e-ISSN Number 2655 2967

## Journal of Chemical Process Engineering
Volume 4 Nomor 1 (2019) SINTA Accreditation Number 10/E/KPT/2019 Published by Corresponding Author Department of Chemical Engineering mersisinaga68@yahoo.com Faculty of Industrial Technology Universitas Muslim Indonesia, Makassar Address Jalan Urip Sumohardjo km. 05 (Kampus 2 UMI) Journal History Makassar- Sulawesi Selatan Paper received : 17 April 2019 Phone Number Received in revised form: 19 Mei 2019 +62 852 5560 3559 Accepted : 29 Mei  2019
+62 823 4988 0792

## Pengaruh Rasio Berat Asidfikasi Dan Persen  Berat Adsorben Terhadap Kemurnian Gliserol Dengan Metode Asidikasi Dan Adsorpsi
(The Effect Of Heavy Ratio Of Asidfication And Percent Of Weight Adsorben In Glycerol Purification By Asidication And Adsorption)

## Mersi Suriani Sinaga, Sandro Nadeak
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155
Kata Kunci: gliserol, asidifkasi, adsorpsi.
Key Words : glycerol, acidification, adsorption.

## Inti Sari
Meningkatnya  produksi  biodisel  sebagai  bahan  bakar  mengakibatkan  meningkatnya jumlah crude gliserol  sebagai  hasil  samping.  Untuk  itu  diperlukan  beberapa  perlakuan untuk  memanfatkan  gliserol  tersebut  dengan  cara    memurnikannya.  Penelitian  ini bertujuan untuk mengetahui rasio berat asam fosfat yang terbaik pada proses asidifikasi dan    persen  berat  adsorben  limbah  cangkang  telur  ayam    pada  proses  adsorpsi  untuk menghasilkan kemurnian gliserol dengan kadar yang tertinggi. Percobaan diawali dengan pretreatment gliserol  dengan  asam  fosfat  dengan  variabel  uji  rasio  b e r a t  (b/b) asam yang  ditambahkan  (1:0,2;  1:0,4;  1:0,6;  1:0,8  dan  1:1),  dilanjutkan  dengan  adsorpsi menggunakan  limbah  cangkang  telur  ayam  yang  sudah  diaktivasi  secara  termal  dengan variabel uji persen berat adsorben (%b/b) 3%, 6%, 9%, 12% dan 15% dengan kondisi reaksi kecepatan pengadukan 250 rpm dan waktu adsorpsi 120 menit.  Hasil  kemurnian  terbaik didapatkan  pada  rasio  berat  (b/b)  asidifikasi  1:0,6,  persen  berat  adsorben  (%b/b)  15% dengan kadar gliserol sebesar 67,22%, densitas 1,171 g/cm 3 , kadar air 2,796%, kadar abu 13,852% dan kadar MONG 16,130%. Hasil analisa gliserol yang sudah dimurnikan belum memenuhi standard gliserol  komersial berdasarkan British Standard 2621:1979 dimana kadar gliserol harus >80%, densitas 1,2671 g/cm 3 , kadar air <10%, kadar abu <10% dan kadar MONG <2,5%.

## Abstract
Increased biodiesel production as fuel caused amount of crude glycerol as a by-product increased. For this reason, some treatment is needed to utilize glycerol by purifying it. This study aims to determine the best ratio of phosphoric acid weight to the acidification process  and  the  weight  percent  of  chicken  eggshell  waste  adsorbent  in  the  adsorption process to produce the highest levels of glycerol purity. This research was begun with the pretreatment of glycerol using phosphoric acid with the variable of test weight ratio (b/b) acid  added  1:  0,2;  1:  0,4;  1:  0,6;  1:  0,8  and  1:  1  ,  continued  with  adsorption  using
thermally activated  chicken egg shell waste with the variable weight percent adsorbent (%b/b) 3%, 6%, 9%, 12% and 15% with reaction conditions, stirring speed 250 rpm and adsorption  time  120  minutes.  The  purest  result  was  obtained  at  weight  ratio  (b/b) acidification  of  1:  0,6,  weight  percent adsorbent  (%  b/b)  15%  with glycerol  content  of 67,22%, density 1,171 g / cm3, moisture content 2,796%, ash content 13,852% and MONG content  16.130%.  The  analysis  results  of  purified  glycerol  have  not  appropriated  the standard  of  commercial  glycerol  based  on  British  Standard  2621:  1979  with  glycerol content must >80%, density 1,2671 g/cm3, moisture content <10%, ash content <10% and MONG content <2,5%.

