FORMULASI MINYAK SEREH WANGI DAN MINYAK CENGKEH SEBAGAI BIOADITIF UNTUK MENINGKATKAN KINERJA BAHAN BAKAR SOLAR
TESSA SEPTIADI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017
i
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Formulasi Komposisi Campuran Minyak Sereh Wangi dan Minyak Cengkeh sebagai Bioaditif untuk Meningkatkan Kinerja Bahan Bakar Solar adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2017
Tessa Septiadi NIM F34120124
i
ABSTRAK TESSA SEPTIADI. Formulasi Komposisi Campuran Minyak Sereh Wangi dan Minyak Cengkeh sebagai Bioaditif untuk Meningkatkan Kinerja Bahan Bakar Solar. Dibimbing oleh Meika Syahbana Rusli. Bahan bioaditif merupakan bahan yang berasal dari alam yang ditambahkan ke dalam suatu bahan lain (dalam hal ini bahan bakar solar) yang memiliki fungsi spesifik seperti mengurangi emisi gas buang, menghambat terjadinya korosi, dan meningkatkan kinerja mesin. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan komposisi dan konsentrasi dari penambahan bahan bioaditif ke dalam bahan bakar solar terbaik untuk mengurangi konsumsi bahan bakar dan emisi yang dihasilkan. Penelitian ini meliputi pencampuran bahan bioaditif yang terdiri dari minyak cengkeh dan minyak sereh wangi dengan komposisi 1:1; 2:1; 3:1, penambahan bahan bioaditif ke dalam solar dengan konsentrasi 0.6%, 0.8%, dan 1% pada setiap campurannya, serta dilakukan beberapa pengujian yang berupa konsumsi bahan bakar, emisi gas buang, densitas, viskositas, dan nilai kalor. Hasil penelitian terbaik terdapat pada komposisi (cengkeh:sereh) 3:1 konsentrasi 0.6%, dengan penurunan laju konsumsi bahan bakar sebesar 24%, serta mengeluarkan emisi gas buang dengan kadar CO2 terendah 12.3%, CO terendah 218 mg/m3, NO terendah 480 mg/m3 NOx terendah 500 mg/m3, dan SO2 terendah 10 mg/m3. Selain itu pada pengujian viskositas, densitas, serta nilai kalor, hasilnya masih dalam rentang batas dari standar bahan bakar sehingga layak digunakan sebagai bahan bakar kendaraan. Kata kunci: bahan bioaditif, bahan bakar solar, emisi gas buang, laju konsumsi bahan bakar
ABSTRACT TESSA SEPTIADI. Formulation of The Mixture Citronella Oil and Clove Oil Composition as Diesel Fuel Bio-additive for Improving Fuel Performance. Supervised by Meika Syahbana Rusli Bio-additive is an additional substance for enhancing the purpose of mixture or another substance (in this case diesel fuel) which has a specific function such as reduce exhaust emissions, inhibit corrosion, and improve engine performance. The purpose of this research is get optimal composition of bio-additive and concentration into diesel fuel for decreasing fuel consumption and exhaust emissions. This research involves mixing substances bio-additive consisting of clove oil and citronella oil at ratio of 1:1; 2:1; 3:1, the concentration of bio-additive addition into diesel fuel with concentration of 0.6%, 0.8% and 1% in each of the mixture, Furthermore, some testing are applied in the form of fuel consumption, exhaust emissions, density, viscosity and calorific value. The best results of this research is the sample which the ratio of citronellal oil: cloves oil 3:1 ; concentration of 0.6%, with a decreased 24% of fuel consumption, moreover emit
ii
exhaust emissions with the lowest CO2 levels (12.3%), lowest CO levels (218 mg/m3), the lowest NO (480 mg/m3), the lowest NOx (500 mg/m3), and lowest SO2 levels (10 mg/m3). For viscosity, density and calorific value, the result is still within the range of the standard fuel so the fuel is usable. Keywords: bioadditive, diesel fuel, exhaust emissions, the rate of fuel consumption,
iii
FORMULASI MINYAK SEREH WANGI DAN MINYAK CENGKEH SEBAGAI BIOADITIF UNTUK MENINGKATKAN KINERJA BAHAN BAKAR SOLAR
TESSA SEPTIADI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2017
iv
l
Judsl
Slffip$ : FmtrlasiMuy* Ser* Wmgx daleMinyakCmek*l m@d
Nama
NIM
Bioaditif untuk Memingkatkan Kinerja Bahan Bakar Solar :Tessa Septiadi :F34120124
Disetujui oleh
Dr k Meika Syahbana Rusli Pembimbing
I
ffi KetuaDepartemen
Tanggal
Lulus:
"ffi
JAf Z0tl
vi
vii
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga penyusunan skripsi berjudul “Formulasi Komposisi Campuran Minyak Sereh Wangi dan Minyak Cengkeh sebagai Bioaditif untuk Meningkatkan Kinerja Bahan Bakar Solar ” berhasil diselesaikan. Penulis menyampaikan terima kasih yang tulus dan mendalam kepada: 1. Dr Ir Meika Syahbana Rusli selaku pembimbing, atas perhatian dan bimbingannya selama penelitian dan penyelesaian skripsi. 2. Dr Ir Dwi Setyaningsih, M Si dan Dr Prayoga Suryadarma, S.TP, M.T selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dan masukan dalam skripsi saya. 3. Ayahanda Suwardi dan Ibunda Sudarni selaku orang tua serta Kakak saya Nita Martiana dan Erik Velino yang telah mendoakan dan mendukung saya untuk menyelesaikan skripsi. 4. Pak Udin selaku laboran motor bakar dan seluruh laboran departemen Teknologi Industri Pertanian atas bantuan dan saran selama pelaksanaan penelitian. 5. Naufal dan Novita yang selalu menemani pada saat pengerjaan skripsi ini. 6. Keluarga besar TIN 49 atas motivasi dan kehangatan kekeluargaan yang tak terlupakan. 7. Seluruh sahabat yang setia menemani dan menyemangati saya dalam menyelesaikan skripsi.
Bogor, Januari 2017
Tessa Septiadi
viii
ix
DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
x
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Permasalahan
2
Tujuan Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODOLOGI
2
Alat dan Bahan
2
Metode
3
Uji Karakteristik
4
Pengujian Emisi
4
Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Solar
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Karakterisasi Minyak Sereh Wangi dan Minyak Cengkeh
5
Karakteristik Bahan Bakar Solar
7
Uji Emisi
10
Uji Konsumsi Bahan Bakar Solar
13
SIMPULAN DAN SARAN
15
Simpulan
15
Saran
15
DAFTAR PUSTAKA
15
RIWAYAT HIDUP
32
x
DAFTAR GAMBAR 1 Diagram alir tahapan penelitian 2 Hasil analisa GCMS minyak sereh wangi 3 Hasil analisa GC minyak cengkeh 4 Histogram pengujian densitas 5 Histogram pengujian viskositas 6 Histogram pengujian nilai kalor 7 Histogram kadar CO pada gas buang setiap sampel. 8 Histogram kadar CO2 pada emisi gas buang 9 Histogram kadar NO pada emisi gas buang 10 Histogram kadar NOx pada emisi gas buang 11 Histogram kadar SO2 pada emisi gas buang 12 Histogram hasil uji konsumsi bahan bakar solar.
