analisis perbandingan performa dan emisi nox motor diesel berbahan bakar biodiesel minyak jelantah...
Post on 12-Oct-2015
77 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
i
SKRIPSI - ME09 1329
ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA DAN
EMISI NOx MOTOR DIESEL MENGGUNAKAN
BAHAN BAKAR BIODIESEL MINYAK JELANTAH
(WASTE COOKING OIL) DENGAN BIO SOLAR
MUHAMAD ARIF WAKHID
NRP. 4209 100 018
Dosen Pembimbing 1
Ir. Aguk Zuhdi M.F. , M.Eng, Ph.D
Dosen Pembimbing 2
Dr. I Made Ariana, S.T., M.T.
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
Fakultas Teknologi Kelautan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2013
-
SKRIPSI - ME09 1329
ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA DAN EMISI
NOx MOTOR DIESEL MENGGUNAKAN BAHAN
BAKAR BIODIESEL MINYAK JELANTAH (WASTE
COOKING OIL) DENGAN BIO SOLAR
MUHAMAD ARIF WAKHID
NRP. 4209 100 018
Dosen Pembimbing 1
Ir. Aguk Zuhdi M.F. , M.Eng, Ph.D
Dosen Pembimbing 2
Dr. I Made Ariana, S.T., M.T.
JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
Fakultas Teknologi Kelautan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2013
-
SKRIPSI - ME09 1329
COMPARATIVE ANALYSIS OF PERFORMANCE AND
EMISSION NOx OF DIESEL ENGINE USE WASTE
COOKING OIL BIODIESEL AND BIOSOLAR
MUHAMAD ARIF WAKHID
NRP. 4209 100 018
1st Supervisor
Ir. Aguk Zuhdi M.F. , M.Eng, Ph.D
2nd
Supervisor
Dr. I Made Ariana, S.T., M.T.
DEPARTMENT of MARINE ENGINEERING
Faculty of Marine Technology
Sepuluh Nopember Institute of Technology
Surabaya 2013
-
iii
-
iv
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
v
-
vi
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
vii
ANALISIS PERBANDINGAN PERFORMA DAN EMISI NOx
MOTOR DIESEL MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR
BIODIESEL MINYAK JELANTAH (WASTE COOKING OIL)
DENGAN BIO SOLAR
Nama Mahasiswa : Muhamad Arif Wakhid
NRP : 4209 100 018
Jurusan : Teknik Sistem Perkapalan
Dosen Pembimbing : Ir. Aguk Zuhdi M. F. ,M.Eng, PhD
I Made Ariana, ST., M.T., Dr.MarSc
Abstrak
Biofuel telah lama dikembangkan dan menjadi pusat
perhatian dunia untuk digunakan menjadi energi alternatif terbarukan.
Salah satu contoh dari biofuel yang mendapat perhatian khusus adalah
biodiesel. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan
biodiesel dari berbagai bahan nabati, misalnya dari bahan minyak
jelantah (waste cooking oil). Banyak penelitian yang menyatakan
bahwa biodiesel dari minyak jelantah ini bisa menggantikan solar di
masa mendatang seiring dengan krisisnya bahan bakar fosil. Salah satu
biofuel yang sudah digunakan dan dikembangkan sekarang ini adalah
biosolar yang diproduksi oleh PERTAMINA dengan komposisi
biodiesel dari CPO (crude palm oil) dan solar. Setiap biodiesel untuk
menjadi campuran solar sebagai biofuel, diperlukan suatu tes
performa,emisi NOx dan karakteristik bahan bakar pada suatu mesin
agar memenuhi standar yang telah ditetapkan. Penelitian ini membahas
uji performa dengan bahan bakar biodiesel minyak jelantah dan
membandingkan hasilnya dengan uji performa menggunakan biosolar
PERTAMINA. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, bahan bakar
biodiesel minyak jelantah secara karakteristik telah memenuhi standar
biodiesel menurut SNI. Disamping itu hasil uji performa pada daya,
SFOC (specific fuel oil consumption) dan torsi dari biodiesel minyak
jelantah memiliki performa yang lebih bagus. Tetapi saat pengujian
emisi NOx, biosolar PERTAMINA pada daya daya diatas 1,7 kW
menghasilkan emisi yang lebih baik.
Kata kunci : biodiesel minyak jelantah; uji performa; uji emisi NOx
-
viii
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
ix
COMPARATIVE ANALYSIS OF PERFORMANCE AND
EMISSION NOx OF DIESEL ENGINE USE WASTE
COOKING OIL BIODIESEL AND BIOSOLAR
Student Name : Muhamad Arif Wakhid
Student Id Number : 4209 100 018
Department : Marine Engineering
Supervisors : Ir. Aguk Zuhdi M. F. ,M.Eng, PhD
I Made Ariana, S.T, M.T, Dr.MarSc
Abstract
Biofuels have been developed and become the center of global
experiments to alternative renewable energy. One example of a
biofuel that have special concern is biodiesel. Some research has
performed to obtain biodiesel from various vegetable materials, one of
them made from waste cooking oil. Many studies that stated that
biodiesel from waste cooking oil can replace diesel fuel in the future
as decrease of fossil fuel production. One of biofuel that have been
used and developed today is BioSolar produced by Pertamina that
blending from CPO (crude palm oil) and solar. Each biodiesel to be a
mixture of diesel as biofuel, requires a performance test, NOx
emissions and fuel characteristics on an engine in order to meet the
established standards. This research discusses the performance test
with waste cooking oil biodiesel fuels and compare the results with
the performance test using BioSolar Pertamina. From the results of the
test, the waste cooking oil biodiesel fuel in compliance with the
characteristics of biodiesel according to SNI standars. In other that,
the results of engine performance test from the parameter power,
SFOC (specific fuel oil consumption) and torque, waste cooking oil
biodiesel has better performance. While from NOx emission test in
power above 1,7 kW biosolar PERTAMINA has better emission.
Keywords : biodiesel waste cooking oil; engine performance test;
engine NOx emission test
-
x
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
xi
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, yang
telah memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga skripsi
dengan judul Analisis Perbandingan Performa dan Emisi NOx Motor
Diesel Menggunakan bahan Bakar Biodiesel Minyak Jelantah (Waste
Cooking Oil) dengan Biosolar dapat terselesaikan dengan baik.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan
gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Fakultas
Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Penulis menyadari dalam pengerjaan skripsi ini masih banyak
kesalahan dan kekurangan. Hal ini dikarenakan keterbatasan ilmu
pengetahuan dan wawasan penulis. Untuk itu penulis sangat berharap
atas kritik dan saran dari berbagai pihak demi kesempurnaan dan
perbaikan isi laporan.
Dalam proses penyusunan skripsi ini penulis telah mendapatkan
dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, sehingga penulispun
mengucapkan terima kasih khususnya kepada :
1. Keluarga tercinta, Bapak dan Ibu tersayang yang selalu
memberikan segala curahan perhatian, doa, pengorbanan waktu
dan biaya serta selalu memberikan penyemangat tiada akhir
sampai penulis menyelesaikan studi S1 di Jurusan Teknik Sistem
Perkapalan FTK ITS. Serta adikku kecil si Lala yang masih lugu
yang selalu tidak lupa mendoakan dan memberikan semangat.
2. Bapak Ir. Aguk Zuhdi M. F. ,M.Eng, PhD dan Bapak I Made
Ariana, ST., M.T., Dr.MarSc selaku dosen pembimbing yang
telah memberikan segala ilmu pengetahuan, pengarahan, motivasi
dan saran-saran sehingga laporan skripsi ini dapat terselesaikan.
3. Tim penguji bidang MPP, Bapak Ir. Indrajaya Gerianto, M.Sc,
Bapak Ir. Tjoek Suprajitno, M.Eng., Bapak Semin, ST, MT,
-
xii
Ph.D, dan Bapak Dr. I Made Ariana, ST, MSc yang telah
memberikan masukan dalam pengerjaan skripsi ini.
4. Bapak Nur Afandi selaku teknisi Laboratorium Mesin Kapal dan
Getaran yang telah bersedia membantu penulis selama
eksperimen dilakukan dan memberikan pelajaran kepada saya
dalam menangani troubleshooting motor diesel.
5. Bapak Anto dari K3 Surabaya yang telah memberikan bantuan
waktu dan tenaga dalam pengambilan data tugas akhir.
6. Seluruh dosen & karyawan Teknik Sistem Perkapalan yang telah
membantu selama perkuliahan .
7. Rekan-rekan sesama pejuang skripsi semester genap 2012/2013,
yang telah saling mendukung dan saling berbagi dalam menjalani
proses pengerjaan skripsi ini.
8. Keluargaku di Laboratorium Mesin Kapal dan Getaran, yang
tidak bisa disebutkan satu persatu, terimaksih untuk
kebersamaannya selama ini.
9. Keluargaku kedua TAMENG 09 yang telah memberikan
kesan dan semangat dalam menjalani hidup selama penulis kuliah
di Teknik Sistem Perkapalan FTK ITS.
10. Seluruh warga Jurusan Teknik Sistem Perkapalan dan pihak lain
yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu.
Akhirnya penulis berharap semoga Skripsi ini dapat bermanfaat
bagi pembaca dan bisa menjadi referensi penelitian ataupun tugas lain.
Surabaya, Juli 2013
Penulis
-
xiii
DAFTAR ISI
Halaman Judul........................................................................ i
Lembar Pengesahan................................................................ iii
Abstrak.................................................................................... vii
Kata Pengantar....................................................................... xi
Daftar Isi................................................................................. xiii
BAB I PENDAHULUAN...................................................... 1
1.1 Latar Belakang............................................................
1.2 Perumusan Masalah Penelitian....................................
1.3 Batasan Masalah.........................................................
1.4 Tujuan........................................................................
1.5 Manfaat.......................................................................
1
2
2
3
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.............................................. 5
2.1 Biodiesel....................................................................
2.2 Minyak Jelantah.........................................................
2.3 Katalis dalam Pembuatan Biodiesel............................
2.4 Emisi..........................................................................
2.4.1 Oksida Nitrogen (NOx)...............................
2.5 Standar Emisi NOx (IMO MARPOL Annex VI...........
5
8
9
12
13
14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.................................. 17
3.1 Persiapan....................................................................
3.2 Pembuatan Biodiesel Skala Kecil (Sample)................
3.3 Pengujian Karakteristik Biodiesel...............................
3.4 Pembuatan Biodiesel Skala Besar...............................
3.5 Pra Eksperimen..........................................................
3.6 Pengambilan Data......................................................
3.7 Analisa Data..............................................................
3.8 Kesimpulan dan Saran...............................................
19
19
19
19
20
20
21
21
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN................................ 23
4.1 Pengujian Karakteristik Biodiesel Minyak Jelantah.....
4.2 Hasil Uji Performa Motor Diesel.........................................
4.2.1 SFOC (Specific Fuel Oil Consumption)...........
23
25
27
-
xiv
4.2.2 Daya Motor Diesel pada Beban Penuh............
4.2.3 Torsi Motor Diesel pada Beban Penuh............
4.3 Pengujian Emisi NOx Motor Diesel............................
4.4.1 Pengujian pada Variasi Pembebanan...........
4.4.2 Pengujian pada Variasi Putaran (rpm).........
4.4.3 Perbandingan Emisi NOx dengan Standar
IMO.................................................................
29
32
34
34
36
39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................... 43
5.1 Kesimpulan................................................................
5.2 Saran..........................................................................
43
44
DAFTAR PUSTAKA............................................................. 45
LAMPIRAN........................................................................... 47
-
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi............................................ 9
Gambar 2.2 Grafik standar batasan emisi NOx MARPOL
Annex VI..................................................................
