL ..................................................................... 52

TIU dan TIK BAB V ......................................................................... 53 BAB V : PRINSIP PEMBUATAN CETANE IMPROVER DAN

PENGUJIANNYA ......................................................... 55 5.1 Nitrasi Pada Pembuatan Cetane Improver .......................... 55 5.2 Pembuatan Cetane Improver ............................................... 56 5.3 Pengujian Cetane Improver ................................................. 58

5.3.1 Rendemen .................................................................. 58 5.3.2 Bilangan Asam ........................................................... 59 5.3.3 Kelarutan .................................................................... 60 5.3.4 Viskositas ................................................................... 60 5.3.5 Analisis Angka Setana (Cetane Number, CN) ............ 61 BAHAN ACUAN .................................................................... 63 LATIHAN SOAL ..................................................................... 64

TIU dan TIK BAB VI ........................................................................ 65

BAB VI :CETANE IMPROVER DARI BIO-OIL MINYAK SAWIT ........ 67 6.1 Karakteristik Bio-Oil ............................................................. 67 6.2 Nitrasi Bio-Oil ....................................................................... 71 6.3 Analisis Bio-Oil dan Produk Nitrasi Menggunakan FTIR ...... 72

BAHAN ACUAN .................................................................... 73 LATIHAN SOAL ..................................................................... 74

LAMPIRAN: Silabi Kimia Bahan Bakar Hayati ................................ 75 TENTANG PENULIS ........................................................................ 77 DAFTAR INDEKS ............................................................................ 79

JBKB 261 | vii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Komposisi asam lemak minyak jarak kastor ............. 26 Tabel 3.2. Komposisi asam lemak minyak sawit ......................... 27 Tabel 3.3. Komposisi asam lemak minyak biji karet ................... 29 Tabel 3.4. Komposisi asam lemak minyak jagung ...................... 30 Tabel 3.5. Komposisi asam lemak minyak kelapa ....................... 31 Tabel 3.6. Komposisi asam lemak minyak kemiri ....................... 32 Tabel 3.7. Komposisi asam lemak minyak biji kapuk .................. 33 Tabel 3.8. Komposisi asam lemak minyak jarak ......................... 35 Tabel 4.1. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan

produk nitrasi oleh Purcell dan Hallock (1985) ....... 43 Tabel 4.2. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan

produk nitrasi oleh Poirier dkk. (1995) ...................... 44 Tabel 4.3. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan

produk nitrasi oleh Nasikin dkk. (2002) ..................... 45 Tabel 4.4. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan

produk nitrasi oleh Nasikin dan Makhdiyanti (2003). 46 Tabel 4.5. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan

produk nitrasi oleh Rabello dkk. (2009) ..................... 48 Tabel 4.6. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan

produk nitrasi oleh Abdullah dkk. (2010) .................. 48 Tabel 4.7. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan

produk nitrasi oleh Cahyono dan Tjahjani (2014) ...... 49 Tabel 6.1. Karakteristik Bio-Oil .................................................. 67 Tabel 6.2. Beberapa hasil MS beserta dugaan senyawa dari

distilat bio-oil ............................................................. 70

viii| Kimia Bahan Bakar Hayati

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Grafik pengaruh penambahan DMP terhadap emisi NOx ................................................................ 15

Gambar 2.2. Grafik pengaruh penambahan DMP terhadap emisi HC .................................................................. 16

Gambar 2.3. Grafik pengaruh penambahan DMP terhadap emisi CO .................................................................. 17

Gambar 2.4. Grafik pengaruh penambahan DMP terhadap asap yang dihasilkan ............................................... 17

Gambar 2.5. Grafik pengaruh penambahan metanol dan DTBP terhadap emisi CO dan CO2 yang dihasilkan ........... 18

Gambar 2.6. Grafik pengaruh penambahan metanol dan DTBP terhadap emisi HC dan NOx yang dihasilkan ......... 19

Gambar 3.1. Biji jarak kastor ...................................................... 26 Gambar 3.2. Kelapa sawit ............................................................ 27 Gambar 3.3. Biji karet .................................................................. 28 Gambar 3.4 Jagung ..................................................................... 29 Gambar 3.5. Lembaga (Germ) ..................................................... 29 Gambar 3.6. Kelapa ..................................................................... 30 Gambar 3.7. Biji kemiri ................................................................ 31 Gambar 3.8. Tanaman kapuk ...................................................... 33 Gambar 3.9. Biji kapuk ................................................................. 33 Gambar 3.10. Tanaman jarak pagar .............................................. 34 Gambar 3.11. Biji jarak pagar ........................................................ 34 Gambar 5.1. Zeolit alam .............................................................. 57 Gambar 5.2. Minyak sawit ........................................................... 57 Gambar 5.3. Bio-oil ...................................................................... 57 Gambar 5.4. Seperangkat alat pirolisis ........................................ 57 Gambar 5.5. Seperangkat alat distilasi fraksinasi ........................ 57 Gambar 5.6. Seperangkat alat refluks ......................................... 58

JBKB 261 | ix

Gambar 6.1. Kromatogram GC minyak sawit, bio-oil, dan distilat bio-oil ................................................... 68

Gambar 6.2. Distilat bio-oil dan produk nitrasi ........................... 71 Gambar 6.3. Spektra FTIR distilat bio-oil dan produk nitrasi ...... 72

x| Kimia Bahan Bakar Hayati

JBKB 261 | 1

TIU DAN TIK BAB I (Mengenal Cetane Improver)

Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan

memiliki kemampuan sesuai dengan Tujuan Instruksional Umum (TIU) dan Tujuan Instruksional Khusus (TIK) sebagai berikut:

Tujuan Instruksional Umum (TIU) Mahasiswa mampu mengenal cetane improver. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa mampu menjelaskan: 1. Apa yang dimaksud dengan cetane improver. 2. Apa fungsi penambahan cetane improverpada bahan bakar. 3. Produk cetane improverapa saja yang dapat dijumpai

dipasaran. 4. Apa yang dimaksud dengan angka setana. 5. Bagaimana cara pemakaian cetane improverpada bahan

bakar.

2|Kimia Bahan Bakar Hayati

JBKB 261 | 3

BAB I MENGENAL CETANE IMPROVER

Cetane improver merupakan suatu zat aditif yang ditambahkan pada bahan bakar diesel (solar). Penambahan zat aditif pada bahan bakar berfungsi untuk meningkatkan angka setana. Angka setana merupakan ukuran kualitas pembakaran minyak diesel dalam suatu mesin (Knothe, 2005; Bamgboye & Hansen, 2008). Angka setana yang tinggi menunjukkan kualitas minyak diesel tersebut juga tinggi.

Penambahan cetane improver pada minyak diesel dapat menghasilkan proses pembakaran yang lebih sempurna sehingga dapat menghemat pemakaian bahan bakar. Selain itu, suara mesin diesel menjadi lebih halus dan dapat mengurangi kebisingan. Bahan bakar dengan angka setana yang tinggi juga berdampak pada penurunan emisi gas buang yang dihasilkan.

Saat ini terdapat berbagai macam produk cetane improver yang dapat dijumpai dipasaran, seperti: 1. ROX 8700 dan ROX 9300C

ROX 8700 dan ROX 9300C merupakan cetane improver yang diproduksi oleh Callington Haven Pty Ltd (Incorporated in NSW, ACN 000 632 404) dari Australia. ROX 8700 berupa cairan tak berwarna dan memiliki densitas sebesar 0,96±0,02 g/mL, sementara itu ROX 9300C berupa cairan berwarna coklat muda dengan densitas sebesar 0,89±0,02 g/mL. Penambahan cetane improver ROX 8700 dan ROX 9300C pada minyak diesel dapat mengakibatkan: a. peningkatan angka setana minyak diesel hingga 12 satuan, b. penurunan waktu tunda penyalaan (ignition delay), c. peningkatan nilai ekonomi bahan bakar, d. peningkatan performa mesin, e. pengurangan emisi gas buang.

www.callingtonhaven.com

http://www.callingtonhaven.com/


2. Amsoil Amsoil diproduksi oleh Amsoil Inc. dari USA. Amsoil dapat digunakan pada semua jenis mesin diesel. Pengaplikasian Amsoil pada mesin diesel, yaitu dengan cara menambahkan produk cetane improver terlebih dahulu pada tangki sebelum pengisian bahan bakar dilakukan. Penambahan Amsoil tergantung pada berapa satuan angka setana yang

diinginkan. Banyaknya zat aditif yang ditambahkan pada bahan bakar dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Kenaikan angka setana bahan bakar Volume bahan bakar (gal) 3 satuan 7 satuan

- 1 oz 5 1 oz 2 oz 10 3 oz 6 oz 30 8 oz 16 oz 80

Amsoil memiliki beberapa kelebihan, yaitu: a. meningkatkan angka setana hingga 7 satuan, b. meningkatkan nilai ekonomi bahan bakar, c. mengurangi asap dan emisi, d. aman digunakan dalam semua bahan bakar diesel,

termasuk biodiesel, e. bebas alkohol, f. menghasilkan horsepower maksimum, g. menghaluskan suara mesin, h. dapat digunakan di semua jenis mesin diesel, i. sangat baik untuk digunakan dengan solar ultra-low-sulfur

(ULSD), j. kompatibel dengan biodiesel dan semua jenis sistem emisi

gas buang, termasuk filter particulate diesel (DPF). www.amsoil.com

http://www.amsoil.com/

JBKB 261 | 5

3. Lubrizol 8090 Lubrizol 8090 merupakan salah satu produk yang dapat digunakan sebagai cetane improver. Produk ini diproduksi oleh The Lubrizol Corporation di US. Lubrizol 8090 dapat ditambahkan pada kilang minyak atau ditambahkan langsung dengan bahan bakar di mesin diesel. Kelebihan produk ini sebagai cetane improver, yaitu: a. meningkatkan angka setana sebanyak 3 hingga 5 satuan

dengan penambahan 0,1%, b. mengurangi waktu tunda penyalaan, c. mengurangi emisi gas buang yang berbahaya, d. mengurangi pemakaian bahan bakar, e. menghaluskan suara mesin.

www.lubrizol.com

4. Wealthy Cetane Number Improver Wealthy Cetane Number Improver merupakan cetane number improveryang diproduksi oleh PT. Foerch Indonesia di Jakarta (Asia). Produk ini dapat meningkatkan angka setana, mengurangi gas yang tidak terbakar dan asap, menjaga injektor dan bagian dalam mesin tetap bersih, serta melumasi pompa dan nozle injektor. Selain itu, produk

Wealthy ini dapat mengurangi pemakaian bahan bakar, meningkatkan fleksibilitas mesin diesel, dan memudahkan menyalakan mesin saat musim dingin. Penggunaan produk ini dapat dilakukan dengan cara menambahkan 1 botol produk kedalam tangki setiap 5000 km. Jika sedang terjadi musim dingin, maka pemakaian produk ini dilakukan setiap kali pengisian bahan bakar. Wealthy Cetane Number Improver diproduksi oleh PT. Foerch Indonesia di Jakarta (Asia).

www.wealthy.id

http://www.lubrizol.com/Lubricant-and-Fuel-Additives/Fuel-Additives/Products/Lubrizol-8090-Cetane

http://www.wealthy.id/


5. Super Tane Pembakaran pada bahan bakar diesel bergantung pada kualitas pengapian pada mesin. Produk Super Tane sebagai cetane improver dapat meningkatkan angka setana bahan bakar diesel hingga 8 satuan. Produk ini telah diproduksi oleh Bell

Performance Inc. di USA. Super Tane memiliki beberapa kelebihan jika digunakan pada kendaraan, seperti: a. mengurangi waktu tunda penyalaan terutama saat cuaca

dingin, b. meningkatkan acceleration dan kinerja mesin, c. menghaluskan suara mesin.

www.alibaba.com

6. Bio – Booster (Soy Based) Bio – Booster (Soy Based) yang diproduksi oleh Renewable Lubricants Inc. di Ohio (US) dapat digunakan sebagai cetane booster. Produk ini kompatibel dengan bahan aditif bahan bakar diesel lainnya dan tidak akan mengurangi stabilitas bahan bakar, pelumas, atau perlindungan terhadap korosi. Produk ini

dapat dicampurkan pada tangki terminal, tangki bawah tanah, atau langsung pada tangki bahan bakar kendaraan. Produk ini juga dapat digunakan sebanyak 1 gallon per 250 hingga 500 gallon bahan bakar. Pemakaian 1 gallon untuk 250 gallon bahan bakar dapat meningkatkan angka setana hingga 5 satuan.