## PENDAHULUAN
Gliserol diperoleh sebagai produk samping dari empat  proses  yaitu  transesterifikasi  (produksi biodiesel),  safonifikasi  (produksi  sabun),  hidrolisis untuk  produksi  asam  lemak  dan  mikrobial  (Dhabhai dkk,  2016).  Untuk  produksi  biodiesel  setiap  ton  di peroleh 100 kg crude gliserol (Luo dkk, 2016) . Crude gliserol merupakan cairan yang sangat kental dengan warna  coklat  gelap  dan  memiliki  pH  9,6  (Pan  dkk, 2019) . Crude  gliserol  mengandung  impuritis  seperti garam anorganik, MONG dan air. MONG terdiri dari FAME  ( Fatty  Acid  Methyl  Ester ),  tri,  di  dan  mono gliserida,  beberapa  jenis  asam  lemak  bebas  dan metanol atau etanol (Chol dkk, 2018). Pada umumnya komposisi  dari crude gliserol  tergantung  pada  bahan baku dan proses yang digunakan dalam memproduksi biodiesel  (Thammarat  dkk,  2016). Crude gliserol pemanfaatannya sangat terbatas dan murah dibandingkan  dengan  gliserol  murni.  Gliserol  murni memiliki  pemanfaatan  yang  banyak  seperti  bahan baku  industri  makanan,  farmasi  dan  produk  kimia serta bahan bakar adkitif. Pemanfaatan crude gliserol terbatas karena kandungan garam dan impuritis yang tekandung  didalamnnya    sehingga  perlu  dilakukan pemurnian  untuk  mendapatkan  gliserol  murni  (Chen dkk, 2017).
Crude gliserol  dapat  dimurnikan  dengan distilasi, penukaran ion, pengolahan secara fisika dan kimia  seperti filtrasi,  safonifikasi,  asidifikasi, netralisai,  ekstraksi  dan  adsorpsi  (Elisa  dkk,  2019). Masing-masing  teknologi  pemurnian  gliserol  ini memiliki kelemahan dan keunggulan. Sebagai contoh untuk  proses  distilasi vakum,  keunggulannya menghasilkan  produk  dengan  kualitas  yang  tinggi, sedangkan  kelemahannya  memerlukan  energi  yang tinggi,  tidak  cocok  untuk  skala  kecil,  membutuhkan penanganan  untuk  pencucian  air,  dan  tidak  cocok untuk skala industri.
Aziz  (2014)  melaporkan  bahwa  pemurnian gliserol  dengan  menggunakan  asam  sulfat  dan adsorpsi dengan zeolit dapat meningkatkan kemurnian gliserol dari 60,74% menjadi  88,91%.  Lestari (2015) melaporkan  bahwa  konsentrasi  asam  fosfat  5%  dan berat  semen  putih  5  gram  pada  pemurnian  crude gliserol  diperoleh  kadar  kemurnian  tertinggi  yaitu 84,20%. Sedangkan Windi (2016) menggunakan asam klorida  untuk  proses  asidifikasi,  dilanjutkan  dengan proses  ekstraksi  dengan  kloroform  dan  adsorpsi dengan  karbon  aktif  dapat  meningkatkan  kemurnian gliserol  dari  74,716%  menjadi  90,90%.  Perbedaan proses  yang  digunakan,  penggunaan  asam  dalam proses  asidifikasi  dan  penggunaan  adsorben  ternyata mempengaruhi kemurnian gliserol yang diperoleh.
Cangkang  telur  merupakan  bagian  terluar  dari telur  yang  berfungsi  memberikan  perlindungan  bagi komponen-komponen  isi  telur  dari  kerusakan  secara fisik,  kimia  maupun  mikrobiologis.  Cangkang  telur tersusun atas kristal CaCO 3 (98,41%), MgCO 3 (0,84%) dan  Ca 3 (PO4) 2 (0,75%).  Cangkang  telur  memiliki kadar  kalsium  yang  cukup  tinggi  sehingga  memiliki potensi  untuk  menjadi  penyerap  atau  adsorben  (Ibnu Hajar dkk, 2016).
Dalam  penelitian  ini,  beberapa  proses  diatas dikombinasikan yaitu dengan menggunakan perlakuan asidifikasi  dengan  asam  fosfat  sebagai pretreatment awal  kemudian  dilanjutkan  dengan  adsorpsi  dimana adsorben  yang  digunakan  adalah  limbah  cangkang telur  ayam  yang  diharapkan  akan  didapat  gliserol dengan  kemurnian  yang  tinggi  dan  juga  warna  yang bersih.

