POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2014
EFEKTIFITAS KOMPOR BAHENOL ( BAHAN BAKAR ETHANOL) PADAT RAMAH LINGKUNGAN 1)
Arif Setyo Nugroho, 2)Suhartoyo
1)2)
Teknik Mesin Akademi Teknologi Warga Surakarta
ABSTRACT Testing by comparing fuel ethanol effektifitaspdat with levels 90%, 80%, 70%, 60% and kerosene memanakan water to 1 liter. From the test results it can be seen that the time used to boil 1 liter of water is the fastest solid fuel ethanol at 90% concentration with a composition of 40% ethanol and 60% ethanol for 12 minutes, the kerosene, the time required to boil 1 liter of water is 35 minutes. Effective use of solid fuel ethanol at levels of 90% over effekif compared with the use of kerosene fuel in the testing that has been done. Key Word: solid ethanol, a 1 liter water, kerosene PENDAHULUAN. Pemeliharaan lingkungan,dengan mengurangi polusi dan hal lain yang dapat merusak adalah menjadi tema utama dalam sebuah konsep ramah lingkungan menuju langit biru bumi yang hijau dan kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi belakangan ini telah memberikan dampak yang sangat luas di berbagai sektor kehidupan. Pembakaran bahan bakar fosil ini telah memberikan dampak negatif terhadap lingkungan.Seperti kita ketahui pembakaran bahan bakar fosil yang tidak sempurna akan menghasilkan gas CO2. Oleh karena itu pemakaian suatu bahan bakar terbarukan yang lebih aman bagi lingkungan adalah suatu hal yang mutlak. Tingginya konsumsi masyarakat akan bahan bakar minyak, tidak mampu diimbangi oleh produksi dan ketersediaan cadangan minyak bumi yang ada. Data dari BP statistical (2011) menyebutkan produksi Efektifitas kompor . . .
minyak dari tahun 2000 sampai dengan 2010 mengalami penurunan, dimana pada tahun 2000 sebesar 145600 barel/hari dan ditahun 2010 produksi minyak sebesar 98600 barel /hari. Tetapi terjadi peningkatan penggunaan bahan bakar meningkat,ditahun 2000 sebesar 114300 barel/hari dan di tahun 2010 sebesar 130400 barel/hari Oleh karena itu pemakaian suatu bahan bakar terbarukan yang lebih aman bagi lingkungan adalah suatu hal yang mutlak.Salah satu sumber energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar di banyak negara adalah biomasa. Potensi Indonesia dalam menyediakan biomasa sangatlah besar mengingat status Indonesia sebagai negara agraris yang menghasilkan produk pertanian dan kehutanan yang melimpah tiap tahunnya. Dari sektor pertanian, tanaman tebu merupakan salah satu biomasa yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan 74
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2014
energi terbarukan, yaitu dengan cara memproduksi tanaman tebu menjadi ethanol. Bioetanol merupakan salah satu jenis sumber energi yang sedang dipacu pengembangannya oleh Pemerintah Indonesia. Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, Instruksi Presiden No. 1 Tahun 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati, dan Keputusan Presiden No. 10 Tahun 2006 tentang Tim Nasional Pengembangan Bahan Bakar Nabati untuk Percepatan
Pengurangan Kemiskinan dan Pengangguran, merupakan upaya pemerintah dalam mendukung pengembangan energi alternatif khususnya Bahan Bakar Nabati (BBN/Biofuel). 2. METHODE 2.1 METHODOLOGI Pengambilan data dilaksanakan setelah perakitan alat jadi, tetapi kami telah melaksanakan pengujian awal. Pengujian awal dilaksanakan untuk mengetahui karakteristik bahan uji.
Gambar 1 disain kompor ethanol padat Pengambilan data secara langsung yaitu dengan cara mencatat angka tertera di thermorider yang terhubung oleh thermocouple yang terpasang di 4 titik berbeda yaitu di dalam tungku ( atas, tengah, bawah ) dan dinyala api.pengujian dilakukan untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air sebanyak 1 liter dan panas yang
Efektifitas kompor . . .