15
Gambar 3.1 Flowchart Pengerjaan Skripsi................................... 18
Gambar 4.1 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan torsi
bahan bakar biosolar.................................................
25
Gambar 4.2 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan daya
bahan bakar biosolar.................................................
26
Gambar 4.3 Grafik perbandingan daya dengan SFOC pada
putaran 3300 rpm......................................................
28
Gambar 4.4 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan daya
pada beban penuh......................................................
30
Gambar 4.5 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan torsi
pada beban penuh......................................................
33
Gambar 4.6 Grafik perbandingan beban dengan NOx pada
putaran 3300 rpm......................................................
36
Gambar 4.7 Grafik pernbandingan putaran (rpm) dengan NOx
pada beban penuh.....................................................
38
-
xvi
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan Karakteristik Biodiesel dan Solar
(Petrodiesel).................................................................
7
Tabel 2.2 Batasan Emisi NOx pada MARPOL Annex VI........... 15
Tabel 4.1 Karakteristik Biodiesel Hasil Uji Laboratorium........... 23
Tabel 4.2 Tabel Hasil Uji NOx Biosolar pada Variasi
Pembebanan.................................................................
35
Tabel 4.3 Tabel Hasil Uji NOx Biodiesel Minyak Jelantah pada
Variasi Pembebanan....................................................
35
Tabel 4.4 Tabel Hasil Uji NOx Biosolar pada Variasi Putaran.... 37
Tabel 4.5 Tabel Hasil Uji NOx Biodiesel Minyak Jelantah pada
Variasi Putaran............................................................
37
Tabel 4.6 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biosolar pada
Variasi Pembebanan dengan Standar IMO..................
39
Tabel 4.7 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biosolar pada
Variasi Pembebanan dengan Standar IMO..................
40
Tabel 4.8 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biodiesel
Minyak Jelantah pada Variasi Pembebanan dengan
Standar IMO................................................................
40
Tabel 4.9 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biodiesel Minyak
Jelantah pada Variasi Pembebanan dengan Standar
IMO............................................................
40
-
xviii
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini penggunaan motor diesel sebagai penggerak utama
pada suatu kendaraan masih banyak dipakai di seluruh belahan
dunia. Hal ini disebabkan karena motor diesel memiliki ketahanan
dan keandalan yang tinggi dibandingkan dengan motor otto.
Karena alasan tersebut, penggunaan motor diesel sebagai objek
penelitian sangatlah tepat dikarenakan di masa mendatang daya
saing motor diesel masih baik penggunaannya dalam kehidupan
sehari-hari. Penggunaan motor diesel ini tidak lepas dari
ketergantungan dalam penggunaan bahan bakar minyak(BBM)
yang berasal dari bahan bakar fosil. Dalam jangka waktu yang
lama, penggunaan BBM yang berasal dari bahan bakar fosil ini
akan menyebabkan cadangan minyak bumi semakin berkurang.
Dari data statistik cadangan minyak bumi Indonesia hanya
bertahan 10 tahun kedepan dengan konsumsi bahan bakar minyak
masih mendominasi yaitu sebesar 42,99% dari konsumsi energi
total (Dirjen Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi
(EBTKE) Kementerian ESDM 2012). Dalam keadaan seperti ini,
diperlukan suatu terobosan untuk menggunakan energi alternatif
yang bisa berasal dari biofuel, biomassa dan biogas.
Pemanfaatan biofuel saat ini sudah banyak dikembangkan
dan sudah berhasil, salah satunya adalah biosolar yang merupakan
campuran bahan bakar fosil yaitu solar dengan minyak nabati
yang berasal dari minyak sawit atau crude palm oil (CPO). Selain
itu penelitian yang terbaru adalah penggunaan minyak jelantah
(waste cooking oil) murni sebagai alternatif biofuel untuk
menggantikan biosolar. Penggunaan minyak jelantah sebagai bio
-
2
fuel ini sudah dicobakan ke engine dan dinyatakan memiliki hasil
yang tidak jauh beda dengan biosolar. Dari kedua jenis bahan
bakar ini pasti memiliki emisi gas buang, tetapi dalam
penelitiannya belum dilakukan perbandingan data yang
menggambarkan bahan bakar yang mana yang lebih baik
digunakan. Untuk itu dalam penggunaannya di masa mendatang,
uji emisi ini sangat diperlukan untuk mendukung penggunaan
minyak jelantah sebagai bahan bakar alternatif.
1.2 Perumusan Masalah Penelitian
Bagaimana perbedaan performa motor diesel berbahan
bakar biodiesel dari minyak jelantah (waste cooking oil)
dengan biosolar?
Bagaimana perbedaan emisi NOx dari motor diesel
berbahan bakar biodiesel dari minyak jelantah (waste
cooking oil) dengan biosolar?
1.3 Batasan Masalah
Dari permasalahan yang harus diselesaikan di atas, maka
perlu adanya pembatasan masalah serta ruang lingkupnya agar
dalam melakukan eksperimen nantinya tidak melebar dan
mempermudah dalam melakukannya. Batasan tersebut yaitu :
1. Motor diesel yang digunakan untuk pengujian ketahanan
adalah merk Kipor Model KM 178F Engine dengan daya
maksimum sebesar 3,68 kW dan putaran maksimum sebesar
3600 rpm
2. Minyak goreng bekas yang digunakan untuk memproduksi
biodiesel adalah jenis minyak goreng bermerk Kuncimas
3. Katalis yang digunakan saat reaksi transesterifikasi adalah
KOH
-
3
4. Campuran biodiesel minyak jelantah dengan solar
PERTAMINA adalah 7,5% dan 92,5%.
1.4 Tujuan
Mengetahui performa mesin diesel jika digunakan dua jenis
bahan bakar yang berbeda.
Mengetahui perbandingan kandungan emisi antara biosolar
dan biodiesel minyak jelantah (waste cooking oil).
1.5 Manfaat
Hasil penelitian yang dilakukan nantinya diharapkan dapat
memberikan informasi dan data mengenai performa dan emisi
yang terkandung dalam biosolar Pertamina dan biodiesel murni
dari minyak jelantah (waste cooking oil).
-
4
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel
Biodiesel merupakan salah satu jenis biofuel (bahan bakar
cair dari pengolahan tumbuhan) di samping Bio-etanol. Biodiesel
adalah senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses
alkoholisis (transesterifikasi) antara trigliserida dengan metanol
atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi alkil ester dan
gliserol; atau esterifikasi asam-asam lemak (bebas) dengan
metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi senyawa
alkil ester dan air.
Salah satu langkah untuk menghasilkan biodiesel adalah
menggunakan proses transesterifikasi. Proses transesterifikasi dan
esterifikasi dapat digabungkan untuk mengolah bahan baku
dengan kandungan asam lemak bebas sedang sampai tinggi
seperti CPO low grade.
Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20
serta mengandung oksigen. Adanya oksigen pada biodiesel
membedakannya dengan petroleum diesel (solar) yang komponen
utamanya hanya terdiri dari hidro karbon. Jadi komposisi
biodiesel dan petroleum diesel sangat berbeda. Biodiesel terdiri
dari metil ester asam lemak nabati, sedangkan petroleum diesel
adalah hidrokarbon. Namun, biodiesel mempunyai sifat kimia dan
fisika yang serupa dengan petroleum diesel (solar) sehingga dapat
digunakan langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan
petroleum diesel.
Energi yang dihasilkan oleh biodiesel relatif tidak berbeda
dengan petroleum diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU),
sehingga engine torque dan tenaga kuda yang dihasilkan juga
-
6
sama. Walaupun kandungan kalori biodiesel serupa dengan
petroleum diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen,
maka flash pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar.
Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada
suhu kamar, maka biodiesel lebih aman daripada petroleum diesel
dalam penyimpanan dan penggunaannya. Di samping itu,
biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa bensen yang
karsinogenik, sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang
lebih bersih dan lebih mudah ditangani dibandingkan dengan
petroleum diesel.
Penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi emisi karbon
monoksida, hidrokarbon total, partikel, dan sulfur dioksida. Emisi
nitrous oxide juga dapat dikurangi dengan penambahan konverter
katalitik. Kelebihan lain dari segi lingkungan adalah tingkat
toksisitasnya yang 10 kali lebih rendah dibandingkan dengan
garam dapur dan tingkat biodegradabilitinya sama dengan
glukosa, sehingga sangat cocok digunakan pada kegiatan di
perairan untuk bahan bakar kapal/motor. Biodiesel tidak
menambah efek rumah kaca seperti halnya petroleum diesel
karena karbon yang dihasilkan masuk dalam siklus karbon. Untuk
penggunaan biodiesel pada dasarnya tidak perlu modifikasi pada
mesin diesel, bahkan biodiesel mempunyai efek pembersihan
terhadap tangki bahan bakar, injektor dan selang. (Musanif 2008).
Dalam penggunaanya pada diesel engine, emisi gas buang
yang dihasilkan ternyata juga lebih baik dalam beberapa hal
dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar konvensional.
Hasil penelitian melaporkan tingkat emisi carbon monoksida,
emisi partikel, smoke berkurang secara significant. Penurunan
masing masing unsur bisa dilihat pada National Biodiesel Board.
Namun diantara berbagai jenis emisi, hanya emisi NOx lah yang
meningkat. Dilaporkan bahwa penggunaan biodiesel murni dapat
-
7
meningkatkan emisi NOx sebesar 13 persen. (National Biodiesel
Board)
Dengan melihat perbandingan karakteristik antara biodiesel
dan solar pada tabel 2.1 dapat dipastikan bahwa biodiesel
berpotensi sebagai bahan bakar pengganti solar.
Tabel 2. 1 Perbandingan Karakteristik Biodiesel dan Solar
(Petrodiesel)
Fisika Kimia Biodiesel Solar (Petrodiesel)
Kelembaban (%) 0,1 0,3
Engine Power Energi yang
dihasilkan 128.000
BTU
Energi yang
dihasilkan 130.000
BTU
Viskositas 4,8 cts 4,6 cts
Densitas 0,8624 g/mL 0,8750 g/mL
Bilangan Setana 62,4 53
Engine Torque Sama Sama
Modifikasi Engine Tidak Diperlukan -
Konsumsi Bahan
Bakar
Sama Sama
Lubrikasi Lebih Tinggi Lebih Rendah
Ermisi CO rendah, total
hidrokarbon, sulfur
dioksida, dan
Nitroksida
CO tinggi, total
hidrokarbon, sulfur
dioksida, dan
Nitroksida
Penanganan
Lingkungan
Flamable rendah
Toxisitas rendah
Flamable lebih
tinggi
Toxisitas lebih
tinggi 10 kali
Keberadaan Renewable Non-renewable
Sumber : CRE-JTB 2001
-
8
2.2 Minyak Jelantah
Minyak jelantah adalah minyak yang digunakan untuk
menggoreng secara berulang-ulang dalam selang waktu yang
berbeda (minyak goreng disimpan dalam beberapa waktu).
