PENGARUH PENGGUNANAN BIODIESEL TERHADAP GAS BUANG (CO, O2, NOx NOx)) PADA MOTOR DIESEL DISUSUN DISUSUN OLEH OLEH NRP NRP
:: PARLIN PARLIN ROJERNI ROJERNI SAPUTRA SAPUTRA LG LG :6306.030.002 :6306.030.002
BAB 1 1.1
Latar Belakang Ketersediaan bahan bakar minyak yang berasal dari minyak bumi semakin hari semakin menipis, sedangkan kebutuhan akan bahan bakar terus meningkat. Hal ini menyebabkan harga bahan bakar minyak semakin meningkat. Untuk itu perlu dilakukan upaya penghematan serta upaya pengalihan bahan bakar dari bahan yang berasal dari minyak bumi menjadi sumber energi yang dapat diperbaharui. Salah satu bahan baku yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar pengganti minyak bumi adalah tanaman jarak yang dapat menghasilkan minyak dari bijinya. Minyak jarak diperoleh dengan cara pengepresan biji jarak dengan alat pengepres minyak. Alat pengepres yang digunakan adalah hydraulic press. press. Dengan digunakan alat pemecah biji jarak dan alat penghancur biji jarak yang akan memudahkan proses pengepresan minyak dari biji jarak. Sehingga diperoleh minyak biodiesel yang mana akan digunakan dalam kehidupan sehari – hari. Namun apakah emisi gas buang dari biodiesel biji jarak memenuhi standar dari MARPOL tentang ambang batas emisi gas buang.Berdasarkan dari permasalahan diatas ,maka pada tugas ahkir ini diambil judul Analisa Pengaruh Penggunaan Biodisel terhadap Emisi Gas Buang (NOX, CO, DAN
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, peneliti mencoba merumuskan pertanyaan yang akan dicari pemecahannya baik pembahasan menurut analisa maupun teori-teori yang menjadi ecuan padsa penelitian ini. Ada pun rumusan masalah berdasarkan judul yang akam diajukan adalah sebagai berikut : •
• •
Apakah campuran biodiesel ataupun biodiesel 100% kandungan emisi gas buang memenuhi standar bila dibandingkan dengan menggunakan solar murni pada motor diesel. Apakah ada perbedaan kandungan emisi gas buang dengan variasi kecepatan dengan menggunakan bahan bakar yang sama. Dapat menyimpulkan hasil pencampuran antara biodiesel dengan solar yang optimal.
1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada tugas ahkir ini adalah sebagai berikut: • • •
Jenis bahan bakar yang digunakan pada pengujian ini yaitu;B10,B20, B30, solar murni dan biodiesel 100% Kecepatan motor diesel yang digunakan adalah médium speed yang ada di lab marine diesel Politeknik Perkapaln Negeri Surabaya. Motor diesel yang akan direncanakan adalah sebagai berikut: : Detroit Diesel Allison Div.G.M.C Merk :1042100 Model Serial number : 4A0249106 : 2 cycle Type Bore : 108 mm ; 127 mm Strke Number of cylinder : 4 (empat)
1.4 Tujuan Tujuan pengujian ini adalah: • •
•
Untuk mendapatkan formula campuran antara penggunaan biodisel dan solar yang optimal. Untuk memperoleh kandungan emisi gas buang yang lebih rendah dari pemakaian bahan bakar biodisel, bahan bakar solar dan campuran antara biodisel dan solar. Untuk mendapatkan kandungan emisi gas buang yang paling rendah dengan variasi kecepatan yang telah direncanakan.
1.5 Manfaat Hasil Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penulisan TA ini adalah: •
• •
Membuktikan perbedaan kandungan emisi gas buang dengan variasi kecepatan pada motor diesel antara menggunakan solar murni, biodiesel atau pun dari campuran kedua bahan bakar tersebut. Membuktikan penggunaan solar murni, biodiesel 100% ataupun campuran dari kedua bahan bakar tersebut yang optimal. Dapat memberikan informasi kepada masyarakat tentang efek penggunaan biodiesel terhadap emisi gas buang motor diesel.
