LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM KIMIA INDUSTRIBAHAN BAKAR BIODIESEL Disusun Oleh : KELOMPOK B-15

KHAMDANI HARIE MUKTI ERMAN YOSE ARIEF BUDIMAN DEWI NURMILAH INTAN SOFIA NOVIANTI ELNI NAPISAH DEVIANA SARI

140210060041 140210070098 140210070100 140210070102 140210070104 140210070106 14021007002

LABORATORIUM KIMIA INDUSTRI JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN BANDUNG 2010

BAHAN BAKAR BIODIESEL

I. TUJUAN PERCOBAAN Tujuan dari praktikum pembuatan bahan bakar biodiesel ini adalah : 1. Mahasiswa mampu membuat bahan bakar biodiesel. 2. Mahasiswa dapat memahami reaksi transesterifikasi. 3. Mahasiswa dapat memahami proses transesterifikasi dalam skala pilot.

II. PRINSIP PERCOBAAN Percobaan ini didasarkan pada prinsip sebagai berikut : 1. Reaksi Transesterifikasi Reaksi antara suatu alcohol dengan katalis asam atau basa membentuk suatu senyawa ester.

III. REAKSI

IV. TEORI DASAR Di alam ini terdapat berbagai jenis bahan bakar yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Secara umum, bahan bakar dapat dibedakan atas beberapa kelompok, yaitu : A. Bahan bakar padat Ada berbagai jenis bahan bakar. Bahan bakar padat termasuk batu bara dan kayu. Seluruh jenis tersebut dapat terbakar, dan menciptakan api dan panas. Batu bara dibakar dengan kereta uap untuk memanaskan air sehingga menjadi uap untuk menggerakkan peralatan dan menyediakan energi. Kayu umumnya digunakan untuk pemanasan domestik dan industri.Tenaga uap kini makin disukai disebabkan suplai minyak dan gas yang semakin berkurang. B. Bahan bakar cair dan gas Bahan bakar yang non-solid (padat) termasuk minyak dan gas (keduanya mempunyai subjenis yang beragam di antaranya adalah bahan bakar alam dan bensin). C. Bahan bakar nuklir Dalam suatu reaksi nuklir, bahan bakar yang radioaktif akan melalui pemecahan nuklir. Hasil dari proses ini adalah sumber energi tanpa proses pembakaran. Untuk lebih mengetahui secara lebih terperinci tentang bahan bakar, dibawah ini dijelaskan secara lebih mendalam tentang jenis-jenis bahan baker, yaitu :

1. Minyak Minyak adalah istilah umum untuk semua cairan organik yang tidak larut/bercampur dalam air. Dalam arti sempit, kata 'minyak' biasanya mengacu ke minyak bumi (petroleum) atau bahkan produk olahannya: minyak tanah (kerosene). Namun demikian, kata ini sebenarnya berlaku luas, baik untuk minyak sebagai bagian dari diet makanan (misalnya minyak goreng), sebagai bahan bakar (misalnya minyak tanah), sebagai pelumas (misalnya minyak rem), sebagai medium pemindahan energi, maupun sebagai wangi-wangian (misalnya minyak nilam). Jenis-jenis minyak Dilihat dari asalnya terdapat dua golongan besar minyak:

minyak yang dihasilkan tumbuh-tumbuhan (minyak nabati) dan hewan (minyak hewani), dan

minyak yang diperoleh dari kegiatan penambangan (minyak bumi).

Minyak tumbuhan dan hewan Minyak tumbuhan dan hewan semuanya merupakan lipida. Dari sudut pandang kimia, minyak kelompok ini sama saja dengan lemak. Minyak dibedakan dari lemak berdasarkan sifat fisiknya pada suhu ruang: minyak berwujud cair sedangkan lemak berwujud padat. Penyusunnya bermacam-macam, tetapi yang banyak dimanfaatkan orang hanya yang tersusun dari dua golongan saja:o

Gliserida dan atau asam lemak, yang mencakup minyak makanan (minyak masak atau minyak sayur serta minyak ikan), bahan baku industri sabun, bahan campuran minyak pelumas, dan bahan baku biodiesel. Golongan ini biasanya berwujud padat atau cair pada suhu ruang tetapi tidak mudah menguap.

o

Terpena dan terpenoid, yang dikenal sebagai minyak atsiri, atau minyak eteris, atau minyak esensial (bukan asam lemak esensial!) dan merupakan bahan dasar wangi-wangian (parfum) dan minyak gosok. Golongan ini praktis semuanya berasal dari tumbuhan, dan dianggap memiliki khasiat penyembuhan ("aromaterapi").

