YolumeX,Nomor 2, Desember20/0
EKSERGI
Pengaruh Penambahan Aditif ProsesDaur Ulang Minyak Pelumas Bekas terhadap Sifat-sifat Fisis Siswanti JurusanTeknik Kimia, FakultasTeknologiIndustri Nasional"Veteran"Yogyakarta UniversitasPembangunan Jln. SWK 104Lingkar utaraCondongcatur, Yogyakarta,5584 Telp/fax:0274 486889 Email:
[email protected] Abstrak Peningkatanjumlah kendaraanbermotor dan industri menyebabkanpemakaianminyak pelumasmeningkat, akibaftya jumlah minyak pelumas bekas semakin meningkat.Hal ini jika dibiarkan dapat menyebabkan pencemaranlingkungan.Sehinggadenganmemanfaatkankembali minyak pelumasbekas dapat mengurangi pencemaran lingkungandan mengurangikonsumsiminyak bumi. Salahsatucarapengolahanminyak pelumas bekasadalahdenganprosesdaur ulang. Minyak pelumasbekashasil daur ulang memiliki mutu yang kurang baik,sehinggaperlu ditingkatkanmutunyadenganmenambahkan zat aditif. Prosesdaurulangdilakukandengan caramenghilangkan zat pengotoryangterkandungdalamminyakpelumasbekasmenggunakan asamsulfatpekat kemudianducuci denganlarutan deterjendan ditambahCaCl2sebagaipemecahemulsi. Selanjutnyauntuk meningkatkanmutunyaditambahdenganaditif yaitu nitrobenzendan phenol denganperbandinganI :l pada suhu 70 oC. Kondisi terbaik yang diperolehdalam penelitianini adalahperbandinganaditif denganminyak pelumas hasildaurulangI,5 :I untuklvaktupemakaian di dalammesingergajikayuselama6 jam. Kata kunci : minyakpelumasbekas,prosesdaurulang,aditif,phenol,nitrobenzen. I. Pendahuluan. Dengan meningkatnya penggunaan mesin-mesin pabrik, sarana transportrsi bermotor dan lain-lain, menyebabkan kebutuhanpenggunaanminyak pelumas akan meningkat pula. Tingginya kebutuhanminyak pelumasakan menimbulkandampaklingkunganyang berbahayaantara lain peningkatanjumlah minyak pelumasbekashasil aktifasipermesinanakibat adanya proses reaksi oksidasi dan dekomposisisuhu pada tinggi. Minyak pelumas bekas jika dibuang akan menimbulkan masalah lingkungan yang berbahaya, karena mengandungkotoran logam-logam dengan kadar yang tinggi, bahanaditif, sisa bahanbakar dan kotoranlain. Pengolahankembali (daur ulang)minyak pelumasbekasmerupakansalah satu alternatif untuk mengurangipencemaranlingkunganakibat limbah minyak pelumasbekasjuga dalam rangka efisiensi konsumsiminyak bumi yang semakinmenyusutdari tahunke tahun. Minyak pelumashasil daur ulangmempunyainutu jauh di bawatrminyak pelumasbaru. Untuk itu perlu ditingkatkankualitasnyadenganmenambahkansuatu bahan aditif. Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajaripengaruhpenambahan aditif (phenoldan nitrobenzen)pada minyak pelumasdaur ulang serta waktu pemakaiannyadi dalam mesin terhadapsifatsifat fisis minyakpelumastersebut. Minyak pelumasadalahsuatuproduk minyak bumi yang tennasuk fraksi distilat berat dan mempunyai trayektitik didih 300 oC.Ivlinyakpelumasmerupakan salah satu prod,uk min;-ak bunri. Fungsi nrinyak
pelumas meliputi: mengurangi gesekan dan keausan, mendinginkan komponen mesin, membantu merapatkan kompresi serta membersihkankomponenmesin. Minyak pelumas yang digunakanuntuk melumasimesinmempunyai persyaratan antara lain: tahan suhu tinggi, tahan karat dan korosi, mampu mencegahterjadinya endapan, mampu mencegah kemacetarr cincin piston, mampu mencegahterjadinya busa serta mampu mengalir pada suhu rendah (Subiyanto,