3 5 6 8 8 9 10 11 12 12 13 14
DAFTAR LAMPIRAN 1 Standar Bahan Bakar Solar 2 Metode analisa karakteristik bahan bakar solar 3 Hasil pengujian karakterisi bahan bakar solar 4 Hasil pengujian emisi 5 Hasil pengujian laju konsumsi bahan bakar 6 Perhitungan Statistik 7 Alat-alat yang digunakan dalam pengujian
18 19 21 23 25 26 30
PENDAHULUAN
Latar Belakang Kebutuhan akan energi dalam kehidupan manusia semakin vital dari waktu ke waktu. Proses-proses pada industri saat ini tidak lepas dari pengunaan mesin. Mesin-mesin yang digerakan oleh motor listrik atau motor bakar. Motor bakar yang digunakan biasanya berbahan bakar solar. Penggunaan motor berbahan bakar solar pada pengujian ini karena tenaga yang dihasilkan motor bakar solar (36.1 MJ/L) lebih besar dibandingkan motor bakar yang berbahan bakar bensin (31.81 MJ/L) (NH3 Fuel Assosiation 2011). Kecemasan akan menipisnya cadangan bahan bakar solar menghantui industri-industri yang masih menggunakan motor bakar berbahan bakar solar. Oleh karena, itu diperlukan usaha untuk menghemat bahan bakar tersebut. Salah satu cara mengatasi permasalahan di atas adalah menggunakan bahan bakar solar dengan nilai setana yang tinggi (Sudrajad 2005). Peningkatan nilai setana ini diakibatkan oleh dua hal yaitu parameter bahan bokar solar yang baik dan ketersediaan oksigen yang cukup. Parameter yang mempengaruhi kinerja bahan bakar solar adalah kerapatan, kekentalan, dan titik nyala yang dimiliki oleh bahan bakar tersebut (Callahan 1987). Ketersediaan oksigen yang cukup dapat dibantu dengan penambahan bioaditif dari minyak atsiri. Minyak atsiri dapat larut pada bahan bakar solar serta hasil analisis terhadap komponen penyusunnya banyak mengandung atom oksigen (Kadarohman 2003). Para peneliti menggunakan minyak atsiri sebagai bahan aditif untuk bahan bakar solar karena minyak atsiri memiliki kandungan oksigen yang besar dan memiliki sifat-sifat fisika kimia mirip dengan bahan bakar yang terdiri dari karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), dan nitrogen (N). Minyak atsiri juga mudah terurai serta tidak mengandung sulfur sehingga ramah terhadap lingkungan (Sebayang 2013). Bioaditif merupakan aditif organik berasal dari tumbuh-tumbuhan yang bersifat ramah lingkungan dan dapat diperbaharui. Beberapa minyak atsiri yang telah terbukti memberikan hasil yang baik digunakan sebagai bioaditif bahan bakar solar diantaranya adalah minyak cengkeh, kayu putih, pala, dan sereh wangi (Nasikin 2003). Menurut Kadarohman (2008) minyak atsiri yang paling mampu menurunkan laju konsumsi bahan bakar solar adalah minyak cengkeh yaitu hingga 251,91 mL/jam relatif terhadap konsumsi minyak solar yang tidak direformulasi yaitu 263,9 mL/jam. Selain itu, Choi (1999) mengemukakan bahwa atom oksigen berperan untuk mengoksidasi jelaga dan gas karbon monoksida (CO) sehingga pembakaran berlangsung lebih sempurna. Sedangkan menurut Meriani (2013), minyak sereh wangi dapat mengurangi emisi seperti CO, dan HC. Emisi CO dapat berkurang hingga 2,258% relatif terhadap emisi dari solar yang tidak direformulasi dengan minyak sereh yaitu 2,648%. Penggunaan minyak sereh sebagai bahan bioaditif, dapat menurunkan laju konsumsi bahan untuk kendaraan roda empat (Agustian et al. 2014).
2
Permasalahan 1. Bagaimana pengaruh penambahan bahan bioaditif campuran minyak sereh wangi dan minyak cengkeh pada bahan bakar solar terhadap karakteristik bahan bakar. 2. Bagaimana pengaruh penambahan bahan bioaditif campuran minyak sereh wangi dan minyak cengkeh pada bahan bakar solar terhadap konsumsi bahan bakar yang digunakan. 3. Bagaimana pengaruh penambahan bahan bioaditif campuran minyak sereh wangi dan minyak cengkeh pada bahan bakar solar terhadap nilai emisi gas buang yang dihasilkan. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui karakteristik bahan bakar solar yang telah ditambahkan dengan bioaditif campuran minyak sereh wangi dan minyak cengkeh. 2. Memperoleh komposisi dan konsentrasi campuran minyak sereh wangi dan minyak cengkeh yang terbaik terhadap konsumsi bahan bakar. 3. Memperoleh komposisi dan konsentrasi campuran minyak sereh wangi dan minyak cengkeh yang terbaik terhadap emisi.
Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini difokuskan untuk mendapatkan konsentrasi pencampuran terbaik antara minyak cengkeh dan minyak sereh wangi yang akan diformulasikan dengan bahan bakar solar sehingga dapat mengurangi emisi serta konsumsi bahan bakar solar. Pengujian yang dilakukan adalah uji karakteristik, uji emisi, dan uji konsumsi bahan bakar. Uji karakteristik ini terdapat 3 jenis uji, yaitu uji viskositas, uji densitas, dan uji nilai kalor.
METODOLOGI Alat dan Bahan Alat untuk uji karakteristik digunakan Piknometer (alat untuk mengukur densitas), Viskometer Ostwald (alat untuk mengukur viskositas), Bom Kalori Meter (alat untuk mengukur nilai kalor), Engine Test Bed (alat untuk mengukur laju konsumsi bahan bakar), Auto Logic Gas Analizer (alat untuk mengukur kadar emisi gas buang), Neraca Analitik, dan didukung dengan peralatan gelas. Sedangkan untuk bahan yang digunakan yaitu minyak cengkeh, minyak sereh wangi, dan bahan bakar solar yang dibeli dari SPBU Pertamina Dramaga. Minyak cengkeh varietas zanzibar diperoleh dari perkebunan di Kendal, Jawa
3
Tengah. Sedangkan minyak sereh wangi yang digunakan merupakan varietas lenabatu yang diperoleh dari daerah Subang, Jawa Barat.
Metode Pengujian terhadap karakteristik bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif akan dilakukan pada penelitian ini. Sebelum melakukan pengujian, campuran bahan uji disiapkan dengan komposisi yang telah ditentukan. Komposisi campuran bioaditif antara minyak cengkeh dan minyak sereh wangi antara lain 1:1; 2:1; 3:1. Hasil campuran bioaditif ini akan ditambahkan ke dalam 1000 mL bahan bakar solar dengan persentase penambahan sebesar 0,6%, 0.8%, dan 1%. Solar
Formulasi pencampuran bioaditif (0.6%, 0.8%, 1%) dengan solar
Minyak cengkeh dan minyak sereh wangi (1:1; 2:1; 3:1)
uji karakteristik (uji viskositas, uji berat jenis, dan uji nilai kalor)
Uji laju konsumsi bahan bakar.
Uji emisi CO, CO2, O2, SO2 , dan NOx.
Pengolahan data hasil pengujian
Selesai Gambar 1 Diagram alir tahapan penelitian Setelah melakukan formulasi tehadap bahan yang akan diuji, selanjutnya akan ada pengujian terhadap hasil formulasi tersebut. Uji yang dilakukan adalah uji karakteristik, uji emisi, dan uji konsumsi bahan bakar. Uji karakteristik ini terdapat 3 jenis uji, yaitu uji viskositas, uji densitas, dan uji nilai kalor. Setelah dilakukan uji
4
karakteristik akan dilakukan uji emisi dan uji konsumsi bahan bakar. Uji emisi menggunakan alat yang bernama Auto Logic Gas Analizer. Alat ini terhubung dengan komputer, sehingga emisi yang terkandung dalam gas buang langsung terlihat. Uji emisi dan uji laju konsumsi bahan bakar ini dapat dilakukan secara bersamaan. Uji laju konsumsi bahan bakar dilakukan pada mesin diesel yang terdapat pada laboratorium Teknik Mesin dan Biosistem, IPB, pada saat pengujian ini, mesin diesel akan mengeluarkan emisi yang selanjutnya akan diuji emisinya oleh alat Auto Logic Gas Analizer. Tahapan penelitian ini secara keseluruhan dapat dilihat pada diagram alir pada Gambar 1.