dihasilkan oleh setiap komposisi ethanol. Pengambilan data denganmengujimemanaskan air sebanyak 1 literdenganbahanbakar ethanol padatdengankomposisi 60%, 70%, 80 %, 90 % dandibandingkandenganbahanbakar minyaktanah
75
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2014
DIAGRAM ALIR
Gambar2Gambar diagram alir KAJIAN PUSTAKA Minyakbumididapatdaridalamtanahde nganmengebornyadiladangladangminyakdanmemompanyasampa ikeataspermukaanbumi. Untukselanjutnyadiolahlebihlanjutme njadiberbagaijenisminyakbakar. Minyakbumi( crude oil ) yang berwarnacoklattuasampaikehitamante rdiridaricampuranberbagaimacampers enyawaanzatcairarang ( C dan H ). Minyakbumidapatdipisahkanmenjadi beberapajenisbahanbakarcairantara lain bensin, minyaktanah, minyak solar danminyak. Ethanol disebutjugaetilalkohol, alkoholmurni, alkoholabsolutataualkoholsajaadalahs ejeniscairanyang mudahmenguap, mudahterbakar, takberwarnadanmerupakanalkohol yang paling seringdigunakandalamkehidupansehar i-hari. Ethanol termasukdalamalkoholrantaitunggalde nganrumuskimia C2H5OH.Dari data pengujianterhadapkompor methanol, telahmengujibahwaefisiensikompor methanol sebesar 54 persen. Efektifitas kompor . . .
Sementarakomporkerosinatauminyakt anahhanya 49 %. Dari pengkajian sample bioethanol di laboratoriumJurusan Kimia ITS, didapatkanhasilbahwakaloradalah 5270 kKal/kilogram. Dibandingkandengankalorkerosin, inihanyasekitarseparuhnya. Kerampranet all. (2000) dalammekanismeperambatanapi di dalam tube menyatakanbahwapergerakanapi yang berimbaspadadistribusitemperaturdipe ngaruhiolehpolaaliranbahanbakar yang dipengaruiolehdimensi burner. Kaloradalahbentukenergi yang berpindahdarisuhutinggikesuhurendah . Jikasuatubendamenerima / melepaskankalormakasuhubendaituak annaik/turunatauwujudbendaberubah. RUMUS JUMLAH KALOR Q = m x Cp x ∆T Keterangan: Q = Kalor yang diterimasuatuzat (Joule, Kilojoule, Kalori, ) m = Massa zat (Gram)
76
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
Cp= Kalorjenis (Joule/kilogram°C, Joule/gram°C, Kalori/gram°C) ∆t =Perubahansuhu (°C) → (t2 t 1) Secarakonduksi : Q = . A (T14-T24) Secarakonveksi : Q = h . A (Tw-T ) RUMUS PERHTUNGAN RODA GIGI Diketahui :modul (m) Jumlahgigi (z) Diameter kepala,Dk = m (z + 2) H = 1/2 . (Dk – Df) Diameter tusuk,Dt T = π.m Diameter kaki,Df B = 10.m Tinggikepala,Hk Nc = I/Z I = 40 :1 Tinggikaki,Hf Tinggigigi,H 2,25.m
= m.z = m (z – 2,5) =1.m = 1,25 . m = Hk +Hf =
RUMUS PERHITUNGAN RACK Gigi rack adalahbatangbergigi yang berfungsiuntukmerobahataumeminda hkandenganrodagigi spur gear (pinion) Ha (addendum) dayaputarmenja digeraklurus. Dalambekerjamemindahkandaya, gigi rack berpasangan= 1 x m Hi (deddendum) = 1,25 x m P (tusukgigi) = pxm
50%
Efektifitas kompor . . .
September 2014
Tg (tebalgigi) = 1,5708 x m Panjangbatanggigi (Lg) = p x m x Z. dimana Z adalahjumlahgigi yang akandibuat. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Ethanol termasuk dalam alkohol rantai tunggal dengan rumus kimia C2H5OH mempunyai titik didih pada tekanan 1 atm 78.4 dan berat molekul adalah 46.07 gram mol , ethanol disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut atau alkohol saja adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Pengujiantelahdilakukandenganmem bandingkanbeberapakomposisi paraffin dan ethanol yang dibandingkandenganminyaktanahdan arangkayu. Bahanbakar ethanol padatdengankadar ethanol 50%, 60%, 70%, 80 %, 90 % dengankomposisimasingmasing 40% beratethanol : 60% beratparafin; 50% berat ethanol: 50% berat paraffin; 60% berat ethanol: 40% berat paraffin. Hasil percobaan yang telah dilakukan didapat hasil sebagai berikut :
70%
90%
77
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2014
Gambar 3 ethanol padat Dari gambar 3 dapat dilihat bahwa air yang terkandung di ethanol padat kadar ethanol 50% dengan lebih sedikit. Penyalaan ethanol komposisi 40% ethanol dan 60 % padat kadar 90% lebih cepat parafin warnanya lebih cerah karena menyala, dan api yang dihasilkan pada kadar ethanol 50% masih kebiru biruan. Dibandingkan dengan memiliki kadar air yang tinggi ethanol padat kadar ethanol 50% dibandingkan dengan ethanol padat dengan komposisi yang sama, dengan kadar ethanol 90% dengan dimana untuk menyalakannya lebih komposisi perbandingan yang sama. sulit, api berwarna merah dan Ethanol padat pada kadar 90% banyak menghasilkan jelaga. warnanya lebih kuning karena kadar Tabel 1 hasil pengujian. No.