BAB II DASAR TEORI 2.1
Biodiesel dari Minyak Nabati 2.1.1 Minyak Nabati Pengertian ilmiah paling umum dari istilah ‘biodiesel’ mencakup sembarang (dan semua) bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumber daya hayati atau biomassa. Sekalipun demikian, makalah ini akan menganut definisi yang pengertiannya lebih sempit tetapi tela telah diterima luas di dalam industri, yaitu bahwa “biodiesel adalah bahan bakar mesin/motor diesel yang terdiri atas ester alkil dari asam-asam lemak lemak”
Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati maupun lemak hewan, namun yang paling umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah minyak nabati. Minyak nabati dan biodiesel tergolong ke dalam kelas besar senyawa-senyawa organik yang sama, yaitu kelas ester asam-asam lemak. Akan tetapi, minyak nabati adalah triester asam-asam lemak dengan gliserol, atau trigliserida, trigliserida sedangkan biodiesel adalah monoester asam-asam lemak dengan metanol. Perbedaan wujud molekuler ini memiliki beberapa konsekuensi penting dalam penilaian keduanya sebagai kandidat bahan bakar mesin diesel : • 1. Minyak nabati (yaitu trigliserida) berberat molekul besar, metil). jauh lebih besar dari biodiesel (yaitu ester metil). Akibatnya, trigliserida relatif mudah mengalami cracking) menjadi aneka molekul kecil, jika cracking perengkahan (cracking) (oksigen (oksigen oksigen). terpanaskan tanpa kontak dengan udara (oksigen).
•
•
2. Minyak nabati memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari minyak diesel/solar maupun biodiesel, sehingga pompa penginjeksi bahan bakar di dalam mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan (atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan ke dalam kamar pembakaran. 3. Molekul minyak nabati relatif lebih bercabang dibanding ester metil asam-asam lemak. Akibatnya, angka setana minyak nabati lebih rendah daripada angka setana ester metil. Angka setana adalah tolok ukur kemudahan menyala/terbakar dari suatu bahan bakar di dalam mesin diesel. Di luar perbedaan yang memiliki tiga konsekuensi penting di atas, minyak nabati dan biodiesel sama-sama berkomponen penyusun utama (≥ 90 %-berat) asamasam lemak. Pada kenyataannya, proses transesterifikasi minyak nabati menjadi ester metil asam-asam lemak, memang bertujuan memodifikasi minyak nabati menjadi produk (yaitu biodiesel) yang berkekentalan mirip solar, berangka setana lebih tinggi, dan relatif lebih stabil terhadap perengkahan. Semua minyak nabati dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar namun dengan proses-proses pengolahan tertentu (Y.M Choo, 1994). Tabel 2.1 menunjukkan berbagai macam tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitas yang dihasilkannya.
Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar didalam mesin pembakaran dalam, mesin pembakaran luar yang dikeluarkan melalui sistem pembuangan mesin. Komposisi emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran berupa air (H2O), gas CO atau disebut juga karbon monooksida yang beracun, CO2 atau disebut juga karbon dioksida yang merupakan gas rumah kaca, NOx senyawa nitrogen oksida, HC berupa senyawa Hidrat arang sebagai akibat ketidak sempurnaan proses pembakara.
Unsur dalam Emisi Gas Buang Emisi Senyawa Hidrokarbon (HC) Apabila suatu senyawa hidrokarbon terbakar sempurna (bereaksi dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran tersebut adalah karbondioksida (CO2) dan air(H-2O). Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bahan bakar sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin saat ini yang sudah mendekati ideal, tetapi tetap saja
sebagian dari bensin seolah-olah tetap dapat “bersembunyi” dari api saat terjadi proses pembakaran dan menyebabkan emisi HC cukup tinggi. Emisi HC ini dapat ditekan dengan cara memberikan tambahan panas dan oksigen diluar ruang bakar untuk menuntaskan proses pembakaran. Proses injeksi oksigen tepat setelah exhaust port akan dapat menekan emisi HC secara drastis. Saat ini, beberapa mesin mobil sudah dilengkapi dengan electronic air injection reaction pump yang langsung bekerja saat cold-start untuk menurunkan emisi HC. Apabila HC tetap tinggi, maka hal ini menunjukkan gejala bahwa AFR yang tidak tepat. AFR yang terlalu kaya akan menyebabkan emisi HC menjadi tinggi. Ini bias disebabkan, filter udara yang tersumbat, sensor temperature mesin yang tidak normal dan sebagainya yang dapat membuat AFR terlalu kaya. Injector yang kotor atau fuel pressure yang terlalu rendah dapat membuat butiran bahan bakar menjadi besar untuk terbakar dengan sempurna dan ini juga akan membuat emisi HC menjadi tinggi. Apapun alasannya, AFR yang terlalu kaya juga akan membuat emisi CO menjadi tinggi, tetapi CO dan HC yang tinggi juga bisa disebabkan oleh rembasnya pelumas ke ruang bakar.