Uji Karakteristik Karakteristik bahan bakar solar diantaranya adalah densitas, viskositas, nilai kalor, kandungan sulfur, nilai setana, titik nyala, kandungan arang, dan kadar abu. Diantara sifat-sifat bahan bakar solar yang terpenting adalah nilai densitas, viskositas, nilai kalor, dan nilai setana (Hardjono 2001). Pengujian karakteristik ini dilakukan untuk melihat kelayakan dari bahan bakar solar tersebut. Karakteristik bahan bakar yang akan diuji pada penelitian ini adalah viskositas, densitas, dan nilai kalor. Uji Viskositas Viskositas kinematik bahan bakar diukur menggunakan Viskometer Ostwald pada suhu 40oC, besaran yang terukur pada viskometer adalah kecepatan aliran bahan bakar melalui alat tersebut. Penentuan nilai viskositas kinematik dilakukan dengan cara membandingkan kecepatan aliran bahan bakar solar dengan kecepatan aliran cairan pembanding pada viskometer yang sama yang telah diketahui nilai viskositas kinematiknya. Cairan pembanding disini menggunakan air. Pengukuran Densitas Densitas atau berat jenis fluida adalah suatu perbandingan antara massa suatu bahan dengan volumenya. Alat yang digunakan untuk pengukuran tersebut adalah piknometer, besaran yang terukur pada piknometer adalah bobot dalam 10 ml sampel pada suhu 40oC. Penentuan nilai massa jenis dilakukan dengan cara membandingkan densitas sampel dengan densitas air yang diukur menggunakan piknometer yang sama, pada suhu 40oC. Pengujian Nilai Kalor Proses pengujian nilai kalor pembakaran yang terkandung dalam biodiesel dan solar dilakukan dengan bom kalorimeter. Kalor pembakaran diukur dengan cara menghitung perubahan panas sensible pada air yang berada didalam reaktor bom kalorimeter.
Pengujian Emisi Pengujian emisi gas buang meliputi kadar CO, CO2, NOx, NO, dan SOx yang terdapat pada hasil pembakaran bahan bakar solar. Pengujian ini dilakukan
5
bersamaan dengan pengujian laju konsumsi bahan bakar diesel dimana gas buang yang dihasilkan oleh mesin uji pada saat pengujian diukur untuk mengetahui kadar emisi dalam gas buang. Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat Auto Logic Gas Analizer.
Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Solar Tahap-tahap prosedur pengujian laju konsumsi bahan bakar (Renaldi 2009) yaitu: 1. Menghidupkan mesin, kemudian memanaskan mesin selama 15-20 menit. 2. Mengatur putaran mesin pada 2000 rpm 3. Menggantung beban seberat L pada lengan beban (perlakuan beban sama untuk setiap sampel pengujian). 4. Memasukan bahan bakar yang ingin dilakukan pengujian. 5. Mencatat waktu yang dibutuhkan mesin untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak M menggunakan stopwatch. 6. Mengulang pengujian dengan bahan bakar yang komposisinya berbeda.
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Minyak Sereh Wangi dan Minyak Cengkeh Komposisi Minyak Sereh Wangi
Gambar 2 Hasil analisa GCMS minyak sereh wangi Minyak atsiri yang memiliki karakteristik menyerupai karakteristik bahan bakar solar seperti berat jenis, titik didih, dan kemudahan menguap adalah minyak sereh wangi (Sebayang 2013). Komponen-komponen kimia pada minyak sereh wangi cukup komplek. Hal ini dapat dilihat dari komposisi minyak tersebut. Komposisi minyak sereh wangi memiliki sekitar 30-40 komponen, yang isinya antara lain alkohol, hidrokarbon, ester, aldehid, keton, terpene, dan lain-lain. Komponen terpenting dalam minyak sereh wangi yaitu citronellal dan geraniol (Guenther 2006). Kedua komponen tersebut menentukan intensitas harum dan harga minyak sereh tersebut. Menurut Agustian (2014), Minyak sereh wangi
6
berpotensi sebagai bioaditif bahan bakar solar karena mengandung citronellal yang merupakan rantai lurus monoterpen, sehingga dari ikatan kimia sangat berpotensi mengandung banyak oksigen. Selain itu, tanaman sereh wangi juga mengandung senyawa naftalen alami. Naftalen diperkirakan dapat membuat proses pembakaran lebih baik, Karena naftalen termasuk senyawa hidrokarbon aromatic (Sebayang 2013). Tanaman sereh wangi yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis sereh wangi lenabatu. Hasil analisa komposisi minyak sereh menggunakan GCMS menunjukan bahwa minyak sereh wangi yang digunakan dalam penelitian ini mengandung 20 komponen. Berdasarkan grafik yang terdapat pada Gambar 2, terdapat puncak-puncak yang menandakan senyawa yang terkandung dalam komponen-komponen minyak sereh. Komponen-komponen tersebut adalah citronellal (14.49%), citronellol (10.85%), geraniol (11.28%), bicyclo heptane, cyclo hexane, cyclobutane, alphaTerpineol, acetate, methoxyphenol, naphthalenemethanol, dan lain-lain. Berdasarkan hasil dari uji GCMS, kualitas minyak sereh wangi ini termasuk kualitas yang baik untuk varietas lenabatu, karena minyak sereh wangi varietas lenabatu yang baik mengandung citronellal sebanyak 7-15% (Santoso 2016). Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sebayang, memiliki kandungan citronellal dan citronellol yang lebih besar yaitu 33.17% dan 17.94%. Terjadi selisih nilai pada kandungan kedua senyawa tersebut karena perbedaan varietas yang digunakan. Komposisi Minyak Cengkeh
Gambar 3 Hasil analisa GC minyak cengkeh Menurut Kadarohman (2008), minyak cengkeh merupakan minyak atsiri yang paling baik digunakan sebagai bioaditif untuk menurunkan laju konsumsi bahan bakar. Konten utama dari minyak cengkeh adalah eugenol. Eugenol memiliki struktur yang besar dan memiliki kandungan atom oksigen yang banyak sehingga dapat mengoptimalkan proses pembakaran. Menurut Kadarohman (2012), struktur senyawa eugenol yang kamba dapat mengurangi kekuatan ikatan Van der Walls pada bahan bakar solar sehingga dapat meningkatkan efisiensi pada proses pembakaran.
7
Hasil analisa komposisi minyak cengkeh menggunakan GC, menunjukkan bahwa minyak cengkeh yang digunakan dalam penelitian ini mengandung 16 komponen. Berdasarkan Gambar 3, terdapat dua puncak tertinggi yang menandakan komponen terbanyak yang terkandung dalam minyak cengkeh. Komponen terbanyaknya adalah eugenol sebanyak 78.5%, diikuti dengan β-caryophillene sebanyak 16%. Kandungan utama dari minyak cengkeh adalah senyawa eugenol sebanyak 70-80% (Desi 2008). Menurut Standar Nasional Indonesia, standar minyak cengkeh adalah sedikitnya mengandung eugenol sebanyak 78% dan mengandung β-caryophillene tidak lebih dari 17%. Hal ini memenuhi standar yang telah dikeluarkan oleh Badan Standarisasi Nasional. Jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Kadarohman, minyak cengkeh yang dianalisa mengandung senyawa eugenol sebesar 70.54% dan kariofilen sebesar 21.54%. Dilihat dari kandungan kariofilenya, minyak cengkeh yang digunakan tidak sesuai dengan standar yang telah dikeluarkan oleh BSN. Perbedaan kandungan ini yang mungkin mangakibatkan perbedaan dari hasil penelitian ini.