renewablelube.com

http://www.alibaba.com/

http://renewablelube.com/store/index.php?route=product/product&product_id=186

JBKB 261 | 7

7. Multitech Cetane Improver Penggunaan produk ini dapat memudahkan dalam menyalakan mesin saat musim dingin. Selain itu dapat

menjaga injektor dan bagian dalam mesin tetap bersih, mengurangi gas yang tidak terbakar, dan mengurangi asap yang ditimbulkan dari pembakaran. Produk ini memiliki beberapa kelebihan dalam penggunaanya seperti:

a. meningkatkan angka setana, b. melumasi pompa dan nozzle injektor,

c. mengurangi pemakaian bahan bakar, d. meningkatkan fleksibilitas mesin diesel, e. menyebar dan menyerap air kondensasi. Produk ini dapat digunakan dengan cara mencampurkan 1 botol cetane improverkedalam tangki setiap 5000 Km. sedangkan pada saat musim dingin disarankan untuk menggunakannya setiap kali mengisi bahan bakar.

www.multitecstore.com

8. Archoil AR6850 Pure 2-Ethylhexylnitrate (2-EHN) Cetane Number Improver (CNI) & Lubricant

Archoil AR6850 Pure 2-Ethylhexylnitrate (2-EHN) Cetane Number Improver (CNI) & Lubricant ini diproduksi oleh Archoil EU di Eropa yang terdiri dari campuran 2-EHN murni dan pelumas bahan bakar sintetis. Penggunaan produk ini dapat meningkatkan angka setana semua

bahan bakar diesel dan biodiesel. Produk ini memiliki beberapa kelebihan dalam penggunaannya, seperti: a. meningkatkan kualitas pembakaran, b. mengurangi ketukan mesin diesel, c. meningkatkan kinerja mesin,

http://www.multitecstore.com/


d. mengurangi emisi mesin dan kebisingan, e. meningkatkan pelumasan hingga 18%. Pengaplikasian produk ini dapat dilakukan dengan cara menambahkan 2-EHN ke bahan bakar dengan rasio 2000:1 hingga 500:1 (25 mL hingga 100 mL per 50 L), tergantung pada kenaikan angka setana yang diperlukan.

http://archoil.eu/tech/

9. HYDRA FUEL 2-EHN Ultra Pure >99% Diesel Power Booster 5L HYDRA FUEL 2-EHN Ultra Pure >99% 2 Ethylhexyl Nitrate Cetane Enhancer dapat meningkatkan angka setana bahan bakar sebesar 4 hingga 8 satuan, tergantung pada kualitas bahan bakar yang digunakan. Hydra

cetane booster dapat digunakan pada semua jenis bahan bakar diesel dan biodiesel. Selain itu, produk ini juga dapat meningkatkan kinerja bahan bakar sehingga menghasilkan pembakaran yang lebih baik. Penggunaan produk ini dapat dilakukan dengan cara menambahkannya ke dalam tangki bahan bakar, kemudian isi ulang dengan bahan bakar baru.

www.amazon.co.uk

http://archoil.eu/tech/

http://www.amazon.co.uk/

JBKB 261 | 9

BAHAN ACUAN

Bamgboye, A.I., & A.C. Hansen, 2008, Prediction of Cetane Number of Biodiesel Fuel from The Fatty Acid Methyl Ester (FAME) Composition, Int. Agrophysics, 22, 21-29.

Knothe, G., 2005, Dependence of Biodiesel Fuel Properties on

Structure of Fatty Acid Alkil Ester, Fuel Proc. Technol., 86, 1059-1070.


LATIHAN SOAL

1. Apa yang dimaksud dengan cetane improver? 2. Apa fungsi penambahan cetane improver pada bahan bakar? 3. Apa saja cetane improver yang dapat dijumpai di pasaran? 4. Apa yang dimaksud dengan angka setana? 5. Bagaimana cara pengaplikasian produk Multitech Cetane

Improverpada bahan bakar diesel? 6. Apa saja kelebihan produk Lubrizol 8090 sebagai cetane

improver? 7. Apa perbedaan produk cetane improverROX 8700 dan ROX

9300C?

JBKB 261 | 11

TIU DAN TIK BAB II Emisi Gas Buang dan Upaya Pengendaliannya Dengan

Cetane Improver

Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan memiliki kemampuan sesuai dengan Tujuan Instruksional Umum (TIU) dan Tujuan Instruksional Khusus (TIK) sebagai berikut:

Tujuan Instruksional Umum (TIU) Mahasiswa mampu memahami mengenai emisi gas buang dan upaya pengendaliannya dengan cetane improver. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa mampu menjelaskan: 1. Pengertian emisi secara umum. 2. Emisi gas buang apa saja yang dihasilkan oleh pembakaran

bahan bakar. 3. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan emisi gas buang. 4. Proses pembentukan emisi gas buang. 5. Dampak penambahan cetane improverterhadap emisi gas

buang yang dihasilkan.

JBKB 261 | 13

BAB II Emisi Gas Buang dan Upaya Pengendaliannya

Dengan Cetane Improver

2.1 Emisi Gas Buang Pada Mesin Diesel Emisi adalah hasil dari sisa pembakaran (polutan) berupa zat

kimia, materi partikel, ataupun material biologis yang dapat meru-sak atau mengganggu kehidupan makhluk hidup, dan berdampak buruk bagi lingkungan dan atmosfir. Emisi yang berlebihan umum-nya disebabkan oleh kondisi pembakaran yang tidak sempurna, antara lain rasio udara dan bahan bakar yang tidak ideal, adanya kontaminan pada bahan bakar, dan kinerja burner yang buruk (Leily dkk., 2014).

Emisi gas buang yang dihasilkan oleh kendaraan berbahan bakar minyak diesel ada berbagai macam, yaitu partikulat (Partikulat Matter (PM)), asap, NOx, SOx, karbon monoksida, dan hidrokarbon. Emisi gas buang seperti partikulat pada kendaraan berbahan bakar diesel jauh lebih tinggi dibandingkan dengan kendaraan berbahan bakar bensin. Sedangkan untuk emisi gas buang seperti hidrokarbon, karbon monoksida, dan NOx bervariasi sesuai dengan cara berkendara, kecepatan, dan beban mesin. Emisi gas buang yang dihasilkan dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti: a. pembakaran yang tidak sempurna; b. injeksi bahan bakar; c. rasio bahan bakar dan udara; d. waktu injeksi; e. adanya udara berlebih; f. ketersediaan oksigen; g. atomisasi bahan bakar.

(Velmurugan dan Gowthamn, 2012)


2.2 Proses Pembentukan Emisi Gas Buang 2.2.1 Mekanisme Pembentukan Nitrogen Oksida (NOx)

Nitrogen oksida merupakan salah satu polutan pada udara yang terutama berasal melalui proses pembakaran bahan bakar dan terbuang langsung ke udara bebas. Faktor utama dalam pembentukan NOx, yaitu fuel NOx. Fuel NOx merupakan NOx yang terbentuk dari ikatan nitrogen didalam bahan bakar. Proses oksidasi kandungan nitrogen didalam bahan bakar dapat menghasilkan NO dan NO2. Tingkat konversi nitrogen menjadi NOx akan meningkat disaat kandungan nitrogen didalam bahan bakar meningkat (Nurul dkk., 2014). Proses pembentukan NOx melalui beberapa tahapan, yaitu: 2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2 …..(1) 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO …..(2)

2.2.2 Mekanisme Pembentukan Karbon Monoksida (CO)

Proses pembakaran senyawa karbon pada bahan bakar terjadi melalui beberapa tahapan, yaitu: 2C + O2→ 2CO …..(1) Gas karbon monoksida (CO) juga dapat terbentuk karena adanya oksidasi tidak lengkap terhadap karbon yang disebabkan oleh kurangnya jumlah oksigen untuk proses pembakaran sempurna pada bahan bakar.

CO + 12O2→ CO2 …..(2)

CO2 + C → 2CO …..(3) (Ghofur, 2004).

2.2.3 Mekanisme Pembentukan Hidrokarbon (CH)

Bahan bakar diesel mengandung senyawa hidrokarbon dengan titik didih yang lebih tinggi. Senyawa hidrokarbon ini merupakan senyawa alkana rantai lurus yang mempunyai rumus molekul CnH2n+2. Apabila pada proses pembakaran jumlah

JBKB 261 | 15

oksigenyang digunakan tepat stoikiometris, maka gas buangan yang dihasilkan adalah CO2 dan H2O. Proses pembakaran dengan jumlah oksigen yang tepat stoikiometris sulit untuk dipenuhi sehingga gas buangan yang dihasilkan dapat bermacam-macam, salah satunya yaitu gas hidrokarbon (CH).

Gas hidrokarbon merupakan gas beracun yang dihasilkan melalui proses pembakaran yang kurang sempurna dari bahan ba-kar. Selain pada proses pembakaran, gas ini juga dapat disebabkan oleh kualitas bahan bakar yang digunakan. Faktor lain yang menja-di penyebab pembentukan gas hidrokarbon karena adanya kompresi lemah atau sedotan lemah sehingga pemba-karan yang terjadi tidak sempurna.

2.3 Upaya Pengendalian Emisi Gas Buang Dengan Cetane

Improver 2.3.1 Velmurugan dan Gowthamn (2012)

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Velmuru-gan dan Gowthamn (2012), dengan adanya penambahan DMP (di-methylpropane) atau Neopentan sebagai cetane improverkedalam bahan bakar sebanyak 0,003% dapat mengurangi emisi NOx sebesar 21%. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Grafik pengaruh penambahan DMP terhadap emisi

NOx


Emisi NOx dapat bertambah jika jumlah cetane improver yang ditambahkan dalam jumlah yang sedikit, tetapi dalam jumlah besar juga dapat meningkatkan emisi NOx. Hal ini dikarenakan tingginya suhu operasi mesin sehingga jumlah NOx pun semakin meningkat. Selain itu, suhu pembentukan NOx juga bergantung pada tekanan dan rasio bahan bakar.

Berdasarkan Grafik 2.2 dapat dilihat bahwa emisi HC bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah bahan bakar dan cetane improver yang ditambahkan. Pada kondisi ketika bahan bakar dalam jumlah besar ditambahkan maka kekuatan gesekan akan lebih tinggi dibandingkan ketika tidak ada bahan bakar. Sehingga, emisi HC yang dianggap baik,yaitu pada saat keadaan diam dan rendahnya penambahan bahan bakar beserta cetane improver.


HC

Grafik 2.3 menunjukkan bahwa ketika keadaan mesin diam dan beban mesin rendah, maka konsentrasi CO juga rendah dibandingkan pada saat mesin beroperasi secara maximum. Ketika mesin bekerja di beban yang tinggi, maka akan menyebabkan munculnya pembakaran premix yang disebabkan oleh lamanya waktu tunda penyalaan sehingga konsentrasi CO bertambah.

JBKB 261 | 17


CO Berdasarkan Grafik 2.4 dapat dilihat bahwa penambahan

DMP sebagai cetane improverdapat menurunkan pembentukan asap. Jelaga dihasilkan di ruang pembakaran yang kaya akan bahan bakar. Jelaga dapat terbentuk karena kurangnya oksigen untuk dapat mengubah semua karbon menjadi CO2 pada saat pembakaran.

Gambar 2.4. Grafik pengaruh penambahan DMP terhadap asap

yang dihasilkan

2.3.2 Feyyaz dkk., (2017) Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Feyyaz

dkk., (2017) menunjukkan bahwa penambahan metanol pada bahan bakar dapat mengurangi pembentukan emisi CO karena


adanya oksigen yang terkandung pada metanol (Gambar 2.5). Hal ini dikarenakan pembentukan emisi CO sangat bergantung pada jumlah oksigen yang diambil di dalam tabung silinder. Atom karbon yang bereaksi nantinya akan kembali lagi sebagai hasil pembakaran dan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan CO2. Adanya peningkatan rasio metanol dalam campuran, maka emisi CO juga menurun dengan rata-rata sekitar 29,33%. Beberapa penurunan terlihat pada emisi CO dengan penambahan DBTP (tertbutyl peroxide).

Gambar 2.5. Grafik pengaruh penambahan metanol dan DTBP

terhadap emisi CO dan CO2 yang dihasilkan Adanya emisi NOx dan HC pada produk pembakaran menunjukkan bahwa bahan bakar tidak sepenuhnya terbakar. Pada Gambar 2.6 menunjukkan adanya penurunan emisi HC sekitar 44,38%. Penurunan ini ditingkatkan lagi hingga sekitar 48,6% dengan adanya penambahan DBTP. Sedangkan untuk emisi NOx mengalami rata-rata peningkatan sebesar 22%. Hal ini dikarenakan atom nitrogen dan oksigen akan bereaksi pada suhu yang tinggi sehingga menyebabkan pelepasan Noxke atmosfer. Kenaikan temperatur gas buang menyebabkan bertambahnya nilai NOx dalam campuran bahan bakar – metanol.