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN Dalam penyusunan dan pengerjaan Tugas Akhir ini diperlukan suatu urutan yang dapat digunakan sebagai acuan untuk melaksanakan pekerjaan tersebut, hal tersebut dimaksudkan agar Tugas Akhir ini dapat tercapai tujuanya secara maksimal dengan waktu yang telah ditentukan. Oleh sebab itu direncanakan langkah-langkah yang sekiranya dapat memaksimalkan dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini.
3.1
Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Marine Diesel Diesel, Jurusan Teknik Permesinan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
3.2 Peralatan dan Bahan Mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan dalam melakukan percobaan agar mengefisienkan waktu yang dibutuhkan. • • • • • •
A.Alat yang digunakan antara lain: Engine Test Bed yang dilengkapi kontrol panel Exhaust Gas Analyzer Tacho Meter Stop Watch Obeng Lembar Data
B. Bahan yang digunakan antara lain: • • •
3.3
Minyak Solar Minyak biodiesel 100% Campuran biodiesel dengan solar (B10, B20, B30)
Langkah Pengujian Penelitian ini dikelompokan menjadi lima (5) tahapan, yaitu: persiapan dan pemeriksaan, percobaan dasar, pergantian bahan bakar, analisa dan kesimpulan.
•
Persiapan dan Pemeriksaan Sebelum mesin diaktifkan atau dioperasikan secara manual maka terlebih dahulu harus dilakukan pemeriksaan dan persiapan pada beberapa hal yang penting dalam pengoperasian mesin diesel. Hal-hal tersebut adalah sebagai berikut :
Pemeriksaan awal yang meliputi : A. Pemeriksaan dan pengaturan katup-katup pendingin. Pemeriksaan ini bertujuan untuk melindungi sistem atau komponen dari mesin diesel supaya dapat bekerja dengan baik. Hal itu dikarenakan panas yang dihasilkan saat mesin diesel beroperasi cukup tinggi. b. Pengecekan udara dan tekanan yang ada di dalam kompresor Pengecekan udara dan tekanan udara yang ada di dalam kompresor merupakan bagian dari pemeriksaan awal yang penting. Hal itu dikarenakan pada pengoperasian awal mesin diesel dibutuhkan tekanan udara start (air start) yang cukup tinggi sehingga dalam proses starter mesin diesel dapat dioperasikan dengan baik.
c. Menge-drain udara yang terkondensasi di dalam kompresor Proses ini perlu dilakukan agar dapat diketahui tekanan udara yang sebenarnya ada di dalam kompresor, maka apabila dilakukan pengukuran yang ada di dalam kompresor akan berubah. Selain itu menge-drain air yang ada di dalam kompresor ditujukan agar proses start dapat berjalan dengan baik.
•
Percobaan dasar Percobaan dasar pada Marine Diesel Engine dilakukan untuk mengetahui kandungan emisi gas buang dari engine yang menggunakan bahan bakar solar murni sebelum menggunkan bahan bakar biodiesel dan campuran biodiesel. Percobaan ini dilakukan dengan memvariasikan putaran mesin diesel pada beban tetap. Putaran yang digunakan 500 s/d 1000rpm. Pada setiap perubahan kondisi kecepatan akan dicatat hasil kandungan dari gsa buang (CO, O2, NOx).
•
Pergantian Bahan Bakar Mengulang tahap ke-2 dengan menggunakan bahan bakar biodiesel, B10 (90% solar dan 10% biodiesel), B20 (80% solar dan 20% biodiesel), dan B30 (70% solar dan 30% biodiesel. Lalu kemudian mencatat perubahan komposisi dari gas buang.
•
Analisa Pertama akan dianalisa percobaan I dengan menggunakan bahan bakar solar dan membandingkan dengan percobaan II yang menggunakan bahan bakar biodiesel 100% dan campuran biodiesel. Untuk membantu menganalisa data digunakan software Microsoft exel.
•
Kesimpulan Dari analisa data yang telah dilakukan, maka akan ditarik suatu kesimpulan mengenai Tugas Ahkir yang telah dilakukan.