Karakteristik Bahan Bakar Solar Sebagai suatu bahan bakar yang akan diaplikasikan pada sebuah mesin, maka bahan bakar tersebut harus memenuhi beberapa kriteria yang disebut dengan karakteristik bahan bakar solar. Standar mutu bahan bakar solar menurut Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi dapat dilihat pada Lampiran 2. Beberapa karakteristik bahan bakar solar yang paling utama diantaranya adalah densitas, viskositas, nilai kalor, kandungan sulfur, nilai setana, titik nyala, kandungan arang, dan kadar abu. Diantara sifat-sifat bahan bakar solar yang terpenting adalah nilai densitas, viskositas, nilai kalor, dan nilai setana (Hardjono 2001). Uji Densitas Densitas adalah suatu perbandingan antara massa suatu bahan dengan volumenya. Nilai densitas solar ini berkaitan dengan proses penginjeksian bahan bakar melalui pompa injeksi ke ruang pembakaran sehingga memperoleh komposisi yang tepat antara udara dan solar. Densitas bahan bakar solar ini mempengaruhi jumlah bahan bakar yang akan diinjeksikan, waktu injeksi, serta pola penyemprotan. Nilai standar densitas yang dikeluarkan oleh Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi dari bahan bakar solar adalah sebesar 820-870 kg/m3. Berdasarkan Gambar 4, terlihat nilai-nilai hasil uji densitas keseluruhanya berada pada rentang standar solar yang telah ditetapkan, sehingga hal ini menunjukan bahwa keseluruhan sampel bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif memenuhi standar bahan bakar solar. Nilai probabilitas signifikansi antara perbedaan pengaruh komposisi dan perbedaan konsentrasi pada pengujian anava lebih besar dari 0.05 sehingga perbedaan komposisi serta konsentrasi yang dilakukan tidak mempengaruhi nilai densitas. Hal ini kemungkinan dikarenakan penambahan bioaditif yang sangat sedikit, sehingga tidak merubah nilai densitas solar. Pengujian sebelumnya yang dilakukan oleh Kadarohman (2009), nilai densitas yang diperoleh adalah 847 kg/m3. Penelitian yang dilakukan oleh Kadarohman (2009) memiliki nilai yang berada pada rentang standar yang dikeluarkan oleh Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi.
8
1000 861
860
863
861
859
860
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
1%
859
860
861
Densitas (kg/m3)
800 600 400 200 0 0.60%
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 4 Histogram pengujian densitas Uji Viskositas Viskositas merupakan tahanan yang dimiliki oleh suatu fluida yang dialirkan pada pipa kapiler terhadap gaya gravitasi. Jika viskositas semakin tinggi, maka tahanan alir suatu fluida akan semakin tinggi pula. Karakteristik ini menjadi sangat penting karena dapat mempengaruhi kinerja dari pompa injektor pada mesin diesel (Soerawidjaja, dkk 2005). Nilai standar viskositas yang dikeluarkan oleh Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi dari bahan bakar solar adalah 2-5 mm2/s. Nilai viskositas diperoleh menggunakan alat viskosimeter Ostwald. 4
3.6
3.61
3.66
3.58
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
1%
3.5
Viskositas (mm2/s)
3.62
3.48
3.49
3.48
3.45
3 2.5 2 1.5 1
0.5 0
0.60%
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 5 Histogram pengujian viskositas Nilai viskositas dapat dilihat pada Gambar 5. Hasil perhitungan dari anava, nilai probabilitas signifikansi dari perlakuan komposisi dan konsentrasi lebih kecil
9
dari 0.05. Ini menandakan bahwa penambahan bioaditif merubah nilai viskositas secara signifikan. Namun, hasil dari keseluruhan sampel bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif masih berada pada rentang yang telah ditentukan oleh Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi. Selain itu, penelitian yang dilakukan oleh Kadarohman (2008), sampel bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif memiliki nilai viskositas rata-rata 3.6 mm2/s. Hasil-hasil tersebut dapat dinyatakan sebagai bukti bahwa bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif layak digunakan sebagai bahan bakar jika dilihat dari nilai viskositasnya. Uji Nilai Kalor Nilai kalor pada penelitian berfungsi untuk melihat berapa energi panas yang dapat dihasilkan pada setiap satuan berat bahan bakar apabila terbakar habis dengan sempurna. Nilai kalor ini berbanding lurus dengan nilai energi yang dihasilkan oleh pembakaran tersebut. Meningkatnya energi ini disebabkan kalor yang dihasilkan dari pembentukan CO2 (∆H= -394kJ) lebih besar dari kalor yang dihasilkan dari pembentukan CO (∆H= -109.5kJ). Pembentukan CO2 meningkat karena proses pembakaran yang lebih sempurna (Kadarohman 2012). 14000
nilai kalor (kal/gr)
12000
11561 11229 11295
11273 11464 11088
11284 11375 11153
10000 8000 6000
4000 2000 0 0.60%
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
1%
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 6 Histogram pengujian nilai kalor Hasil pengujian nilai kalor untuk solar murni adalah 10474 kal/kg. Sampel bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif memiliki nilai kalor yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan nilai kalor dari bahan bakar solar tanpa penambahan bahan bioaditif. Data hasil pengujian nilai kalor dari bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bioaditif dapat dilihat pada Gambar 6. Berdasarkan pengujian anava, terdapat perbedaan sampel bahan bakar solar tanpa penambahan bioaditif terhadap bahan bakar solar yang ditambahkan bioaditif. Nilai kalor tertinggi sebesar 11561 kal/gr dimiliki oleh sampel dengan komposisi 1:1 (cengkeh:sereh) dengan konsentrasi penambahan bioaditif 0.6%. Hasil ini menunjukan bahwa kualitas dari bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan
10
bioaditif lebih baik dari pada bahan bakar solar tanpa bahan bioaditif dilihat dari sisi energi yang dihasilkannya.