JBKB 261 | 19

Gambar 2.6. Grafik pengaruh penambahan metanol dan DTBP

terhadap emisi HC dan NOx yang dihasilkan


BAHAN ACUAN

Feyyaz, C., C. Murat, dan O. Ilker. 2017. Effect of Cetane Improver AdditionInto Diesel Fuel: Methanol Mixtures on Performance and Emissions at Different Injection Pressures. Thermal Science. 21(1B): 555-566.

Ghofur, A. 2004. Dampak Kerosin pada Premium Terhadap Emisi

Gas CO dan HC Ditinjau dari Sistem Pengapian Kendaraan Bermotor. Info-Teknik. 5(1):18-25.

Nurul, L., B.K. Wasito, dan M. Zakaria. 2014. Analisa Emisi NOx

Pada Boiler Firetube Berbahan Bakar Biodiesel Sawit. Jurnal Teknik Kimia. 20(3):49-56.

Prihandana, R., R. Hendroko, dan M. Murakin. 2006.

Menghasilkan Biodiesel Murah: Mengatasi Polusi dan Kelangkaan BBM. Agromedia Pustaka. Jakarta.

Velmurugan, K., dan S. Gowthamn. 2012. Effect of Cetane

Improver Additives on Emissions. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). 2(5):3372-3375.

JBKB 261 | 21

LATIHAN SOAL 1. Apakah yang dimaksud dengan emisi? 2. Apa saja emisis gas buang yang dihasilkan oleh kendaraan

berbahan bakar minyak diesel? 3. Apa saja faktor-faktor yang dapat menyebabkan terbentuknya

emisi gas buang? 4. Bagaimanakah proses pembentukan emisi gas buang nitrogen

oksida (NOx)? 5. Apakah penyebab terbentuknya gas karbon monoksida (CO)? 6. Apakah penyebab terbentuknya gas hidrokarbon (CH) pada

proses pembakaran bahan bakar? 7. Bagaimanakah pengaruh penambahan cetane improver

terhadap emisi CO pada penelitian yang telah dilakukan oleh Feyyaz dkk., (2017)?

8. Bagaimanakah pengaruh penambahan cetane improver terhadap emisi HC pada penelitian yang telah dilakukan oleh Velmurugan dan Gowthamn (2012)?

JBKB 261 | 23

TIU DAN TIK BAB III Bahan Baku Dalam Pembuatan Cetane Improver



Tujuan Instruksional Umum (TIU) Mahasiswa mampu mengenal bahan baku apa saja yang dapat digunakan pada pembuatan cetane improver. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa mampu menjelaskan: 1. Alasan mengapa minyak nabati dapat digunakan sebagai

bahan baku pembuatan cetane improver. 2. Asam lemak apa saja yang terkandung pada minyak nabati

yang digunakan. 3. Proses pirolisis yang dapat menghasilkan bio-oil.

JBKB 261 | 25

BAB III Bahan Baku Dalam Pembuatan Cetane Improver

Jenis zat aditif yang banyak digunakan untuk meningkatkan

angka setana, yaitu berupa senyawa nitrat organik, sebagai contoh adalah 2-etilheksil nitrat (EHN). Senyawa EHN merupakan hasil nitrasi senyawa turunan propena yang diperoleh dari hasil pereng-kahan minyak bumi sehingga bersifat non-renewable (Suppes dkk., 2001). Senyawa EHN banyak digunakan pada alat transportasi untuk mendapatkan kinerja mesin diesel yang prima dan dikenal juga sebagai cetane booster atau cetane improver atau cetane enhancer.

Selain menggunakan EHN sebagai cetane improver, minyak nabati yang mengandung senyawa trigliserida atau asam lemak dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan zat aditif yang memiliki karakteristik mirip seperti EHN. Penggunaan minyak na-bati sebagai bahan baku dikarenakan sifatnya yang aman dalam pemakaian, terbarukan, dan tersedia dalam jumlah yang melim-pah.

Minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku pem-buatan cetane improverdapat digunakan secara langsung atau diolah terlebih dahulu menjadi biodiesel melalui proses esterifikasi dan transesterifikasi. Berikut beberapa bahan baku yang diguna-kan oleh para peneliti dalam pembuatan cetane improver: 1. Minyak Jarak Kastor

Jarak kastor merupakan tanaman berakar tunggang, mempu-nyai akar samping yang melebar, dan akar rambut yang banyak. Batang jarak kastor mempunyai warna yang bervariasi dari hijau muda sampai hijau tua, dan dari merah muda sampai merah kecoklatan. Batang beruas-ruas dan setiap ruas dibatasi oleh buku-buku, setiap buku terdapat daun dan titik tumbuh calon cabang. Panjang ruas batang bervariasi dengan permukaan batang


halus hingga kasar. Tinggi tanaman 1-4 meter dengan diameter batang 3-5 cm. Daun berbentuk menjari 5 sampai 11 dengan lekukan dangkal sampai dalam. Warna daun bervariasi dari hijau muda sampai hijau tua dan ada yang berwarna kemerahan sampai merah tua. Dalam satu tanaman terdapat bunga betina dan bunga jantan. Buah muda berwarna hijau muda sampai hijau tua, berbentuk lonjong dan berangsur-angsur menjadi bulat, setiap buah terdiri atas 3 lokus dan setiap lokus berisi 1 butir biji. Biji berbintik-bintik, memiliki warna sangat bervariasi dengan warna dasar putih, coklat, merah, dan hitam.

Gambar 3.1. Biji jarak kastor

(Sumber: http://leadership.ng/)

Minyak jarak kastoradalah minyak yang diperoleh dari tanam-an jarak dengan nama latin Ricinus communis yang tumbuh di dae-rah tropis dan subtropis. Minyak jarak dihasilkan dari biji tanaman jarak dan memiliki kandungan trigliserida berbagai asam lemak (Marlina, 2004). Komposisi asam lemak dalam minyak jarak kastor dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Komposisi asam lemak minyak jarak kastor Asam Lemak Rumus Molekul Jumlah (%)

Asam risinoleat C18H34O3 83,97 Asam oleat C18H34O2 2,28 Asam linoleat C18H32O2 0,61 Asam palmitat C16H32O2 0,46 Asam stearat C18H36O2 0,52 Asam linolenat C18H30O2 0,33

Sumber: Nangbes dkk., (2013)

http://leadership.ng/

JBKB 261 | 27

2. Minyak Kelapa Sawit Buah kelapa sawit merupakan buah yang kaya akan minyak.

Pada buah sawit yang dipanen, terdiri dari kulit dan tandan (29%), biji atau inti sawit (11%), dan daging buah (60%). Kelapa sawit dapat menghasilkan dua jenis minyak dari buah yang sama. Proses pengepresan daging buah sawit akan menghasilkan minyak sawit kasar (crude palm oil, CPO) dan inti sawit akan menghasilkan minyak inti sawit kasar (crude palm kernel oil, CPKO).

Kedua jenis minyak ini, yaitu CPO dan CPKO dapat diproses serta diolah menjadi aneka jenis produk turunannya. Lebih lanjutnya, CPO dan CPOK mempunyai karakteristik kimia, fisik, dan gizi yang berbeda. CPO kaya akan asam palmitat (C16), sedangkan CPOK kaya akan asam laurat (C12) dan asam miristat (C14). Pada prakteknya, CPO lebih banyak diproses lebih lanjut menjadi minyak goreng yang sering disebut sebagai minyak sawit.

Gambar 3.2. Kelapa sawit

(Sumber: http://www.agroindustri.id/)

Secara umum minyak sawit memiliki kandungan asam lemak yang bervariasi. Panjang rantai karbon pada minyak sawit berkisar antara atom C-12 sampai C-20. Komposisi asam lemak pada minyak sawit disajikan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Komposisi asam lemak minyak sawit Asam Lemak Kisaran Rata-Rata

Asam laurat (C12:0) 0,1 – 1,0 0,2 Asam miristat (C14:0) 0,9 – 1,5 1,1 Asam palmitat (C16:0) 41,8 – 45,8 44,0

http://www.agroindustri.id/


Asam palmitoleat (C16:1) 0,1 – 0,3 0,1 Asam stearat (C18:0) 4,2 – 5,1 4,5 Asam oleat (C18:1) 37,3 – 40,8 39,2 Asam linoleat (C18:2) 9,1 – 11,0 10,1 Asam linolenat (C18:3) 0,0- 0,6 0,4

Sumber: Hariyadi, 2014 *)Cm: n, m panjang rantai karbon dan n jumlah ikatan rangkap

3. Minyak Biji Karet Buah karet berbentuk kotak tiga atau empat. Setelah berumur

enam bulan buah akan masak dan pecah sehingga biji karet terlepas dari batoknya. Biji karet mempunyai bentuk ellipsoidal, dengan panjang 2,5-3,0 cm, yang mempunyai berat 2-4 gram/biji. Biji karet terdiri dari 40-50% kulit yang keras berwarna coklat, 50-60% kernel yang berwarna putih kekuningan. Kernel biji karet terdiri dari 45,63% minyak, 2,71% abu, 3,71% air, 22,17% protein dan 24,21% karbohidrat (Hakim dan Mukhtadi, 2017).

Gambar 3.3. Biji karet

(Sumber: http://pertanianku.com)

Biji karet mengandung minyak sebesar 40-50%, yang didalamnya mengandung 17–22% asam lemak jenuh yang terdiri dari asam palmitat, asam stearat, dan asam arakidat. Asam lemak tidak jenuh sebanyak 77–82% yang terdiri dari asam lemak oleat, linoleat, linolenat (Ikwuagwu dkk., 2000).Komposisi asam lemak dalam minyak biji karet dapat dilihat pada Tabel 3.3.

http://pertanianku.com/

JBKB 261 | 29

Tabel 3.3. Komposisi asam lemak minyak biji karet Asam Lemak Komposisi Berat (%)

Asam palmitat (C16 : 0) 10,2 Asam stearat (C18 : 0) 8,7 Asam oleat (C18 : 1) 24,6 Asam linoleat (C18 : 2) 39,6 Asam linolenat (C18 : 3) 16,3

Sumber: Shokib dan Gumanti (2009) *)Cm:n, m panjang rantai karbon dan n jumlah ikatan rangkap

4. Minyak Jagung

Tanaman jagung terdiri dari biji (kernel), akar, batang, daun, bunga, dan rambut jagung. Biji jagung mengandung pati sebesar 54,1-71% dan gula sebesar 2,6-12%. Sedangkan bagian jagung yang mengandung minyak adalah lembaga atau germ (Kumalaningsih, 2014).

Gambar 3.4. Jagung

(Sumber: http://ilmubudidaya.com/) Gambar 3.5. Lembaga (Germ)

Sumber: https://ilmupengetahuanumum.com/

Minyak jagung atau corn oil merupakan salah satu sumber

minyak nabati yang sangat potensial, khususnya sebagai bahan oleopangan dan oleokimia (Syaiful dkk., 2009). Minyak jagung da-pat diperoleh melalui proses penggilingan kering ataupun basah. Melalui penggilingan kering, minyak jagung dapat diekstrak dengan cara pengepresan maupun ekstraksi mengguna-kan pelarut tertentu. Sedangkan untuk penggilingan basah, dilaku-kan terlebih dahulu pemisahan lembaga yang dilanjutkan dengan proses ekstraksi minyak. Kandungan minyak yang dapat diekstrak

http://ilmubudidaya.com/

https://ilmupengetahuanumum.com/


pada lembaga dapat berkisar 52%. Minyak jagung kasar hasil ekstraksi yang dihasilkan mengandung berbagai macam asam lemak (Kumalaningsih, 2014). Komposisi asam lemak pada minyak jagung dapat dilihat pada Tabel 3.4.

Tabel 3.4. Komposisi asam lemak minyak jagung Asam Lemak Kisaran (%)

Asam kaprilat (C8 : 0) Asam kaprat (C10 : 0) Asam palmitat (C16 : 0)

4,0 7,0

8,0 – 12,0 Asam stearat (C18 : 0) 2,0 – 5,0 Asam oleat (C18 : 1) 19,0 – 49,0 Asam linoleat (C18 : 2) 34,0 – 62,0 Asam miristat(C14 : 0) 0,2 – 1,0

Sumber: www.chempro.in *)Cm:n, m panjang rantai karbon dan n jumlah ikatan rangkap

5. Minyak Kelapa

Minyak kelapa murni (virgin coconut oil, VCO) merupakan hasil olahan dari daging buah kelapa segar (non kopra). Pengolahan daging buah untuk mendapatkan minyak kelapa tidak melalui proses kimiawi dan tidak menggunakan pemanasan tinggi sehingga minyak yang dihasilkan berwarna bening (jernih) dan beraroma khas kelapa (Pontoh dan Buyung, 2011).

Gambar 3.6. Kelapa

(Sumber: http://indonesiancoconut.com/) Minyak kelapa disebut juga sebagai minyak asam laurat. Hal

ini dikarenakan komposisi asam lemak terbesar pada minyak

http://www.chempro.in/

http://indonesiancoconut.com/

JBKB 261 | 31

kelapa, yaitu asam laurat dibandingkan dengan asam lemak yang lainnya (Hambali dkk., 2007). Minyak kelapa memiliki kandungan berbagai asam lemak yang dapat dilihat pada Tabel 3.5.

