Perpustakaan Digital ITB

Bahan bakar terbarukan hydrotreated vegetable oil (HVO) yang diperoleh dari pemprosesan trigliserida minyak kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar minyak jenis solar. Kandungan sulfur HVO hampir tidak ada sehingga menghasilkan emisi gas buang kendaraan lebih ramah lingkungan. HVO memiliki kemiripan struktur kimia dengan minyak solar sehingga sangat sesuai untuk dipilih sebagai bahan pencampur. Selain itu, HVO memungkinkan digunakan tanpa memerlukan modifikasi infrastruktur penyimpanan, pendistribusian, maupun mesin kendaraan. Namun, kemiripan ini juga menimbulkan tantangan dalam pengujian HVO di dalam minyak solar. Penentuan kadar HVO menjadi penting untuk memastikan bahan bakar campuran memenuhi spesifikasi kualitas biofuel, sehingga pengembangan metode uji pengujian kadar HVO berbasis kelapa sawit di dalam minyak solar menjadi krusial. Beberapa metode analisis telah dikembangkan, namun belum memberikan kinerja analitik yang optimal. Penelitian ini bertujuan mengembangkan dan mengevaluasi kinerja analitik metode analisis kuantitatif menggunakan kromatografi gas (GC). Metode dikembangkan berdasarkan pendekatan eksperimental melalui pengaturan parameter kromatografi dan parameter analisis kuantitatif. Proses pengembangan metode diawali dengan pencirian acuan minyak solar dan HVO menggunakan kromatografi gas - spektrometer massa (GC-MS). Puncak acuan teridentifikasi sebagai puncak heptadekana dan puncak 2,6,10,14-tetrametilpentadekana (pristane). Heptadekana terdapat pada minyak solar dan HVO, sedangkan pristane hanya terdapat pada minyak solar. Nilai rasio luas area antara puncak heptadekana (H) dan pristane (P) pada minyak solar digunakan sebagai faktor koreksi (CF). CF ini akan bersifat khas untuk setiap sampel minyak solar sehingga perlu dilakukan optimasi kondisi pemisahan untuk mendapatkan CF yang akurat. Optimasi kondisi GC guna memperoleh resolusi (Rs) maksimum dan nilai simetri (As) minimum antara dua puncak acuan. Kondisi optimum adalah tekanan fasa gerak helium 11 Psi, volume injeksi sampel 0,5 µL, rasio split 250/1, suhu detektor 325 °C, laju alir hidrogen 35,0 mL/menit, dan program temperatur oven bertahap mulai suhu 120 °C ditahan selama 1 menit, lalu temperatur naik 8 °C/menit hingga 160 °C ditahan selama 10 menit, lalu naik 8 °C/menit hingga 220 °C, kemudian laju kenaikan 20 °C/menit hingga 300 °C dan ditahan selama 5 menit. Pada kondisi tersebut diperoleh nilai Rs sebesar 1,71 dan nilai As sebesar 1,54. Evaluasi kinerja analitik dilakukan untuk memastikan performa dari metode yang dikembangkan ini. Evaluasi yang dilakukan meliputi: linearitas, presisi, limit deteksi (LOD) dan limit kuantisasi (LOQ), serta akurasi. Pada uji linearitas, konsentrasi HVO 3 – 50 %v/v menghasilkan koefisien relasi R² = 0,9999. Presisi pada delapan titik konsentrasi dengan lima kali pengulangan, menghasilkan nilai simpangan baku relatif (RSD) 0,0 – 1,3 %. LOD dan LOQ dari metode yang dikembangkan yaitu sebesar 0,5 dan 1,6 %v/v, menunjukkan metode mampu melakukan analisis kuantifikasi pada kandungan analit yang rendah. Evaluasi nilai akurasi dan presisi, menunjukkan bahwa tidak terjadi perbedaan signifikan untuk konsentrasi 30 dan 40 %v/v HVO. Akurasi yang didapatkan memenuhi batas toleransi kesalahan 5%, sementara nilai RSD jauh di bawah batas yang ditentukan oleh Association of Official Analytical Chemists, AOAC. Validasi metode bertujuan untuk mengkonfirmasi keandalan penggunaan metode secara riil. Validasi metode yang dilakukan yaitu uji ketahanan, ketangguhan dan reprodusibilitas. Pada uji ketahanan, perubahan 5 % pada parameter GC dibandingkan kondisi optimum tidak memberikan perubahan signifikan pada konsentrasi HVO, nilai Rs dan As. Selain itu, metode ini menunjukkan konsistensi penurunan ataupun kenaikan kadar sampel sebesar 10 % ketika volume injeksi dikurangi ataupun dinaikkan 10%. Uji ketangguhan metode dilakukan menggunakan sampel dengan HVO pada konsentrasi 30 dan 40 %v/v. Variasi waktu penyimpanan hingga 56 hari dan kondisi penyimpanan terpapar cahaya dan gelap. Hasil yang diperoleh menunjukkan tidak ada perbedaan signifikan pada kedua konsentrasi baik terhadap waktu penyimpanan ataupun kondisi penyimpanan. Ini menunjukkan tidak adanya degradasi selama penyimpanan hingga dua bulan, serta menunjukkan bahwa stabilitas sampel tidak dipengaruhi oleh paparan cahaya selama penyimpanan di dalam wadah dengan tutup. Uji reprodubisilitas dikerjakan menggunakan lima sampel minyak solar berbeda dengan konsentrasi HVO 10 %v/v dan dianalisis secara acak oleh tiga kolaborator berbeda. Nilai konsentrasi yang didapatkan pada rentang 9,9 ± 0,05 hingga 10,5 ± 0,05 %v/v dan nilai RSD reprodusibilitas antar kolaborator sebesar 0,4 – 1,3 %. Seluruh hasil memenuhi kriteria nilai prediksi RSD untuk presisi dan reprodubilitas yang ditetapkan oleh AOAC. Hasil ini menunjukkan metode yang dikembangkan bersifat independen terhadap analis dan tangguh terhadap variasi matriks minyak solar, termasuk sampel mengandung FAME. Metode yang dikembangkan memiliki kinerja analitik yang sangat baik dalam hal linearitas, presisi, LOD, LOQ dan akurasi. Validasi metode juga menunjukkan metode sangat andal pada uji ketahanan, ketangguhan dan reprodusibilitas. Hasil evaluasi kinerja analitik dan validasi metode menunjukkan metode yang dikembangkan layak menjadi metode SNI untuk analisis kadar HVO berbasis kelapa sawit di dalam campuran minyak solar menggunakan kromatografi gas dengan detektor ionisasi nyala. Rancangan SNI yang disusun memuat mengenai ruang lingkup sampel, protokol analisis, rumus-rumus yang digunakan, pengolahan data, evaluasi kinerja analitik dan verfikasi serta validasi metode sebagai kontrol. Metode yang dikembangkan juga berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut sebagai metode prediktif dan adaptif untuk berbagai jenis minyak solar melalui pendekatan analisis multivariat. Clustering berbagai sampel minyak solar menggunakan k-Means menunjukkan tujuh dari sepuluh sampel acak memenuhi 95% tingkat kepercayaan pada penentuan konsentrasinya.