Kelompok minyak ini memiliki aroma yang kuat karena sifatnya yang mudah menguap pada suhu ruang (sehingga disebut juga minyak "aromatik") (Anonymous, 2005). Minyak bumi Minyak bumi merupakan campuran berbagai macam zat organik, tetapi komponen pokoknya adalah hidrokarbon. Minyak bumi disebut juga minyak mineral karena diperoleh dalam bentuk campuran dengan mineral lain. Minyak bumi tidak dihasilkan dan didapat secara langsung dari hewan atau tumbuhan, melainkan dari fosil. Karena itu, minyak bumi dikatakan sebagai salah satu dari bahan bakar fosil. Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak bumi merupakan zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi merupakan zat anorganik yang dihasilkan secara alami di dalam bumi. Namun, pandangan ini diragukan secara ilmiah karena hanya memiliki sedikit bukti yang mendukung. Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus karang dan oleum minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak Bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.

Komposisi minyak bumi Komponen kimia dari minyak bumi dipisahkan oleh proses distilasi, yang kemudian, setelah diolah lagi, menjadi minyak tanah, bensin, lilin, aspal, dll. Minyak bumi terdiri dari hidrokarbon, senyawaan hidrogen dan karbon. Empat alkana teringan CH4 (metana), C2H6 (etana), C3H8 (propana), dan C4H10 (butana) semuanya adalah gas yang mendidih pada -161.6C, -88.6C, -42C, dan -0.5C, berturut-turut (-258.9, -127.5, -43.6, dan +31.1 F). Rantai dalam wilayah C5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat-kering lainnya. Rantai dari C6H14 sampai C12H26 dicampur bersama dan digunakan untuk bensin. Minyak tanah terbuat dari rantai di wilayah C10 sampai C15, diikuti oleh minyak diesel (C10 hingga C20) dan bahan bakar minyak yang digunakan dalam mesin kapal. Senyawaan dari minyak bumi ini semuanya dalam bentuk cair dalam suhu ruangan. Minyak pelumas dan gemuk setengah-padat (termasuk Vaseline) berada di antara C16 sampai ke C20. Rantai di atas C20 berwujud padat, dimulai dari "lilin, kemudian tar, dan bitumen aspal. Titik pendidihan dalam tekanan atmosfer fraksi distilasi dalam derajat Celcius:

minyak eter: 40 - 70 C (digunakan sebagai pelarut) minyak ringan: 60 - 100 C (bahan bakar mobil) minyak berat: 100 - 150 C (bahan bakar mobil) minyak tanah ringan: 120 - 150 C (pelarut dan bahan bakar untuk rumah tangga)

kerosene: 150 - 300 C (bahan bakar mesin jet) minyak gas: 250 - 350 C (minyak diesel/pemanas) minyak pelumas: > 300 C (minyak mesin) sisanya: tar, aspal, bahan bakar residu

Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak adalah zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi berasal dari zat anorganik yang dihasilkan secara alami dalam perut bumi. Namun, pandangan ini diragukan dalam lingkungan ilmiah. Pengolahan minyak Minyak yang dijumpai di pasaran dapat berupa zat murni, tetapi umumnya adalah larutan/campuran. Proses pengolahan minyak murni

(penyulingan/"refinery") biasanya mencakup pemisahan dari bahan-bahan residu diikuti dengan pendinginan (kondensasi). Proses pencampuran dengan bahanbahan tertentu jika diperlukan dapat dilakukan setelahnya. 2. Petrol Petrol (biasa disebut gasoline di Amerika Serikat dan Kanada; di Indonesia biasa disebut bensin) adalah cairan campuran yang berasal dari petroleum sebagaian besar terdiri dari hidrokarbon, digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin pembakaran dalam. Istilah gasoline banyak digunakan dalam industri minyak, bahkan dalam perusahaan bukan Amerika. Kadangkala istilah mogas (kependekan dari motor gasoline, digunakan mobil) digunakan untuk

membedakannya dengan avgas, gasoline yang digunakan oleh pesawat terbang ringan. Orang Amerika menggunakan 360 juta galon (1,36 milyar liter) gasoline setiap hari. 3. Pertamax Pertamax adalah bahan bakar minyak andalan Pertamina. Pertamax biasanya digunakan untuk kenderaan high-end atau tahun tinggi. Pertamax pertama kali diluncurkan pada tahun 1999 sebagai pengganti Premix 98 karena unsur MTBE yang berbahaya bagi lingkungan. Unsur MTBE mengakibatkan pencemaran air tanah di Texas, Amerika Serikat.