Penggunaan minyak jelantah hingga tiga kali pemakaian, masih
bisa dimaklumi/ ditoleransi (dianggap tidak membahayakan
kesehatan manusia). Tetapi jika penggunaannya hingga lebih dari
tiga kali, apalagi jika minyak goreng tersebut berubah warnanya
hingga kehitaman, maka akan menyebabkan kemudharattan bagi
kesehatan manusia. (Budiatman, 2010)
Minyak jelantah merupakan limbah dan bila ditinjau dari
komposisi kimianya, minyak jelantah mengandung senyawa-
senyawa kimia yang bersifat karsiogenik (berbahaya bagi tubuh
manusia) yang timbul selama proses penggorengan. Pemakaian
minyak jelantah yang terus menerus dipastikan akan
menimbulkan suatu penyakit bagi tubuh manusia seperti jantung
koroner hingga kanker. (Riswan, 2007)
Secara kimia, minyak jelantah sangat berbeda dengan
minyak sawit yang belum digunakan untuk menggoreng. Pada
minyak sawit terdapat sekitar 45,5% asam lemak jenuh yang
didominasi oleh asam lemak palmiat dan sekitar 54,1% asam
lemak tak jenuh yang didominasi oleh asam lemak oleat.
Sedangkan pada minyak jelantah, angka asam lemak jenuh jauh
lebih tinggi daripada angka asam lemak tidak jenuhnya. Asam
lemak jenuh sangat berbahaya bagi tubuh karena dapat memicu
berbagai penyakit penyebab kematian, seperti penyakit jantung
dan stroke. (Budiatman, 2010)
-
9
2.3 Katalis Dalam Pembuatan Biodiesel
Reaksi dalam mengubah dari minyak nabati ke biodiesel
sering disebut transesterifikasi. Minyak nabati terdiri dari
triglycerides yang terdiri dari kandungan glycerol-ester asam
lemak (fatty acids). Glycerol dalam biodiesel memiliki sifat yang
sangat sulit terbakar pada temperatur ruang bakar di mesin,
sedangkan bagian ester memiliki sifat yang bagus jika digunakan
sebagai media pembakaran. Tujuan utama dari pembuatan
biodiesel adalah mengubah triglycerides dari glycerol-ester ke
methyl ester dari asam lemak dengan proses transesterifikasi.
Untuk reaksi transesterifikasi bisa dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 2. 1 Reaksi Transesterifikasi
Katalis yang sering digunakan untuk reaksi
transesterifikasi yaitu alkali, asam, atau enzim. Alkali yang sering
digunakan yaitu natrium metoksida (NaOCH3), natrium
hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), kalium metoksida,
-
10
natrium amida, natrium hidrida, kalium amida, dan kalium hidrida
(Sprules and Price, 1950). Natrium hidroksida dan natrium
metoksida merupakan katalis yang paling banyak digunakan.
Natrium metoksida lebih efektif dibandingkan natrium hidroksida
Untuk perbandingan molar alkohol dan asam lemak 6:1,
perolehan ester untuk NaOH 1% dan NaOCH3 0,5% hampir sama
setelah direaksikan selama 60 menit Namun, pada perbandingan
molar alkohol dan asam lemak 3:1, katalis natrium metoksida
menunjukkan hasil yang lebih baik (Fredman et. al., 1984).
Kalium hidroksida (KOH) mempunyai beberapa
kelebihan dibandingkan dengan katalis lainnya. Pada akhir
proses, KOH yang tersisa dapat dinetralkan dengan asam fosfat
menjadi pupuk (K3PO4) sehingga proses produksi biodiesel
dengan katalis KOH tidak menghasilkan limbah cair yang
berbahaya bagi lingkungan. Selain itu, KOH dapat dibuat dari abu
pembakaran limbah padat pembuatan minyak nabati.
Asam yang dapat digunakan diantaranya asam sulfat
(H2SO4), asam fosfat, asam klorida, dan asam organik. Katalis
asam yang paling banyak banyak dipakai adalah asam sulfat.
Pada kondisi operasi yang sama, katalis alkali jauh lebih
cepat daripada katalis asam (Fredman et. al., 1984). Alkali dapat
memberikan perolehan yang tinggi untuk waktu reaksi sekitar 1
jam sedangkan asam baru memberikan perolehan ester yang
tinggi setelah bereaksi selama 3-48 jam. Pada alkali perolehan
ester akan memuaskan untuk perbandingan molar alkohol dan
asam lemak 6:1 sedangkan pada asam baru memberikan
perolehan ester yang memuaskan untuk perbandingan molar
alkohol dan asam lemak 30:1. Tetapi, katalis alkali tidak
mengizinkan adanya kandungan asam lemak bebas dalam jumlah
besar pada reaktan karena akan terjadi reaksi penyabunan.
-
11
Widyastuti (2007) membuat biodiesel dari minyak jarak
dengan menggunakan reaksi transesterifikasi, namun sebelumnya
minyak jarak tersebut diproses melalui reaksi esterifikasi untuk
menghilangkan kadar asam lemak bebasnya (free fatty acid) yang
tergolong tinggi (lebih dari 2%). Pada proses esterifikasi
perbandingan volume minyak jarak pagar dengan methanol
(sebagai penghilang kadar FFA) adalah 4:1, massa katalis H2SO4
0,5% dari berat minyak, suhu pada saat reaksi esterifikasi adalah
60 0C, kecepatan pengadukkan 500 rpm dan waktu yang
diperlukan untuk proses ini selama 2 jam. Untuk proses
transestrifikasi, minyak jarak yang kadar FFA-nya telah hilang
direaksikan dengan methanol menggunakan katalis KOH, zeloit
alam dan zeloit sintetik 4A (digunakan sebagai perbandingan
terhadap metil esteryang dihasilkan) yang nantinya akan
didapatkan larutan metil ester dan gliserol. Proses transesterifikasi
memerlukan waktu 1 jam dengan perbandingan volume minyak
dan methanol 4:1, massa katalis 1% dari berat minyak, pada suhu
75 0C, dan kecepatan pengadukkan 500 rpm. Dari hasil penelitian
tersebut, didapatkan bahwa penggunaan katalis KOH memberikan
hasil yang lebih baik pada reaksi transesterifikasi dibandingkan
dengan penggunaan katalis zeloit alam maupun zeloit sintetik 4A.
Widyawati (2007) memberikan penjelasan mengenai
macam-macam katalis yang digunakan dalam proses pembuatan
biodiesel. Terdapat dua macam jenis katalis, yaitu katalis jenis
homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen berada pada
fasa yang sama seperti reaktan dan produk. Katalis homogen yang
banyak digunakan pada reaksi transesterifikasi adalah katalis
basa/ alkali seperti kalium hidroksida (KOH) dan natrium
hidroksida (NaOH) (Darmoko. 2000). Kelemahan pada katalis
ini adalah bersifat asam (korosif), berbahaya jika kontak langsung
dengan manusia, sulit dipisahkan dari produk sehingga terbuang
-
12
saat pencucian, hanya dapat digunakan pada skala laboratorium,
sulit dilakukan secara komersial, operasi pada fase cair dibatasi
pada kondisi suhu dan tekanan sehingga peralatan yang
digunakan lebih kompleks dan diperlukan pemisahan antara
produk dengan katalis (Widyastuti, 2007). Karenanya katalis
homogen digunakan terbatas pada idustri bahan kimia tertentu,
obat-obatan dan makanan. Katalis kedua yaitu katalis heterogen
dimana katalis ini berbentuk padat dan banyak digunakan pada
reaktan berwujud cair atau gas contohnya CaO dan MgO.
Penggunaan katalis ini menguntungkan dengan beberapa alasan,
yaitu kondisi reaktan yang ringan, masa hidup katalis yang
panjang, biaya katalis yang rendah, ramah lingkungan, katalis
heterogen dapat dipisahkan dari produk dengan penyaringan dan
dapat digunakan kembali, dan konstruksi peralatan yang
digunakan lebih sederhana (Sembiring, 2008).
2.4 Emisi
Gas buang yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor
terutama terdiri dari senyawa yang tidak berbahaya seperti
nitrogen, karbon dioksida dan uap air, tetapi didalamnya
terkandung juga senyawa lain dengan jumlah yang cukup besar
yang dapat membahayakan gas buang membahayakan kesehatan
maupun lingkungan. Bahan pencemar yangterutama terdapat
didalam gas buang buang kendaraan bermotor adalah karbon
monoksida (CO), berbagai senyawa hindrokarbon, berbagai
oksida nitrogen (NOx) dan sulfur (SOx), dan partikulat debu
(PM) termasuk timbel (PB). Bahan bakar tertentu seperti
hidrokarbon dan timbel organik, dilepaskan keudara karena
adanya penguapan dari sistem bahan bakar. (Tugaswati 2010).
Semua gas buang tersebut bisa menyebabkan gangguan
kesehatan dan juga polusi terhadap lingkungan. Pencemaran oleh
-
13
sulfur oksida terutama disebabkan oleh dua komponen sulfur
bentuk gas yang tidak berwarna, yaitu sulfur dioksida (SO2) dan
Sulfur trioksida (SO3), dan keduanya disebut sulfur oksida (SOx).
Sulfur dioksida mempunyai karakteristik bau yang tajam dan
tidak mudah terbakar diudara, sedangkan sulfur trioksida
merupakan komponen yang tidak reaktif. Di bawah ini akan
dijelaskan beberapa jenis emisi yang terkandung dalam gas buang
beserta dampaknya.
2.4.1 Oksida Nitrogen (NOx)
Oksida Nitrogen (NOx) adalah kelompok gas nitrogen
yang terdapat di atmosfir yang terdiri dari nitrogen monoksida
(NO) dan nitrogen dioksida (NO2). Walaupun ada bentuk
oksida nitrogen lainnya, tetapi kedua gas tersebut yang paling
banyak diketahui sebagai bahan pencemar udara. Nitrogen
monoksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak
berbau sebaliknya nitrogen dioksida berwarna coklat
kemerahan dan berbau tajam.
Nitrogen monoksida terdapat diudara dalam jumlah lebih
besar daripada NO2. Pembentukan NO dan NO2 merupakan
reaksi antara nitrogen dan oksigen diudara sehingga
membentuk NO, yang bereaksi lebih lanjut dengan lebih
banyak oksigen membentuk NO2. (Anonim, 2010, Parameter
Pencemaran Udara)
NOx memiliki peran yang sangat besar terhadap
pencemaran udara yang dapat menimbulkan bahaya pada
kesehatan manusia dan lingkungan. NOx terbentuk akibat
proses pembakaran yang ada di ruang bakar dengan
temperatur yang tinggi dimana hasil pembakaran tersebut
terdiri dari gas nitrat oksida (NO) dan nitrogen dioksida
(NO2). Kedua kandungan gas ini jika digabungkan dinamakan
-
14
NOx. Presentase gas yang dihasilkan saat proses pembakaran
ini terdiri dari NO (90-95%) dan jumlah NO2 lebih rendah
yaitu (5-10%). Selain itu gas nitrous oxide (N2O) juga
terbentuk dengan presentase yang kecil. Oksida nitrat perlahan
akan teroksidasi di udara dan menjadi nitrogen oksida. Reaksi
ini juga akan dipercepat dengan adanya ozon (O3) yang ada di
atmosfer dan senyawa organik yang reaktif. (Departemen
Energi Nasional Amerika, 1996)
Penggunaan bahan bakar biodiesel dapat mengurangi
kandungan particulate matter (PM), total hydrocarbon (THC)
dan carbon monoksida (CO). Tetapi sebaliknya, jumlah
kandungan NOx semakin meningkat. (Fosseen, Goetz,
Borgelt, Hires (1995).
2.5 Standar Emisi NOx (IMO; MARPOL Annex VI)
IMO (international maritime organization) merupakan
badan internasional dari Persatuan Bangsa Bangsa (PBB) yang
dibentuk dengan tujuan mempromosikan tentang maritime safety.
