Upload
tranphuc
View
229
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PEMBUATAN BIODIESEL TANPA KATALIS
DENGAN AIR DAN METHANOL
SUBKRITIS
Oleh :
SUHADAK NASRULLAH NRP. 2311 105 002
ALFIN BARIK NRP. 2311 105 003
Dosen Pembimbing :
Siti Zullaikah, ST. MT. PhD.
Prof. Dr. Ir. H. M. Rachimoellah, Dipl. EST
Skripsi TK - 091383
Laborotorium Biomassa dan Konversi Energi
Jurusan Teknik Kimia
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
2014
Latar Belakang
Sumber energi dikategorikan menjadi 3
Sumber energi tidak dapat
diperbarui sehingga
ketersediaannya semakin
menipis.
Sumber energi fosil
Dibutuhkan tenaga
ahli dengan skill tinggi
sehingga sulit untuk
diaplikasikan.
Sumber energi fisi Sumber energi
terbarukan lebih ramah
lingkungan dan lebih
mudah untuk
diaplikasikan.
Sumber energi terbarukan
Biodiesel merupakan
bahan bakar alternatif
yang berasal dari
minyak nabati / hewani.
(Ma & Hanna 1999)
Proses produksi biodiesel
masih menggunakan katalis
basa yang harus
menggunakan minyak dengan
kandungan FFA yang rendah
(Sharma dkk. 2008).
Proses superkritis
beroperasi pada suhu
dan tekanan yang tinggi
dengan rasio methanol:
minyak yang terlalu
besar. (Tsai, dkk. 2012)
Kondisi operasi subkritis
berada pada suhu dan
tekanan yang lebih
rendah dari superkritis.
(Yeshitila, dkk. 2011)
Melakukan ekstraksi dan
reaksi secara langsung
dalam satu kali proses.
(Yeshitila, dkk. 2012)
Peneliti Terdahulu Paneliti Judul Hasil
Tsai dkk
2012
Biodiesel production with
continuous supercritical process:
Non-catalytic transesterification
and esterification with or without
carbon dioxide
Proses superkritis beroperasi pada
suhu dan tekanan tinggi, pada
kondisi superkritis CO2 tidak
berpengaruh terhadap yield.
Ju dkk
2012
Synthesis of biodiesel in
subcritical water and methanol
Konversi lebih dari 95%, proses
lebih simple, lebih ekonomis, dapat
digunakan pada minyak dengan
kadar air dan FFA tinggi.
Yeshitila dkk
2012
In situ biodiesel production from
wet Chlorella vulgaris under
subcritical condition
Pengadukan berpengaruh positif
terhadap proses reaksi. Kemurnian
FAME 89,71%.
Yeshitila dkk
2013
Catalyst-free biodiesel
preparation from wet Yarrowia
lipolytica Po1g biomass under
subcritical condition
Yield 38,42%
Paneliti Judul Hasil
Han dkk.
2005
Preparation of biodiesel from
soybean oil using supercritical
methanol and CO2 as co-
solvent.
Penambahan CO2 sebagai co-
solvent dalam proses pembuatan
biodiesel dalam reaktor batch
diperoleh yield FAME 98%
Pourali dkk.
2008
Subcritical water treatment of
rice bran to produce variable
materials
Semakin tinggi suhu semakin tinggi
hexane soluble yang diperoleh.
Tujuan Penelitian
• Mempelajari pengaruh waktu
reaksi terhadap yield dan
kemurnian biodiesel.
• Mempelajari pengaruh suhu
terhadap yield dan kemurnian
biodiesel.
• Mempelajari pengaruh
penambahan gas CO2 terhadap
yield dan kemurnian biodiesel
METODOLOGI PENELITIAN
Ektraksi Minyak Dedak Padi
Tujuan : Untuk mengetahui kandungan minyak dalam Dedak Padi
Dedak Padi
Soxhlet
Extraction
N-Hexane
Distillation
Minyak N-Hexane
Analisa Kadar FFA
Diagram Alir Produksi Biodiesel
DEDAK PADI : AIR : METHANOL
Pembilasan
Reaktor
Hexane
phase
CO2
N-Hexane
Solid + Water
Phase
DISTILASI
Crude Biodiesel
N-Hexane
Analisa Kadar FAME Analisa Kadar FFA
Skema Peralatan
Variabel Penelitian
• Variabel Tetap.
• Dedak Padi (dari Jember)
• Ratio Dedak Padi : Air : Methanol
5 gr : 20 ml : 5 ml
• Variabel Berubah
• Waktu reaksi.
1jam, 3 jam,dan 5 jam
• Suhu kondisi subkritis metanol
175oC, 200oC dan 225oC
• Tanpa dan dengan Penambahan CO2
0 bar, 3 bar, dan 5 bar
• Variabel Kontrol.