## METODE PENELITIAN

## Bahan dan Alat Penelitian
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah crude gliserol  hasil  samping  pembuatan biodiesel  dengan  kemurnian  37,2283%,  asam  fosfat
(H 3 PO 4 ),  natrium  hidroksida  (NaOH)  (p.a)  12,5  M, aquades t  (H 2 O),  limbah  cangkang  telur  ayam,  asam sulfat (H 2 SO 4 ) 0,2 N, sodium periodate (NaIO 4 ), etilen glikol dan indikator biru bromtimol.

## Prosedur Penelitian
Pretreatment Bahan Baku Sebagai  langkah  pretreatment,  dimasukkan gliserol  dengan  berat  30  gram  ke  dalam erlenmeyer , kemudian ditambahkan asam fosfat dengan rasio yang telah  ditentukan.  Campuran  dipanaskan  hingga mencapai  suhu  70 0 C  dan  dilakukan  pengadukan dengan  kecepatan  250  rpm  selama  1  jam,  kemudian dimasukkan ke dalam corong pemisah dan didiamkan hingga  terbentuk  tiga  lapisan.  Dilfiltrasi  untuk menghilangkan  garam  yang  mengendap.  Lapisan gliserol  diambil  dan  dilakukan  penetralan  dengan NaOH.  Setelah  itu  gliserol  dievaporasi  untuk menghilangkan kadar air.

## Pembuatan Adsorben Cangkang Telur Ayam
Limbah  cangkang  telur  ayam  dicuci  dengan  air keran hingga bersih dan lapisan membran dilepas dan dipisahkan  dari  cangkangnya  kemudian  limbah cangkang  telur  ayam  dikeringkan  dan  dihancurkan menjadi  lebih  kecil  dengan  lumpang  dan  alu  serta digiling menjadi serbuk dengan ball mill. Selanjutnya serbuk  cangkang  telur  ayam  diayak  dengan  ayakan yang berukuran 100 mesh, hasil ayakan yang lolos di furnace selama 2 jam dengan suhu 600 0 C. Setelah itu hasil pemanasan disimpan dalam desikator selama 24 jam.

## Proses adsorpsi
Limbah  cangkang  telur  ayam  dan  gliserol dimasukkan  dengan  persen  berat  yang  telah ditentukan,  kemudian  dicampur  dengan  pengadukan 250 rpm selama 2 jam dan dilakukan filtrasi