IMO didirikan oleh konferensi internasional di Geneva pada
tahun 1958. Salah satu peraturan dari IMO yang mengatur tentang
polusi yang diakibatkan oleh kapal adalah MARPOL. Pada bulan
september 1997 MARPOL telah mengalami amandemen dan
penambahan isi yaitu Annex VI mengenai peraturan untuk
pencegahan polusi udara dari kapal. MARPOL Annex VI ini
membatasi kandungan NOx dan SOx yang diakibatkan oleh gas
buang pada mesin kapal dan melarang semua emisi yang bisa
menyebabkan kerusakan lapisan ozone.
-
15
Tabel 2. 2 Batasan emisi NOx pada MARPOL Annex VI
Sumber : IMO, 2008
Tabel dan grafik mengenai standar emisi NOx yang ditunjukkan
dengan batasan-batasan Tier I sampai Tier III bisa dilihat pada
tabel 2.2. dan gambar 2.2.
Gambar 2. 2 Grafik standar batasan emisi NOx MARPOL
Annex VI
-
16
Standar emisi IMO secara umum mengacu pada standar
dari Tier I sampai Tier III. Amandemen pada MARPOL Annex
VI pada bulan Oktober 2008 menyebutkan bahwa :
1 Ketentuan kualitas bahan bakar baru dimulai pada
bulan Juli 2010.
2 Standar emisi NOx pada Tier II dan Tier III
diberlakukan untuk mesin-mesin terbaru.
3 Ketentuan NOx untuk Tier I diberlakukan untuk
mesin yang sudah ada sebelum tahun 2000.
-
17
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang digunakan untuk menyelesaikan
permasalahan pada penelitian ini adalah dengan menggunakan
pengujian/ eksperimen dan juga uji sample di laboratorium.
Eksperimen dilakukan dengan mengoperasikan motor diesel
untuk mengetahui performa motor diesel dengan menggunakan
dua perbandingan antara bahan bakar yang berbeda yaitu biosolar
dengan biodiesel minyak jelantah. Sedangkan untuk pengujian
sample di laboratorium, sample yang diuji adalah karakteristik
dari biodiesel minyak jelantah untuk dibandingkan dengan
karakteristik dari biosolar Pertamina. Detail pengerjaan adalah
sebagai berikut :
1. Persiapan
2. Pembuatan biodiesel dalam skala kecil (sample)
3. Pengujian karakteristik biodiesel
4. Pembuatan biodiesel berskala besar
5. Pra eksperimen
6. Pengambilan data
Uji performa pada motor diesel
Uji emisi NOx
7. Analisa data
8. Kesimpulan, saran dan rekomendasi
Detail langkah pengerjaan bisa dilihat di gambar 3.1 tentang
flowchart pengerjaan skripsi.
-
18
Gambar 3. 1 Flowchart pengerjaan skripsi
-
19
3.1 Persiapan
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan bahan dan data
untuk menunjang jalannya penelitian.
3.2 Pembuatan Biodiesel Skala Kecil (sample)
Pada tahap ini dilakukan pembuatan biodiesel dalam skala
kecil dengan tujuan untuk pengujian karakteristik biodiesel
sebagai sample untuk membandingkannya dengan karakteristik
biosolar PERTAMINA dan meminimalisir kesalahan yang terjadi
dalam proses pembuatan biodiesel dalam skala besar nantinya.
Jika dalam pengujian karakteristik telah memenuhi, maka akan
dilakukan pembuatan biodiesel dalam skala besar.
3.3 Pengujian Karakteristik Biodiesel
Pengujian karakteristik biodiesel dilakukan di laboratorium
Energi dan Teknik Kimia ITS Surabaya. Pengujian ini hanya
untuk memastikan apakah biodiesel yang dibuat telah sesuai
komposisinya dengan standard yang diterapkan oleh ASTM.
3.4 Pembuatan Biodiesel Skala Besar
Pada tahap ini dibuat biodiesel dalam skala besar sebagai
feedstock biodiesel yang akan digunakan dalam proses uji
performa dan uji emisi NOx pada tahapan selanjutnya. Pembuatan
biodiesel dalam skala besar ini prosesnya mengacu pada tahap
sebelumnya yaitu tahapan pembuatan biodiesel skala kecil
(sample) dengan maksud agar karakteristik yang telah diuji
dengan biodiesel sample memiliki kesamaan dengan biodiesel
yang telah dibuat dalam skala besar.
-
20
3.5 Pra Eksperimen
Pada tahap ini dilakukan pengecekan awal mesin terlebih
dahulu mengenai kondisi mesin, basic performa mesin, full load
dari mesin untuk mengetahui kondisi awal mesin sebelum
dilakukan uji performa. Data mesin yang digunakan dalam
pengambilan data adalah sebagai berikut.
Merk : Kipor Diesel Engine
Model : KM 178 F
Type : In line, single cylinder, 4
stroke, air cooled, direct
injection
Bore x Stroke (mm) : 78 x 64
Piston Displacement (L) : 0,305
Rated Power/Rated Speed
(kW/r/min)
: 3,68/3000
4/3600
3.6 Pengambilan Data
Pada tahap ini dilakukan pengambilan data berupa
perbandingan performa dan kandungan emisi dari dua bahan
bakar yang berbeda yaitu biodiesel dari minyak jelantah dengan
biosolar Pertamina. Bahan bakar biodiesel minyak jelantah akan
dicampur dengan solar PERTAMINA untuk mendapatkan biofuel
dengan komposisi campuran 7,5% biodiesel minyak jelantah dan
92,5% Solar PERTAMINA. Campuran ini bisa disebut juga
dengan B7,5. Data yang didapatkan berupa perbandingan dengan
menggunakan variasi pembebanan yang berbeda pada motor
diesel. Data yang dihasilkan akan disampaikan dalam bentuk
grafik dan tabel.
-
21
Uji Performa Motor Diesel
Pelaksanaan percobaan pada tahap ini dengan memakai
biosolar pertamina dan biodiesel minyak jelantah
kemudian membandingkan hasilnya. Biodiesel yang
dipakai adalah dengan asumsi bahwa biodiesel yang
dihasilkan dari beberapa tahap produksi adalah homogen.
Pada pengambilan data akan diambil pengaruh pemakaian
kedua bahan bakar diatas terhadap daya yang dihasilkan
engine, SFOC (specific fuel oil consumption) untuk
percobaan dengan variable speed dan constant speed.
Uji Emisi NOx
Pelaksanaan percobaan pada tahap ini dengan memakai
biosolar pertamina dan biodiesel minyak jelantah
kemudian membandingkan hasilnya. Pengambilan data
dilakukan dengan variable speed dan constant speed,
akan tetapi pada beban tertentu dan putaran mesin
tertentu.
3.7 Analisa Data
Pada bagian ini dilakukan analisa dengan berbekal data-
data yang telah diperoleh dari hasil uji emisi dan performa untuk
menjawab pertanyaan yang mendasari penelitian ini, yaitu
Bagaimana perbedaan emisi antara biosolar dengan biodiesel
yang berasal dari minyak jelantah dan pengaruhnya terhadap
ruang bakar mesin?
3.8 Kesimpulan & Saran
Di tahap ini telah dapat dilakukan penarikkan kesimpulan
dan jawaban dari permasalahan yang mendasari penelitian ini.
-
22
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
23
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini dilakukan analisa dan pembahasan pada
pengujian karakteristik dari biodiesel minyak jelantah, hasil
pengujian performa motor diesel dan hasil pengujian emisi NOx.
Hasil analisa ditampilkan dalam bentuk grafik dan tabel.
4.1 Pengujian Karakteristik Biodiesel Minyak Jelantah
Hasil pengujian laboratorium ditampilkan dalam tabel 4.1
dengan beberapa parameter yang telah diujikan. Beberapa
parameter pengujian tersebut tidak mencangkup semua parameter
pengujian yang telah ditetapkan oleh SNI (standar nasional
indonesia) seperti pada tabel I.2 lampiran I, dikarenakan hanya
parameter tertentu yang berpengaruh terhadap uji performa dan
uji emisi NOx pada motor diesel. Sehingga perlu
mempertimbangkan parameter yang tepat. Berikut tabel hasil
pengujian karakteristik biodiesel.
Tabel 4. 1 Karakteristik Biodiesel Hasil Uji Laboratorium
Parameter Satuan Hasil Analisa Metode Analisa
Viscositas cPs 12.50 ASTM D-445
Calorific
Value kcal/kg 9172,55 ASTM D-240
Flash Point 0C 198 ASTM D-93
Cetane
Number
51,6 Octane Analyzer
ASTM D-13
Pada tabel 4.1 terdapat empat parameter yang telah
diujikan. Parameter pertama yaitu nilai viskositas kinematis dari
biodiesel. Pada tabel disebutkan nilai viskositas hasil pengujian
-
24
biodiesel minyak jelantah sebesar 12,5 cPs. Hasil viskositas disini
menunjukkan nilai viskositas dinamis yang nilainya tidak
dicantumkan di standar SNI. Parameter kedua yaitu nilai kalori
(calorific value) dari biodiesel. Nilai ini menunjukkan berapa
nilai kalori bakar dari biodiesel yang telah dibuat dan dalam
standar tabel karakteristik menurut SNI tidak dicantumkan dan
tidak ada batasan minimal berapa nilai kalori dari biodiesel.
Pengambilan pengujian pada parameter kedua ini didasarkan pada
kebutuhan pengujian performa dan emisi NOx, dikarenakan nilai
kalori suatu bahan bakar sangat berpengaruh terhadap dua
pengujian tersebut. Parameter ketiga yaitu nilai flash point yang
merupakan titik nyala dari bahan bakar. Dari hasil pengujian
laboratorium nilai flash point biodiesel minyak jelantah sebesar
198oC. Nilai ini sudah memenuhi standar flash point dari
karakteristik biodiesel menurut SNI pada tabel I.2 lampiran I
yaitu sebesar minimal 100oC, sehingga flash point biodiesel
minyak jelantah memenuhi syarat sesuai dengan SNI . Parameter
terakhir dari hasil pengujian laboratorium yaitu angka setana
(cetane number). Dari hasil pengujian laboratorium angka setana
biodiesel minyak jelantah sebesar 51,6. Nilai tersebut sudah
masuk dalam kategori cetane number yang disyaratkan SNI
seperti pada tabel I.2 lampiran I yaitu sebesar minimal 51.
Sehingga dari semua parameter pengujian laboratorium nilainya
sesuai dengan karakteristik biodiesel yang disyaratkan oleh SNI.
Hasil perbandingan antara biodiesel hasil uji laboratorium
dengan karakteristik biodiesel yang disyaratkan SNI, sample
biodiesel minyak jelantah ini bisa diproduksi lebih banyak lagi
untuk keperluan pengujian performa dan pengujian emisi NOx
motor diesel.
-
25
4.2 Hasil Uji Performa Motor Diesel
Dalam pengujian performa atau unjuk kerja motor diesel
harus dilakukan engine setup terlebih dahulu untuk mengetahui
letak beban penuh pada setiap putaran yang divariasikan. Dalam
pengujian engine setup ini digunakan bahan bakar biosolar
PERTAMINA. Pada pengujian engine setup ini digunakan
variasi putaran dari 2900, 3000, 3100, 3200, dan 3300 rpm. Hal
ini bertujuan untuk mengetahui estimasi daya maksimum dan
torsi maksimum pada putaran tertentu.
Gambar 4. 1 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan
torsi bahan bakar biosolar
Setelah divariasikan dengan beberapa putaran seperti
pada gambar 4.1 bisa dilihat bahwa putaran pada torsi maksimum
terjadi pada putaran 3200 rpm dengan torsi sebesar 6,32 kN.m,
sedangkan putaran pada daya maksimum terjadi pada putaran
-
26
3300 rpm dengan daya sebesar 2,12 kW yang ditampilkan pada
gambar 4.2.
