Sofi’i, Imam (2018) Pemanfaatan Tegangan Listrik Untuk Meningkatkan Ekstraksi Minyak Mikroalga Sebagai Bahan Baku Biodiesel. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Biodiesel merupakan bahan bakar yang bersifat dapat diperbaharui, tidak beracun, dapat didegradasi, memiliki emisi rendah dan ramah lingkungan. Salah satu permasalahan pengembangan biodiesel adalah pada aspek bahan baku. Saat ini bahan baku biodiesel merupakan bahan pangan seperti sawit, kedelai, jagung, kelapa dan bahan baku lain seperti tanaman jarak, nyamplung, kapuk randu dan sebagainya. Bahan nabati yang memiliki potensi untuk dikembangkan dan bukan bahan pangan adalah mikroalga. Kendala penggunaan mikroalga sebagai bahan baku biodiesel adalah proses pengeluaran minyak. Pengambilan minyak mikroalga memerlukan biaya yang besar, sekitar 30-50% dari biaya keseluruhaan. Perlakuan pendahuluan terhadap mikroalga perlu dilakukan untuk mempermudah pengeluaran minyak. Minyak mikroalga terdapat pada sel yang dilindungi oleh membran sel. Agar minyak mudah dikeluarkan dari sel maka dinding sel perlu dirusak atau dibuat berpori. Metode yang memungkinkan untuk membuat pori pada membran sel adalah menggunakan aliran listrik. Terbentuknya pori akibat tegangan listrik disebut elektroporasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk (1) Mendapatkan metode pretreatment menggunakan aliran listrik untuk meningkatkan hasil ekstraksi minyak mikroalga sebagai bahan baku biodiesel. (2) Menentukan energi pretreatment menggunakan listrik tegangan menengah dan listrik tegangan rendah dalam membantu meningkatkan hasil ekstraksi minyak mikroalga. (3) Menentukan asam lemak yang terkandung dalam minyak mikroalga Nannochloropsis sp. Penelitian dilaksanakan pada bulan April 2016 sampai dengan April 2017 bertempat di Laboratorium Sentral Ilmu Hayati, Laboratorium Tegangan Tinggi, Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan Hasil Pertanian, Universitas Brawijaya Malang. Bahan yang digunakan adalah mikroalga Nannochloropsis sp. Penelitian dibagi menjadi 2 tahap. Tahap pertama menggunakan listrik tegangan menengah dengan kombinasi tiga perlakuan. Perlakuan pertama adalah tegangan (Vp) terdiri atas 3 level yaitu Vp1=10,71 kV; Vp2=11,2 kV; Vp3=12,66 kV, perlakuan kedua lama pretreatment (Tp) terdiri atas 2 level yaitu Tp1=30 detik, Tp2=90 detik, dan perlakuan ketiga molaritas larutan (Mp) terdiri atas 2 level yaitu Mp0=0 M dan Mp1=0,1 M. Penelitian tahap kedua menggunakan listrik tegangan rendah berasal dari listrik PLN dalam bentuk Ohmic Heating (OH) dengan perlakuan 3 faktor. Perlakuan pertama tegangan (Vh) terdiri atas 2 level yaitu Vh1=55 V dan Vh2=110 V, perlakuan kedua lama pretreatment (Th) terdiri atas 2 level yaitu Th1=30 detik, Th2=60 detik, dan perlakuan ketiga adalah molaritas larutan (Mh) terdiri atas 3 level yaitu Mh0=0 M; Mh1=0,01 M dan Mh2=0,1 M. Pengamatan dilakukan terhadap perubahan suhu dalam ruang pretreatment, arus dan tegangan listrik, rendemen minyak yang dihasilkan, dan komposisi asam lemak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan pretreatment mempengaruhi rendemen minyak. Pretreatment listrik tegangan menengah dan listrik tegangan rendah dilanjutkan dengan ekstraksi menggunakan pelarut kimia dapat meningkatkan rendemen minyak mikroalga Nannochloropsis sp. Rendemen minyak mikroalga hasil ekstraksi menggunakan pretreatment listrik teganganx menengah bervariasi antara 2,55-7,37%. Rendemen tertinggi pada kombinasi perlakuan tegangan 10,71 kV (E=3,57 kV/cm), lama paparan 30 detik dan molaritas larutan pengencer 0,1 M (Vp1Tp1Mp1) sedangkan terrendah terjadi pada kombinasi perlakuan tegangan 12,66 kV (E=4,22 kV/cm), lama paparan 90 detik dan molaritas larutan pengencer 0 M (Vp3Tp2Mp0). Rendemen minyak mikroalga hasil ekstraksi menggunakan pretreatment listrik tegangan rendah berkisar antara 3,06-11,20%. Rendemen tertinggi dihasilkan oleh kombinasi perlakuan tegangan 55 V, lama paparan 60 detik dan molaritas larutan 0,1 M (Vh1Th2Mh2) sedangan terrendah dihasilkan oleh kombinasi perlakuan tegangan 110 V, lama paparan 30 detik dan molaritas larutan 0,01 M (Vh2Th1Mh1). Besarnya energi pretreatment per kg minyak dari penggunaan listrik tegangan menengah berkisar antara 2.540-33.740 kJ/kg. Konsumsi energi terkecil dibutuhkan oleh kombinasi perlakuan tegangan 12,66 kV, lama paparan 30 detik dan molaritas larutan 0,1 M (Vp3Tp1Mp1) sedangkan energi terbesar dibutuhkan oleh perlakuan 10,71 kV, lama paparan 90 detik dan molaritas larutan 0 M (Vp1Tp2Mp0). Besarnya energi pretreatment per kg penggunaan listrik tegangan rendah bervariasi antara 2.360- 90.920 kJ/kg. Konsumsi energi paling rendah terjadi pada perlakuan tegangan 55 V, lama paparan 30 detik dan molaritas larutan 0 M (Vh1Th1Mh0) sedangkan konsumsi energi terbesar terjadi pada perlakuan tegangan 110 V, lama paparan 60 detik dan molaritas larutan 0,1 M (Vh2Th2Mh1). Hasil analisa GC-MS terhadap minyak mikroalga Nannochloropsis sp menghasilkan 31 senyawa asam lemak yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan termasuk sebagai bahan baku biodiesel
English Abstract