Tabel 3.5. Komposisi asam lemak minyak kelapa Asam Lemak Kisaran (%)

Asam kaprilat (C8 : 0) Asam kaprat (C10 : 0) Asam kaproat (C10 : 0) Asam laurat (C12 : 0) Asam miristat (C14 : 0) Asam palmitat (C16 : 0) Asam palmitoleat (C16 : 1)

5,0 – 9,0 6,0 – 10,0

0 – 0,8 44,0 – 52,0 13,0 – 19,0 8,0 – 11,0

Trace – 2,5 Asam stearat (C18 : 0) 1,0 – 3,0 Asam oleat (C18 : 1) 5,0 – 8,0 Asam linoleat (C18 : 2) 0 – 1,0 Asamarakidat(C20 : 0) 0 – 0,5

Sumber: www.chempro.in *)Cm:n, m panjang rantai karbon dan n jumlah ikatan rangkap 6. Minyak Kemiri

Kemiri merupakan tumbuhan yang bijinya dapat dimanfaatkan sebagai sumber minyak dan rempah-rempah. Tanaman kemiri ini memiliki buah yang terdiri dari kulit luar yang berwarna hijau hingga coklat tua ketika waktu panen, kulit biji kemiri yang berwarna coklat kehitaman, dan biji yang berwarna kuning pucat. Biji kemiri memiliki kandungan minyak yang cukup besar, yaitu berkisar 30 - 65% (Suwarto dkk., 2014).

Gambar 3.7. Biji kemiri (Sumber:http://merdeka.com/)

http://www.chempro.in/

http://merdeka.com/


Minyak kemiri merupakan minyak semi dryingoilberbentuk cair pada suhu kamar, berbentuk padat pada suhu -150C, dan lebih cepat mengering pada udara terbuka. Minyak kemiri dihasilkan melalui proses pengepresan dan ekstraksi biji kemiri. Biji kemiri memiliki kandungan minyak dengan kadar asam lemak tak jenuh yang tinggi (Estrada dkk., 2007). Komposisi asam lemak minyak kemiri dapat dilihat pada Tabel 3.6.

Tabel 3.6. Komposisi asam lemak minyak kemiri Asam Lemak Kisaran (%)

Asam palmitat (C16 : 0) Asam palmitoleat (C16 : 1)

4 – 8 0,1 – 0,6

Asam stearat (C18 : 0) 1,5 – 3,5 Asam oleat (C18 : 1) 68,0 – 85,0 Asam linoleat (C18 : 2) 7,0 – 15,0 Asam linolenat(C18 : 3) 0,1 – 0,5

Sumber: www.essentialoils.cp.za (Sallamander Concepts (Pty) Ltd. *)Cm:n, m panjang rantai karbon dan n jumlah ikatan rangkap

7. Minyak Biji Kapuk

Tanaman kapuk termasuk tanaman yang menggugurkan bunga dan dapat memiliki batang pohon yang cukup besar hingga mencapai diameter 3 meter. Batang tanaman kapuk terdapat duri-duri besar yang berbentuk kerucut. Daunnya bertangkai panjang dan berbilang 5-9. Bunga terkumpul di bagian ketiak daun yang sudah rontok (dekat ujung ranting). Kelopak berbentuk lonceng, berlekuk pendek dengan tinggi 1-2 cm. tanaman kapuk memiliki 5 benang sari yang bersatu menjadi bentuk tabung pendek, serta memiliki kepala sari yang berbelok-belok. Pohon kapuk memiliki buah yang bentuknya memanjang, menggantung, berkulit keras, dan berwarna hijau ketika masih muda serta berwarna coklat ketika telah tua. Buah kapuk memilii biji yang dikelilingi oleh bulu-bulu halus dan serat yang berwarna kekuningan.Biji kapuk berbentuk bulat, kecil-kecil, dan berwarna hitam. Biji kapuk

http://www.essentialoils.cp.za/

JBKB 261 | 33

memiliki kandungan minyak berkisar antara 25% - 40% (Nurlis dkk., 2014).

Gambar 3.8. Tanaman Kapuk

Sumber: https://id.wikipedia.org/ Gambar 3.9. Biji Kapuk

Sumber: https://www.indiamart.com/

Minyak biji kapuk dihasilkan melalui proses ekstraksi soxhlet. Sebelum diekstraksi, biji kapuk dihancurkan terlebih dahulu untuk memisahkan cangkang dan isinya. Isi biji kapuk yang telah terpisah selanjutnya dihaluskan, diayak, dan dikeringkan. Karakteristik minyak biji kapuk yang dihasilkan berwarna kekuningan hingga kecoklatan dan memiliki titik didih sebesar 343oC (Melwita dkk., 2014). Komposisi asam lemak minyak biji kapuk dapat dilihat pada Tabel 3.7.

Tabel 3.7. Komposisi asam lemak minyak biji kapuk Asam Lemak Kisaran (%)

Asam kaprilat (C8 : 0) 0,10 Asam kaprat (C10 : 0) 0,08 Asam laurat (C12 : 0) 0,65 Asam miristat (C14 : 0) 0,37 Asam palmitat (C16 : 0) 28,51 Asam stearat (C18 : 0) 9,57 Asam oleat (C18 : 1) 0,26 Asam linoleat (C18 : 2) 59,10

Sumber: Suryandari dkk., (2013)

https://id.wikipedia.org/

https://www.indiamart.com/


8. Minyak Jarak Pagar Minyak jarak pagar dihasilkan dari biji jarak pagar. Biji jarak

terdapat di dalam buah yang berbentuk bulat dengan diameter 2-4 cm. Panjang buah sekitar 2 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm. Buah jarak berwarna hijau ketika muda serta abu-abu kecoklatan atau kehitaman ketika sudah tua. Buah jarak terbagi menjadi 3 ruang yang masing-masing berisi satu biji. Biji jarak berbentuk bulat agak lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Biji jarak banyak mengandung minyak dengan rendemen sekitar 30-50% dan mengandung toksin sehingga tidak dapat dimakan (Hambali dkk., 2007).

Gambar 3.10. Tanaman jarak Sumber: https://upload.wikimedia.org/

Gambar 3.11. Biji jarak pagar (Sumber: http://www.treefromseed.com/)

Minyak jarak dihasilkan dengan cara mengekstrak biji jarak. Cara yang digunakan dapat dilakukan dengan pengepresan mekanik. Cara ekstraksi dengan pengepresan mekanik ini dapat memisahkan minyak dari bahan yang kadar minyaknya diatas 10%. Pengepresan mekanik menggunakan dua teknik, yaitu pengepresan secara hidrolik dan pengepresan berulir (Hambali dkk., 2007).

Minyak jarak memiliki berbagai macam asam lemak. Komposisi asam lemak yang terkandung dalam minyak jarak dapat dilihat pada Tabel 3.8.

https://upload.wikimedia.org/

http://www.treefromseed.com/

JBKB 261 | 35

Tabel 3.8. Komposisi asam lemak minyak jarak Asam Lemak Kisaran (%)

Asam miristat (C14 : 0) 0 – 0,1 Asam palmitat (C16 : 0) 14,1 – 15,3 Asam palmitoleat (C16 : 1) 0 – 1,3 Asam stearat (C18 : 0) 3,7 – 9,8 Asam oleat (C18 : 1) 34,3 – 45,8 Asam linoleat (C18 : 2) 29,0 – 44,2 Asam linolenat (C18 : 3) 0 – 0,3 Asam arakidat (C20 : 0) 0 – 0,3 Asam behenat (C22 : 0) 0 – 0,2

Sumber: Syah (2006)

9. Bio-oil

Bio-oil merupakan bahan bakar cair berwarna kehitaman yang berasal dari biomassa dan diproduksi melalui proses pirolisis. Pirolisis merupakan proses dekomposisi termal suatu biomassa menjadi molekul-molekul yang lebih kecil pada suhu tinggi tanpa adanya kehadiran oksigen. Produk yang dihasilkan melalui proses pirolisis ada tiga macam, yaitu gas, cair, dan padat (char). Produk yang dihasilkan tergantung dari bahan baku yang digunakan, lamanya pemanasan, dan suhu (Danarto dkk., 2010 ; Azri dkk., 2014).


BAHAN ACUAN

Azri, R., S. Bahri, dan Aman. 2014. Pirolisis Biomassa Pelepah Sawit Menjadi Bio-Oil Dengan Katalis Natural Zeolit Dealuminated (NZA). Jom FTEKNIK. 1(2).

Danarto, Y.C., P.B. Utomo, dan F. Sasmita. 2010. Pirolisis Limbah

Serbuk Kayu dengan Katalisator Zeolit. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan”. ISSN 1693-4393.

Estrada, F., R. Gusmao, Mudjijati, dan N. Indraswati. 2007.

Pengambilan Minyak Kemiri Dengan Cara Pengepresan dan Dilanjutkan Ekstraksi Cake Oil. Widya Teknik. 6(2):121-130.

Hakim, A. dan E. Mukhtadi. 2017. Pembuatan Minyak Biji Karet

Dari Biji Karet Dengan Menggunakan Metode Screw Pressing: Analisis Produk Penghitungan Rendemen, Penentuan Kadar Air Minyak, Analisa Densitas, Analisa Viskositas, Analisa Angka Asam Dan Analisa Angka Penyabunan. Metana. 13(1):13-22.

Hambali, E., S. Mujdalipah, A.H. Tambunan, A.B. Pattiwiri, dan R.

Hendroko. 2007. Teknologi Bioenergi. PT Agromedia Pustaka. Jakarta.

Hariyadi, P. 2014. Mengenal Minyak Kelapa Sawit Dengan

Beberapa Karakter Unggulan. GAPKI: Gabungan Pengusaha Kelapa Sawit Indonesia.

Kumalaningsih, S. 2014. Pohon Industri Komoditi Hasil Pertanian

Pada Sistem Agroindustri. UB Press. Malang. Marlina, N.M. Surdia, C.L. Radiman, & S. Achmad. 2004. Pengaruh

Variasi Konsentrasi Asam Sulfat pada Proses Hidroksilasi Minyak Jarak (Castor oil). Jurnal Matematika dan Sains.9(2):249-253.

JBKB 261 | 37

Melwita, E., Fatmawati, dan S. Oktaviani. 2014. Ekstraksi Minyak Biji Kapuk Dengan Metode Ekstraksi Soxhlet. Teknik Kimia. 20(1):20-27.

Nangbes, J.G., J.B. Nvau, W.M. Buba, & A.N. Zukdimma. 2013.

Extraction and Characterization of Castor (Ricinus communis) Seed Oil. The International Journal of Engineering and Science (IJES). 2(9):105-109.

Nurlis, S. Bahri, dan E. Saputra. 2017. Pembuatan Biodiesel Dari

Minyak Biji Kapuk (Ceiba Pentandra) Dengan Katalis Lempung Teraktivasi: Pengaruh Waktu Reaksi Terhadap Yield Biodiesel. JOM FTEKNIK. 4(2):1-6.

Pontoh, J. dan N.T.N. Buyung. 2011. Analisa Asam Lemak Dalam

Minyak Kelapa Murni (VCO) Dengan Dua Peralatan Kromatografi Gas. Jurnal Ilmiah Sains.11(2):274-281.

Shokib, A. dan P. Gumanti. 2009. Pembuatan Biodiesel Dari

Minyak Biji Karet Dengan Metode Supercritical Methanol. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

Suryandari, A.S., S.N. Prasasti, dan A. Roesyadi. 2013. Pembuatan Biodiesel dari Minyak Biji Kapuk (Ceiba Pentandra) Melalui Proses Transesterifikasi Dengan Katalis MgO/CaO. Jurnal Teknik Pomits. 2(1):1-5

Suppes, G.J., J.A. Heppert, dan M.H. Mason JR. 2001. Process for Production Cetane Improver From Triglyserides. United States Patent Application Publication. 2001/0037598 A1.

Suwarto, Y. Octavianty, dan S. Hermawati. 2014. Top 15 Tanaman Perkebunan. Penebar Swadaya. Jakarta.

Syah, A.N.A. 2006. Biodiesel Jarak Pagar Bahan Bakar Alternatif Yang Ramah Lingkungan. PT. AgroMedia Pustaka. Depok.


Syaiful, S. Amelia, dan A. Zulkarnain. 2009. Hidrolisa Minyak Jagung (Corn Oil) Secara Enzimatik, Penentuan Kondisi Operasi Optimum, Permodelan Matematika dan Penentuan Konstanta Kapasitas. Jurnal Teknik Kimia. 16(3):21-31.