Dari hasil uji engine setup motor diesel diatas kemudian
bisa digunakan sebagai acuan dalam pengujian performa dan
pengujian emisi NOx. Berikut ini grafik yang menjelaskan
tentang hasil percobaan pra eksperimen untuk mendapatkan acuan
putaran pada torsi maksimum dan putaran pada daya maksimum.
Gambar 4. 2 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan daya
bahan bakar biosolar
Pengujian performa pada motor diesel ini bertujuan untuk
mengetahui kinerja dari motor diesel dengan melihat daya, SFOC
(specific fuel oil consumption), dan torsi yang dihasilkan saat
penelitian. Dalam pengujian performa ini digunakan
perbandingan dua bahan bakar yang berbeda yaitu dengan
menggunakan biosolar PERTAMINA dibandingkan dengan
biodiesel minyak jelantah. Bahan bakar biodiesel minyak jelantah
ini juga dicampur dengan solar dari PERTAMINA dengan
komposisi sebesar 7,5% biodiesel minyak jelantah dan 92,5%
-
27
solar murni PERTAMINA. Penetapan komposisi ini didasarkan
pada komposisi campuran pada biosolar PERTAMINA yang
digunakan sebagai pembanding yaitu 7,5% FAME (fatty acid
methyl ester) dan 92,5% solar murni.
Dasar yang digunakan dari pengujian performa motor
diesel ini berdasarkan hasil pengujian engine setup dengan acuan
pada putaran yang menghasilkan daya maksimum yaitu putaran
3300 rpm dan putaran yang menghasilkan torsi maksimum yaitu
putaran 3200 rpm.
4.2.1 SFOC (Specific Fuel Oil Consumption)
Pada grafik perbandingan daya dengan SFOC
seperti pada gambar 4.3 menunjukkan performa motor
diesel ketika dijalankan dengan dua bahan bahan bakar
yang berbeda yaitu biosolar PERTAMINA dan
biodiesel minyak jelantah. Pada kondisi tersebut motor
diesel diputar pada putaran 3300 rpm. Daya yang
dihasilkan oleh bahan bakar biosolar PERTAMINA saat
beban penuh (full load) yaitu sebesar 1,74 kW dengan
SFOC sebesar 525,2 gr/kWh. Sedangkan daya yang
dihasilkan dengan menggunakan bahan bakar biodiesel
minyak jelantah sebesar 1,97 kW dengan SFOC sebesar
521,8 gr/kWh.
Hasil uji performa dengan perbandingan kedua
bahan bakar seperti pada gambar 4.3 yang ditunjukkan
dengan perbandingan daya dengan SFOC bisa
disimpulkan bahwa bahan bakar biodiesel minyak
jelantah memiliki performa lebih bagus jika digunakan
pada putaran 3300 rpm.
-
28
Gambar 4. 3 Grafik perbandingan daya dengan SFOC pada
putaran 3300 rpm
Hal ini bisa dilihat dari daya yang dihasilkan
bahan bakar biodiesel minyak jelantah memiliki nilai
lebih besar dengan SFOC yang lebih rendah yaitu
dengan daya sebesar 1,97 kW dan SFOC sebesar 521,8
gr/kWh. Bahan bakar biodiesel minyak jelantah ini
mengalami peningkatan daya sebesar 13,21% dan
penurunan SFOC sebesar 0,65% dibandingkan dengan
menggunakan bahan bakar biosolar PERTAMINA.
SFOC yang dihasilkan oleh bahan bakar biodiesel
miyak jelantah pada daya 1,3 kW dan 1,6 kW seperti
pada gambar 4.3, menghasilkan SFOC yang lebih tinggi
dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA pada daya
yang sama. Hal tersebut bisa diakibatkan karena
pengaruh viskositas biodiesel minyak jelantah lebih
tinggi dibandingkan standar biodiesel pada umumnya
seperti pada tabel 4.2. Viskositas ini berpengaruh
-
29
terhadap atomisasi bahan bakar dan proses
penginjeksian bahan bakar. Hasil yang sama juga
diperoleh pada penelitian Zuhdi (2002) dengan bahan
bakar CME (Castor Methyl Ester) B100. Proses
atomisasi yang kurang bagus ini akan menyebabkan
unburn bahan bakar sehingga konsumsi bahan bakar
naik (Zuhdi dkk, 1996). Yakup (2003) dalam
penelitiannya juga menyebutkan bahwa viskositas
bahan bakar berpengaruh terhadap atomisasi dan
penguapan bahan bakar.
Pengujian performa dengan perbandingan daya
dengan SFOC seperti gambar 4.3 tidak hanya dilakukan
pada putaran 3300 rpm, tetapi divariasikan juga dari
3300 sampai 2900. Hasil pengujian yang lain bisa
dilihat di lampiran 2 pada grafik perbandingan daya
dengan SFOC. Pada pembahasan selanjutnya akan
dijelaskan beberapa grafik hasil pembebanan pada
motor diesel yang paling ekonomis dalam artian pada
setiap variasi rpm tertentu akan menghasilkan daya
maksimum dengan konsumsi bahan bakar yang paling
minimum, salah satu contohnya seperti pada penjelasan
gambar 4.3 dengan variasi putaran 3300 rpm.
Penjelasan mengenai hasil pembebanan penuh (full
load) pada setiap variasi putaran bisa dilihat pada
gambar 4.4 sampai 4.5 dibawah ini.
4.2.2 Daya Motor Diesel pada Beban Penuh
Pengujian untuk mengetahui daya yang
dihasilkan dengan perbandingan dua bahan bakar yang
berbeda ini sebenarnya tidak hanya pada beban 3000
watt. Untuk variasi beban yang lain mulai dari 1000
-
30
watt sampai 2500 watt bisa dilihat di lampiran 2 pada
grafik perbandingan putaran dengan daya. Pada grafik
tersebut kecenderungan bahan bakar biodiesel minyak
jelantah menghasilkan daya yang lebih kecil
dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA pada
setiap penurunan beban dengan variasi putaran.
Gambar 4. 4 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan daya
pada beban penuh
Perbandingan penggunaan dua bahan bakar yang
berbeda pada motor diesel dengan pengujian performa
pada beban penuh disampaikan dalam bentuk grafik
perbandingan putaran (rpm) dengan daya seperti pada
gambar 4.4, didapatkan hasil pada pengoperasian motor
diesel yang menghasilkan daya maksimum terjadi pada
putaran 3300 rpm dengan beban 3000 watt dengan
menggunakan bahan bakar biodiesel minyak jelantah
dengan daya yang dihasilkan sebesar 2,241 kW.
Sedangkan daya yang dihasilkan oleh motor diesel pada
-
31
pengoperasian putaran sebesar 3300 rpm jika
menggunakan bahan bakar biosolar PERTAMINA
menghasilkan daya sebesar 2,12 kW.
Pada putaran maksimum pengoperasian motor
diesel ini terjadi kenaikan daya sebesar 5,70%
dibandingkan dengan menggunakan biosolar
PERTAMINA yang merupakan bahan bakar
konvensional.
Pembacaan pada gambar 4.4 didapatkan hasil
bahwa dengan penggunaan bahan bakar biosolar
PERTAMINA, motor diesel mengalami kenaikan daya
dari putaran mesin 2900 rpm sampai 3200 rpm.
Sedangkan penggunaan bahan bakar biodiesel minyak
jelantah, motor diesel mengalami kenaikan daya dari
putaran 2900 rpm sampai 3300 rpm. Jika dibandingkan
secara keseluruhan, penggunaan pada kedua bahan
bakar, semuanya mengalami peningkatan daya setiap
kenaikan putaran motor diesel. Tetapi bahan bakar
biodiesel minyak jelantah memiliki performa yang lebih
baik dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA
dikarenakan menghasilkan daya yang lebih besar pada
setiap kenaikan putaran motor diesel.
Perbedaan daya-daya ini cukup dimaklumi,
karena bergesernya prestasi engine sangat dipengaruhi
oleh banyak faktor yaitu karakteristik bahan bakar,
disain sitem bahan bakar dan bentuk ruang bakar. Beban
engine juga turut mempengaruhi prestasi engine
(Zuhdi,2002). Perbedaan daya pada gambar 4.4, salah
satunya bisa disebabkan karena pengaruh cetane
number pada biodiesel minyak jelantah dari hasil uji
laboratorium seperti pada tabel 4.1, bahwa cetane
-
32
number biodiesel minyak jelantah lebih besar yaitu
dengan nilai 51,6 dibandingkan dengan SNI Biodiesel
seperti pada tabel 4.2. Taylor (1989) menyatakan bahwa
semakin besar nilai cetane number maka penundaan
penyalaan bahan bakar juga semakin kecil. Sehingga
mesin akan berjalan lebih stabil dan menghasilkan
performa yang baik. Banyak faktor lain yang
mempengaruhi daya yang dihasilkan dalam percobaan,
seperti viskositas dan flash point. Viskositas
berpengaruh terhadap atomisasi bahan bakar dan
flashpoint berpengaruh terhadap penyalaan bahan bakar
(Yakup, 2003)
4.2.3 Torsi Motor Diesel pada Beban Penuh
Pengujian untuk mengetahui torsi yang
dihasilkan dengan perbandingan dua bahan bakar yang
berbeda ini sebenarnya tidak hanya pada beban 3000
watt. Untuk variasi beban yang lain mulai dari 1000
watt sampai 2500 watt bisa dilihat di lampiran 2 pada
grafik perbandingan putaran dengan torsi. Pada grafik
tersebut kecenderungan bahan bakar biodiesel minyak
jelantah menghasilkan torsi yang lebih kecil
dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA pada
setiap penurunan beban dengan variasi putaran.
Torsi maksimum pada motor diesel yang
ditampilkan pada gambar 4.5 dengan pengoperasian
menggunakan bahan bakar biosolar PERTAMINA
dicapai pada putaran 3200 rpm dengan torsi sebesar
6,32 N.m, sedangkan menggunakan bahan bakar
biodiesel minyak jelantah dicapai pada putaran 3300
rpm dengan torsi sebesar 6,48 N.m.
-
33
Gambar 4. 5 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan
torsi pada beban penuh
Perbandingan pemakaian kedua bahan bakar
yang berbeda tersebut pada grafik perbandingan putaran
dengan torsi seperti pada gambar 4.5 jika dibandingkan
secara keseluruhan, bahan bakar biodiesel minyak
jelantah memiliki nilai torsi yang lebih besar pada putaran
maksimum dengan kenaikan torsi sebesar 5,53%
dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA.
Pembacaan pada gambar 4.5 didapatkan hasil
bahwa dengan penggunaan bahan bakar biosolar
PERTAMINA, motor diesel mengalami kenaikan torsi
hanya sampai putaran 3200 rpm dan mengalami
penurunan torsi pada putaran 3300 rpm. Sedangkan
dengan menggunakan biodiesel minyak jelantah, motor
diesel mengalami kenaikan torsi seiring dengan
meningkatnya putaran mesin walaupun torsinya sempat
turun pada putaran 3100 rpm. Sehingga penggunaan
biodiesel minyak jelantah ini memiliki performa yang
-
34
lebih baik dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA
dikarenakan menghasilkan torsi yang lebih besar pada
setiap kenaikan putaran motor diesel.