## Analisis Produk
Analisis terhadap gliserol  yang telah dimurnikan meliputi  analisis  komposisi  bahan  baku  dan  produk dengan  kromatograf  gas,  kadar  air,  kadar  abu,  kadar MONG ( Matter Organic Non Glycerol ), pH, dan kadar gliserol.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Rasio  Berat Asidifkasi Terhadap Kemurnian Gliserol.
Gambar  1. Hubungan  Rasio  Berat Gliserol  dengan  Asam Fosfat terhadap Kemurnian Gliserol.
Secara  umum  dari  grafik  terlihat  bahwa  kadar gliserol akan meningkat seiring dengan bertambahnya rasio berat asam fosfat yang ditambahkan. Kadar  asam yang  semakin    tinggi,    akan  mengakibatkan  proses asidifikasi  emulsi  menjadi  asam  lemak  akan semakin tinggi,  sehingga  kadar  kemurnian  gliserol  pun  akan semakin baik. Dari gambar 1 dapat dilihat bahwa pada rasio  berat  gliserol  :asam  fosfat  1:0,6  diperoleh kemurnian  gliserol  tertinggi  dibandingkan  dengan rasio  berat  gliserol:asam  fosfat  yang  lain.  Hal  ini disebabkan oleh pH, dimana pH mempengaruhi kadar gliserol yang diperoleh. Pada pH 3 kadar gliserol akan menunjukkan  hasil  yang  optimum,  pada  pH  2 terjadi asidifikasi  yang  berlebih  dan  pada  pH  4  terjadi asidifikasi yang tidak sempurna. Dalam penelitian ini untuk  rasio  berat  gliserol:asam  fosfat  1:0,6  pH  yang diperoleh adalah 3 sehingga hasil yang diperoleh juga optimum.  Hal  ini  juga  didukung  oleh  penelitian- penelitian sebelumnya. Sadhukkan dan Ujjaini (2016) melaporkan  bahwa  kondisi  terbaik  untuk  pemurnian gliserol adalah menggunakan asam fosfat 0,43N pada pH 3,26 dengan kemurnian gliserol 90,4%.
Dari  gambar  1  dapat  juga  dilihat  sebelum penambahan asam  fosfat dengan rasio berat  gliserol : asam  fosfat  1:0,6  terjadi  asidifikasi  tidak  sempurna dimana  proses  asidifikasi  tidak  berjalam  maksimal sehingga  sabun  pada crude gliserol tidak terurai yang mengakibatkan  gliserol  tidak  dapat  dipisahkan  dari
0 10 20 30 40 50 60 70 1:0.2 1:0.4 1:0.6 1:0.8 1:1 Kem u r ni a n Gl is ero l (% )
Rasio Berat Gliserol : Asam Fosfat  (w/w)
garam dan asam lemaknya. Dari gambar 1 dapat juga dilihat  setelah  penambahan  asam  fosfat  dengan  rasio berat gliserol : asam fosfat 1:0,6 mengalami penurunan kadar  gliserol.  Hal  ini  disebabkan  karena  terjadi asidifikasi  berlebih  dimana  terjadi  stratum  antara asam  lemak  dan  lapisan  gliserol  yang  mengandung garam  yang  tidak  akan  bisa  mengendap  (Ardi  dkk, 2015).

## Pengaruh  Persen  Berat  Adsorben  Terhadap
Kemurnian Gliserol.
Gambar  2. Hubungan  Persen  Berat  Adsorben  Terhadap Kemurnian Gliserol.
Grafik   di   atas    menunjukkan hubungan persen berat  adsorben  terhadap  kemurnian  gliserol.  Secara umum  dari  grafik  terlihat  bahwa  kadar  gliserol  akan meningkat  seiring  dengan  bertambahnya  persen adsorben. Semakin bertambahnya kosentrasi adsorben, maka semakin banyak molekul adsorbat dan adsorben yang  saling  berinteraksi  dalam  proses  adsorpsi. Pengotor seperti asam lemak bebas, metil ester, air dan kalium  semakin  banyak  yang  teradsorpsi  (Aziz  dkk, 2014).  Hal  ini  juga  didukung  oleh  penelitian sebelumya.  Lestari,  dkk  (2015)  dalam  penelitiannya melaporkan  bahwa  pada  penambahan  berat  semen putih  yang  terbaik  adalah    sebanyak  5  gram  dengan kemurnian  gliserol  yang  diperoleh  adalah  84,20%. Semakin banyak semen putih yang ditambahkan maka kadar  gliserol  yang  di  peroleh  semakin  meningkat. Sedangkan  semen  putih  dalam  jumlah  sedikit  akan mengakibatkan  proses  penyerapan  warna  tidak berjalan optimal.