Kadar
WaktuPendidihan
Kadar Etanol 50% 1
40% : 60%
30 Menit
2
50% : 50%
24 Menit
3
60% : 40%
18 Menit
Kadar Etanol 60% 1
40% : 60%
20 Menit
2
50% : 50%
15 Menit
3
60% : 40%
25 Menit
Kadar Etanol 70% 1
40% : 60%
30 Menit
2
50% : 50%
19 Menit
3
60% : 40%
25 Menit
Kadar Etanol 80% 1
40% : 60%
13 Menit
2
50% : 50%
20 Menit
3
60% : 40%
20 Menit
Kadar Etanol 90%
Efektifitas kompor . . .
78
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2014
1
40% : 60%
12 Menit
2
50% : 50%
14 Menit
3
60% : 40%
18 Menit
Pengujian yang telah dilakukan dengan memanaskan air didapat hasil waktu tercepat 12 menit kadar ethanol 90% komposisi ethanol 40: parafin 60.Pengujian dengan bahan bakarminyaktanah, waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air adalah 35 menit dengan temperatur 98 0C, Pengujian memanaskan air 1 liter untuk bahan bakar arang dibutuhkan waktu 32 menit. Dari data table 1 bisa diketahui bahwa paling cepat untuk mendidihkan air 1 liter adalahdengan ethanol kadar90% komposisiberat 40% ethanol dan 60% paraffin, yaitu waktu yang dibutuhkan selama 12 menit. Lebihcepatdibandingkan dengan menggunakan bahan bakar arang dan minyak tanah.Sifat pembakaran tidak menimbulkan jelaga di panci, nyala tidak kelihatan, panas merata panas api dekat dengan panciadalah 80oC. Berat ethanol padat 100 gram dapathabisdalamwaktukuranglebih 30 menit. KESIMPULAN Dari hasil pengujian dapat diketahui bahwa waktu yang digunakan untuk mendidihkan air 1 liter tercepat adalah dengan bahan bakar ethanol padat pada kadar 90% dengan komposisi ethanol 40 % dan ethanol 60% selama 12 menit, bakar minyak tanah, waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air 1 liter adalah 35 menit . Efektifitas penggunaan bahan bakar ethanol padat pada kadar 90% Efektifitas kompor . . .
dengan komposisi ethanol 40 % dan ethanol 60% lebiheffekifdibandingdenganpenggu naanbahanbakarminyaktanahdalamp engujian yang telahdilakukan.Ethanol gelmemilikibeberapakelebihandiban dingbahanbakarpadatparafinyaituter baharukan, selamapembakarantidakberasap, tidakmenimbulkanjelaga, tidakmenghasilkan gas berbahaya, bersifat non karsinogenikdan non korosif. Bentuknyapadatmemudahkandalam pengemasandanpendistribusian. DAFTAR PUSTAKA Borman, Gary L., Ragland, Kenneth W., 1986, Applied Combution,Dept. of Mechanical Engineering University of WinconsinMadison. Bps, 2011, Data StrategisBadanPusatStatisti k, Indonesia Fauzan, Mukhlasin., 2007, PeningkatanEfisiensiPemb akaranKompor Minyak Tanah BertekananMelaluiPenamb ahanReflektorPanas DenganVariasiSudutdanPe nambahanSiripReflektor, Tugas Akhir, FakultasTeknik, JurusanTeknikMesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
79
POLITEKNOSAINS VOL. XIII NO. 2
September 2014
Hase, K., Kori, Y., Oghi, K., 1991, Effecy of The Air/Fuel Ratio Fluctuation on The Formation of Nitrogen Oxides,Procedings of the First International Conference,Vilamoura, Portugal. Ito, Kenichi.,Balingcolan, Romeo M.,Fujita, Omasu., 1991, Flameless Combution of Premixed Gas Within PorousRadiant Burbers Using a Ceramic
Fiber Mat as BurnerMaterial, Procedings of the First International Conference, Vilamoura, Portugal. Kerampran, S., Desbordes, D., Veyssiere, B., 2000, Study of The Mechanisms of Flame Acceleration in a Tube of Constant Cross Section, Combust. Sci and Tech, Vol. 158, pp 71-91.
Efektifitas kompor . . .
80