Keunggulan Pertamax dan Pertamax Plus :

Bebas timbal RON atau Research Octane Number tinggi 92 untuk Pertamax dan 96 untuk Pertamax Plus

Mesin lebih awet karena pembakaran lebih sempurna

Kelemahan Pertamax dan Pertamax Plus :

Harga per liter relatif mahal karena diproduksi untuk kendaraan high-end Kualitas terkadang tidak sesuai dengan yang dijanjikan (terkontaminasi)

4. Gas Gas adalah suatu fase benda. Seperti cairan, gas mempunyai kemampuan untuk mengalir dan dapat berubah bentuk. Namun berbeda dari cairan, gas yang tak tertahan tidak mengisi suatu volume yang telah ditentukan, sebaliknya mereka mengembang dan mengisi ruang apapun di mana mereka berada. Tenaga gerak/energi kinetis dalam suatu gas adalah bentuk zat terhebat kedua (setelah plasma). Karena penambahan energi kinetis ini, atom-atom gas dan molekul sering memantul antara satu sama lain, apalagi jika energi kinetis ini semakin bertambah. Kata "gas" kemungkinan diciptakan oleh seorang kimiawan Flandria sebagai pengejaan ulang dari pelafalannya untuk kata Yunani, chaos (kekacauan). 5. Diesel Diesel, di Indonesia lebih dikenal dengan nama solar, adalah suatu produk akhir yang digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin diesel yang diciptakan oleh Rudolf Diesel, dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.

Kegunaan Diesel mirip dengan minyak pemanas, yang digunakan di pemanasan sentral. Diesel digunakan dalam mesin diesel (mobil, kapal, sepeda motor, dll), sejenis mesin pembakaran dalam. Rudolf Diesel awalnya mendesain mesin diesel untuk menggunakan batu bara sebagai bahan bakar, namun ternyata minyak lebih efektif. Mesin diesel Packard digunakan dalam pesawat terbang seawal tahun 1927, dan Charles Lindbergh menerbangkan Stinson SM1B dengan mesin diesel Packard pada 1928. Perjalanan mobil bermesin diesel diselesaikan pada 6 Januari 1930. Perjalanan tersebut dimulai dari Indianapolis ke New York City - jarak sejauh (1300 km). Hal ini membuktikan kegunaan mesin pembakaran dalam. 6. Bahan bakar fosil Bahan bakar fosil, juga dikenal sebagai bahan bakar mineral, adalah sumber daya alam yang mengandung hidrokarbon seperti batu bara, petroleum, dan gas alam. Penggunaan bahan bakar fosil ini telah menggerakan pengembangan industri dan menggantikan kincir anging tenaga air, dan juga pembakaran kayu atau peat untuk panas. Ketika menghasilkan listrik, energi dari pembakaran bahan bakar fosil seringkali digunakan untuk menggerakkan turbin. Generator tua seringkali menggunakan uap yang dihasilkan dari pembakaran untuk memutar turbin, tetapi di pembangkit listrik baru gas dari pembakaran digunakan untuk memutar turbin gas secara langsung. Pembakaran bahan bakar fosil oleh manusia merupakan sumber utama dari karbon dioksida yang merupakan salah satu gas rumah hijau yang dipercayai menyebabkan pemanasan global. Sejumlah kecil bahan bakar hidrokarbon adalah bahan bakar bio yang diperoleh dari karbon dioksida di atmosfer dan oleh karena itu tidak menambah karbon dioksida di udara.