## Karateristik Gliserol Murni
Dari  tabel  1  dapat  dilihat  bahwa  kadar  gliserol yang  diperoleh  setelah  proses  adsorpsi  mengalami peningkatan.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  cangkang telur ayam berhasil mengurangi pengotor dalam crude gliserol seperti asam  lemak bebas,  metil ester air dan kalium. Dari tabel 1 dapat dilihat juga bahwa kadar air dan  kadar  abu  serta  MONG  setelah  proses  adsorpsi mengalami penurunan dibandingkan dengan kadar air dan  kadar  abu  serta  MONG  hasil  asidifikasi. Penurunan  kadar  air  disebabkan  karena  sebagian  air teradsorpsi  oleh  adsorben,  dimana  kadar  air  makin tinggi maka densitas gliserol akan makin rendah (Ardi dkk, 2015).
Kadar  abu  menunjukkan  kandungan  materi anorganik  seperti  garam  kalium,  yang  berasal  dari katalis  yang  digunakan  pada  proses  transesterifikasi. Kandungan  garam  ini  dipengaruhi  oleh  pH  dari perlakuan  kimia  yang  dilakukan  pada crude gliserol. Semakin  tinggi  pH  larutan  maka  semakin  meningkat pula kelarutan garam katalis dalam crude gliserol yang menyebabkan  tingginya  kadar  abu  (Aziz  dkk,  2014). Semakin rendah pH,  semakin  baik proses penguraian sabun  menjadi  asam  lemak  sehingga  sisa-sisa  logam pun akan lebih rendah yang mengakibatkan kadar abu rendah.    Densitas  gliserol  dipengaruhi  oleh  kadar  air yang  terkandung  didalam  produk.  Semakin  tinggi kadar  air,    semakin  rendah  densitas  gliserol,  begitu juga  sebaliknya  semakin  rendah  kadar  air  maka densitas gliserol juga akan meningkat. Pada penelitian ini  kadar  gliserol  dan  MONG  yang  diperoleh  masih dibawah  standard.  Hal  ini  disebabkan  karena crude glisero l yang  diperoleh  masih  banyak  mengandung katalis, mineral, monogliserida, digliserida, trigliserida,  air,  metil  ester  dan  alkohol  sehingga gliserol  yang  dimurnikan  dalam  penelitian  ini  belum sesuai dengan gliserol standard BS 2621 : 1979.
Tabel 1. Sifat Fisika Crude Gliserol, Gliserol Hasil Pemurnian, dan Gliserol Standard.
Sifat Fisika Crude Gliserol Gliserol Hasil Asidifikasi Gliserol Hasil Adsorpsi Gliserol Standard BS 2621:1979 Kadar Gliserol (%) 37,2283 58,135 67,22 >80 Densitas (gr/cm 3 ) 1,1134 1,156 1,171 1,2671 Kadar Abu (%) 22,7990 16,096 13,852 <10 Kadar Air (%) 6,7360 3,784 2,796 <10 MONG (%) 33,2367 21,985 16,130 <2,5 Warna Coklat Gelap Kuning
Bening Bening
30 35 40 45 50 55 60 65 70 0 3 6 9 12 15 18 Gliserol : A.Fosfat  (w/w) 1:1 Gliserol : A.Fosfat  (w/w) 1:0.8 Gliserol : A.Fosfat  (w/w) 1:0.6 Gliserol : A.Fosfat  (w/w) 1:0.4 Gliserol : A.Fosfat  (w/w) 1:0.2 Persen Berat Adsorben (%) w/w) Kem u r ni a n Gl is ero l (% )

## KESIMPULAN
Rasio berat asam fosfat yang terbaik pada proses asidifikasi  adalah  adalah  1:0,6    dan  persen  berat adsorben  limbah  cangkang  telur  ayam  yang  terbaik pada  proses  adsorpsi    adalah  15%  dengankemurnian gliserol yang diperoleh 67,222%.

## SARAN
Sebaiknya  pemurnian  gliserol  dalam  penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode ekstraksi dan adsorpsi, ekstraksi dilakukan dengan menggunakan pelarut non polar seperti kloroform dan adsorpsi  dilakukan  dengan  menggunakan  adsorben seperti silika.