Yield dan Kemurnian Biodiesel
Analisa FFA (Free Fatty Acid)
Analisa FFA :
Menggunakan metode AOCS 75, 563–568 (Rukuddin, dkk. 1998)
Analisa Kadar FAME (Fatty Acid Metil Ester)
%𝑌𝑖𝑒𝑙𝑑 =𝐾𝑎𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐹𝐴𝑀𝐸 × 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙
𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑀𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘× 100%
GC (Gas Chromatographi) HP 5890
Kolom : OV-17
Gas pembawa : Nitrogen
Kecepatan : 28 ml/min
Pemanasan : 125oC sampai 275oC
Rate Pemanasan : 15oC/min
Larutan pembanding : Benzyl Alcohol
y = 0,739x
-
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
- 0,50 1,00 1,50
RA
TIO
AR
EA
RATIO BERAT
KURVA KALIBRASI FAME
Series1
Linear (Series1)
Kromatogram sampel
Karakteristik Bahan Baku
Ekstraksi soxhlet
• Dedak padi :
• Kadar minyak : 8,21%
• %FFA minyak : 90,91%
Pengaruh suhu & waktu reaksi terhadap % FAME
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6
% F
AM
E
Waktu Reaksi, jam
Tanpa CO2
175oC (5 bar)
200oC (20 bar)
225oC (43 bar)
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6
% F
AM
E
Waktu Reaksi, jam
Penambahan CO2 hingga 3 bar
175oC (25 bar)
200oC (38 bar)
225oC (51 bar)0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6
% F
AM
E
Waktu Reaksi, jam
Penambahan CO2 hingga 5 bar
175oC (30 bar)
200oC (42 bar)
225oC (52 bar)
• Lamanya waktu reaksi memberikan kesempatan terhadap molekul-molekul
reaktan untuk saling bertumbukan, sehingga kadar FAME akan semakin tinggi.
• Semakin tinggi suhu, maka semakin banyak energi yang digunakan reaktan
untuk saling bertumbukan, sehingga kadar FAME semakin tinggi.
Grafik a Grafik c Grafik b
Pengaruh suhu & waktu reaksi terhadap % FFA
-2
3
8
13
18
23
0 2 4 6
% F
FA
Waktu Reaksi, jam
Tanpa CO2
175oC
200oC
225oC
-2
3
8
13
18
23
0 2 4 6
% F
FA
Waktu Reaksi, jam
Penambahan CO2 hingga 3 bar
175oC
200oC
225oC
-2
3
8
13
18
23
0 2 4 6
% F
FA
Waktu Reaksi, jam
Penambahan CO2 hingga 5 bar
175oC
200oC
225oC
• Lamanya waktu reaksi memberikan kesempatan terhadap molekul-molekul
reaktan untuk saling bertumbukan, sehingga FFA akan semakin turun karena
terkonversi menjadi FAME.
• Semakin tinggi suhu, maka semakin banyak energi yang digunakan reaktan
untuk saling bertumbukan, sehingga FFA yang bereaksi semakin turun karena
teresterifikasi menjadi FAME.
Grafik a Grafik c Grafik b
Pengaruh suhu & waktu reaksi terhadap Yield
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6
% Y
ield
Waktu Reaksi, jam
Tanpa CO2
175oC
200oC
225oC 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6
% Y
ield
Waktu Reaksi, jam
Penambahan CO2 hingga 3 bar
175oC
200oC
225oC
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6
% Y
ield
Waktu Reaksi, jam
Penambahan CO2 hingga 5 bar
175oC
200oC
225oC
• Lamanya waktu reaksi memberikan kesempatan terhadap molekul-molekul
reaktan untuk saling bertumbukan, sehingga Yield akan semakin besar.
• Semakin tinggi suhu, maka semakin banyak energi yang digunakan reaktan untuk
saling bertumbukan, sehingga Yield semakin besar.
Grafik a Grafik c Grafik b
Pengaruh penambahan CO2 terhadap kemurnian FAME
-5
5
15
25
35
45
55
65
0 2 4 6
% F
AM
E
waktu reaksi, jam
175oC
0 bar (5 bar)
3 bar (25 bar)
5 bar (30 bar)
-5
5
15
25
35
45
55
65
0 2 4 6
% F
AM
E
waktu reaksi, jam
200oC
0 bar (20 bar)
3 bar (38 bar)
5 bar (30 bar)
-5
5
15
25
35
45
55
65
0 2 4 6
% F
AM
E
waktu reaksi, jam
225oC
0 bar (43 bar)
3 bar (51 bar)
5 bar (52 bar)
Gas CO2 sebagai co-solvent, memiliki sifat oksida asam sehingga membuat kondisi
asam pada reaksi esterifikasi. Kondisi asam ini menjadikan minyak lebih mudah
larut dalam methanol dan reaksi berlangsung lebih cepat. Sehingga Yield semakin
menigkat bila dibandingkan dengan tanpa penambahan CO2.
Grafik a Grafik c Grafik b
Pengaruh penambahan CO2 terhadap Yield
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6
% Y
ield
waktu reaksi, jam
175oC
0 bar
3 bar
5 bar0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6
% Y
ield
waktu reaksi, jam
200oC
0 bar
3 bar
5 bar0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6
% Y
ield
waktu reaksi, jam
225oC
0 bar
3 bar
5 bar
Gas CO2 sebagai co-solvent, memiliki sifat oksida asam sehingga membuat kondisi
asam pada reaksi esterifikasi. Kondisi asam ini menjadikan minyak lebih mudah
larut dalam methanol dan reaksi berlangsung lebih cepat. Sehingga kadar FAME
semakin menigkat bila dibandingkan dengan tanpa penambahan FAME
Grafik a Grafik c Grafik b
Kesimpulan
• Lamanya waktu reaksi berpengaruh pada kemurnian FAME dan persen yield, semakin lama waktu reaksi maka kemurnian FAME dan persen yield semakin besar.
• Perubahan suhu pemanas berpengaruh pada kemurnian FAME dan persen yield, semakin tinggi suhu pemanas maka kemurnian FAME dan persen yield semakin besar.
• Penambahan CO2 berpengaruh terhadap penurunan kadar FFA untuk semua variabel dan juga berpengaruh terhadap kenaikan kadar FAME dan persen Yield.
• Kadar FAME terbesar didapatkan sebesar 58,46% dengan Yield mencapai 40,55% pada 200oC dan penambahan CO2 hingga 3 bar dengan waktu reaksi selama 5 jam.
Terima Kasih