4.3 Pengujian Emisi NOx Motor Diesel
Emisi NOx pada pengujian di motor diesel ini dilakukan
dengan dua variasi pengujian dan menggunakan perbandingan
dua bahan bakar yang berbeda. Bahan bakar yang digunakan yaitu
bahan bakar biosolar PERTAMINA dan bahan bakar biodiesel
minyak jelantah. Hasil pengujian ini nantinya akan dibandingkan
dengan standar IMO MARPOL Annex VI mengenai peraturan
pencegahan polusi udara dari kapal.
4.3.1 Pengujian pada Variasi Pembebanan
Pengujian pertama yaitu pada putaran tetap
dengan variasi pembebanan dengan membandingkan
hasil emisi NOx pada kedua bahan bakar. Penetapan
putaran motor diesel pada pengujian ini didasarkan dari
hasil pra-eksperimen dimana putaran maksimum berada
pada putaran 3300 rpm. Emisi yang diujikan di
laboratorium ini menghasikan satuan mg/m3, sedangkan
untuk membandingkannya dengan standar IMO
diperlukan konversi satuan dari mg/m3 ke gr/kWh. Pada
tabel 4.3 dan tabel 4.4 akan ditampilkan hasil konversi
satuan tersebut. Contoh perhitungan konversinya bisa
dilihat di lampiran VII pada perhitungan analisa
konversi NOx. Hasil dari pengujian pertama ini
ditampilkan pada suatu grafik beban vs NOx seperti
pada gambar 4.6. Pada grafik tersebut kecenderungan
kadar emisi NOx dengan menggunakan bahan bakar
biosolar PERTAMINA mengalami penurunan seiring
naiknya pembebanan.
-
35
Tabel 4. 2 Tabel Hasil Uji NOx Biosolar pada Variasi
Pembebanan
Rpm
Tegangan
Beban
(V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
3300 233,3 3,9 0,90987 269 7,52
3300 215,8 8,1 1,74798 220 3,15
3300 186,2 11,4 2,12268 81,8 0,96
Tabel 4. 3 Tabel Hasil Uji NOx Biodiesel Minyak Jelantah pada
Variasi Pembebanan
Rpm Tegangan
Beban (V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
3300 233,2 3,9 0,90948 173 4,82
3300 212,5 7,9 1,67875 273 4,034
3300 191,5 11,7 2,24055 316 3,47
Kadar emisi NOx paling tinggi terjadi pada daya
0,9 kW dengan NOx sebesar 7,52 gr/kWh, sedangkan
kadar NOx paling rendah terjadi pada daya 2,12 kW
dengan NOx sebesar 0,96 gr/kWh. Jika dirata-rata pada
setiap kenaikan beban, NOx mengalami penurunan
lebih dari 100%.
Penggunaan bahan bakar biodiesel minyak
jelantah terhadap hasil kadar NOx memiliki trendline
yang sama dengan biosolar PERTAMINA yaitu
mengalami penurunan seiring dengan naiknya
pembebanan. Kadar NOx paling tinggi terjadi pada daya
0,9 kW dengan NOx sebesar 4,82 gr/kWh, sedangkan
kadar NOx paling rendah terjadi pada daya 2,24 kW
-
36
dengan NOx sebesar 3,47 gr/kWh. Jika dirata-rata pada
setiap kenaikan beban, NOx mengalami penurunan
sebesar 17,87 %.
Gambar 4. 6 Grafik perbandingan daya dengan NOx pada
putaran 3300 rpm
Menurut hasil analisa yang telah dilakukan, jika
secara keseluruhan dibandingkan antara kedua bahan
bakar yang telah digunakan, biosolar PERTAMINA
memiliki hasil yang lebih baik daripada biodiesel
minyak jelantah. Dari gambar 4.6 kecenderungan kedua
bahan bakar menghasilkan emisi NOx yang lebih tinggi
pada beban yang rendah dan semakin menurun seiring
dengan naiknya pembebanan.
4.3.2 Pengujian pada Variasi Putaran (rpm)
Pengujian kedua pada kadar NOx ini dilakukan
dengan membandingkan pemakaian bahan bakar
biosolar PERTAMINA dengan bahan bakar biodiesel
-
37
minyak jelantah pada variasi putaran dengan
pembebanan tetap. Beban yang digunakan merupakan
beban penuh motor diesel.
Penetapan variasi putaran dan beban yang
digunakan pada pengujian kedua ini didasarkan dari
pengujian pra-eksperimen dimana variasi putaran yang
digunakan adalah 2900,3100 dan 3300 rpm pada beban
penuh motor diesel. Emisi yang diujikan di laboratorium
ini menghasikan satuan mg/m3, sedangkan untuk
membandingkannya dengan standar IMO diperlukan
konversi satuan dari mg/m3 ke gr/kWh. Pada tabel 4.5
dan tabel 4.6 akan ditampilkan hasil konversi satuan
tersebut. Contoh perhitungan konversinya bisa dilihat di
lampiran VII pada perhitungan analisa konversi NOx.
Tabel 4. 4 Tabel Hasil Uji NOx Biosolar pada Variasi Putaran
Rpm
Tegangan
Beban
(V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
2900 160,1 10,4 1,66504 328 4,46
3100 180,7 10,9 1,96963 332 4
3300 186,2 11,4 2,12268 81,8 0,96
Tabel 4. 5 Tabel Hasil Uji NOx Biodiesel Minyak Jelantah pada
Variasi Putaran
Rpm
Tegangan
Beban
(V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
2900 162,6 10,4 1,69104 339 4,46
3100 175,1 10,9 1,90859 313 3,83
3300 191,5 11,7 2,24055 316 3,47
-
38
Hasil dari pengujian kedua ini ditampilkan pada
grafik perbandingan rpm vs NOx seperti pada gambar
4.7. Pada grafik tersebut kecenderungan kadar emisi
NOx pada motor diesel mengalami penurunan dengan
menggunakan bahan bakar biosolar PERTAMINA
seiring dengan naiknya variasi putaran. Kadar emisi
NOx yang paling tinggi sebesar 4,46 gr/kWh terjadi
pada putaran 2900 rpm, sedangkan kadar emisi NOx
paling rendah sebesar 0,96 gr/kWh terjadi pada putaran
3300 rpm.
Gambar 4. 7 Grafik perbandingan putaran (rpm) dengan NOx
pada beban penuh
Penggunaan bahan bakar biodiesel minyak
jelantah terhadap hasil kadar NOx cenderung
mengalami penurunan seiring dengan naiknya putaran
motor diesel. Jika dirata-rata pada setiap peningkatan
putaran, kadar NOx turun sebesar 13,4%. Kadar NOx
paling tinggi terjadi pada putaran 2900 rpm dengan
-
39
beban penuh dengan nilai kadar emisi NOx sebesar
4,46 gr/kWh, sedangkan kadar NOx paling rendah
terjadi pada putaran 3300 rpm dengan beban penuh
dengan nilai kadar NOx sebesar 3,47 gr/kWh.
Dari hasil analisa secara keseluruhan, jika
dibandingkan antara penggunaan kedua bahan bakar,
biosolar PERTAMINA memiliki penurunan NOx yang
lebih baik daripada biodiesel minyak jelantah pada
setiap peningkatan putaran motor diesel.
4.3.3 Perbandingan Emisi NOx dengan Standar IMO
Sesuai dengan standar IMO pada tabel 2.2,
mengacu pada Tier II yang merupakan standar emisi
yang diberlakukan untuk global dengan pengoperasian
mesin diatas tahun 2011, nilai maksimum NOx untuk
mesin dengan putaran diatas 2000 rpm adalah 7,7
gr/kWh. Pada tabel 4.7 sampai tabel 4.10 akan
ditampilkan hasil uji emisi laboratorium dan
membandingkannya dengan standar yang telah
ditetapkan IMO.
Tabel 4. 6 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biosolar pada
Variasi pembebanan dengan Standar IMO
Rpm
Kadar
NOx
(gr/kWh)
Standar limit NOx
(gr/kWh) IMO (Tier II)
n>2000 rpm Memenuhi/
Tidak
3300 7,52 7,7 Memenuhi
3300 3,15 7,7 Memenuhi
3300 0,96 7,7 Memenuhi
-
40
Tabel 4. 7 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biosolar pada
Variasi putaran dengan Standar IMO
Rpm
Kadar
NOx
(gr/kWh)
Standar limit NOx
(gr/kWh) IMO (Tier II)
n>2000 rpm Memenuhi/
Tidak
2900 4,46 7,7 Memenuhi
3100 4 7,7 Memenuhi
3300 0,96 7,7 Memenuhi
Tabel 4. 8 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biodiesel Minyak
Jelantah pada Variasi Pembebanan dengan Standar IMO
Rpm
Kadar
NOx
(gr/kWh)
Standar limit NOx
(gr/kWh) IMO (Tier II)
n>2000 rpm Memenuhi/
Tidak
3300 4,82 7,7 Memenuhi
3300 4,034 7,7 Memenuhi
3300 3,47 7,7 Memenuhi
Tabel 4. 9 Tabel Perbandingan Hasil Uji Emisi Biodiesel Minyak
Jelantah pada Variasi Putaran dengan Standar IMO
Rpm
Kadar
NOx
(gr/kWh)
Standar limit NOx
(gr/kWh) IMO (Tier II)
n>2000 rpm Memenuhi/
Tidak
2900 4,46 7,7 Memenuhi
3100 3,83 7,7 Memenuhi
3300 3,47 7,7 Memenuhi
Pada tabel perbandingan hasil uji emisi NOx
laboratorium dengan standar emisi NOx dari IMO,
secara keseluruhan dari kedua bahan bakar dengan
-
41
beberapa variasi pengujian dapat disimpulkan bahwa
semua hasil uji emisi dari laboratorium telah memenuhi
persyaratan dari standar IMO dan nilainya berada di
bawah standar maksimal yang telah ditetapkan IMO.
-
42
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
43
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Setelah dilakukan pengujian performa dan pengujian
emisi NOx pada motor diesel dengan menggunakan bahan bakar
biodiesel minyak jelantah (waste cooking oil) dibandingkan
dengan biosolar PERTAMINA, didapatkan kesimpulan sebagai
berikut.
5.1 Kesimpulan
1. - Bahan bakar biodiesel minyak jelantah menghasilkan
SFOC (specific fuel oil consumption) yang lebih rendah
dibandingkan biosolar PERTAMINA dengan penurunan
SFOC sebesar 0,65% dan peningkatan daya sebesar
13,21%.
- Biodiesel minyak jelantah menghasilkan daya yang
lebih besar dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA
pada percobaan beban penuh motor diesel dengan
kenaikan daya sebesar 5,7%.
- Torsi yang dihasilkan bahan bakar biodiesel minyak
jelantah pada pengujian beban penuh motor diesel
mengalami kenaikan torsi sebesar 5,53% pada putaran
3300 rpm dibandingkan dengan biosolar PERTAMINA.
2. Dalam pengujian emisi NOx pada variasi rpm dengan
beban tetap dan variasi beban pada rpm tetap, bahan
bakar biosolar PERTAMINA memiliki kadar NOx yang
lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar biodiesel
minyak jelantah.
-
44
5.2 Saran
1. Pada pengujian performa suhu gas buang, suhu masuk pendingin (jika ada) harus dierhitungkan untuk
menganalisa lebih lanjut terhadap performa motor diesel.
2. Untuk pengujian emisi NOx agar lebih mendalam dalam analisa data, temperatur gas buang, heat release lebih
baik diperhitungkan agar kita bisa mengetahui perkiraan
temperatur pada ruang bakar.