JBKB 261 | 39

LATIHAN SOAL

1. Apakah jenis zat aditif yang banyak digunakan untuk meningkatkan angka setana minyak diesel?

2. Mengapa minyak nabati dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan cetane improver?

3. Sebutkan minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan cetane improver!

4. Sebutkan asam lemak yang terdapat pada minyak jarak kastor!

5. Mengapa minyak jagung dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan cetane improver?

6. Apa yang dimaksud dengan bio-oil? 7. Apa yang dimaksud dengan proses pirolisis?

JBKB 261 | 41

TIU DAN TIK BAB IV Beberapa Penelitian Pembuatan Cetane Improver



Tujuan Instruksional Umum (TIU) Mahasiswa mampu mengetahui mengenai beberapa penelitian pembuatan cetane improver. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa mampu menjelaskan: 1. Bahan baku yang bersifat renewableapa saja yang telah

digunakan oleh peneliti sebelumnya. 2. Agen penitrasi apa saja yang telah digunakan. 3. Berapa kenaikan angka setana minyak diesel setelah

ditambahkan cetane improver. 4. Bagaimanakah proses pembuatan cetane improver tersebut. 5. Bahan baku yang bersifat non-renewableapa saja yang telah

digunakan oleh peneliti sebelumnya. 6. Mengapa bahan baku yang bersifat renewablelebih diminati

untuk dijadikan bahan baku pembuatan cetane improver.

JBKB 261 | 43

BAB IV Beberapa Penelitian Pembuatan Cetane Improver

Penelitian mengenai reaksi nitrasi pada suatu senyawa untuk mendapatkan zat aditif peningkat angka setana merupakan suatu hal yang menarik. Beberapa peneliti telah melakukan nitrasi melalui berbagai cara dengan berbagai sumber bahan baku yang berbeda. Bahan baku yang digunakan ada yang bersifat non renewable dan renewable. Berikut beberapa contoh penelitian pembuatan zat aditif peningkat angka setana (cetane improver). 1. Purcell dan Hallock (1985)

Sebelum melakukan nitrasi, Purcell dan Hallock (1985) mereaksikan terlebih dahulu senyawa propionaldehid dengan 2-nitropropana dalam etanol yang mengandung NaOH. Hasil reaksi propionaldehid dengan 2-nitropropana menghasilkan senyawa 2-metil-2-nitro-3-pentanol. Senyawa yang dihasilkan kemudian dinitrasi dengan campuran HNO3 dan H2SO4,

sehingga diperoleh senyawa 2-metil-2-nitro-3-pentil nitrat. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan 2-metil-2-nitro-3-pentil nitrat sebanyak 0,3% (v/v) dapat meningkatkan angka setana minyak diesel dari 50,0 menjadi 62,5.

Tabel 4.1. Hasil pengujian angka setana minyak diesel dan produk nitrasi oleh Purcell dan Hallock (1985)

Sampel (v/v) Angka Setana 100% md 50 99,85% md + 0,15% a 56,1 99,70% md + 0,30% a 58,6 99,85% md + 0,15% b 59,4 99,70% md + 0,30% b 62,8 99,85% md + 0,15% c 58,9 99,70% md + 0,30% c 62,5 99,85% md + 0,15% d 55,6 99,70% md + 0,30% d 58,7


Keterangan: md : minyak diesel a : oktil nitrat b : 3-metil-3-nitro-2-butil nitrat c : 2-metil-2-nitro-3-pentilnitrat d : 5-metil-5-nitro-3-oxo-1-heksanol

2. Poirier dkk., (1995) Reaksi nitrasi dilakukan menggunakan pereaksi berupa cam-puran anhidrid asetat dan asam nitrat. Bahan baku yang digu-nakan adalah asam lemak minyak pinus tanpa melalui trances-terifikasi terlebih dahulu. Poirier dkk., (1995) melakukan nitra-si pada suhu rendah (5-10oC) dengan waktu reaksi yang cukup panjang, yaitu selama 8 jam. Hasil pengujian yang telah dilaku-kan menunjukkan bahwa penambahan senyawa hasil nitrasi pada minyak solar sebanyak 0,06% (b/b) dapat meningkatkan angka setana 3,3 satuan. Peningkatan angka setana ini me-nunjukkan bahwa senyawa yang diperoleh dari hasil nitrasi asam lemak tanpa proses esterifikasi terlebih dahulu juga dapat digunakan sebagai zat aditif peningkat angka setana.

Tabel 4.2. Hasil pengujian angka setana dari minyak diesel dan produk nitrasi oleh Poirier dkk., (1995)

Sampel (b/b) Angka Setana

100 % minyak diesel 40,4 99,98 % minyak diesel + 0,02% produk nitrasi 41,6 99,96 % minyak diesel + 0,04% produk nitrasi 42,7 99,94 % minyak diesel + 0,06% produk nitrasi 43,7 99,92 % minyak diesel + 0,08% produk nitrasi 40,6

3. Siraprapakit dkk., (2000)

Sintesis senyawa dinitrat dari alkana diol, seperti 1,6-hexana diol, 1,8-oktana diol, 1,10-dekana diol, dan 2-metil-2,4-penta-na diol dapat dilakukan secara langsung. Siraprapakit dkk., (2000) melakukan nitrasi dengan menggunakan campuran

JBKB 261 | 45

agen penitrasi asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat. Senyawa nitrat yang didapatkan memiliki sifat kemudahan untuk dapat bercampur dengan bahan bakar diesel. Hasil pengujian menunjukkan bahwa angka setana dapat meningkat hingga 3,9 dan 6,3 satuan untuk penambahan 0,05% dan 0,10% senyawa dinitrat.

4. Suttipitakwong dkk., (2000) Agen penitrasi yang digunakan oleh Suttipitakwong dkk., (2000)pada reaksi nitrasi senyawa glikol ialah campuran HNO3 dan H2SO4. Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa alkilena glikol dinitrat sebagai hasil nitrasi alkilena glikol terbukti mampu meningkatkan indek setana masing-masing 3,9 dan 6,3 satuan pada penambahan senyawa hasil nitrasi sebanyak 0,05% dan 0,10% (b/b).

5. Nasikin dkk., (2002) Sebelum melakukan sintesis metil ester nitrat, Nasikin dkk., (2002)terlebih dahulu melakukan proses transesterifikasi pada minyak kelapa. Proses transesterifikasi dilakukan dengan cara mereaksikan minyak kelapa dan CH3ONa pada suhu 50oC. Metil ester yang dihasilkan selanjutnya direaksikan dengan campuran HNO3 pekat dan H2SO4 pekat pada suhu ≤ 55℃. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan senyawa hasil nitrasi sebanyak 0,5% dalam 99,5% minyak diesel dapat meningkatkan angka setana sebesar 2 satuan.

Tabel 4.3. Hasil pengujian angka setana dari minyak diesel dan produk nitrasi oleh Nasikin dkk., (2002)

Sampel (v/v) Angka Setana

100% minyak diesel 44,68 99,5% minyak diesel + 0,5% produk nitrasi 46,86 99% minyak diesel + 1% produk nitrasi 47,49 98,5% minyak diesel + 1,5% produk nitrasi 48,21


6. Nasikin dan Makhdiyanti (2003) Reaksi transesterifikasi minyak sawit pada penelitian Nasikin dan Makhdiyanti (2003) dilakukan untuk mendapatkan senya-wa ester sebagai bahan pembuatan senyawa nitrat. Proses transesterifikasi dilakukan dengan cara mencampurkan mi-nyak sawit dan CH3ONa. Produk transesterifikasi selanjutnya disintesis untuk mendapatkan senyawa nitrat sebagai zat aditif peningkat angka setana. Sintesis ini dilakukan dengan cara mereaksikan ester dan ammonium nitrat (NH4NO3). Ber-dasarkan perhitungan CN (cetane number) yang telah dilaku-kan, angka setana minyak diesel meningkat dengan ditambah-kannya metil ester nitrat pada minyak diesel sebesar ±3 satuan untuk penambahan 0,5%-1,5%.

Tabel 4.4. Hasil pengujian angka setana dari minyak diesel dan produk nitrasi oleh Nasikin dan Makhdiyanti (2003)

Sampel (v/v) Angka Setana

100% minyak diesel 44,54 99,5% minyak diesel + 0,5% produk nitrasi 47,04 99% minyak diesel + 1% produk nitrasi 47,59 98,5% minyak diesel + 1,5% produk nitrasi 48,69

7. Phasorn dkk., (2003) Senyawa nitrat dari minyak kelapa dapat disintesis dengan cara menitrasi asam lemak monogliserida dan digliserida dalam campuran asam nitrat dan asam sulfat menggunakan diklometana sebagai pelarut. Sebelum melakukan reaksi nitrasi untuk mendapatkan senyawa nitrat, Phasorn dkk., (2003) melakukan proses transesterifikasi asam lemak minyak kelapa dengan menggunakan gliserol berkatalis oksida timah. Senyawa nitrat yang diperoleh (mononitrat gliserida, monogli-serida dinitrat, dan campuran nitrat; mononitrat dan monogi-toksida digitoksida dinitrat dalam rasio 1 : 1 mol minyak

JBKB 261 | 47

kelapa) dapat dengan mudah bercampur dengan bahan bakar diesel. Senyawa nitrat yang dihasilkan dapat meningkatkan angka setana hingga 3,3 satuan pada konsentrasi 0,1%b.

8. Canoira dkk., (2007) Pada penelitian Canoira dkk., (2007), biodiesel dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak goreng bekas dengan menggunakan metanol yang dikatalisis oleh natrium metoksida. Metil ester asam lemak tak jenuh yang dihasilkan kemudian dinitrasi menggunakan campuran agen penitrasi asetil nitrat dan HNO3. Hasil pengujian menunjukkan bahwa apabila biodiesel nitrat yang telah dihasilkan ditambahkan pada bahan bakar diesel dengan konsentrasi 1000 mg/L maka dapat meningkatkan angka setana lebih dari 5 satuan, yaitu dari 54,7 hingga 60,5.

9. Rabello dkk., (2009)

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Rabello dkk., (2009), senyawa organik nitrat sebagai peningkat angka setanadapat dihasilkan melalui sintesis campuran metil ester (metil palmitat, metil stearat, metil oleat, metil linoleat, metil linolenat dan metil risinoleat) yang diperoleh dari hasil transesterifikasi minyak kastor dengan campuran agen penitrasi asam nitrat dan anhidrida asetat. Reaksi dilakukan selama 60 menit pada suhu 15℃. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan produk nitrat sebanyak 1000 mg dalam 1 liter minyak diesel dapat meningkatkan angka setana sebesar 3 satuan.


Tabel 4.5. Hasil pengujian angka setana dari minyak diesel dan produk nitrasi oleh Rabello dkk., (2009)

Sampel Angka Setana

Minyak diesel 46,0 Minyak diesel + 500 mg/L 2-EHN 48,8 Minyak diesel + 500 mg/L produk nitrasi 47,9 Minyak diesel + 1000 mg/L produk nitrasi 49,0 Minyak diesel + 1500 mg/L produk nitrasi 50,3

10. Abdullah dkk., (2010)

Abdullah dkk., (2010) melakukan sintesis metil ester nitrat pada minyak jarak pagar dengan cara mereaksikan minyak jarak pagar yang telah dimurnikan dengan proses degumming H3PO4 dan netralisasi KOH. Selanjutnya produk ditransesterifi-kasi dengan menggunakan 2 macam katalis, yaitu H2SO4 dan KOH. Metil ester yang dihasilkan selanjutkan direaksikan dengan campuran HNO3 dan H2SO4 untuk mendapatkan senyawa nitrat yang mirip dengan EHN sebagai zat aditif peningkat angka setana. Berdasarkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan cetane improver sebesar 0,1% dan 0,5% pada bahan bakar dieseldapat meningkatkan angka setana masing-masing sebesar 0,4 dan 2,5 satuan.

Tabel 4.6. Hasil pengujian angka setana dari minyak diesel dan produk nitrasi oleh Abdullah dkk., (2010)

Sampel Angka Setana

100% minyak diesel 46,3 99,9% minyak diesel + 0,1% produk nitrasi 47,1 99,5% minyak diesel + 0,5% produk nitrasi 48,8

JBKB 261 | 49

11. Cahyono dan Tjahjani (2014) Sintesis senyawa organik nitrat pada penelitian Cahyono dan Tjahjani (2014) dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu: Tahap I, yaitu tahap pembuatan biodiesel. Minyak biji kapuk mengalami proses degumming dengan menggunakan H3PO4 dan diesterifikasi menggunakan CH3OH dan H2SO4. Produk esterifikasi yang didapatkan dinetralisasi menggunakan larutan KOH dan dilanjutkan dengan proses transesterifikasi. Tahap II, yaitu tahap pembuatan senyawa nitrat. Minyak biji kapuk hasil transesterifikasi selanjutnya direaksikan dengan campuran agen penitrasi HNO3 dan H2SO4 selama 4 jam pada suhu 10-15℃. Hasil pengujian menunjukkan bahwa dengan penambahan metil ester nitrat sebanyak 2%v dalam 100 mL minyak diesel dapat meningkatkan angka setana sebesar 3 satuan.