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1
Analisa dengan Grafik
Pengujian bahan bakar biodiesel dengan minyak solar, dilakukan dengan variasi komposisi biodiesel maksimum 30%. Biodisel 10% (B10), ini berarti komposisi minyak solar 90% dan biodiesel 10%. Biodiesel 20% (B20) ini berati komposisi minyak solar 80% dan biodiesel 80%. Demikian juga dengan biodisel 30% (B30), ini berarti komposisi minyak solar 70% dan biodesel 30%. Putaran motor diesel dalam penbujian ini diatur sesuai dengan munual book engine test bed yaitu 500rpm s/d 1000rpm. Untuk kandungan emisi gas buang yaitu NOx, CO, dan O2 yang dihasilkan oleh motor diesel dilihat pada alat Gas Analyzer yang ada di Laboraturium Merine Diesel Politeknik Perkapalan Negri Surabaya. Data yang diperoleh dalam pengujian motor
diesel dari ke-5 jenis bahan bakar tersebut yaitu minyak solar murni sebagai pembanding, biodiesel 100%, biodiesel 10%, biodiesel 20% dan biodiesel 30%. Setelah dilakukan pengujian didapat ganbar sebagai berikut;
Gambar 4.1
Grafik hubungan CO ((Karbon Karbon Oksida Oksida)) dengan variasi putaran
Dari gambar diatas hasil pengujian menunjukan bahwa CO (Karbon oksida) yang dihasilkan dari ke-3 campuran bahan bakar solar dengan biodiesel menunjukan adanya perbedaan. Dimana untuk campuran biodiesel 10% mengalami penurunan sebesar 11,40%, untuk biodiesel 20% mengalami penurunan sebesar 16,74% sedangkan untuk biodiesel 30% mengalami penurunan sebesar 20,58%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa campuran biodiesel 30% yang lebih baik bila dibandingkan dengan biodiesel 10% dan biodiesel 20% terhadap solar murni.
Gambar 4.2
Grafik hubungan O2 (Oksigen) dengan variasi putaran
Hasil dari gambar diatas menunjukan bahwa O2 (oksigen) yang dihasilkan dari ke-3 canpuran bahan bakar solar dengan biodiesel tidak adanya perbedaan kandungan oksigen yang dihasilkan. Dari ke3 campuran biodisel yaitu biodiesel 10%, 29%, dan 30% mengalami peningkatan sebesar 2,38% terhadap minyak solar murni. Pada putaran 500 dan 600rpm kandungan O2 lebih rendah dikarenakan pada waktu mesin dinyalakan temperatur gas buangnya tidak besar.
Gambar 4.3
Grafik hubungan NOx (Nitrogen Oksida) dengan variasi putaran
Dari gambar diatas hasil pengujian menunjukan bahwa NOx (Nitrogen oksida) yang dihasilkan dari ke-3 campuran bahan bakar solar dengan biodiesel menunjukan adanya perbedaan. Dimana untuk campuran biodiesel 10% mengalami penurunan sebesar 16,44%, untuk biodiesel 20% mengalami penurunan sebesar 12,00% sedangkan untuk biodiesel 30% mengalami penurunan sebesar 13,22%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa campuran biodiesel 10% yang lebih baik bila dibandingkan dengan biodiesel 20% dan biodiesel 30% terhadap solar murni.
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan
• •
•
Berdasarkan pembahasan dan analisa yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa : Dari ke-3 campuran antara biodiesel dengan solar murni yang optimal yang emisi gas buangnya lebih rendah adalah biodiesel 30% dengan penurunaan sebesar 20,08%. Kandungan karbon oksida (CO) yang memiliki nilai yang lebih rendah adalah biodiesel 30% bila dibandingkan dengan cmpuran biodiesel 10% dan 20% terhadap solar murni. Untuk kandungan oksigen (O2), ke-3 campuran biodiesel yaitu biodiesel 10%, biodiesel 20% dan biodiesel 30% tidak ada perbedaan. Sedangkan untuk kandungan nitrogen oksida (NOx) yang memiliki nilai yang lebih rendah dari ke-3 campuran biodiesel adalah campuran biodiesel 10%. Pada putaran 500 rpm kandungan emisi lebih rendah bila dibandingkan dengan putaran 600rpm, 700rpm 800rpm dan 900rpm untuk semua bahan bakar
5.2 SARAN
• • •
Dengan melakukan pengujian dan analisa data-data tersubut akan memberi informasi tentang penggunaan biodisel baik kepada masyarakat umum ataupun warga Politeknik Perkapalan. Mamfaat yang diperoleh dari Tugas Ahkir ini adalah sebagai berikut : Biodiesel merupakan bahan bakar alternative sebagai pengganti dari bahan bakar solar yang sesuai persyaratan. Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan alternatife yang ramah lingkungan. Untuk pengembangan lebih lanjut, dapat dilakukan dengan variasi beberapa tipe diesel engine yang berbeda.
SELESAI
TERIMA KASIH