7. Biodiesel Biodiesel adalah sebuah alternatif bagi bahan bakar diesel berdasarpetroleum dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan. Secara kimia, ia merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak. Sebuah proses produksi transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses ini, tidak seperti minyak sayur langsung, biodiesel memiliki properti kombusi yang mirip dengan diesel petroleum, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, dia lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas. Biodiesel merupakan kandidat yang paling dekat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena ia merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini. Penggunaan dan produksi biodiesel meningkat dengan cepat, terutama di Eropa, Amerika Serikat, dan Asia, meskipun dalam pasar masih sebagian kecil saja dari penjualan bahan bakar. Pertumbuhan SPBU membuat semakin banyaknya penyediaan biodiesel kepada konsumen dan juga pertumbuhan kendaraan yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar (Anonymous, 2004). Hidrolisis ester dengan penggunaan katalis asam mengikuti rute parallel yang berbeda, penyerangan nukleofilik dilakukan oleh basa lemah, daripada oleh ion hidroksida yang merupakan basa kuat. Tetapi terjadi dalam ester yang terprotonasi lebih mudah dibanding pada ester bebas. Gambar dibawah ini mener

angkan paralelisme ini (Scharf and Malerich, 2000).

Hubungan yang sangat dekat menghubungkan transformasi antara transesterifikasi katalis asam dan basa, dimana gugus fungsi alcohol dari ester yang satu ditukarkan ke yang lain :

Sekali lagi, transesterifikasi dipengaruhi oleh konsentrasi : keberadaan alkohol akan mempengaruhi produk akhirnya (Wintner, 2002).

V. ALAT DAN BAHAN A. ALAT 1. Batang Pengaduk 2. Beaker Glass 3. Hot Plate / Pemanas Elektrik 4. Kondensor Refluks 5. Labu Erlenmeyer 6. Labu Ukur 7. Neraca 8. Piknometer 9. Spatula

B. BAHAN 1. Asam Klorida (HCl) 2. Metanol (CH3OH) 3. Minyak Sawit

C.GAMBAR ALAT

VI. PROSEDUR Sebanyak 75 mL metanol dimasukkan kedalam erlenmeyer, kemudian sedikit demi sedikit ditambahkan larutan asam klorida sebanyak 20 mL. Campuran metanol-asam klorida tersebut kemudian ditambahkan ke dalam 250 mL minyak sawit yang sudah bebas air. Campuran minyak-metanol-asam klorida itu kemudian direfluks selama kurang lebih 1 jam dengan merendam erlenmeyer dalam water bath, suhu dijaga konstan sekitar 60oC, sambil terus diaduk menggunakan magnetic stirrer. Setelah 1 jam, campuran didinginkan, lalu diukur berat jenisnya dengan menggunakan piknometer yang telah diketahui berat kosongnya.

VII. DATA PENGAMATAN & PERHITUNGAN Tabel Data Hasil Pengamatan Reagen/Zat Minyak Sawit Perlakuan Diambil 250 mL, dipanaskan Dimasukkan erlenmeyer Ditambahkan campuran 20 mL HCl dan 75 mL metanol Campuran Minyak dan metanol-HCl Direfluks selama 1 jam dalam water bath pada suhu 60oC, sambil terus diaduk Campuran didinginkan Fasa ester Terbentuk dua fasa Warna campuran berubah dari kuning menjadi agak coklat Terbentuk dua Fasa Hasil Minyak sawit bebas air

Diambil, lalu diukur berat Berat piknometer kosong jenisnya dengan piknometer = 44,1766 g Berat pikno + zat = 44,2792 g

Perhitungan :

Perhitungan Berat Jenis Zat Berat Piknometer Kosong = 44,1766 g Berat Piknometer + Zat = 44, 2792 g

Jadi, massa zat (m) = 44,2792 g 44,1766 g = 0,1026 g Volume piknometer = 10,00 mL Maka, berat jenis zat = m/v = 0,1026 g/10 mL = 0,0103 g/mL

VIII. PEMBAHASAN Percobaan ini bertujuan untuk membuat biodiesel dari minyak sawit. Prosedur pembuatan biodiesel ini disebut transesterifikasi. Pada reaksi transesterifikasi, dapat digunakan suatu katalis asam atau basa.Bila digunakan suatu katalis basa, larutan alkali (NaOH) dan metanol (CH3OH) dicampurkan untuk membentuk larutan Natrium metoksida (Na+CH3). Ketika larutan Natrium metoksida ini dicampurkan dengan minyak sawit, ikatan polar yang kuat dari natrium metoksida memecah trigliserida menjadi gliserin dan rantai ester (biodiesel), bersama-sama juga terbentuk sabun bila tidak berhati-hati dalam pembuatannya. Ester tersebut menjadi metil ester dan akan menjadi etil ester bila direaksikan dengan etanol sebagai pengganti dari metanol. Pada pembuatan biodiesel ini, hal pertama yang dilakukan adalah penyiapan larutan natrium metoksida. Larutan natrium metoksida ini dibuat dengan mencampurkan natrium hidroksida (NaOH) dan metanol (CH3OH). Pencampuran ini dilakukan hingga semua natrium hidroksida larut dalam metanol. Natrium hidroksida larut dalam metanol karena memiliki kepolaran yang sama. Sambil melarutkan, campuran diaduk agar natrium hidroksida lebih cepat larut. Pengadukan disini dapat menambah kelarutan karena dengan pengadukan maka interaksi atau tumbukan antar partikel larutan meningkat. Dengan adanya