-
45
DAFTAR PUSTAKA
Bangun, N, Sembiring, S. B, Siahaan, D. 2008. Laporan Hasil
Penelitian : Dimetil Ester Rantai Panjang Sebagai Energi
Biodiesel Hasil Turunan Asam Oleat Minyak Kelapa
Sawit. Fakultas MIPA USU. Medan
Brown, A.Matthew, Quintana, L.Raymond 2010, Creating
Biodiesel. National Renewable Energy Laboratory. US
Department of Energy.
Budiatman, Satiawihardja 2010 Pengaruh Minyak Jelantah
terhadap Kesehatan,http://www.handayani-banjaran.com
diakses tanggal 25 Maret 2013
Darmoko, D., Cheryan, M. 2000. Continous Production of Palm
Methyl Ester. J. Am.Oil Chem Soc, 77, 1269-1272
D. Fosseen, W. Goetz, S. C. Borgelt, W. G. Hires 1995 6V-
92TA DDC Engine Exhaust Emission Tests using Methyl
Ester [Biodiesel]", L. G. Schumacher (Department of
Agricultural Engineering at the University of Missouri),
in Bioresource Technology
Freedman, B., Pryde, E.H., Mounts, T.L., 1984. Variables
a ecting the yields of fatty esters from transesterification
vegetable oils. JAOCS 61, 1638-1643
Hartman, L., 1956. Methanolysis of triglycerides. JAOCS 33,
129- 132.
IMO, MARPOL Annex VI 73/78, Regulations for Prevention of
Air Pollution from Ships
Jamil, Musanif 2008, BioDiesel, Subdit Pengelolaan Lingkungan,
Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian, Ditjen
Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian
Riswan Akbar 2007, Karakteristik Biodiesel dari Minyak
Jelantah dengan Menggunakan Metil Asetat sebagai
-
46
Pensuplai Gugus Metil. Institut Teknologi sepuluh
Nopember Surabaya
Anonim 2010, Parameter Pencemar Udara Dan Dampaknya
Terhadap Kesehatan,
http://www.depkes.go.id/downloads/Udara.PDF. Diakses
tanggal 25 Maret 2013
Sprules, F.J., Price, D., 1950. Production of fatty esters. US
Patent 2, 366-494.
Tugaswati, A.Tri, 2010, Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor
dan Dampaknya Terhadap Kesehatan
Taylor CF. Internal combustion engines. Seranton, Pennsylvania:
International Textbook Company; 1989.
Widyawati, Yeti. 2007. Desain Proses Dua Tahap Esterifikasi-
Transesterifikasi (Estrans) Pada Pembuatan Metil Ester
(Biodiesel) dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas.
L). Institut Pertanian Bogor
Widyastuti, L. 2007. Reaksi Metanolisis Minyak Biji Jarak
Pagar Menjadi Metil Ester Sebagai Bahan Bakar
Pengganti Minyak Diesel Dengan Menggunakan katalis
KOH. Universitas Negeri Semarang
Yakup,I , Duran Altiparmak, 2003, Effect of fuel cetane number
and injection pressure on a DI Diesel engine
performance and emissions. Technical Education
Faculty, Gazi University, Teknikokullar, 06503 Ankara,
Turkey
Zuhdi, MFA, 2002. Biodiesel sebagai Alternatif Pengganti
Bahan Bakar Fosil pada Motor Diesel. Riset Unggulan
Terpadu VIII. Bidang Teknologi energi. Institut
Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
-
47
LAMPIRAN I
PERFORMA DENGAN BIOSOLAR PERTAMINA
Tabel I.1 Hasil Pengujian pra-eksperimen (engine setup) motor diesel dengan bahan bakar biosolar
6,52 3300 1550 0 226,9 0,7 0,159 0,109 50 5E-05 0,043 0,397 2500,1 0,460
3,47 3300 1550 1000 233,3 3,9 0,910 0,058 50 5E-05 0,043 0,746 820,0 2,634
3,27 3300 1550 1500 224,2 6 1,345 0,055 50 5E-05 0,043 0,792 588,6 3,895
2,82 3300 1550 2000 215,8 8,1 1,748 0,047 50 5E-05 0,043 0,918 525,2 5,061
2,23 3300 1550 2500 203,3 9,9 2,013 0,037 50 5E-05 0,043 1,161 576,8 5,827
2,02 3300 1550 3000 186,2 11,4 2,123 0,034 50 5E-05 0,043 1,282 603,8 6,146
5,37 3200 1500 0 218,2 0,6 0,131 0,09 50 5E-05 0,043 0,482 3682,6 0,391
3,68 3200 1500 1000 223,8 3,8 0,850 0,061 50 5E-05 0,043 0,704 827,3 2,539
3,1 3200 1500 1500 215,3 5,9 1,270 0,052 50 5E-05 0,043 0,835 657,5 3,793
2,72 3200 1500 2000 206,2 7,8 1,608 0,045 50 5E-05 0,043 0,952 591,8 4,802
2,43 3200 1500 2500 197,1 9,6 1,892 0,041 50 5E-05 0,043 1,065 563,1 5,649
2,08 3200 1500 3000 185,7 11,4 2,117 0,035 50 5E-05 0,043 1,245 588,0 6,321
6,08 3100 1450 0 206,4 0,5 0,103 0,101 50 5E-05 0,043 0,426 4126,2 0,318
3,93 3100 1450 1000 215,3 3,7 0,797 0,066 50 5E-05 0,043 0,659 827,0 2,455
3,43 3100 1450 1500 205,3 5,6 1,150 0,057 50 5E-05 0,043 0,755 656,5 3,543
3,13 3100 1450 2000 196,8 7,5 1,476 0,052 50 5E-05 0,043 0,827 560,4 4,549
2,63 3100 1450 2500 186,8 9,3 1,737 0,044 50 5E-05 0,043 0,984 566,7 5,354
2,27 3100 1450 3000 180,7 10,9 1,970 0,038 50 5E-05 0,043 1,141 579,1 6,070
Torsi
N.m
tBB
(hour)
Vol BB
(m3)
mBB
(Kg)
FCR
(Kg/h)
SFOC
(gr/kWh)
Vol
(cc)Time(Minutes)
Rpm
Motor
TEGAN
GAN
ARU
S
Daya
(kW)
Rpm
Altern
Beban
Lamp
-
48
6,42 3000 1410 0 192,3 0,4 0,077 0,107 50 5E-05 0,043 0,403 5242,7 0,245
4,28 3000 1410 1000 203,7 3,6 0,733 0,071 50 5E-05 0,043 0,605 824,9 2,335
3,57 3000 1410 1500 196,2 5,5 1,079 0,06 50 5E-05 0,043 0,725 672,1 3,437
3,3 3000 1410 2000 187,9 7,4 1,390 0,055 50 5E-05 0,043 0,785 564,2 4,428
2,97 3000 1410 2500 177,3 9 1,596 0,05 50 5E-05 0,043 0,872 546,3 5,082
2,38 3000 1410 3000 170,2 10,6 1,804 0,04 50 5E-05 0,043 1,088 603,0 5,746
7,2 2900 1360 0 183,5 0,4 0,073 0,12 50 5E-05 0,043 0,360 4899,0 0,242
4,47 2900 1360 1000 195,7 3,6 0,705 0,075 50 5E-05 0,043 0,579 822,1 2,321
3,83 2900 1360 1500 190,5 5,5 1,048 0,064 50 5E-05 0,043 0,676 645,2 3,452
3,08 2900 1360 2000 185,9 7,4 1,376 0,051 50 5E-05 0,043 0,841 611,0 4,532
2,8 2900 1360 2500 169,5 8,8 1,492 0,047 50 5E-05 0,043 0,925 619,9 4,914
2,45 2900 1360 3000 160,1 10,4 1,665 0,041 50 5E-05 0,043 1,057 634,7 5,486
7,3 2800 1300 0 164,4 0,3 0,049 0,122 50 5E-05 0,043 0,355 7190,9 0,168
5,92 2800 1300 1000 183,4 3,3 0,605 0,099 50 5E-05 0,043 0,437 722,6 2,065
4,55 2800 1300 1500 178,6 5,2 0,929 0,076 50 5E-05 0,043 0,569 612,7 3,169
4,03 2800 1300 2000 171,5 7 1,201 0,067 50 5E-05 0,043 0,642 535,1 4,096
3,21 2800 1300 2500 161,5 8,6 1,389 0,054 50 5E-05 0,043 0,807 580,7 4,739
2,48 2800 1300 3000 151,9 9,9 1,504 0,041 50 5E-05 0,043 1,044 694,2 5,131
7,88 2700 1250 0 152 0,3 0,046 0,131 50 5E-05 0,043 0,329 7205,1 0,161
6,03 2700 1250 1000 172,4 3,3 0,569 0,101 50 5E-05 0,043 0,429 754,7 2,013
4,82 2700 1250 1500 169,5 5,1 0,864 0,08 50 5E-05 0,043 0,537 621,4 3,059
3,92 2700 1250 2000 162,6 6,8 1,106 0,065 50 5E-05 0,043 0,660 597,3 3,913
3,45 2700 1250 2500 154,5 8,4 1,298 0,058 50 5E-05 0,043 0,750 578,2 4,592
2,83 2700 1250 3000 143,7 9,7 1,394 0,047 50 5E-05 0,043 0,915 656,3 4,932
-
49
Grafik I.1 Perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3300
rpm
Grafik I.2. Perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3200
rpm
-
50
Grafik I.3. Perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3100
rpm
Grafik I.4. Perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3000
rpm
-
51
Grafik I.5. Perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 2900
rpm
Grafik I.6. Perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 2800
rpm
-
52
Grafik I.7. Perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 2700
rpm
Grafik I.8. Perbandingan rpm dengan torsi pada variasi putaran
-
53
Grafik I.9. Perbandingan rpm dengan daya pada variasi putaran
-
54
Tabel I.2. Standar Biodiesel menurut SNI-04-7182-2006
Parameter Satuan Batas Nilai Metode Uji
Massa jenis 40 0C Kg/m3 850-890 ASTM D 1298
Viskositas kinematik 40 0C Cst 2,3 6,0 ASTM D 445
Angka Setana Min. 51 ASTM D 13
Titik nyala
(mangkok tertutup)
0C Min. 100 ASTM D 93
Titik kabut 0C Maks. 18 ASTM D 2500
Korosi bilah tembaga
(3 jam, %) 0C Maks. No 3 ASTM D 130
Residu karbon,
- Dalam contoh asli - Dalam 10% ampas
distilasi
%-berat
Maks. 0,05
Maks. 0,03
ASTM D 4530
Air dan sedimen %-vol Maks. 0,05 ASTM D 2709
Temperatur distilasi
(90%)
0C Maks. 360 ASTM D 1160
Abu tersulfatkan %-berat Maks. 0,02 ASTM D 874
Belerang mg/kg Maks. 100 ASTM D 5453
Fosfor mg/kg Maks. 10 AOCS Ca 12-55
Angka asam Mg-
KOH/g Maks. 0,8 AOCS Cd 3-63
Gliserol bebas %-berat Maks. 0,02 AOCS Ca 14-56
Gliserol total %-berat Maks. 0,24 AOCS Ca 14-56
Kadar ester alkil %-berat Min. 96,5 Dihitung*
Angka iodium g-I2/
(100g) Maks 115 AOCS Cb 1-25
Uji halpen negatif AOCS Cb 1-25
Sumber : Soerawidjaja, 2006
-
55
LAMPIRAN II. HASIL UJI PERFORMA DENGAN BAHAN BAKAR BIODIESEL MINYAK JELANTAH
Tabel Hasil Pengujian
4,25 3300 1525 3000 191,5 11,7 2,241 0,07083 100 0,0001 0,086 1,218 543,8 6,487