Biodiesel is a renewable, non-toxic, degradable, low emission and environmentally friendly fuel. One of the problems of biodiesel development is in feedstocks aspect. Currently biodiesel feedstocks are food such as palm, soybean, corn, coconut and other feedstocks such as jatropha, nyamplung, kapok and so on. Vegetable material that has the potential to be developed and not food is microalgae. The constraint of using microalgae as feedstocks of biodiesel is the process of oil expenditure. The extracting of microalgae oil costs a lot, about 30-50% of the cost of the whole. Preliminary treatment of microalgae needs to be done to facilitate oil put out. Microalgal oils are present in cells that are protected by cell membranes. In order for the oil to be easily removed from the cell, the cell wall needs to be damaged or made porous. The possible method to make pores on the cell membrane is to use the current of electricity. The formation of pores due to electrical voltage is called electroporation. The purpose of this research is to (1) get pretreatment method using electric current which can increase oil extraction result as feedstocks of biodiesel. (2) Determining pretreatment energy using medium and low voltage electricity to improve the extraction of microalgae oil. (3) Determining the fatty acids content in the microalgae oils Nannochloropsis sp. The research was conducted from April 2016 until April 2017 at the Central Laboratory of Biological Sciences, High Voltage Laboratory, Agricultural Food Processing Technique Laboratory, Brawijaya University, Malang. The material used is microalgae Nannochloropsis sp. The study is divided into 2 stages. The first stage uses a medium voltage electric with three treatments combination. The first treatment is the voltage (Vp) consisting of 3 levels ie Vp1=10,71 kV; Vp2=11,2 kV; Vp3=12,66 Kv. The second is pretreatment duration (Tp) consists of two levels: Tp1=30 seconds, Tp2=90 seconds, and the third treatment is solution molarity (Mp) consists of 2 levels: Mp0=0 M and Mp1=0,1 M. The second stage of research using low voltage electricity from PLN electricity in the form of Ohmic Heating (OH) with 3 factor treatments. The first treatment of voltage (Vh) consists of 2 levels Vh1=55 V and Vh2=110 V, the second is pretreatment duration (Th) consists of 2 levels ie Th1=30 seconds, Th2=60 seconds, and the third treatment are the molarity of the solution (M) consists of 3 levels ie Mh0=0 M; Mh1=0,01 M and Mh2=0,1 M. Observations to temperature change in the pretreatment chamber, electric current and voltage, yield of oil, and fatty acid composition. The results showed that pretreatment affected oil yield. Medium voltage electrical pretreatment and low voltage electricity followed by extraction using chemical solvent can improve the oil recovery of Nannochloropsis sp. The extraction yield of microalgae oils using medium voltage electric pretreatment varies from 2,55-7,37%. The highest yield of the combined voltage treatment was 10,71 kV (E=3,57 kV/cm), 30 seconds of exposure and molarity of 0,1 M diluent solution (Vp1Tp1Mp1) while the lowest combination in the 12,66 kV voltage (E=4,22 kV/cm), 90 seconds of exposure time and molarity solution 0 M (Vp3Tp2Mp0). The extraction yield of microalgae oils using low voltage electric pretreatment ranged from 3,06 to 11,20%. The highest yield was produced by a combination of 55 V treatments, 60-second exposure time and 0,1 M (Vh1Th2Mh2) molarity of the lowest produced by a combination of 110 V treatment, 30-second exposure andxii 0,01 M molarity (Vh2Th1Mh1). The amount of pretreatment energy per kg of medium voltage electricity usage ranges from 2.540-33.740 kJ/kg. The smallest energy consumption is required by a combination of 12,66 kV voltage treatments, 30-second exposure time and 0,1 M solution molarity (Vp3Tp1Mp1) while the greatest energy is required by 10,71 kV treatments, 90 seconds of exposure and molarity of 0 M (Vp1Tp2Mp0) . The amount of pretreatment energy per kg of low voltage electricity usage varies from 2.360-90.920 kJ/kg. The lowest energy consumption occurs to the 55 V treatment voltage, 30 seconds exposure time and molarity of 0 M solution (Vh1Th1Mh0) while the largest energy consumption occurs to a voltage treatment of 110 V, 60 seconds of exposure and molarity of 0,1 M solution (Vh2Th2Mh1). The result of GC-MS analysis on Nannochloropsis sp lipid microalgae produced 31 fatty acid compounds which can be used for various purposes including as fedstock of biodiesel.
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DIS/662.88/SOF/p/2018/061804678 |
| Uncontrolled Keywords: | BIODIESEL FULS, MICROALGAE, PLANT EXTRACTS, LOW VOLTAGE SYSTEMS |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 662 Explosives of explosives, fuels, related products > 662.8 Other fuels > 662.88 Biomas as fuel |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Teknik Industri Pertanian, Fakultas Pertanian |
| Depositing User: | Nur Cholis |
| Date Deposited: | 09 Jan 2019 01:58 |
| Last Modified: | 19 Oct 2021 07:17 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/162572 |
Preview |
Text
IMAM SOFI’I.pdf Download (6MB) | Preview |
Actions (login required)
 |
View Item |