pengadukan, energi kinetik masing-masing partikel akan bertambah sehingga partikel-partikel mudah bergerak dan interaksi serta tumbukannya semakin kuat. Pengadukan ini merupakan metode konvensional yang dapat meningkatkan kelarutan. Reaksi antara semua natrium hidroksida dengan metanol merupakan reaksi eksoterm (menghasilkan panas) membentuk molekul polar (Na+CH3). Setelah larutan natrium metoksida disiapkan, selanjutnya minyak sawit dipanaskan hingga 60C dan dicampurkan dengan larutan natrium metoksida, kemudian direfluks selama 1 jam. Akan tetapi, setelah minyak sawit dan natrium metoksida tercampur, terbentuk campuran kental seperti sabun. Apabila sabun terbentuk pada proses ini, berarti dalam sistem terdapat air dengan basa (natrium hidroksida) dan terjadilah reaksi esterifikasi. Air di sini mungkin diperoleh dari natrium hidroksida yang higroskopis (menyerap air dari udara) dan juga berasal dari metanol yang bukanlah metanol 100% yang berarti masih terdapat pelarutnya yaitu air. Oleh karena itu, prosedur diganti dengan mengganti basa dengan suatu katalis asam. Dalam percobaan ini digunakan asam klorida pekat. Apabila katalis yang dipakai asam, maka keberadaan air (yang berasal dari metanol) tidak berpengaruh pada reaksi ini dan tidak akan terjadi reaksi esterifikasi. Selanjutnya metode yang sama seperti di atas, yaitu pencampuran asam klorida dan metanol dengan minyak sawit yang telah dipanaskan 60C. Setelah itu direfluks sambil terus diaduk. Pengadukan campuran dilakukan selama 50 menit hingga 1 jam. Reaksi pada dasarnya dapat berlangsung dalam 30 menit, namun bila dilakukan lebih lama lebih baik. Proses transesterifikasi memisahkan metil ester dari gliserin. Ion metoksi (CH3O-) dari metanol akan mengikat rantai ester.

Setelah itu, campuran didiamkan dan dibiarkan dingin selama 1 jam dan temperatur dipertahankan sekitar 38C untuk menjaga gliserin yang terbentuk masih dalam fasa semicairan (semiliquid). Perlahan-lahan dilakukan dekantasi biodiesel yang terbentuk. Dari pembuatan biodiesel ini diperoleh bentuk dua fasa yaitu semicairan gliserin berwarna coklat kehitaman dan biodiesel yang dihasilkan berwarna kuning madu. Biodiesel yang dihasilkan dapat diuji kualitasnya dengan pengujian secara visual yaitu dengan uji nyala. Bila pengujian ini memberikan warna nyala, maka pembuatan biodiesel ini dapat dikatakan berhasil. Atau dalam percobaan ini ester (biodiesel) yang terbentuk diukur massa jenisnya dan didapat massa jenisnya sekitar 0,0103 g/mL

IX. KESIMPULAN Bahan bakar biodiesel dapat dihasilkan dari minyak sawit dan campuran metanol dengan katalis asam (HCl) melalui reaksi transesterifikasi. Dari percobaan didapat massa jenis ester (biodiesel) yang terbentuk adalah 0,0103 g/mL.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2004. Fuel and Gases. http://freespace.virgin.net/roger.hewitt/iwias/ fuelgases.htm. Anonymous. 2005. World Petroleum Oil. http://www.wikipedia.org/wiki/ petroil/2005 Scharf, W. , and Malerich, C. 2000. Preparation Of Soap. http://www2. latech. edu/~dmg/preparation_soap.PDF. Wintner, C. 2002. Hydrolysis of Esters. http://icn2. umeche.maine.edu/new nav/NewNavigator/labs/esters_hydrolysis.htm.