Uji Emisi Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran di dalam mesin yang dikeluarkan ke udara bebas melalui knalpot agar tidak mengganggu proses pembakaran selanjutnya. Komponen emisi gas buang ada yang berbahaya dan tidak berbahaya bagi lingkungan. Komponen yang tidak berbahaya itu seperti nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida. Sedangkan komponen yang berbahaya itu berupa karbon monoksida, berbagai senyawa hidrokarbon, senyawa NOx, dan SOx. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian komponen emisi berbahaya untuk melihat kualitas bahan bakar tersebut. Menurut Sebayang (2013), emisi yang dihasilkan dari proses pembakaran pada umumnya berdampak negatif terhadap lingkungan, dengan penambahan bioaditif terhadap bahan bakar solar akan menurunkan kandungan-kandungan yang berbahaya bagi lingkungan. Uji Kandungan CO 400
CO (mg/m3)
300
344
335
350
330 287
255
251
250
218
232
247
200 150 100 50 0 0.60%
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
1%
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 7 Histogram kadar CO pada gas buang setiap sampel Hasil pengujian emisi gas buang untuk CO seluruh sampel mengalami penurunan setelah ditambahkan bioaditif, hal ini menandakan bahwa penambahan bioaditif berdampak baik dalam menurunkan emisi gas buang CO ke lingkungan. Seluruh sampel bahan bakar yang ditambahkan bahan bioaditif memiliki kandungan CO yang lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar solar tanpa penambahan bahan bioaditif (411 mg/m3). Kadar CO yang didapatkan pada seluruh sampel mengalami perubahan yang signifikan jika dibandingkan dengan kadar CO dari solar tanpa penambahan bioaditif. Hal ini dibuktikan dari pengujian anava yang nilai probabilitas signifikansinya kurang dari 0.05. Perbedaan komposisi bioaditif mempengaruhi kadar CO, nilai CO terendah sebesar 218 mg/m3 didapatkan pada komposisi 3:1(cengkeh:sereh) dengan konsentrasi 0.6%. Hal ini dimungkinkan karena kandungan minyak cengkeh yang lebih banyak sehingga dapat menurunkan
11
kadar CO. Penilitian yang dilakukan oleh Sebayang (2013), kandungan CO dapat turun menjadi 2.26% setelah penambahan bioaditif terhadap solar. Hal ini dapat menjadi bukti bahwa penambahan bahan bioaditif terhadap solar dapat menurunkan kandungan CO pada emisi gas buangnya. Uji Kandungan CO2 14
13
13.3
13.3
12.6
12.9
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
1%
12.3
12.8
12.9
13.2
12
CO2 (%)
10 8 6 4 2 0 0.60%
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 8 Histogram kadar CO2 pada emisi gas buang Hasil pengujian emisi gas buang kandungan CO2 pada bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif sebagian besar mengalami peningkatan dibandingkan dengan bahan bakar solar tanpa penambahan bioaditif (12.8%). CO2 merupakan gas yang tidak berbahaya bagi tubuh, namun gas CO2 dapat meningkatkan suhu bumi atau sering disebut dengan pemanasan global. Peningkatan kandungan CO2 menandakan bahwa pembakaran dalam mesin lebih sempurna, karena pembakaran yang sempurna akan menghasilkan gas CO2. Selain itu menurut Senthilkumar (2013), peningkatan nilai CO2 disebabkan pada proses pembakaran yang menghasilkan CO berubah menjadi menghasilkan CO2 akibat terdapatnya oksigen berlebih yang diberikan oleh bahan bioaditif. Hal ini juga sesuai dengan penelitian dari Sebayang (2013) yang membuktikan bahwa penambahan bahan bioaditif ke dalam bahan bakar solar akan meningkatkan kandungan gas CO2 dan mengurangi kandungan gas berbahaya dalam emisi gas buang. Uji Kandungan NO Hasil pengujian emisi gas buang dari NO mengalami peningkatan pada sebagian besar sampelnya jika dibandingkan dengan sampel tanpa penambahan bioadiotif (483 mg/m3). Perbedaan komposisi bioaditif yang ditambahkan ke dalam solar mempengaruhi kandungan NO. Semakin besar komposisi cengkeh pada bioaditif, maka kandungan NO akan semakin menurun. Hasil pengujian emisi gas buang untuk NO terbaik pada komposisi 3:1 (cengkeh:sereh) konsentrasi 0.6% dengan nilai 477 mg/m3. Kandungan NO pada emisi gas buang ini bergantung pada
12
suhu pembakaran. Peningkatan nilai NO disebabkan oleh proses pembakaran yang suhunya juga meningkat (Senthilkumar 2013). Peningkatan suhu pada proses pembakaran ini terbukti dari hasil pengujian nilai kalor yang mengalami peningkatan. Penambahan bahan bioaditif pada bahan bakar solar dapat meningkatkan nilai kalor dari bahan bakar tersebut. 600
529
526
526
500
NO (mg/m3)
518
502
477
522
506
490
400 300 200 100 0 0.60%
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
1%
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 9 Histogram kadar NO pada emisi gas buang Uji Kandungan NOx 600
555
553
552 500
544
527
548
515
531
NOx (mg/m3)
500 400 300 200 100 0 0.60%
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
1%
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 10 Histogram kadar NOx pada emisi gas buang Hasil pengujian emisi gas buang dari NOx mengalami peningkatan pada sebagian besar sampelnya jika dibandingkan dengan sampel tanpa penambahan bioadiotif (507 mg/m3). Perbedaan komposisi bioaditif yang ditambahkan ke dalam
13
solar mempengaruhi kandungan NOx. Semakin besar komposisi cengkeh pada bioaditif maka kandungan NOx akan semakin menurun. Hasil pengujian emisi gas buang untuk NOx terbaik pada komposisi 3:1(cengkeh:sereh) konsentrasi 0.6% dengan nilai 500 mg/m3. Penyebab peningkatan kandungan emisi NOx ini sama dengan NO, yaitu suhu proses pembakaran yang meningkat.
SO2 (mg/m3)
Uji Kandungan SO2 Hasil pengujian emisi gas buang dari SO2 mengalami penurunan pada seluruh sampel yang ditambahkan dengan bahan bioaditif jika dibandingkan dengan bahan bakar solar tanpa penambahan bioaditif (18 mg/m3). Perbedaan komposisi bioaditif yang ditambahkan ke dalam solar mempengaruhi kandungan SO2. Semakin besar komposisi cengkeh pada bioaditif, maka kandungan SO2 akan semakin menurun. 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
18
17
17
17
17
18
15 13 10
0.60%
0.80% Persentase kandungan pada minyak solar
cengkeh:sereh(1:1)
cengkeh:sereh(2:1)
1%
cengkeh:sereh(3:1)
Gambar 11 Histogram kadar SO2 pada emisi gas buang Hasil pengujian emisi gas buang untuk SO2 terbaik pada komposisi 3:1 (cengkeh:sereh) konsentrasi 0.6% dengan nilai 10 mg/m3. Hal ini berdampak positif terhadap lingkungan karena dapat mengurangi emisi gas buang dari SO2. Emisi SO2 sangat berbahaya bagi lingkungan serta bagi tubuh manusia jika terhirup.
Uji Konsumsi Bahan Bakar Solar Pengukuran laju konsumsi bahan bakar solar merupakan salah satu cara untuk menguji kualitas bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bioaditif (Kadarohman 2009). Pengujian ini dilakukan untuk melihat dampak dari penambahan bahan bioaditif terhadap perubahan laju konsumsi bahan bakar solar.