## DAFTAR PUSTAKA
Ardi,  M.K.Aroua,  N.A.Hashim.  (2015).  Progress,
Prospect  And  Challenges  In  Glycerol Purifcation  Process  :  A  Review. Renewable and  Sustainable  Energy  Reviews ,  42,  1164- 1173.
A.Isalmi,  T. Las dan A.  Shabrina.  (2014).  Pemurnian Crude  Glycerol  Dengan  Cara  Pengasaman Dan  Adsorpsi  Menggunakan  Zeolit  Alam Lampung . Chem. Prog ,7 (2).
C.Jiaxin,  S.Yan,  X.Zhang,  R.D.  Tyagi  ,  R.Y. Surampalli,  J.  R.  Valero.  (2017).  Chemical and  Biological  Conversion  Of  Crude Glycerol  Derived  From  Waste  Cooking  Oil
To
Biodiesel.
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.10.04
4.
C. Chol, R. Dhabhai, A. K. Dalaia, M. Reaney. (2018). Purification Of Crude Glycerol Derived From Biodiesel  Production  Process:  Experimental
Studies  And  Techno-Economic  Analyses . Fuel Processing Technology , 178, 78–87.
D.  Ravi,  E.  Ahmadifeijani,  A.  K.  Dalai,  M.  Reaney. (2016). Purification Of Crude Glycerol Using
A  Sequential  Physico-Chemical  Treatment,
Membrane Filtration, And Activated Charcoal Adsorption. Separation and
Purification Technology ,168, 101–106.
E. Carolina, D. Oro, M. Bonato, J. V. Oliveira, M. V.
Tres, M. L. Mignoni, R. M. Dallago. (2019). A  New  Approach  For  Salts  Removal  From Crude  Glycerin  Coming  From  Industrial Biodiesel  Production  Unit. Journal  of
Environmental  Chemical  Engineering ,  7  , 102883.
I. Hajar, Ernawati, R. S. Sitorus, N. Mulianingtias, F. J. Welan. (2016). Efektivitas Adsorpsi Logam Pb 2+ Dan Cd 2+ Menggunakan Media
Adsorben  Cangkang  Telur  Ayam. Jurnal Konversi , 5, 1-7.
L.  M.  Arsa,  dan  I.  W.  Suirta.  (2015).  Pengaruh Konsentrasi  Asam  Fosfat  Dan  Berat  Semen Putih  Sebagai  Adsorben  Dalam  Pemurnian Crude Gliserol. Jurnal Kimia, 9(2), 279-288. Luo,  Xialon,  X.  Ge,  S.  Cui,  Y.  Li.  (2016).  Value-
Added  Processing  Of  Crude  Glycerol  Into Chemicals  And  Polymers. Bioresource Technology , 215, 144–154.
P.  Chaozhi,    G.  Y.  A.  Tan,  L.  Ge,  C.  L.  Chen,  J.  Y. Wang. (2019). Two-Stage Microbial
Conversion  Of  Crude  Glycerol  To  1,3- Propanediol  After  Pretreatment. Journal  of Environmental Management , 232, 615–624.
S.  Suvra  ,  U.  Sarkar.  (2016).  Production  of  purified glycerol  using  sequential  desalination  and extraction  of  crude  glycerol  obtained  during trans-esterification  of  Crotalaria  juncea  oil. Energy  Conversion  and  Management .  118, 450–458.
Thammarat, Paweena, A. Charoensaeng, U.
Suriyapraphadiloka.  (2016).  Design  And Economic  Analysis  Of  1,2-Propanediol Derived From Crude Glycerol. The Petroleum and Petrochemical College, Chulalongkorn University. Bangkok.
Thailand.
W.  M.  Surbakti.  (2016).  Pemurnian  Gliserol  Dengan Metode  Asidifikasi  Asam  Klorida  Dan Ekstraksi Dengan Pelarut Kloroform. Skripsi.
Teknik  Kimia.  Fakultas  Teknik.  Universitas Sumatera Utara.