UJI EMISI PENGGUNAAN BIOETANOL DARI LIMBAH NANAS SEBAGAI CAMPURAN PREMIUM PADA SEPEDA MOTOR YAMAHA VEGA-R SKRIPSI
Oleh : INDRA IRAWAN NIM. 075524046
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN 2011
UJI EMISI PENGGUNAAN BIOETANOL DARI LIMBAH NANAS SEBAGAI CAMPURAN PREMIUM PADA SEPEDA MOTOR YAMAHA VEGA-R SKRIPSI
Oleh : INDRA IRAWAN NIM. 075524046 Skripsi ini ditulis untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Teknik Program Studi S1 Pendidikan Teknik Mesin
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN 2011 ii
ABSTRAK Indra Irawan. Uji Emisi Penggunaan Bioetanol dari Limbah Nanas sebagai Campuran Premium pada Sepeda Motor Yamaha Vega-R. Skripsi Program S1 Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri Surabaya, 2011. Bertambahnya jumlah kendaraan bermotor diikuti semakin meningkatnya jumlah konsumsi bahan bakar. Kenyataannya, ketersediaan bahan bakar minyak bumi semakin mengalami penurunan. Bahan bakar yang berasal dari minyak bumi tidak bisa diperbaharui. Untuk itu perlu adanya bahan bakar alternatif yaitu bahan bakar nabati atau bioetanol. Bioetanol diperoleh dari bahan baku limbah nanas dengan memfermentasi karbohidrat yang terkandung di dalamnya. Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar pada mesin pembakaran dalam dapat meningkatkan kinerja mesin. Jenis penelitian ini adalah eksperimen, obyek penelitian adalah sepeda motor Yamaha Vega-R dan bahan bakar bioetanol. Dengan menggunakan putaran mesin Idle (1400 rpm), 3000 rpm – 9500 rpm dengan jarak interval 500 rpm. Penelitian ini menggunakan metode pengujian yang berpedoman pada standar ISO 3930/OIML R99. Bahan bakar yang digunakan adalah E0; E2,5; E5; E7,5; E10; E12,5; dan E15. Teknik analisis yang digunakan adalah analisis deskriptif yaitu mendeskripsikan data numerik yang diperoleh, kemudian dijelaskan dalam bentuk kalimat sederhana yang mudah dipahami. Hasil pengujian menunjukkan bahwa, hasil uji emisi pada sepeda motor Yamaha Vega R tahun 2007 berbahan bakar premium murni dengan biopremium dengan kadar bioetanol E2,5; E5; E7,5; E10; E12,5; dan E15 yang sesuai dengan spesifikasi standart biopremium pertamina adalah E10. Hasil pengujian gas buang untuk konsentrasi CO dan HC yang terbaik dihasilkan dengan menggunakan bahan bakar bioetanol E15.
Kata kunci
: Bioetanol, Limbah Nanas, Emisi Gas Buang.
iii
ABSTRACT
Indra Irawan. Emissions Test Bioethanol Usage from Pineapple Waste as a Mixture of Gasoline on Yamaha Vega-R Motorcycles. Thesis Mechanical Engineering Education S1 Program Surabaya State University, 2011. Increasing number of vehicles followed by increasing number of fuel consumption. In fact, the availability of petroleum fuel declined. Fuel derived from petroleum can not be renewable. For that there is need for alternative fuels which is biofuels or bioethanol. Bioethanol feedstock obtained from pineapple waste by fermenting carbohydrates contained therein. The use of bioethanol as a fuel in internal combustion engines can improve engine performance. This type of research is an experiment, the object of research is a Yamaha Vega-R motorcycle and bioethanol fuel. Emission test using Idle engine speed (1400 rpm), 3000 rpm - 9500 rpm with a spacing interval of 500 rpm. This study uses a method of testing based on ISO standards 3930/OIML R-99. The fuel used is E0; E2,5; E5; E7,5; E10; E12,5; and E15. Analytical techniques used is descriptive analysis of numerical data obtained describe, and then explained in a simple sentence form that is easy to understand. Test results show that, the results of emissions testing on Yamaha Vega R 2007 motorcycles pure premium fuel (E0) with bioethanol biopremium with levels of E2,5; E5; E7,5; E10; E12,5; and E15 in accordance with standard specifications biopremium pertamina is E10. Exhaust gas test results for CO and HC concentrations are best generated using E15 bioethanol fuel. Keywords: Bioethanol, Pineapple Waste, Exhaust Emissions.