Laju konsumsi bahan bakar (mL/s)
14
2.5 2
1.7
1.83
1.79
1.82
1.78
1.93 1.77
1.49
1.48
0.80% persentase kandungan minyak pada solar
1%
1.5 1 0.5 0 0.60%
cengkeh:sereh (1:1)
cengkeh:sereh (2:1)
cengkeh:sereh (3:1)
Gambar 12 Histogram hasil uji konsumsi bahan bakar solar Hasil pengujian konsumsi bahan bakar solar mengalami penurunan untuk seluruh sampel bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif jika dibandingkan dengan bahan bakar solar tanpa penambahan bahan bioaditif (1.93 mL/s). Data dari perhitungan anava juga menandakan terdapat perbedaan yang signifikan. Perbedaan yang signifikan ini terdapat pada komposisi 3:1 (cengkeh:sereh) dan konsentrasi 0.6%. Hal ini menunjukan bahwa penambahan bahan aditif dapat mengurangi laju konsumsi bahan bakar solar. Hasil terbaik diperoleh dari komposisi (cengkeh:sereh) 2:1 dengan konsentrasi 1% (1.48 mL/s) dan komposisi (cengkeh:sereh) 3:1 dengan konsentrasi 0.6% (1.49 mL/s). Namun, jika dilihat dari keefektifan penggunaan bioaditif, hasil terbaik ada pada sampel dengan komposisi 3:1 (cengkeh:sereh) dan konsentrasi 0.6%. Penambahan yang hanya sebesar 0.6% dapat menurunkan laju konsumsi hingga 24%, tetapi jika ditambahkan 0.4% lagi (menjadi 1%) tidak mengalami penurunan yang signifikan. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Kadarohman (2009) menunjukkan bahwa penurunan laju konsumsi bahan bakar solar dengan bioaditif (minyak cengkeh (0.6%)) yang relatif terhadap bahan bakar solar tanpa bioaditif paling optimum sebesar 6% atau menjadi 251.51 mL/jam dari 264 mL/jam. Banyak pendapat tentang mekanisme penerunan laju konsumsi bahan bakar solar ini. Salah satunya, Song (2001) yang menyatakan bahwa pembakaran pada mesin akan lebih sempurna seiring dengan meningkatnya bilangan setana akibat dari penambahan bahan bioaditif yang berperan sebagai penyedia oksigen. Selain itu menurut Kadarohman (2008), penurunan laju konsumsi bahan bakar pada bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif kemungkinan disebabkan bioaditif (minyak cengkeh) memiliki tingkat kelarutan yang tinggi dalam bahan bakar solar. Tingginya tingkat kelarutan ini dapat mengurangi kekakuan struktur bahan bakar dengan cara menurunkan kekuatan ikatan Van der Walls antar molekul penyusun bahan bakar solar sehingga dapat meningkatkan reaktifitas pembakaran
15
(Kadarohman 2012). Namun, hingga saat ini masih belum ditemukan mekanisme yang tepat untuk penurunan laju konsumsi bahan bakar solar akibat dari penambahan bahan bioaditif.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Perlakuan penambahan bioaditif terhadap bahan bakar solar tidak berpengaruh nyata terhadap karakteristik dari bahan bakar solar tersebut. Berdasarkan pengujian karakteristik dari bahan bakar solar yang ditambah biaditif, seluruh hasilnya berada pada rentang standar yang telah ditentukan oleh Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi, sehingga seluruh sampel layak untuk digunakan sebagai bahan bakar solar. Komposisi terbaik untuk menurunkan laju konsumsi bahan bakar solar adalah 2:1 (Cengkeh:Sereh) dengan konsentrasi 1% (1.48 mL/s) dan komposisi 3:1 (Cengkeh:Sereh) dengan Konsentrasi 0.6% (1.49 mL/s). Hasil dari pengujian laju konsumsi bahan bakar solar yang ditambahkan dengan bahan bioaditif ini mengalami penurunan sebesar 24% terhadap bahan bakar solar yang tidak ditambahkan bahan bioaditif. Penurunan laju konsumsi bahan bakar sebesar 24% dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar solar yang signifikan. Sedangkan komposisi terbaik untuk mengurangi emisi yang dihasilkan adalah 3:1 (Cengkeh:Sereh) dengan konsentrasi 0.6%. Sampel tersebut memiliki hasil terbaik untuk setiap pengujian kandungan emisi. Hasil dari pengujian tersebut adalah 218 mg/m3 (kandungan CO), 12.3% (kandungan CO2), 477 mg/m3 (kandungan NO), 500 mg/m3 (kandungan NOx), dan 10 mg/m3 (kandungan SO2). Saran Penelitian selanjutnya diharapkan dapat menentukan formulasi lainnya dari jenis minyak atsiri lain yang dapat menurunkan laju konsumsi bahan bakar serta emisi gas buang yang lebih baik lagi.
DAFTAR PUSTAKA Agustian HD, D Anggriani, H Baskoro, A Khoirunnisa, I Pudjiastuti, F Siswanti. 2014. Formulasi bioaditif super “Ron Boster” pada bahan bakar minyak melalui ekstraksi minyak sereh wangi (citronella oil) menggunakan gelombang mikro. Prosiding SNST, Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang. Callahan TJ, Ryan TW, and Schwalb JA. 1987. Effects of fuel properties on diesel spray characteristics. Society of Automotive Engineers Paper No. 870533. Choi C, Reitz H .1999. An experimental study on the effects of oxygenated fuel blends and multiple injection strategies on diesel engine emisison. Journal of Fuel Vol. 78 (1999) 1303-1317. Gunther E. 1990. Minyak Atsiri Jilid I. Ketaren (penerjemah). Jakarta: UI Press.
16
Hardjono A. 2001. Teknologi Minyak Bumi. Yogyakarta: Gadjah Mada Univ. pr. Harnani ED. 2010. Perbandingan kadar eugenol minyak atsiri bunga cengkeh (Syzygium aromaticum (L.) Meer. &Perry) dari Maluku, Sumatra, Sulawesi, dan Jawa dengan metode GC-MS. [Skripsi]. Surakarta: Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta. Irvansyah MB. 2014. Pengaruh campuran solar dan biodiesel dari residu minyak dalam limbah padat spent bleaching earth yang diproduksi secara in situ terhadap karakteristik dan kinerja mesin diesel. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Kadarohman A. 2008. Potency of clove oil and turpentine oil as a diesel fuel bioadditives and their performance on one cylinder engine [Tesis]. Bandung: Universitas Padjajaran. Kadarohman A. 2009. Eksplorasi minyak atsiri sebagai bioaditif bahan bakar solar. Jurnal Pengajaran MIPA. Vol. 14 No. 2. Kadarohman A, Hernani, Rohman I, Kusrini R, Maryam R A. 2012. Combustion characteristics of diesel fuel on one cylinder diesel engine using clove oil, eugenol, eugenyl acetate as fuel bioaditif. Jurnal of Fuel Vol 98(2012)73-79. Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi. 2006. Standard dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis Minyak Solar yang Dipasarkan di dalam Negeri. Nomor: 3675 K/24/DJM/2006 Ketaren S. 1985. Pengantar Teknologi Minyak Atsiri. Jakarta: Balai Pustaka. Kumar R, Prabhakar S, Raj K. 2014. Performance and emission characteristics of citronella oil in single cylinder diesel kirloskar engine. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. Ma’ruf M. 2015. Efek penggunaan aditif antioksidan terhadap pembentukan deposit biodiesel, kajian pada plat panas dan mesin diesel [Tesis]. Jakarta. Universitas Indonesia. Megawati RF. 2010. Analisis mutu minyak atsiri bunga cengkeh (Syzygium aromaticum (L.) Meer. &Perry) dari Maluku, Sumatra, Sulawesi, dan Jawa dengan Metode Metabolomic berbasis GC-MS. [Skripsi]. Surakarta: Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta. Nasikin M. 2003. Sintesis metil ester sebagai aditif bahan bakar solar dari minyak sawit. Jurnal Teknologi edisi 1 tahun XVII. NH3 Fuel Assosiation. 2011. Comparisons [Internet]. [diacu pada 10 Desember 2016]. Tersedia dari http://nh3fuelassosiation.org/?s=the+logical +path+forward Nurhasanah S, Efri M, Marleen H. 2008. Pemisahan eugenol dari minyak cengkeh dengan cara distilasi fraksinasi. Jurnal Teknotan Vol2, No. 2 Nurhidayati L. 2013. Penetapan kadar eugenol dalam minyak atsiri dari tiga varietas bunga cengkeh (Syzygium aromaticum (L) Merr dan L.M. Perry) secara kromatografi gas. Seminar Nasional dalam Rangka Lustrum X Fakultas Farmasi Universitas Pancasila Paranita D. 2013. Pengaruh penambahan zat aditif minyak nilam (patchouli oil) ke dalam bahan bakar biosolar terhadap karakteristik dan kandungan emisi gas buang [Skripsi]. Medan: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