Tabel 4.7. Hasil pengujian angka setana dari minyak diesel dan produk nitrasi oleh Cahyono dan Tjahjani (2014)

Sampel Angka Setana Minyak diesel 48,63 Minyak diesel + 0,5%v produk nitrasi 49,81 Minyak diesel + 1%v produk nitrasi 50,64 Minyak diesel + 1,5%v produk nitrasi 51,37 Minyak diesel + 2%v produk nitrasi 51,89


BAHAN ACUAN

Abdullah, D.R. Wicaksono, A.B. Junaidi, & Badruzsaufari. 2010. Production of Cetana Improver from Jatropha curcas Oil. Indo. J. Chem. 10(3): 396-400.

Cahyono, E., & S. Tjahjani. 2014. Pengaruh Penambahan Aditif

Alkil Nitrat yang Disintesis dari Biodiesel Minyak Biji Kapuk (Ceiba pentandra) Terhadap Kenaikan Angka Setana Solar. UNESA Journal Of Chemistry, 3(1).

Canoira, L., R. Alcantara, S.Torcal, N.Tsiouvaras, E.Lois, dan

D.M.Korres. 2007. Nitration of Biodiesel of Waste Oil: Nitrated Biodiesel as a Cetane Number Enhancer. Fuel. 86:965-971.

Nasikin, M., R. Arbianti, & A. Azis, 2002. Aditif Peningkat Angka

Setana Bahan Bakar Solar yang Disintesis dari Minyak Kelapa.Makara Teknologi.6(2), 83-88.

Nasikin, M., & A. Makhdiyanti. 2003. Sintesis Metil Ester Sebagai

Aditif Bahan Bakar Solar dari Minyak Sawit. Jurnal Teknologi. 1:45-50.

Phasorn, M., S. Pengprecha, dan V.P.Hoven. 2003. Synthesis of

Dinitrate Compounds from Coconut Oil as Cetane Improver. Thesis. Chulalongkorn University. Bangkok.

Poirier, M.A., D.E. Steere, dan J.A.Krogh. 1995. Cetane Improver

Compositions Comprising Nitrated Fatty Acid Derivatives. United States Patent, 5,454,842.

Purcell, R.F. dan L.L.Hallock. 1985. Cetane Improver for Diesel

Fuel. United States Patent, 4,549,883.

JBKB 261 | 51

Rabello, C.R, B.G. Siqueira, R.B. DeMenezez. 2009. Method for Production of Cetane-Index Improvement Additive for Diesel Oil. Patent Application Publication. US2009/0100749 A1.

Siraprapakit, S.,S. Pengprecha, dan R. In-Ochanon.2000.Synthesis

of Dinitrate Compounds from Alkane Diols as Cetane Improvers.Thesis. Chulalongkorn University. Bangkok.

Suttipitakwong, C., S. Pengprecha, dan R. In-Ochanon. 2000.

Synthesis of Dinitrate Compounds from Alkylene Glycols as Cetane Improvers. Thesis. Chulalongkorn University. Bangkok.


Latihan Soal

1. Apa saja bahan baku yang bersifat renewableyang telah digunakan oleh peneliti sebelumnya?

2. Apa saja agen penitrasi yang telah digunakan oleh peneliti sebelumnya?

3. Berapakah kenaikan angka setana minyak diesel setelah ditambahkan cetane improverpada penelitian Rabello dkk., (2009)?

4. Bagaimanakah proses pembuatan cetane improver pada penelitian Cahyono dan Tjahjani (2014)?

5. Apa saja bahan baku yang bersifat non-renewableyang telah digunakan oleh peneliti sebelumnya?

6. Mengapa bahan baku yang bersifat renewablelebih diminati untuk dijadikan bahan baku pembuatan cetane improver?

7. Bagaimanakah proses pembuatan cetane improver pada penelitian Purcell dan Hallock (1985)?

JBKB 261 | 53

TIU DAN TIK BAB V Prinsip Pembuatan Cetane Improver dan Pengujiannya



Tujuan Instruksional Umum (TIU) Mahasiswa mampu memahami cara pembuatan cetane improverberbahan baku bio-oil minyak sawit. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa mampu menjelaskan: 1. Proses nitrasi. 2. Pentingnya proses nitrasi yang dilakukan pada bio-oil. 3. Pengujian apa saja yang dilakukan pada produk nitrasibio-oil.

JBKB 261 | 55

BAB V Prinsip Pembuatan Cetane Improver dan

Pengujiannya

5.1 Nitrasi Pada Pembuatan Cetane Improver Reaksi nitrasi merupakan suatu reaksi pembentukan gugus

nitro (-NO2) atau masuknya gugus –NO2 pada suatu molekul. Gugus –NO2 merupakan ion nitronium (+NO2) yang bertindak sebagai elektrofil. Ion +NO2 tersebut dapat dihasilkan melalui reaksi antara campuran asam nitrat (HNO3) dengan suatu asam yang kuat seperti asam sulfat (H2SO4). Hal ini dikarenakan H2SO4 dapat merebut gugus hidroksil dari HNO3 sehingga menghasilkan ion +NO2. Reaksi yang terjadi dapat dilihat pada persamaan 1 (Fessenden & Fessenden, 1997).

HO NO2 + H OSO3H O2N OH2 NO2 + H2O- HSO4

-

Suatu elektrofil yang dihasilkan dapat menyerang elektron phi untuk menghasilkan karbokation, contohnya pada elektron phi cincin benzena. Elektron phi pada benzena menghasilkan ion benzenonium ketika di reaksikan dengan ion +NO2. Reaksi yang terjadi dapat dilihat pada persamaan 2 (Fessenden & Fessenden, 1997).

NO2 NO2

H

- H+

NO2

Selain bereaksi dengan elektron phi pada ikatan rangkap, ion +NO2 yang dihasilkan tersebut nantinya juga dapat menyerang atom O (oksigen) alkohol yang terdapat pada suatu senyawa yang dinitrasi untuk menghasilkan metil nitrat (Fessenden & Fessenden, 1997).


H3C O

H

+ NO2 H3C O NO2

H

H3C O NO2

- H+

Nitrat terprotonkan Metil nitrat

Berdasarkan uraian diatas, maka gugus nitrat dan nitro akan melekat pada atom karbon yang memiliki ikatan rangkap dan atom oksigen yang terdapat pada gugus –OH. Sehingga semakin banyak ikatan rangkap dan gugus –OH pada bio-oil maka semakin besar pula kemungkinan untuk terjadi reaksi nitrasi. Dengan demikian, peluang untuk mendapatkan produk sebagai cetane improverjuga semakin besar.

Proses nitrasi ini dilakukan untuk meningkatkan jumlah atom oksigen pada molekul komponen bio-oil. Sehingga, bio-oil menjadi kaya akan atom oksigen yang sangat diperlukan dalam proses pembakaran.

5.2 Pembuatan Cetane Improver

A. Bahan Minyak sawit, zeolit alam (Bayat-Klaten, Jawa Tengah,

indikator phenolphtalein (pp), kertas saring, 2-propanol, methylen blue, bio-oil yang telah mengalami proses pemisahan secara distilasi frakinasi, asam nitrat (HNO3) 69%, dietil eter (berspesifikasi p.a dan diproduksi oleh Ajax Chemical), asam sulfat (H2SO4) 97% (berspesifikasi p.a dan diproduksi oleh PT. Smart Lab Indonesia), KOH, larutan HCl, asam oksalat (H2C2O4), natrium sulfat anhidrat (Na2SO4) (berspesifikasi p.a dan diproduksi oleh E. Merck), methyl orange(MO), dan akuades.

JBKB 261 | 57

Gambar 5.1. Zeolit Alam

Gambar 5.2. Minyak Sawit

Gambar 5.3. Bio-Oil

B. Alat

Seperangkat alat pirolisis, botol sampel, furnace, termometer (Philip Harris Limited), labu ukur (Pyrex), seperangkat alat viskositas tipe kapiler (Schoot Duran), piknometer (Rhema Glass Western Germany), hot plate, buret dan statif, pipet volume (Schott Duran), seperangkat alat distilasi fraksinasi, seperangkat alat refluks, alat-alat gelas (pipet volume, corong pisah, beaker glass, Erlenmeyer (Schott Duran), gelas ukur (Pyrex), tabung reaksi (Pyrex), pipet tetes, dsb), oven, neraca analitik (Ohaus), stopwatch, UV-Vis, SEM-EDX, kromatografi gas (GC), kromatografi gas-spektroskopi massa (GC-MS), dan spektrofotometer IR.

Gambar 5.4. Seperangkat alat pirolisis

Gambar 5.5. Seperangkat alat distilasi


Gambar 5.6. Seperangkat alat refluks

C. Prosedur

Mula-mula minyak sawit dipirolisis menggunakan reaktor pirolisis dengan bantuan katalis zeolit teraktivasi. Zeolit aktif dihasilkan dari proses perendaman zeolit alam dalam larutan HCl 1 M. Proses pirolisis menghasilkan bio-oil yang selanjutnya dipisahkan sesuai dengan titik didihnya masing-masing dengan cara distilasi fraksinasi. Bio-oil hasil distilasi fraksinasi kemudian dinitrasi menggunakan agen penitrasi campuran HNO3 dan H2SO4 untuk menghasilkan produk bio-oil ternitrasi sebagai cetane improver. Produk nitrasi yang telah dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi untuk menentukan rendemen, bilangan asam, kelarutan, viskositas, analisis menggunakan FTIR dan GC-MS serta analisis untuk menentukan angka setana.

5.3 Pengujian Cetane Improver 5.3.1 Rendemen

Rendemen merupakan jumlah suatu contoh yang telah dihasilkan terhadap satuan berat bahan baku yang digunakan. Penentuan rendemen contoh yang telah dihasilkan dilakukan dengan cara mengukur volume produk hasil akhir dan dibandingkan dengan volume bahan baku yang digunakan dalam proses nitrasi.

JBKB 261 | 59

Rendemen = V produk (Praktek )V metil ester (Teori )

x 100%

5.3.2 Bilangan Asam

Prinsip pada penentuan bilangan asam, yaitu untuk menentukan jumlah miligram kalium hidroksida (KOH) yang diperlukan untuk menetralkan asam-asam bebas yang terdapat dalam 1 gram contoh. Asam bebas ini terutama terdiri dari asam lemak bebas dan sisa asam mineral (Prihandana dkk., 2006). Penentuan bilangan asam dapat dilakukan dengan cara mengikuti prosedur SNI 06-2385-2006. a. Peralatan

Peralatan yang digunakan, yaitu neraca analitik, labu Erlenmeyer, pipet tetes, dan buret.

b. Bahan Kimia

Bahan kimia yang digunakan, yaitu : 1. Etanol 95% (v/v) pada 200C yang dinetralkan

menggunakan larutan kalium hidroksida (KOH) dengan menggunakan indikator fenolftalein (pp),

2. Indikator fenolftalein (pp) yang dibuat dengan cara melarutkan 0,4 g/l dalam etanol 20% (v/v) yang telah dinetralkan.

3. Kalium hidroksida(KOH) Larutan baku untuk analisis volumetri dengan konsentrasi 0,1 N yang telah didiamkan selama 24 jam sebelum melakukan penentuan bilangan asam.

c. Prosedur Analisis Sebanyak 4 g ± 0,05 g cuplikan ditimbang, dilarutkan ke dalam

5 mL etanol pada labu erlenmeyer. Sebanyak 5 tetes larutan fenolftalein ditambahkan sebagai indikator. Larutan tersebut


dititrasi dengan kalium hidroksida 0,10 N sampai warna merah muda. Perhitungan:

𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 𝐵𝐵𝑎𝑎𝐵𝐵𝑎𝑎 =56,1 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥

𝑎𝑎

Keterangan: V : Volume KOH yang dibutuhkan (mL); N : Normalitas larutan KOH (N); m : Bobot contoh (g); 56,1 : Bobot molekul KOH (g/mol). 5.3.3 Kelarutan

Kelarutan merupakan suatu kemampuan zat terlarut untuk dapat larut dalam pelarut tertentu. Penentuan uji kelarutan produk nitrasi dalam minyak diesel dilakukan untuk mengetahui kelarutan produk nitrasi yang dihasilkan. Hal ini dilakukan karena produk nitrasi yang berperan sebagai cetane improvernantinya ditambahkan ke dalam minyak diesel dan diharapkan dapat bercampur dengan baik.

Penentuan uji kelarutan produk nitrasi dalam minyak diesel dilakukan dengan cara menambahkan 0,10 mL produk nitrasi ke dalam 9,90 mL minyak diesel. Kemudian diamati kelarutan produk dalam minyak diesel sebelum dan sesudah pengocokan.