iv
LEMBAR PERSETUJUAN
UJI EMISI PENGGUNAAN BIOETANOL DARI LIMBAH NANAS SEBAGAI CAMPURAN PREMIUM PADA SEPEDA MOTOR YAMAHA VEGA-R
INDRA IRAWAN NIM. 075524046
Skripsi ditulis untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Teknik Program S1 Pendidikan Teknik Mesin
Menyetujui: Pembimbing
Drs. Ir. I. Wayan Susila, M. T NIP. 195312151980021002
Mengetahui: Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Mesin
Drs. Dewanto, M. Pd NIP. 196408091992021001 v
LEMBAR PENGESAHAN UJI EMISI PENGGUNAAN BIOETANOL DARI LIMBAH NANAS SEBAGAI CAMPURAN PREMIUM PADA SEPEDA MOTOR YAMAHA VEGA-R
INDRA IRAWAN NIM. 075524046
Dipertahankan Di Depan Panitia Penguji Skripsi Program S1 Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Surabaya PANITIA PENGUJI ………………………
Dr. Mochamad Cholik, M.Pd. NIP. 196004241990021001
………………………
Ir. Dwi Heru Sutjahjo, M.T. NIP. 195412211983121001
………………………
Drs. I Wayan Susila, M.T. NIP. 195312151980021002
Surabaya, 23 Juni 2011 Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Mesin
Drs. Dewanto, M.Pd. NIP. 196408091992021001 vi
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN SESUNGGUHNYA KEMUSTAHILAN ITU BEGITU DEKAT DENGAN KITA. TETAPI DENGAN SEMANGAT KERJA KERAS, TEKUN, DAN DOA KITA DAPAT MENGUBAH KEMUSTAHILAN MENJADI KEBERHASILAN
Karya ini ku persembahkan bagi kedua orang tua tercinta, adik-adikku (Desy dan Meli), sahabat seperjuanganku Fida dan Agus, Saudara Keluarga tercemar, Dedi, Malik, Nasir, Bakrus, Andi, Gatot, Rikardo, Tulus, Ucup.S,PdoG dan Kawan-kawan S1 PTM OTO A 2007. Kawankawan Lab. Bahan Bakar: Qubail, Sindung, Dian, Ega, Dyfa. Shadow Adventure.Nduk ku Mafisa atas semangat, dan doa. Rinjani dan titik 3000mdpl atas inspirasinya.
vii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT karena hanya atas berkat rahmat, karunia dan hidayahnya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Uji Emisi
Penggunaan Bioetanol Dari Limbah Nanas Sebagai Campuran Premium Pada Sepeda Motor Yamaha Vega-R”. Keberhasilan penulisan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1.
Drs. Tri Wrahatnolo, M.Pd, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Surabaya.
2.
Drs. Dewanto, M.Pd., selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Surabaya.
3.
Ir. I Wayan Susila, MT., selaku dosen pembimbing skripsi, yang secara langsung telah memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis.
4.
Ir. Dwi Heru Sutjahjo, MT., selaku dosen penguji proposal skripsi
5.
Dr. Mochamad Cholik, M.Pd, selaku dosen penguji proposal skripsi.
6.
Bapak Ibu dosen pengajar di Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Surabaya yang telah membekali ilmu pengetahuan.
7.
Seluruh Staf dan toolman Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Surabaya yang telah membantu dengan baik.
8.
Orang tua tercinta yang tiada henti memberikan dukungan dan doa.
viii
9.
Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Surabaya angkatan 2007 yang telah memberikan bantuan dan dukungan selama penyusunan skripsi.