le8e). Pemilihan kekentalan minyak pelumas yang kurang tepat dapat menghambat kerja mesin. Minyak pelumas yang terlalu encer tidak akan berfungsidenganbaik dan bila terlalu kental akan menghambatkerja mesin karena tahanan yang tinggi. Pada rninyak pelumas bekas terdapat logamlogam yang dapat menyebabkan terjadinya pencemaranlingkungan. Logam-logam tersebut dapatberasaldari : r Aditif minyakpelumas Agar minyak pelumas dapat memberikan pelayanan yang memuaskan maka ditambahkan aditi{, tetapi aditif tersebut mengandunglogam Zn, Al sertasenyawalain sepertiBa, Mg, Mo, K, Ca danNa. o Bahanbakar Bahan bakar yang digunakan dapat mengandungPb, apabila ditanbahkan TEL untuk menaikkan angka ohannya, hasil
27
EKSERGI
YolumeX Nomor 2, De.rember2010
pembakarannya dapatmasukke ruang karter dan bercampurdenganminYakPelumas. Debu dan kotoran dari udara Bahanbakar dapatdibakarbila ada udara.Udara yang masukke ruangbakarsudahdisaringdengan filter, tetapi kemungkinankotoran masih dapat masukke ruangbakarbersamaudara.Biasanyadi Al dan Si. dalamdebumengandung Zat pendingin"coolanf' Zat pendingin yang dicampurkan dalam air pendingin mengandungaditif anti korosif yang umumnya mengandungNa, K dan Cr. Apabila gasketmesinrusak,air pendingindapatmasukke ruang bakar lalu ke karter dan bercampurdengan minyakpelumas. Keausan Keausanadalatrhilangnyazatpadatdari induknya akibat adanya permukaan yang bergesekan, sehingga dapat menyebabkan kerusakan. Bagaimanapun tepatnya pemilihan minyak pelumas yang digunakan, komponen mesin tersebuttetap akan mengalamikeausanmeskipun kecil (Subiyanto,1989).
Aditif minyak pelumasadalahsenyawakimia yang ditambahkan ke dalam minyak pelumas dengan maksud untuk mendapatkanmutu minyak pelumas yang baik dalam pemakaiannya, meningkatkandaya kerja mesin, memperpanjang efisiensi kerja mesin, serta memperpanjangmasa tersebut mempunyai pemeliharaan. Aditif persyaratan sebagai berikut: dapat larut dalam minyak pelumas,stabil untuk waktu yang lama, tidak mempunyaibau yang menyengat,serta tidak merusak mesin. Secara garis besar aditif dapat digolongkanatasduabagianyaitu : l. Aditif yang bekerja untuk meningkalkan karakteristik sifat fisika seperti: menurunkan titik tuang, meningkatkanindeks viskositas, antibusadan lain sebagainYa. 2. Aditif yang bekerjauntuk mempengaruhidan meningkatkankarakteristiksifat kimia seperti: dan antioksidan,antikorosi,dispersan/deterjen, (Subarjo, 1985) lain sebagainya
Tabel 1. Jenis-jenisAditif Pelumas (Majalah Lemigas Pertarnina,1986). No
JenisAditif
I
Dispersan/Deterjen
Alkil poliamit,produkalkil P2S5, metaliulfonat,ikatanorganikboron
Menjagakebersihanmesindengan melarutkankotoranyangmasuk
n -
Indeks viskositas irnprover
Polimethacrylate,polimerbutilena, polimerisasi olefin,polimeralkalit, phenol styrena,
Memperkecilperubahanviskositas
oksidasi Penghalang
Dithiophosphate,in.,llf,l.-g_ _ Hilf}iililfJ#lln:fit^' phenol,amin aromatik,nitrobenzen
korosi Penghalang
Dithito phosphatezinc, metal phenolate,basicmetalsulfonate
!"a"p*
busa Penghalang
alkil naftaleneatau Menurunkantitik tuang Poly methacrylate, phenol UntukmenghalangiterbentuknYa Polimersilikon busa