17
Rahim A. 2008. Pengujian emisi gas buang pada mesin diesel yang menggunakan bahan bakar biodiesel dan bahan bakar solar [Skripsi]. Jakarta: Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana. Renaldi AA. 2009. Kajian stabilitas oksidasi campuran biodiesel minyak jelantah solar dan kinerja mesin diesel [Tesis]. Jakarta: Fakultas Tehnik Universitas Indonesia. Santoso HB. 2016. Sereh Wangi, Bertanam dan Penyulingan. Yogyakarta: Kanisius. Sebayang EPP. 2011. Pengendalian mutu minyak atsiri sereh wangi (citronella oil) di ukm sari murni [Skripsi]. Surakarta: Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret. Sebayang M. 2013. Pemanfaatan minyak sereh sebagai zat aditif pada blending bahan bakar solar dan bio diesel untuk penurunan emisi gas buang pada kenderaan bermotor [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatra Utara. Senthilkumar R, Sivaprakasam S. 2013. Performance combustion and emission characteristics on diesel engine using bio additive. International Journal of Engineering and Technology. Volume 3 No. 1 Soerawidjaja TH, T Adrisman UW. Siagian T, Prakoso IK, Reksowardojo KS, Permana. 2005. Studi Kebijakan Penggunaan Biodiesel di Indonesia. Kementrian Ristek dan Teknologi RI – MAKSI IPB Bogor. Song J, Kraipat C, Jinguo W, Joseph P, Andre LB. 2002. Effect of oxygenated fuel on combustion and emissions in a light-duty turbo diesel engine. Journal of Energy & Fuels. Vol. 16, No. 2, 2002. Wijayanti LW. 2015. Isolasi sitronellal dari minyak sereh wangi (Cymbopogon winterianus jowit) dengan distilasi fraksinasi pengurangan tekanan. Jurnal Farmasi Sains dan Komunitas Vol. 12 No.1 Yulvianti M, Sari RM, Amaliah ER. 2014. Pengaruh perbandingan campuran pelarut n-heksana-etanol terhadap kandungan sitronellal hasil ekstraksi serai wangi (cymbopogon nardus). Jurnal Integrasi Proses. Vol. 5 No.1
18
LAMPIRAN Lampiran 1 Standar Bahan Bakar Solar
No
Karakteristik
Satuan
Min. 3 Densitas Kg/m 815 1 2 Viskositas mm /s 2 2 Nilai kalor kal/gr 3 Sumber: Keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi
Batas Maks. 870 5 -
19
Lampiran 2 Metode analisa karakteristik bahan bakar solar 1. Densitas (AOCS Cc 10c-95) Piknometer dicuci dengan air kemudian dengan etanol dan dietileter selanjutnya dikeringkan dengan oven. Kemudian piknometer ditimbang(m) kemudian diisi dengan aquades yang telah didihkan dan bersuhu tepat 20oC serta dihindari adanya gelembung-gelembung udara dan permukaan air dan permukaan air diatur sampai tanda tera. Piknometer dimasukan ke dalam penangas air pada suhu 40oC selama 30 menit. Suhu penangas air harus dijaga stabil pada suhu 40oC. setelah dipanaskan, piknometer dikeringkan hingga tidak ada air di bagian luar piknometer. Piknometer yang berisi aquades ditimbang(m1). Piknometer dikosongkan dan dicuci dengan etanol dan dietileter kemudian dikeringkan. Piknometer diisi dengan bahan yang akan diukur densitasnya dan dihindari adanya gelembung-gelembung. Permukaan bahan diatur sampai tanda tera kemudian ditimbang(m2). Densitas dihitung dengan rumus berikut: 𝑚 −𝑚
Keterangan:
Densitas = 𝑚
−𝑚
×𝜌 𝑎𝑖𝑟
m
: massa piknometer kosong (gr)
m1
: massa piknometer yang berisi aquades (gr)
m2
: massa piknometer yang berisi minyak (gr)
𝜌 𝑎𝑖𝑟 : densitas air pada suhu 25oC (gr/mL)
2. Viskositas kinematika pada suhu 40oC (ASTM D445) Viskositas kinematika diukur dengan alat viscometer yang telah dikalibrasi sampai volume cairan tertentu mengalir dalam pengaruh gravitasi pada suhu yang telah ditentukan. Sebelum digunakan pipa kapiler viscometer dicuci terlebih dahulu menggunakan 15% H2O2 dan 15% HCl. Kemudian pipa kapiler dibilas dengan larutan yang cocok dan dikeringkan. Bak viscometer diatur pada suhu 40oC. Sampel sebanyak 10 mL dimasukan ke dalam pipa kapiler viskometer melalui mounting tube ke reservoir bawah. Viskometer dibiarkan dalam penangas air selama 30 menit hingga mencapai suhu uji(40oC). Digunakan pompa isap untuk menarik sampel sampai batas tertentu. Dengan pengaliran yang bebas, diukur waktu diperlukan sampel untuk bergerak dari batas atas hingga batas bawah dengan ketelitian 0.1 detik. 3. Nilai kalor Timbang sampel sebanyak 1 gram (gunakan tisu untuk membungkus). Ikat dengan kawat nikel,letakan dalam wadah bakar dan hubungkan kawat tersebut dengan elektroda (positif dan negative) pada system bom kalori meter. Masukan dalam bom lalu tutup rapat. Isikan gas oksigen ke dalam bom hingga mencapai tekanan 20-30 atm. Masukan air ke dalamtangki pemanas sampai ketinggian maksimum, tekan tombol pemanas sehingga suhu dalam air tangki tersebut mencapai 85 oC. Masukan ke dalam bejana dalam air sebanyak 2100 mL pada bejana tengah. Letakan bom dalam bejana dalam, masukan ke dalam jaket.
20
Hubungkan kabel elektroda lalu tutup system kalori meter dengan sempurna. Isikan air ke dalam jaket hingga bejana tengah terendam air. Pasang belt thermometer Beckman pada posisinya, tutup seluruh system dengan sempurna, lalu hubungka penyulut. Baca suhu awal air (baca 3x dengan selang 3 menit, rata-ratakan). Tekan tombol katup air panas selama 1-2 detik untuk mengalirkan air panas ke dalam jaket, tekan tombol pembakaran. Jika suhu air dalam bejana mulai naik, tekan tombol katup air panas untuk menaikan suhu air dalam jaket agar selalu sama dengan kenaikan suhu di dalam bejana. Catat suhu air pada bejana dalam sebelum, pada saat, dan setelah kenaikan suhu tidak terjadi lagi. Nilai kalor bahan bakar dihitung menggunakan persamaan:
Hbb=
∆t Na+ma 𝑚𝑏𝑏
4.186
Keterangan : Na : Nilai ekivalen air Hbb : Nilai kalor bahan bakar (J/g) mbb : Massa bahan bakar (g) ma : Massa air dalam bejana dalam (g) ∆𝑡 : Kenaikan suhu pada bejana dalam (oC)
21
Lampiran 3 Hasil pengujian karakterisi bahan bakar solar Tabel pengujian nilai densitas Sample 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Berat (gr) 2 3 8.635 8.511 8.636 8.643 8.619 8.628 8.630 8.640 8.620 8.617 8.605 8.610 8.614 8.617 8.614 8.617 8.609 8.589
1 8.628 8.615 8.596 8.543 8.588 8.600 8.615 8.550 8.568
Densitas(gr/mL) Av 8.591 8.631 8.614 8.605 8.608 8.605 8.615 8.593 8.589
0.859 0.863 0.861 0.860 0.861 0.860 0.862 0.859 0.859
Tabel Hasil rata-rata pengujian densitas Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
0.861
0.860
0.859
0.80%
0.863
0.861
0.860
1%
0.859
0.860
0.861
Tabel pengujian nilai viskositas Sample
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
2
Waktu 3
35.10 36.10 36.10 35.70 36.50 36.30 34.49 34.80 35.10
34.90 36.20 35.60 36.20 36.30 35.90 34.30 34.90 34.90
34.70 36.30 36.20 35.70 36.50 36.20 34.50 35.10 34.70
4
Avg
34.70 36.20 36.10 35.80 37.00 36.10 34.60 34.30 35.10
34.85 36.20 36.00 35.85 36.58 36.13 34.47 34.78 34.95
nilai viskositas (cp) 3.48 3.62 3.60 3.58 3.66 3.61 3.45 3.48 3.49
22
Tabel Hasil rata-rata pengujian viskositas Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
3.60
3.61
3.49
0.80%
3.62
3.66
3.48
1%
3.48
3.58
3.45
Tabel Hasil pengujian nilai kalor Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
11561
11229
11295
0.80%
11273
11464
11088
1%
11284
11375
11153
23
Lampiran 4 Hasil pengujian emisi Tabel Kandungan CO pada emisi gas buang Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
251
335
218
0.80%
255
344
232
1%
247
330
287
Tabel Kandungan CO2 pada emisi gas buang Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
13
13.3
12.3
0.80%
12.8
13.3
12.9
1%
12.8
12.9
13.2
Tabel Kandungan NO pada emisi gas buang Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
529
526
477
0.80%
526
518
502
1%
522
490
506
Tabel Kandungan NOx pada emisi gas buang. Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
555
553
500
0.80%
552
544
527
1%
548
515
531
Tabel Kandungan SO2 pada emisi yang dihasilkan.