5,02 3300 1540 2500 201,7 9,8 1,977 0,08367 100 0,0001 0,086 1,031 521,8 5,723
5,35 3300 1552 2000 212,5 7,9 1,679 0,08917 100 0,0001 0,086 0,968 576,5 4,860
6,25 3300 1558 1500 222,3 5,9 1,312 0,10417 100 0,0001 0,086 0,828 631,7 3,797
7,02 3300 1563 1000 233,2 3,9 0,909 0,117 100 0,0001 0,086 0,738 811,0 2,633
9,57 3300 1568 500 237,1 1,7 0,403 0,1595 100 0,0001 0,086 0,541 1342,4 1,167
10,29 3300 1575 0 233,8 0,6 0,14028 0,1715 100 0,0001 0,086 0,503 3587,2 0,40614
2,02 3200 1461 3000 188,7 11,4 2,15118 0,03367 50 0,00005 0,043 1,282 595,8 6,42271
2,34 3200 1499 2500 197,6 9,6 1,89696 0,039 50 0,00005 0,043 1,106 583,3 5,66369
2,59 3200 1502 2000 206,7 7,8 1,61226 0,04317 50 0,00005 0,043 1,000 620,0 4,81367
3,32 3200 1513 1500 215,5 5,8 1,2499 0,05533 50 0,00005 0,043 0,780 623,9 3,73179
4,12 3200 1519 1000 224,7 3,8 0,85386 0,06867 50 0,00005 0,043 0,628 735,9 2,54934
5,17 3200 1524 500 227,2 1,7 0,38624 0,08617 50 0,00005 0,043 0,501 1296,5 1,15318
6,07 3200 1522 0 222,6 0,6 0,13356 0,10117 50 0,00005 0,043 0,427 3193,5 0,39877
2,2 3100 1412 3000 175,1 10,9 1,90859 0,03667 50 0,00005 0,043 1,177 616,6 5,88224
2,59 3100 1450 2500 186,2 9,3 1,73166 0,04317 50 0,00005 0,043 1,000 577,3 5,33694
3,16 3100 1455 2000 196,8 7,5 1,476 0,05267 50 0,00005 0,043 0,819 555,1 4,549
4,05 3100 1465 1500 204,9 5,7 1,16793 0,0675 50 0,00005 0,043 0,639 547,3 3,59954
5,32 3100 1472 1000 213,4 3,7 0,78958 0,08867 50 0,00005 0,043 0,487 616,3 2,43347
5,4 3100 1473 500 215,7 1,6 0,34512 0,09 50 0,00005 0,043 0,479 1389,2 1,06365
6,59 3100 1480 0 209,8 0,6 0,12588 0,10983 50 0,00005 0,043 0,393 3121,0 0,38796
SFOC
(gr/kWh
Torsi
N.m
Daya
(kW)
tBB
(hour)Vol (mL)
Vol BB
(m3)
mBB
(Kg)
FCR
(Kg/h)
ARUS
(ampere)
Time
(Minutes)
Rpm
Motor
Rpm
Alternator
Beban Lampu
(W)
TEGANG
AN
-
56
2,39 3000 1370 3000 168,7 10,7 1,80509 0,03983 50 0,00005 0,043 1,083 600,1 5,74869
3,05 3000 1403 2500 178,6 9,1 1,62526 0,05083 50 0,00005 0,043 0,849 522,3 5,17599
3,45 3000 1410 2000 188,5 7,4 1,3949 0,0575 50 0,00005 0,043 0,750 538,0 4,44236
4,38 3000 1412 1500 196,3 5,5 1,07965 0,073 50 0,00005 0,043 0,591 547,5 3,43838
5,14 3000 1425 1000 203,3 3,6 0,73188 0,08567 50 0,00005 0,043 0,504 688,2 2,33083
5,55 3000 1430 500 206,5 1,6 0,3304 0,0925 50 0,00005 0,043 0,466 1411,9 1,05223
7,45 3000 1430 0 196,5 0,5 0,09825 0,12417 50 0,00005 0,043 0,348 3537,1 0,3129
2,38 2900 1318 3000 162,6 10,4 1,69104 0,03967 50 0,00005 0,043 1,088 643,3 5,57118
3,08 2900 1349 2500 172,8 8,9 1,53792 0,05133 50 0,00005 0,043 0,841 546,6 5,06673
3,32 2900 1364 2000 181,4 7,2 1,30608 0,05533 50 0,00005 0,043 0,780 597,1 4,30292
4,12 2900 1371 1500 188,3 5,4 1,01682 0,06867 50 0,00005 0,043 0,628 618,0 3,34995
4,49 2900 1376 1000 194,3 3,5 0,68005 0,07483 50 0,00005 0,043 0,577 847,9 2,24045
6,51 2900 1385 0 180,5 0,4 0,0722 0,1085 50 0,00005 0,043 0,398 5508,3 0,23787
-
57
Grafik II.1 perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3300
rpm
Grafik II.2 perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3200
rpm
-
58
Grafik II.3 perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3100
rpm
Grafik II.4. perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3000
rpm
-
59
Grafik II.5 perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 2900
rpm
Grafik II.6 perbandingan rpm dengan daya pada variasi putaran
-
60
Grafik II.7. perbandingan rpm dengan torsi pada variasi putaran
-
61
LAMPIRAN III GRAFIK HASIL PERBANDINGAN BAHAN BAKAR
BIOSOLAR DENGAN BIODIESEL MINYAK JELANTAH
PADA BEBERAPA VARIASI
Grafik III.1. perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3300
rpm
Grafik III.2. perbandingan daya dengan SFOC pada putaran
3200 rpm
-
62
Grafik III.3 perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3100
rpm
Grafik III.4 perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 3000
rpm
-
63
Grafik III.5 perbandingan daya dengan SFOC pada putaran 2900
rpm
Grafik III.6 perbandingan rpm vs torsi pada variasi putaran
-
64
Grafik III.7. perbandingan rpm vs daya pada variasi putaran
-
65
LAMPIRAN IV
Tabel IV.1 Tabel Daya, Sfoc Dan Torsi Pada Beban Penuh
(Biosolar Pertamina)
RPM DAYA (kW)
SFOC
(gr/kWh) TORSI (kN.m)
2900 1,37 611,04 4,532154623
3000 1,59 546,2 5,081847134
3100 1,73 566,6 5,354140127
3200 1,89 563,077 5,649363057
3300 1,74 525,2 5,06074117
LAMPIRAN V
Tabel V.1 Tabel Daya, Sfoc Dan Torsi Pada Beban Penuh
(Biodiesel Minyak Jelantah)
RPM DAYA (kW)
SFOC
(gr/kWh) TORSI (N.m)
2900 1,537 546,6 5,066725236
3000 1,625 522,3 5,175987261
3100 1,476 555,1 4,549003493
3200 1,89 583,3 5,663694268
3300 1,977 521,8 5,722814129
LAMPIRAN VI TABEL HASIL PENGUJIAN EMISI NOX
Tabel VI.1 Hasil uji NOx Biosolar pada variasi pembebanan
Beban
(W) Rpm
Tegangan
Beban
(V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
1000 3300 233,3 3,9 0,9098 269 7,52
-
66
2000 3300 215,8 8,1 1,7479 220 3,15
3000 3300 186,2 11,4 2,1226 81,8 0,96
Tabel VI.2 Hasil uji NOx Biosolar pada variasi putaran (rpm)
Beban
(W) Rpm
Tegangan
Beban
(V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
3000 2900 160,1 10,4 1,6650 328 4,46
3000 3100 180,7 10,9 1,9696 332 4
3000 3300 186,2 11,4 2,1226 81,8 0,96
Tabel VI.3 Hasil uji NOx Biodiesel minyak jelantah pada variasi
pembebanan
Beban
(W) Rpm
Tegangan
Beban
(V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
1000 3300 233,2 3,9 0,9094 173 4,82
2000 3300 212,5 7,9 1,6787 273 4,034
3000 3300 191,5 11,7 2,2405 316 3,47
Tabel VI.4 hasil uji NOx Biodiesel minyak jelantah pada variasi
putaran (rpm)
Beban
(W) Rpm
Tegangan
Beban
(V)
Arus
Beban
(I)
Daya
(kW)
Kadar
NOx
(mg/Nm3)
Kadar
NOx
(gr/kWh)
3000 2900 162,6 10,4 1,6910 339 4,46
3000 3100 175,1 10,9 1,9085 313 3,83
3000 3300 191,5 11,7 2,2405 316 3,47
-
67
LAMPIRAN VII RUMUS PERHITUNGAN KONVERSI NOX DARI mg/m
3 KE
gr/kwh
a. BHP (Ne) Motor Diesel
BHP motor diesel dapat dihitung dengan rumus :
Dimana :
V = Tegangan beban (volts)
I = Arus beban (ampere)
Cos = Sudut antara V dan I = 1
= Efisiensi motor diesel-generator = 1
b. Massa Udara Terbakar Satu Kali Daya (Mu)
Dari data motor diesel didapat :
A = Luas penampang ruang bakar = 0,00476 m2
L = Panjang langkah torak = 0,064 m
Vb = Volume ruang bakar = 0,000306 m3
u = Efisiensi massa udara = 0,9
u = Densitas udara pada 27oC = 1,1763 kg/m3
Maka :
Dikarenakan tidak semua massa udara ikut terbakar maka
efisiensi massa udara yang terbakar dapat ditentukan menjadi
:
-
68
c. Massa Bahan Bakar Satu Kali Daya (Md)
Dalam satu menit terdapat 1200 (asumsi) kali daya yang
dihasilkan maka terdapat 1200 (asumsi) kali penyemprotan
bahan bakar. Sehingga Vd (Volume bahan bakar untuk satu
kali daya) dapat dihitung :
Sehingga :
d. Massa Gas Buang Satu Kali Daya (Mx)
Massa gas buang dalam satu kali pembakaran adalah
penjumlahan dari massa udara dan massa bahan bakar yang
terbakar dalam kondisi tersebut.
e. Massa Gas Buang Selama Satu Menit Kerja (Mm)
Dikarenakan dalam satu menit terdapat 1200 (asumsi) kali
daya yang dihasilkan maka terdapat 1200 (asumsi) kali
motor diesel menghembuskan gas buang.
f. Massa Gas Buang Selama Satu Jam Kerja (Mh)
-
69
Massa ini didapat dari mengkorversikan massa gas buang
selama satu menit kerja menjadi satu jam kerja.
g. Flow Rate Gas Buang untuk Eksperimen (FRx)
Flow rate gas buang dipengaruhi oleh volume gas buang.
Sehingga harus mencari volume gas buang yang digunakan
untuk eksperimen adalah didapat dari massa gas buang
tersebut dikonversikan dalam bentuk volume dengan densitas
gas buang pada saat ini berdasarkan temperatur gas buang.
Diasumsikan temperatur gas buang sama dengan temperatur
exhaust manifold motor diesel. Perhitungan densitas gas
buang
Maka untuk volume gas buang dari massa gas buang motor
diesel selama satu jam kerja :
Untuk nilai FRx dimana Vx dihasilkan selama satu jam kerja
motor diesel sehingga dapat ditentukan bahwa :
h. Massa NOx Selama Satu Jam Kerja (MNOx)
Kemudian hasil ini dikalikan dengan FRx, sehingga MNOx
bisa didapatkan :
i. Massa NOx per kWh
-
70
Halaman ini sengaja dikosongkan
-
71
BIOGRAFI PENULIS
Penulis dilahirkan di kota Magetan pada
tanggal 16 Juli 1991 dan merupakan anak
perta
top related