Mernpertahankan viskositas
indeks Nitrobenzen,olefin, isoolefin,polimer Untuk mempertahankan suhu perubahan terhadap viskositas akilat styrene
Pourpoint deprssant
Apabila digunakanphenoldan nitrobenzen,sebaiknya oC yang merupakansuhu dicampur pada suhu 70 optimal,dimanakeduaaditif tersebutsudahlarut dalam 1986)' (Ma.ialah LemigasPertamina, minyakpelumas. II. Metodologi 2.1.Bahan-bahan a. Minyak pelumasbekas b. Phenol c. Nitrobenzen d. Aquadest e. Deterjen f. HzSOrpekat g. CaCl2
28
Menghalangiterjadinyakorosi pada bantalandanbagianmesinlainnYa
Tabel 2. Sifat-sifatfisis Minyak PelumasBekas danKadarLogam Sifat-sifat Fisis dan Kadar Logam Spg oC Viskositaskinematis40 "C Viskositaskinematis100 Indeksviskositas Flashpoint ("C) Fire point (oC) Kadarlosam(ppm)
Junrlah 0,8891 tt7,6 12,5
102,9 202 2t5 1991,36
I/oluneX Nomor2, Desembe'r2010
EKSERGT
2.2 Alat b. Mesingergajikayu c. Alat-alatpenguji d. Motor pengaduk Penangas air f. Thermometer 0 Alat-alatgelas o'
t
1
P.rhdher
2.3Cara Kerja 2.3.1.ProsesDaur Ulang Minyak pelumasbekas dicampur asam sulfat pekat denganperbandingan 5:1, diaduk,kemudiandidiamkan sampaiterbentukdua lapisan.Lapisanatasdipisahkan, kemudiandicuci denganmenggunakan larutandeterjen dan ditambahkan larutan pemecah emulsi CaCl2, diaduk, kemudian didiamkan sampai terbentuk dua lapisan,Lapisanatasyang merupakanminyak pelumas hasil daur ulang dipisahkan.Lapisan bawah ditest kadarpHnya,jika pH belum netral,maka lapisanatas dicucikembalisampaidiperolehpH netral
V*n.
.
5
2
ftlftdangn he
2 Iht*
. P.luiD
5
3
br
Gambar 2. Hubunganantaraperbandingan volume aditif dan minyak pelumasdaur ulang terhadapindeksviskositas. 20 ^ 215
! zro E zos t zoo G
It res tgo
1t5
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Prrbrndlog.n Voluor Adtf d.ngu mlny.l Palum[ h(r Urng
Gambar 3. Hubunganantaraperbandingan volume 2.3.2 Proses Analisa Sifat-sifat Fisis Minyak aditif dan minyak pelumasdaur ulang PelumasDaur Ulang. terhadapflashpoint. Carnpuran aditif phenol dan nitrobenzenl:l dicampur denganminyakpelumasbekashasil daurulangdengan 24 perbandingan l:l; 1,25:l;1,5:l;2:l:2,5:1,dipanaskan O 230 '10 o oC pada suhu dan diaduk selama 30 menit, 1a I rro kemudiandidiamkan sampai terbentuk dua lapisan. i, Lapisanatasdipisahkan,kemudiandiujikan padamesin te0 gergaji kayu dengan waktu pemakaian I jam dan 0.5 t r.5 2 2.5 3 P.rbidhgn Vokm. Adlit d.ng- Ilty.t hasilnyadianalisa.Mengulangilangkahdi atasdengan P.l|nd hr. U.rg perbandingan aditif dan minyak pelumasyang optimal untukwaktupemakaian 2, 4,6,8 dan l0 jam. Gambar 4. Hubunganantaraperbandingan volume aditif dan minyak pelumasdaur ulang III. Hasil dan Pembahasan. terhadapfire point. 3.1. Pengaruh PerbandinganPenambahanAditif denganMinyak Pelumasdaur Ulang terhadap Perubahan Sifat-sifat Fisis Minvak Pelumas Daur Ulang. Percobaandilakukan dengan kecepatanpengadukan 400rpm selama30 menitpadasuhu70 oC, danwaktu pemakaian I jam. Diperolehhasilyangdisajikandalam gambarI sampaidengan4.
0.5
t
F.,brt.llnga
1.s
2
VolsD. AdlU d.nen hrrUog
2.5 llny.l
3
P.lunr
Gambar l. Hubunganantara perbandinganvolume aditif dan minyak pelumas daur ulang terhadapspesi/icgravity.