5.3.4 Viskositas

Viskositas merupakan metode yang digunakan untuk mengukur kekentalan suatu zat cair. Viskositas terbagi menjadi 2 macam, yaitu viskositas dinamik dan viskositas kinematik. Viskositas kinematik merupakan tahanan zat cair untuk mengalir karena adanya gaya berat, sedangkan viskositas dinamik merupakan suatu ukuran tahanan untuk mengalir dari suatu zat cair. Jika suatu bahan memiliki nilai viskositas kecil, maka bahan tersebut mudah mengalir dan sebaliknya.

JBKB 261 | 61

Penentuan viskositas suatu zat cair dilakukan dengan cara membersihkan viskometer, kemudian diisi dengan sampel sebanyak 15 mL. Sampel yang akan dianalisis di masukan melalui tabung yang lebih kecil sehingga reservoir terbawa sampel cukup hingga setara atau seimbang. Jari ditempatkan pada tabung yang lebih besar dan bulb dimasukkan pada tabung yang lebih kecil kemudian dihisap hingga sampel ke ujung bulb. Kemudian lepas jari dan bulb, sampel dibiarkan mengalir hingga seperti keadaan semula. Hitung waktu pada saat bulb dan jari dilepaskan hingga sampel seperti keadaan semula. Percobaan diulangi untuk sampel yang berbeda. Pengukuran dilakukan sebanyak dua kali dan dihitung sesuai rumus berikut ini:

𝑣𝑣 =C1. t1 + C2. t2

2

5.3.5 Analisis Angka Setana (Cetane Number, CN)

Kualitas dari bahan bakar untuk mesin dieseldinyatakan sebagai angka setana (cetane number; CN). Bahan bakar dengan angka setana lebih besar, akan memiliki ignition delay (ID) yang lebih singkat sehingga bahan bakar lebih cepat terbakar dan juga sebaliknya.

Penentuan CN dapat ditentukan dengan metode ASTMD-631 menggunakan mesin uji. CN juga dapat ditentukan dengan mengamati fungsi titik didihkomponen penyusun minyak diesel serta densitas solar.Metode ini dapat dilakukan dalam skalalaboratorium dengan peralatan gelas standar. Perhitungan CI dapat dilakukandengan menggunakan persamaan ASTM D-976 dan ASTM D-4737

Keterangan: V = Viskositas kinematik (mm2/s) C = Konstanta viskometer T = Waktu alir (detik)


Penentuan CCI (Calculated Cetane Indeks) menggunakan metode ASTM D-976 dilakukan dengan cara mencatat temperature distilasi pada saat distilat telah mencapai 50%. Persamaan ASTM D-976 adalah sebagai berikut:

CCI = 454,74 – 1641,416 * 𝜌𝜌 + 774,74 𝜌𝜌2 – 0,554 * T50 +

97,83 * (Log T50)

Sedangkan pada metode ASTM D-4737 dialkukan dengan cara mencatat distilat ketika telah mencapai 10%, 50%, dan 90%. Persamaan ASTM D-4737 dapat dituliskan sebagai berikut: CCI = 45,2 + (0,0892) (T10N) + [0,131 + (0,901) (B)] (T50N) +

[0,0523 – (0,420) (B)] (T90N) + (0,00049) [(T10N)2 – (T90N)2] + (107) (B) + (60) (B2)

Keterangan: CCI : cetane indeks hasil perhitungan 𝜌𝜌 : densitas minyak diesel DN : D – 0,85 B : [𝑒𝑒(−3,5)(𝐷𝐷𝑥𝑥)] - 1 T10 : suhu ketika 10% distilat terbentuk T10N : T10 – 215 T50 : suhu ketika 50% distilat terbentuk T50N : T50 – 260 T90 : suhu ketika 90% distilat terbentuk T90N : T90 - 310

JBKB 261 | 63

BAHAN ACUAN

Fessenden, R.J., & J.S. Fessenden. 1997. Kimia Organik. Jilid 1 Edisi ke-3. Erlangga, Jakarta.

Prihandana, R., R. Hendroko, dan M. Nuramin. 2006.

Menghasilkan Biodiesel Murah: Mengatasi Polusi & Kelangkaan BBM. PT AgroMedia Pustaka. Jakarta.

SNI 06-2385-2006 : Minyak Nilam.


LATIHAN SOAL

1. Apa yang dimaksud dengan proses nitrasi? 2. Apa pentingnya proses nitrasi yang dilakukan pada bio-oil? 3. Mengapa bio-oil yang berasal dari minyak sawit memiliki

peluang besar dalam proses nitrasi? 4. Bagaimanakah cara pengujian bilangan asam pada cetane

improver? 5. Apa yang dimaksud dengan rendemen? 6. Apa metode yang digunakan pada pengujian angka setana? 7. Apa yang dimaksud dengan viskositas dan bagaimanakah cara

pengujiannya?

JBKB 261 | 65

TIU DAN TIK BAB VI Cetane Improver Dari Bio-Oil Minyak Sawit



Tujuan Instruksional Umum (TIU) Mahasiswa mampu memahami mengenai cetane improver dari bio-oil minyak sawit. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa mampu menjelaskan: 1. Karakteristik bio-oil. 2. Nitrasi bio-oil. 3. Analisis bio-oil dan produk nitrasi menggunakan FTIR

JBKB 261 | 67

BAB VI CETANE IMPROVER DARI BIO-OIL MINYAK SAWIT

6.1 Karakteristik Bio-Oil

Bio-oil yang dihasilkan melalui proses pirolisis minyak sawit menggunakan katalis KZ-HCl-1 memiliki yield sebesar 66,4 %v/v dan nilai kalor sebesar 9162,88 kal/g. Yield yang dihasilkan dari proses pirolisis ini cukup tinggi. Hal ini dikarenakan zeolit memiliki kemampuan yang baik dalam mengkatalisis proses pirolisis. Kemampuan yang baik dari katalis KZ-HCl-1 dalam proses pirolisis dikarenakan terdapatnya situs-situsaktif sebagai akibat dari aktivasi menggunakan larutan HCl 1 M. Selain yield, nilai kalor yang dimiliki bio-oil juga cukup tinggi. Tingginya nilai kalor ini dapat disebabkan karena masih terdapatnya asam lemak rantai panjang (Lujaji dkk, 2010). Selain yield dan nilai kalor, bio-oil yang dihasilkan juga dikarakterisasi untuk mengetahui berat jenis, bilangan asam, dan viskositasnya. Hasil analisis mengenai berat jenis, bilangan asam, dan viskositas disajikan pada Tabel 6.1.

Tabel 6.1. Karakteristik Bio-Oil

Karakteristik Parameter SNI 7182:2012 Hasil Analisis

Berat jenis (g/mL) 0,850 – 0,90 0,849 Bilangan asam (mg KOH/g sampel) Maks. 0,6 44,9

Viskositas (cSt) 2,3 – 6,0 5,2

Menurut Wibowo dan Hendra (2015) berat jenis menunjukkan presentasi berat molekul suatu senyawa dalam suatu larutan. Jika beratjenisbahanbakar tinggi maka berat molekul senyawa yang terkandung juga tinggi. Data yang tertera pada Tabel 6.1 menunjukkan bahwa berat jenis bio-oil sebesar 0,849 g/mL. Berat jenis yang dihasilkan relatif sama jika dibandingkan dengan parameter yang ada.


Bilangan asam yang didapat dari proses pirolisis menggunakan katalis KZ-HCl-1 memiliki nilai yang tinggi jika dibandingkan dengan parameter yang ada. Hal ini dikarenakan bio-oil masihmengandung asam-asam organik (Sukiran, 2008). Meskipun bilangan asam bio-oil pada hasil penelitian ini tinggi, namun perlu diketahui bahwa bio-oil pada penelitian ini akan digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan cetane improver. Cetane improver yang ditambahkan dalam minyak diesel jumlahnya kecil, yaitu hanya 0,1 – 0,5%. Dengan demikian dampak penambahan cetane improver tidak banyak berpengaruh terhadap bilangan asam minyak diesel. Selain itu, bio-oil memiliki nilai viskositas sebesar 5,2 cSt yang mana nilai ini masih berada dalam rentang standar parameter yang digunakan. Dengan demikian dapat diharapkan bio-oil yang dihasilkan dalam penelitian ini memiliki kesesuaian viskositas dengan minyak diesel.

Gambar 6.1. Kromatogram GC Minyak Sawit (A), Bio-Oil (B), dan Distilat Bio-Oil (C)

JBKB 261 | 69

Gambar 6.1 menunjukkan kromatogram GC dari minyak

sawit, bio-oil, dan distilat bio-oil. Berdasarkan kromatogram tersebut dapat dilihat bahwa adanya perbedaan jumlah puncak pada setiap sampel, yaitu 7 puncak pada minyak sawit (Gambar 6.1.A) dengan rentang waktu retensi antara 28,825 sampai 42,120 menit. Sedangkan pada kromatogram sampel bio-oil (Gambar 6.1.B) terdapat 56 puncak dengan rentang waktu retensi 1,851 sampai 46,717 menit.

Data hasil karakterisasi MS menunjukkan bahwa minyak sawit mengandung asam lemak tak jenuh sebesar 43,12% yang terdiri dari asam oleat dan asam linolelaidat. Sedangkan asam lemak jenuh yang terkandung dalam minyak sawit berupa asam laurat, asam miristat, asam palmitat, dan asam stearat dengan total sebesar 56,88%. Berat molekul senyawa yang terdapat pada minyak sawit berada pada rentang 214 – 298 g/mol. Berat molekul tersebut masih tinggi jika dibandingkan dengan 2-etil heksanol (BM = 130 g/mol) yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan 2-EHN. Senyawa 2-EHN ini merupakan zat aktif dalam cetane improver yang banyak beredar di pasaran. Berdasarkan hal tersebut, maka minyak sawit perlu mengalami proses pirolisis agar memiliki berat molekul yang lebih rendah.

Berdasarkan hasil karakterisasi menggunakan GC-MS dapat diketahui bahwa senyawa yang terdapat pada bio-oil hasil pirolisis minyak sawitmemiliki rata-rata waktu retensi yang lebih rendah jika dibandingkan dengan minyak sawit. Selain itu, total puncak pada bio-oil jauh lebih banyak jika dibandingkan dengan minyak sawit. Hal ini menunjukkan bahwa proses pirolisis minyak sawit telah menghasilkan senyawa baru dengan jumlah yang lebih banyak dan berat molekul yang lebih rendah.

Bio-oil selanjutnya didistilasi untuk memisahkan senyawa yang memiliki berat molekul tinggi dengan yang rendah. Senyawa dengan berat molekul tinggi tertinggal sebagai residu, sedangkan


senyawa dengan berat molekul rendah sebagai distilat. Distilat inilah yang nantinya akan digunakan sebagai bahan baku pada pembuatan cetane improver. Distilat bio-oil selanjutnya dikarakterisasi menggunakan GC-MS untuk mengetahui jumlah dan kandungan senyawanya. Berdasarkan Gambar 6.1.C dapat diketahui bahwa pada distilat bio-oil terdapat46 puncak dengan rentang waktu retensi 2,430 hingga 40,619 menit. Jika dibandingkan dengan Gambar 6.1.B, dapat diketahui bahwa senyawa penyusun distilat bio-oil (Gambar 6.1.C) lebih sedikit danmemiliki berat molekul yang lebih rendah jika dibandingkan dengan bio-oil. Hal ini ditandai dengan semakin banyaknya senyawa yang memiliki waktu retensi lebih rendah.

Berdasarkan hasil karakterisasi menggunakan MS yang dirangkum pada Tabel 6.2 dapat diketahui bahwa distilat bio-oil mengandung senyawaan alkana (49,39%), alkena (43,82%), dan alkuna (1,94%) dengan total hidrokarbon sebesar 95,15%. Selain mengandung senyawa-senyawa hidrokarbon, distilat bio-oil juga mengandung senyawa golongan keton (4,65%) dan alkohol (0,21%). Berat molekul distilat bio-oil pada penelitian ini, yaitu sebesar 48 – 268 g/mol. Berat molekul tersebut lebih rendah jika dibandingkan dengan berat molekul pada bio-oil, yaitu 58 – 396 g/mol.

Tabel 6.2. Beberapa hasil MS beserta dugaan senyawa dari distilat bio-oil

Rumus molekul Dugaan Senyawa Jumlah (%)

C9H20 Nonana 1,65 C10H22 Dekana 1,92 C11H22 1-undekena 4,05 C11H22 4-undekena 1,38 C11H24 Undekana 2,46 C12H24 1-dodekena 14,55 C12H26 Dodekana 7,71

JBKB 261 | 71

C13H28 Tridekana 7,02 C14H28 1-tetradekena 14,53 C15H32 4,8-dimetiltridekana 21,52 C16H30 7-heksadecyne 1,14 C16H32 1-heksadekena 1,92 C16H34 Heksadekana 5,05 C17H34 1-heptadekena 3,37 C17H34O 2-heptadekanon 3,46

6.2 Nitrasi Bio-Oil

Reaksi nitrasi pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan agen penitrasi asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4) seperti yang telah dilakukan oleh Nasikin dkk., (2002); Abdullah dkk., (2010); dan Cahyono dan Tjahjani (2014). Campuran agen penitrasi ini akan membentuk ion nitronium (+NO2) yang bertindak sebagai elektrofil pada proses nitrasi.