24
Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
18
17
10
0.80%
17
17
15
1%
17
18
13
25
Lampiran 5 Hasil pengujian laju konsumsi bahan bakar Tabel 9 Hasil pengujian laju konsumsi bahan bakar solar dengan tambahan bioaditif (mL/S) Sampel 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ulangan 1 2.00 2.00 1.76 1.67 1.43 1.76 1.76 1.76 1.76 1.50
2 1.88 1.88 1.76 1.76 1.50 1.88 1.76 1.67 1.76 1.50
3 2.00 1.92 1.85 1.52 1.47 1.72 1.85 1.72 1.79 1.47
4 1.85 1.92 1.79 1.85 1.52 1.92 1.92 1.92 1.79 1.47
Rata-rata (mL/S) 1.93 1.93 1.79 1.70 1.48 1.82 1.83 1.77 1.78 1.49
Tabel 10 Hasil rata-rata pengujian laju konsumsi bahan bakar solar dengan tambahan bioaditif (mL/S) Komposisi Konsentrasi
cengkeh:sereh (1:1) cengkeh:sereh (2:1) cengkeh:sereh (3:1)
0.60%
1.7
1.83
1.49
0.80%
1.79
1.82
1.78
1%
1.93
1.48
1.77
26
Lampiran 6 Perhitungan Statistik Tabel anava pengujian densitas (komposisi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
.000
3
.000
Within Groups
.000
26
.000
Total
.000
29
F
Sig.
1.696
.192
Tabel anava pengujian densitas (konsentrasi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
.000
3
.000
Within Groups
.000
26
.000
Total
.000
29
F
Sig. .491
.691
Tabel anava pengujian viskositas (komposisi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
.135
3
.045
Within Groups
.073
36
.002
Total
.208
39
F 22.303
Sig. .000
Tabel anava pengujian viskositas (konsentrasi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
.047
3
.016
Within Groups
.161
36
.004
Total
.208
39
F 3.534
Sig. .024
Tabel anava pengujian nilai kalor (komposisi) Sum of Squares Between Groups Within Groups Total
df
Mean Square
1374098.133
3
458032.711
207662.667
16
12978.917
1581760.800
19
F 35.291
Sig. .000
27
Tabel anava pengujian nilai kalor (konsentrasi) Sum of Squares Between Groups Within Groups Total
df
Mean Square
1266998.133
3
422322.711
314762.667
16
19672.667
1581760.800
19
F
Sig.
21.468
.000
Tabel anava pengujian emisi gas CO (komposisi) Sum of Squares Between Groups Within Groups Total
df
Mean Square
141134.100
3
47044.700
17641.500
36
490.042
158775.600
39
F
Sig.
96.001
.000
Tabel anava pengujian emisi gas CO (konsentrasi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
81480.267
3
27160.089
Within Groups
77295.333
36
2147.093
158775.600
39
Total
F
Sig.
12.650
.000
Tabel anava pengujian emisi gas CO2 (komposisi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
1.038
3
.346
Within Groups
2.906
36
.081
Total
3.944
39
F
Sig.
4.286
.011
Tabel anava pengujian emisi gas CO2 (konsentrasi) Sum of Squares Between Groups
df
Mean Square
.201
3
.067
Within Groups
3.742
36
.104
Total
3.944
39
F
Sig. .645
.591
28
Tabel anava pengujian emisi gas NO (komposisi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
8544.500
3
2848.167
Within Groups
5733.000
36
159.250
14277.500
39
Total
F 17.885
Sig. .000
Tabel anava pengujian emisi gas NO (konsentrasi) Sum of Squares Between Groups
df
Mean Square
3337.833
3
1112.611
Within Groups
10939.667
36
303.880
Total
14277.500
39
F 3.661
Sig. .021
Tabel anava pengujian emisi gas NOx (komposisi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
9392.567
3
3130.856
Within Groups
6341.333
36
176.148
15733.900
39
Total
F 17.774
Sig. .000
Tabel anava pengujian emisi gas NOx (konsentrasi) Sum of Squares Between Groups
df
Mean Square
3634.900
3
1211.633
Within Groups
12099.000
36
336.083
Total
15733.900
39
F 3.605
Sig. .022
Tabel anava pengujian emisi gas SO2 (komposisi) Sum of Squares Between Groups Within Groups Total
df
Mean Square
179.125
3
59.708
75.250
36
2.090
254.375
39
F 28.565
Sig. .000
29
Tabel anava pengujian emisi gas SO2 (konsentrasi) Sum of Squares Between Groups
df
Mean Square
27.792
3
9.264
Within Groups
226.583
36
6.294
Total
254.375
39
F 1.472
Sig. .238
Tabel anava pengujian laju konsumsi bahan bakar (komposisi) Sum of Squares
Df
Mean Square
Between Groups
.259
3
.086
Within Groups
.814
36
.023
1.074
39
Total
F 3.823
Sig. .018
Tabel anava pengujian laju konsumsi bahan bakar (konsentrasi) Sum of Squares
df
Mean Square
Between Groups
.243
3
.081
Within Groups
.831
36
.023
1.074
39
Total
F 3.508
Sig. .025
30
Lampiran 7 Alat-alat yang digunakan dalam pengujian
Gambar alat pengujian emisi (Autologic Gas Analyzer)
Gambar alat pengujian densitas (piknometer)
Gambar alat pengujian viskositas (viskosimeter Ostwald)
31
Gambar alat pengujian laju konsumsi bahan bakar (Engine Test Bed)
Gambar alat pengujian nilai kalor (bom kalori meter)
32
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 8 September 1994 sebagai anak kedua dari dua bersaudara keluarga Bapak Suwardi dan Ibu Sudarni. Riwayat pendidikan penulis dimulai dari SDN Pamulang Timur 1 tahun 2000 dan lulus tahun 2006. Tahun 2006 penulis melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 1 Pamulang dan lulus pada tahun 2009. Tahun 2009 penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri Sragen Billingual Boarding School (SBBS) dan lulus pada tahun 2012. Pada tahun yang sama juga penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor(IPB) melalui jalur SNMPTN Tulis dan diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama mengikuti pendidikan penulis aktif di beberapa kegiatan akademik dan non-akademik diantaranya mengikuti Student Exchange selama 2 bulan ke Turki, Olimpiade Bahasa Turki, dan menjadi ketua angkatan ketika SMA. Penulis juga pernah menjabat sebagai anggota Divisi Keamanan OMI 2012, anggota Auditor Hagatri 2014, serta Anggota MPM-KM IPB. Penulis pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Analisa Bahan dan Produk Agroindustri. Selain itu, penulis juga pernah mengikuti kegiatan Praktek Lapang di PT Indesso Aroma dan Tech Corporation.