Dari gambar I terlihat semakin besar perbandinganaditif denganminyak pelumasdaur ulang maka specificgravity minyak pelumasakan semakin menunrn. Hal ini disebabkanjumlah karbon yang terbentuk akibat dari peristiwa oksidasi di dalam mesin dapat dikurangi dengan penambahan aditif. Adanyakarbondi dalammesin tidak diinginkankarenadapatmerusakmesin. Pengaruh perbandinganaditif dan minyak pelumas terhadap indek viskositas dapat dilihat pada gambar 2. Untuk perbandinganl:l sampai dengan1,5:1, indeks viskositasminyak pelumas dengan waktu pemakaian I jam mengalami peningkatan,tetapi jika perbandingandiperbesar maka akan terjadi penumnan.Hal ini disebabkan pada perbandingan1,5:l senyawaaromatik yang terkandungdalam minyak pelumas sudah tidak mampu meningkatkan indeks viskositas karena sudah mengalami kejenuhan, akibatnya kemampuanminyak pelumas menurun sehingga indeksviskositasminyakpelumasjuga menurun. Pengaruh perbandinganaditif dan minyak pelumasterhadapflash point dan fire point dapat
29
pl EKSERGI
lolume X Nomor 2, De'sember20J0
dilihat pada gambar 3 dan 4. Semakin besar perbandinganaditif dan minyak pelumas,flash point dan fire point akan semakinbesar.Hal ini disebabkan penambahan aditif pada minyak pelumas akan menambahpanjang rantai karbon. Semakinpanjang rantai karbon maka flash point dan fire point menjadi semakintinggi. 3.2. Pengaruh Waktu Pemakaian terhadap PerubahanSifat-sifat Fisis Minyak Pelumas Daur Ulang. Perbandinganaditif dengan minyak pelumas yang digunakandalam percobaanini adalatr 1,5:1. Hasil yang diperolehdari percobaanini, dapat dilihat pada gambar5 sampaidengan6.
kenaikan,tetapi setelah6 jam terjadi pcnurunan. IIal ini disebabkansetelah 6 jam pemakaian, senyawaaromatik yang terkandungdalam minyak pelumasmengalamikejenuhandisebabkansemakin tinggi suhu di dalam mesin denganbertambahnya waktu pemakaian.Apabila minyak pelumassudah mengalami kejenuhan,maka indeksviskositasnya akanmengalamipenurunan. * no
lzs Ea
1 zrr d 2ro n6 200 4
. bF.dlt
O.it5 r
6
8 l.n lJ.ol
lVrItu P.mt
atus'dt
o.cr.l
Gambar 7. Hubungan antara waLtu pemakaian minyakPelumasdenganflashPoint'
0.905
E 0.e E o.rs 0.le o.tt5 o.!!
minyak Gambar 5. Hubunganantarawaktupemakaian pelumasdengansPeciPicgravilY. Pada gambar 5 terlihat semakin lama pemakaiatt minyak pelumasdaur ulang tanpa penambahanaditif dalam mesin gergaji kayu, spgr minyak pelumas mengalami kenaikan. Hal ini disebabkan adanya sen)'awa karbon akibat peristiwa oksidasi dan pelumas. minyak dalam yang terkandung organometal Karbon dan senyawaorganometaldalam minyak pelumasmenyebabkanspgr minyak pelumassemakin bertambah.Untuk mengatasihal ini perlu penambahan aditif yang mampu tnengurangikarbon dan senyawa organometaldalamminyakpelumas. Pada percobaan ini penambahan phenol dan nitrobenzen ke dalam minyak pelumas manlpu mengurangi karbon dan senyawa organometal, ditandai dengankenaikanspgr minyak pelumasdaur ulang yang sudah ditambah aditif lebih kecil jika dibandingkan dengan kenaikan spgr pada minyak aditif. pelumasdaurulangtanpapenambahan
O
2
, Uallr
l
t
E
P.n.labr
l
0
1
2
(J.ml
Gambar 6. Hubunganantararvaktupentakaianminyak pelumasdenganindeksviskositas Dari gambar6 tcrlihat baltrvaindeks viskositas mulai walitu pemakaiatr2 sampai6 jam mengalatni
30
Dari gambar7 terlihat semakinlamapemakaian minyak pelumas di dalam mesin, flash point mengalamipenunrnan.Hal ini disebabkanadanya pemutusanrantai karbon minyak pelumaskarena semakintinggi suhu di dalam mesin. Jika rantai karbon menjadi lebih pendek,maka flash point akan menurun.Untuk mengatasihal ini, minyak pelumashasil daur ulang ditambatr denganaditif untuk mengurang penurunan flash point. Dari gambar 7 terlihat bahwa minyak pelumas yang ditambatrdenganaditif setelahdi pakai di dalam mesin,flashpointnyalebih besarjika dibandingkan denganminyakpelumastanpaaditif. 55 2$ 2a3