A B Gambar 6.2. Distilat Bio-Oil (A) dan Produk Nitrasi (B)

Setelah mengalami proses nitrasi, secara fisik dapat diketahui bahwa distilat bio-oil mengalami perubahan warna dari kuning (sebelum mengalami reaksi nitrasi) menjadi coklat (setelah mengalami reaksi nitrasi) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.2. Adanya perubahan warna tersebut disebabkan karena adanya interaksi antara campuran agen penitrasi (HNO3 dan H2SO4) terhadap distilat bio-oil.


6.3 Analisis Bio-Oil dan Produk Nitrasi Menggunakan FTIR Produk nitrasi yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi

menggunakan FTIR untuk mengetahui gugus fungsi baru yang terdapat pada produk nitrasi. Adanya gugus baru pada produk nitrasi ditunjukkan pada spektra FTIR yang terdapat pada Gambar 6.3.B.

Gambar 6.3. Spektra FTIR Distilat Bio-Oil (A) dan Produk Nitrasi (B)

Berdasarkan Gambar 6.3.A dapat diketahui bahwa serapan inframerah distilat bio-oil pada bilangan gelombang 3348,42 cm-1 menunjukkan adanya gugus -OH (gugus hidroksil). Serapan pada bilangan gelombang 1712,79 cm-1 berasal dari gugus C=O keton, sedangkan pada 1643,35 cm-1 berasal dari gugus C=C. Serapan lainnya berada pada bilangan gelombang 2924,09 cm-1 dan 2854,65 cm-1 menunjukkan adanya gugus CH sp3. Sedangkan pada produk nitrasi pada Gambar 6.3.B memperlihatkan adanya bilangan gelombang yang tidak terdapat pada spektra distilat bio-oil, yaitu pada 1558,48 cm-1. Berdasarkan literatur dapat diketahui bahwa keberadaan gugus –NO2 ditandai dengan adanya serapan pada bilangan gelombang 1500 – 1650 cm-1 (Day & Underwood, 2002; Mohan, 2004). Berdasarkan informasi tersebut dapat diduga bahwa produk nitrasi bio-oil yang dihasilkan mengandung gugus –NO2 pada bilangan gelombang 1558,48 cm-1.

JBKB 261 | 73

BAHAN ACUAN

Abdullah, Wicakso, D., Junaidi, A.B. 2010. Production of Cetane Improver from Jathropa Curcas Oil. Indonesian Journal of Chemsitry 10(3):396-400.

Cahyono, E., Tjahjani, S. 2014. Pengaruh Penambahan Aditif Alkil

Nitrat yang Disintesis dari Biodiesel Minyak Biji Kapuk (Ceiba pentandra) Terhadap Kenaikan Angka Setana Solar. UNESA Journal Of Chemistry 3(1).

Day, R.A., & Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif.

Jakarta: Erlangga. Lujaji, F., Bereczky, A., Novak, C.S., Mbarawa, M. 2010. Cetane

Number and Thermal Propertics of Croton Oils, Biodiesel, 1-Butanol, and Diesel Blend. In:Proccedings of the world congres of engineering LondonVolume III.

Nasikin, M., Arbianti, R., Aziz, A. 2002. Aditif Peningkat Angka

Setana Bahan Bakar Solar yang Disintesis dari Minyak Kelapa. Makara Teknologi 6:82-88.

Sukiran, M.A.B. 2008. Pyrolysis Of Empty Oil Palm Fruit Bunches

using The Quartz Fluidised- Fixed Bed Reactor. Dissertation. University ofMalaya.

Wibowo, S., Hendra, D. 2015. Teknik Pengolahan Bio-Oil dari

Biomassa. Pusat Penelitian Dan Pengembangan Hasil Hutan Badan Penelitian, Pengembangan Dan Inovasi Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan. Bogor.


Latihan Soal 1. Apakah yang dimaksud dengan bilangan asam? 2. Apa pentingnya proses nitrasi dilakukan terhadap bio-oil? 3. Apakah kegunaan penambahan asam sulfat (H2SO4) pada

proses nitrasi? 4. Ion apakah yang bertindak sebagai elektrofil pada proses

nitrasi? 5. Berapakah bilangan gelombang gugus nitro (-NO2)?

JBKB 261 | 75

LAMPIRAN

Silabi Kimia Bahan Bakar Hayati

Kimia Bahan Bakar Hayati

Kode JBKB 261 (2 SKS)

Isi Mata Kuliah:

Pengantar (sejarah perkembangan dan arti pentingnya bahan bakar hayati). Sumber bahan baku (kelimpahan dan ragam) dan aspek kimia bahan bakar hayati (biomassa, karbohidrat, lemak/minyak). Pembuatan briket arang sebagai produk samping proses pirolisis. Pembuatan biogas (prinsip dasar (aspek kimia) dan teknologi pembuatan biogas). Pembuatan bioetanol (prinsip dasar (aspek kimia), berbagai sumber bahan baku, dan teknologi fermentasi). Pembuatan biodiesel (prinsip dasar, bahan baku: CPO, PFAD, jarak pagar, minyak goreng bekas, lemak hewan, produk turunan biodiesel), bahan bantu: alkohol dan katalis, parameter reaksi, dan uji mutu biodiesel. Pembuatan bio-oil melalui proses pirolisis dan komponen kimia penyusun bio-oil. Pembuatan cetane improver (bahan peningkat angaka setana pada minyak diesel). Sifat-sifat emisi gas buang dari pemakaian bahan bakar hayati dan pengaruhnya pada lingkungan dan kesehatan manusia.

Buku Pegangan: 1. Rutz, D & Rainer, J. 2007. Biofuel Technology Handbook.

WIP Renewable Energies, silvensteinstr 281369 Munchen, Germany.


2. Mittelbach, M. and C. Remschmidt. 2004. Biodiesel: The Comprehensive Handbook. Edisi ke-1. Boersedruck Ges. M.b.H. Graz.

3. Hambali, E., Siti, M., Armansyah, H.T., Abdul, W.P. & Roy, H. 2007. Teknologi Bioenergi. Cetakan ke 1. AgroMedia Pustaka. Jakarta.

4. Hambali, E., Ani, S., Dadang, Hariyadi, Hasim, H., Imam, K.R., Mira, R., Muhammad, I., Prayoga, S., Soekisman, T., Tantang, H.S., Theresia, P., Tirto, P., & Wahyu, P. 2007. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Cetakan ke 4. Penebar Swadaya. Jakarta.

5. Ketaren, S. 1986. Minyak dan Lemak Pangan. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta, hal 204-207.

6. Sudrajat. 2008. Memproduksi Biodiesel Jarak Pagar. Cetakan ke 3. Penebar Swadaya. Jakarta.

JBKB 261 | 77

TENTANG PENULIS

Penulis Utama

Penulis lahir di Banjarmasin pada

tanggal 7 Agustus 1968. Menamatkan pendidikan dari Sekolah Dasar hingga Perguruan Tinggi di kota Jogjakarta. Penulis menyelesaikan pendidikan S1 (1987-1993). Pendidikan S2 (1996-1999). Penulis meraih gelar Doktor pada tahun 2010-2014 di Pasca Sarjana Ilmu Kimia FMIPA UGM Jogjakarta dengan predikat cumlaude. Penulis juga

telah meraih gelar Guru Besar pada Tanggal 1 Maret 2018. Penulis kini bekerja sebagai Dosen pada bidang Ilmu

Kimia di Universitas Lambung Mangkurat mulai tahun 1994 sampai sekarang. Selain mengampu pada mata kuliah Kimia Bahan Bakar Hayati, penulis juga mengampu pada beberapa mata kuliah lainnya seperti Termodinamika Kimia (KF I), Kesetimbangan Kimia dan Fasa (KF II), Kinetika Kimia, dan Kimia Polimer. Selain mengajar, saat ini penulis juga aktif melakukan penelitian dengan tema Energi Terbarukan.

Beberapa penelitian yang telah dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan cetane improver dari minyak jarak pagar (Jathropa

curcas oil) dan uji kinerjanya pada mesin diesel. 2. Pembuatan cetane improver berbahan baku minyak jarak

kastor (Ricinus communis oil). 3. Pirolisis minyak sawit untuk mendapatkan biofuel. 4. Pembuatan cetane improver berbahan baku bio-oil.


Selain itu, penulis juga aktif menulis dalam beberapa jurnal ilmiah seperti: 1. Production of cetane improver from Jathropa curcas oil.

Indonesian Journal of Chemistry. 2010. Vol. 10, No. 3. 2. Sintesis cetane improver dari biodiesel minyak jarak pagar

dan pengujiannya pada mesin diesel. Jurnal Sains dan Terapan Kimia. Vol. 6, No. 1.

3. Kinetics study on nitration of methyl ricinoleate. Indonesian Journal of Chemistry. 2012. Vol. 12, No. 2.

4. The optimum reaction time, activation energy, and frequency factor of methyl ricinoleate nitration. Indonesian Journal of Chemistry. 2013. Vol. 13, No. 1.

5. Purification of methyl ricinoleate on producing of cetane improver. Journal of Physics Conference Series. 2016. ISSN: 17426588 (Prosiding).

6. Proses degumming dan netralisasi asam lemak bebas crude palm oil (CPO) pada pembuatan biodiesel. Seminar Nasional Industri Kimia dan Sumber Daya Alam. 2016. ISSN: 978-70195-1-5 (Prosiding).

7. Conversion pf palm oil sludge to biodiesel using alum and KOH as catalysts. Sustainable Environment Research. 2017. ISSN: 24682039,10227636. Penulis juga telah mempunyai paten, seperti:

1. Pembuatan cetane improver dari minyak jarak pagar (Jathropa Curcas oil). 21 Oktober 2016. No. Paten: IDP000043099.

Demikian sekilas tentang penulis (utama) dalam buku ini.

Kritik dan saran yang bersifat membangun demi baiknya buku ini sangat dinantikan dan dapat dialamatkan ke [email protected]. Terima kasih. Salam.

mailto:[email protected]

JBKB 261 | 79

INDEKS

A aditif, 3, 4, 7, 27, 41, 46, 47, 49, 52 asap, xi, 4, 5, 7, 14, 18, 19

B biodiesel, 4, 5, 8, 9, 27, 51, 53 biomassa, 38 Bio-oil, xii, 38, 62 booster, 6, 8, 27

C Cetane, vi, vii, 1, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 12,

14, 16, 22, 25, 27, 40, 43, 46, 54, 55, 57, 59, 61, 63, 66

D DBTP, 19, 20 dekomposisi, 38 diesel, ix, x, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14,

16, 23, 27, 41, 44, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 56, 64, 65, 66, 67

DMP, xi, 16, 17, 18, 19

E EHN, 8, 27, 51, 52 elektrofil, 59, 60 emisi, iv, xi, 3, 4, 5, 8, 12, 14, 16,

17, 18, 19, 20, 21, 23 enhancer, 27

G gas, iv, 3, 4, 5, 7, 12, 14, 16, 20, 23,

38, 62

H hidrokarbon, 14, 16, 23

I improver, iv, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11,

12, 16, 17, 18, 23, 25, 27, 41, 42, 44, 46, 52, 56, 57, 60, 63, 64, 68

K karbon, 14, 15, 19, 23, 30, 31, 32,

34, 35, 60 Kelarutan, vii, 64

M metanol, xi, 19, 20, 21, 51 monoksida, 14, 15, 23

N Neopentan, 16 nitrasi, ix, x, 27, 46, 47, 48, 49, 50,

51, 52, 53, 57, 58, 59, 60, 63, 64, 65, 68, 70

nitrat, 27, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 59, 60, 61

Nitrogen, vi, 15 non-renewable, 27, 44, 56


O Oksida, vi, 15 oksidasi, 15 oksigen, 15, 16, 18, 19, 20, 38, 60

P pirolisis, xii, 25, 38, 42, 61, 62

R Rendemen, vii, 63 renewable, 44, 46, 56

S setana, ix, x, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10,

27, 41, 44, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 56, 63, 66, 68

T trigliserida, 27, 28

V Viskositas, vii, 65, 66

Z zat, 3, 4, 14, 27, 41, 46, 47, 49, 52,

64, 65

abdullah uripto trisno santoso ahmad budi junaidi dessy aditiyaeprints.ulm.ac.id/6489/1/buku ajar...

Documents