10. Serta pihak-pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa tidak ada yang sempurna kecuali Allah semata. Oleh karena itu kritik dan saran sangat diharapkan demi kesempurnaan penelitian selanjutnya. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surabaya, 22 Juni 2011
penulis
ix
DAFTAR ISI halaman HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i ABSTRAK ...................................................................................................... iii LEMBAR PERSETUJUAN............................................................................. v LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. vi HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................. vii KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii DAFTAR ISI .................................................................................................... x DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang .................................................................................... 1 B. Identifikasi Masalah ............................................................................ 3 C. Batasan Masalah................................................................................... 4 D. Rumusan Masalah ................................................................................ 5 E. Tujuan Penelitian ................................................................................. 5 F. Manfaat Penelitian ............................................................................... 6 BAB II KAJIAN TEORI A. Motor Bensin Empat Langkah ..............................................................8 B. Bahan Bakar dan Proses Pembakaran pada Motor Bensin 4 Langkah ............................................................................................... 14 C. Emisi Gas Buang Motor Bensin .......................................................... 28 D. Etanol ................................................................................................ 36 E. Biopremium ......................................................................................... 38 F. Nanas ................................................................................................... 39 x
G. Bioetanol dari Limbah Nanas .............................................................. 41 H. Persyaratan Alat Uji Emisi Kendaraan Berbahan Bakar Bensin ......... 46 I. Standar Ambang Batas Emisi Kendaraan Bermotor Di Indonesia ...... 46 BAB III METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................. 47 B. Jenis Penelitian .................................................................................... 47 C. Obyek Penelitian ................................................................................. 48 D. Variabel Penelitian ............................................................................... 48 E. Rancangan Penelitian .......................................................................... 49 F. Teknik Pengambilan Sampel ............................................................... 50 G. Rangkaian Peralatan Instrumen Penelitian .......................................... 51 H. Prosedur Penelitian ............................................................................... 54 I. Prosedur Pengujian ............................................................................... 55 J. Teknik Analisis Data .......................................................................... 56 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. Analisis ................................................................................................ 54 B. Pembahasan ......................................................................................... 54 BAB V SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan .............................................................................................. 77 B. Saran .................................................................................................... 78 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 80
xi
DAFTAR TABEL
No tabel
halaman
2.1. Perbandingan Beberapa Sifat Etanol dengan Bensin ............................... 39 2.2. Perbandingan Beberapa Sifat Biotanol dari Limbah Nanas ..................... 45 2.3. Ambang Batas Emisi Kendaraan Bermotor Tipe L ................................. 46 4.1. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang CO ................................................................................................. 58 4.2. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang CO2 ............................................................................................... 62 4.3. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang HC ................................................................................................. 65 4.4. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang O2 .................................................................................................. 68 4.5. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Nilai Lamda ....... 72 4.6. Perbandingan Spesifikasi Biopremium pada Masing-Masing Bahan Bakar ........................................................................................................ 75 4.7. Emisi Gas Buang yang Dihasilkan pada Bahan Bakar Premium dan Biopremium dengan Campuran Bioetanol dari Limbah Nanas pada Putaran Idle
......................................................................................................... 80
xii
DAFTAR GAMBAR
No gambar
halaman
2.1. Siklus Kerja Motor Empat Langkah ............................................................. 10 2.2. Mesin Tidak Akan Bekerja Jika Campuran Bahan Bakar Terlalu Kaya atau Terlalu Miskin ............................................................................................... 13 2.3. Grafik Pembakaran Campuran Udara-Bensin dan Perubahan Tekanan di Dalam Silinder .............................................................................................. 18 2.4. Hubungan Antara Temperatur Penyalaan dengan Waktu Reaksi Pembakaran ................................................................................................... 19 2.5. Hubungan Antara Temperatur Penyalaan, Waktu Penyalaan dengan Rasio Udara dan Bahan Bakar ................................................................................ 20 2.6. Proses Pembakaran Normal ........................................................................... 23 2.7. Proses Pembakaran Saat Terjadi Detonasi .................................................... 23 2.8. Variasi tekanan Silinder Saat Terjadi Detonasi ............................................ 23 2.9. Variasi Tekanan Silinder Saat Terjadi Pre-Ignition ..................................... 27 2.10. Lokasi Emisi Pada Motor Bakar ................................................................. 29 2.11. Grafik Hubungan Lamnda (λ) Terhadap Emisi CO dengan Variasi Saat Pengapian ....................................................................................................... 32 2.12. Alat Distilasi ............................................................................................... 43 2.13. Grafik Sistem Azeotrop ............................................................................... 44 3.1. Diagram Penelitian ........................................................................................ 50 3.2. Instrumen Penelitian ...................................................................................... 51 4.1. Grafik Putaran Mesin (rpm) terhadap Konsentrasi CO ................................ 60 4.2. Grafik Putaran Mesin (rpm) terhadap Konsentrasi CO2 ............................... 63 4.3. Grafik Putaran Mesin (rpm) terhadap Konsentrasi HC ................................ 66 4.4. Grafik Putaran Mesin (rpm) terhadap Konsentrasi O2 .................................. 69 xiii
4.5. Grafik Putaran Mesin (rpm) terhadap Nilai Lamda ...................................... 73 4.6. Grafik Perbandingan Kandungan Timbal pada Setiap Jenis Bahan Bakar ... 76 4.7. Grafik Perbandingan RVP pada Setiap Jenis Bahan Bakar .......................... 77 4.8. Grafik Perbandingan Getah Purwa pada Setiap Jenis Bahan Bakar ............. 78 4.9. Grafik Perbandingan Kandungan Sulfur pada Setiap Jenis Bahan Bakar ..... 78
xiv