l*
i zss d 2?jN 25 A 213 5
1
0
H0P.nddt(hl
Gambar 8. Hubungan antara waktu penakaian minyakPelumasdengan/irePoint' Dari gambar 8 terlihat bahwa semakin lama pemakaianminyak pelumasdi dalammesin,maka fire point mengalamipenurunan.Hal ini disebabkan adanyapemutusanrantai karbon minyak pelumas karena semakin tingginya suhu di dalam mesin. Jika rantai karbon semakin pendek, maka fire pointnyaakan semakinmenurun.Untuk mengatasi masalahini pada minyak pelumasperlu ditambah aditif untuk mengurangipenurunanfire point' Pada gambar 8, minyak pelumas hasil daur yang ditambahdenganaditif setelahdi pakai di dalam mesin, fire pointnyalebih besarjika dibandingkan
llobneX Nomor2, Desember2010
dengan minyak pelumas hasil daur ulang tanpa penambahan aditif. IV. Kesimpulan Dari data hasil penelitian dapat diambil kesimpulansebagaiberikut : L Penambahan aditifphenol dan nitrobenzendengan perbandinganI :l pada minyak pelumassetelah didaur ulang dapat meningkatkan indeks viskositas. 2. Perbandingan aditif denganminyak pelumasyang optimaladalah1,5:1. 3. Waktupemakaianyang optimal dari mesingergaji kayu yang menggunakan minyak pelumas ditambah dengan aditif dengan perbandingan 1,5:l adalah6 jam. V. UcapanTerima Kasih penelitianini, penulismengucapkan Denganselesainya terimakasihkepadaAlip RohmadSetiaBudi dan Dwi FitrianaPurwanti,yang telah membantupengambilan datapenelitian. VI. Daftar Pustaka Aries Tri Windarti & Peny Burhan,R.Y, Identifikasi SenyawaPenandaDalam Pelumas Hasil Daur
EKSERGT
Ulang (Recycle)MenggunakanEkstraksiMetil Etil Keton dengan PenambahanDemulsifier CaCl2 Anhidrat Melalui Analisa KG-SM, Prosiding KIMIA FMIPA-ITS SemesterGenap 2008/2009,sK-43. flarjono, 1984,TeknologiMinyak Bumi I, Edisi l, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik UniversitasGadjahMada,Yogyakarta Kontawa, A, 1986, Studi Awql Pengawalogaman Minyak Pelumas Bekas Melalui Proses Ekstraksi dengan Larutan Deterjen Sintesis Tepol sebagai Pelarut, Lembaran Publikasi Lemigas No. 4, hlm.3-15. Nelson,W.L., 1958, Petrolium ReJinery Engineering,4 ed, Mc. Graw Hill Co. Inc., New York. Pusat Penelitiian dan PengembanganTeknologi Mineral da Batubara,2009, Optimasi Proses Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menggunakan Batubara Peringkat Rendah Sebagai Penyerap Kontaminan. http://www.tekmira. esdm.go.id/kp/Batubara/ko ntaminan Subarjo, 1985, Macam-macam Aditif Minyak Pelumas,LembaranPublikasiLemigasNo. 3. Subiyanto,1989,Jenis-jenisLogamyang Terdapat Dalam Minyak Lumas Bekas dun Sumber Asalnya, LembaranPublikasi Lemigas No.l, hlm.33.
3l
7ffi 2010 VolumeX, Nomor2, Desember
-fools in Dealing with ClirnateChange Standards,Practical Kristirtingrttm. Ellia T and Biatna Dulbert PenrbuatanEdible Filnt dan Tepung Jagung Danang Jaya, Endang SulistYawati. Minyak Laka OksidatorKaliurn Bichromat padaPer-rgambilan PengaruhPenarnbahan Harsa Pawignya. Peluangdan TantanganKotnersialisasi B iodisel-Review Malu'eni. pengaruhpenarnbahan Aditif ProsesDaur Ulang Minyak PelurnasBekasterhadapSilat-sifat Fisis Siswanti. pengaruhKadar GararnDapur TerhadapSuhu Makar.ranyaltg Dimasak denganA,liu'c,nvave WasirNuri. PreparasiMembran Selulosa Asetat untuk PenyaringanNira Tebu Sri WahyuMtu'tti dqn Sri Sudarmi. Fenonrenadan KecepatanMinimum (U,,) Fluidisasi Iilidayati. PemungutanPektin dari Kulit danAtnpasApel SecaraEkstraksi Purwo Subag,'odan Zttbaidi Achmad. produksi BiodieselclariMinyak JelantahMenggunakanKatalisAsam padat(Naflon/SiO:) Mahreni dan Ttftik lt(uji Setyoningrwn.
