SEMINAR KAJIAN TEKNIS DAN UJI PEMANFAATAN BIODIESEL (B20) PADA KENDARAAN BERMOTOR DAN ALAT BERAT

KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

SEMINAR KAJIAN TEKNIS DAN UJI PEMANFAATAN BIODIESEL (B20) PADA KENDARAAN BERMOTOR DAN ALAT BERAT

Jakarta, 17 Februari 2015

PUSAT PENELTIAN DAN PENGEMBANGAN TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS BUMI “LEMIGAS” BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL ESDM untuk Kesejahteraan Rakyat

OUTLINE 1. STUDI PENGARUH PENGGUNAAN BIOSOLAR TERHADAP KOMPONEN METAL DAN NON-

METAL SALURAN BAHAN BAKAR MESIN DIESEL 2. PENGUJIAN STABILITAS PENYIMPANAN BAHAN BAKAR BIODIESEL

ESDM untuk Kesejahteraan Rakyat


STUDI PENGARUH PENGGUNAAN BIOSOLAR TERHADAP KOMPONEN METAL DAN NON-METAL SALURAN BAHAN BAKAR MESIN DIESEL


DASAR HUKUM 1. Undang – Undang No. 30 Tahun 2007, Tentang Energi 2. Peraturan Presiden RI No.5 Tahun 2006, Tentang Kebijakan Energi Nasional 3. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 04 Tahun 2010, Tentang Rencana Strategis Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Tahun 2010-2014 4. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 25 tahun 2013 tentang Penyediaan, Pemanfaatan dan Tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain 5. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 20 tahun 2014 tentang Perubahan Kedua atas Peraturan Menteri ESDM No.32 tahun 2008 tentang Penyediaan, Pemanfaatan dan Tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain


Kelompok Pelaksana Penelitian dan Pengembangan Teknologi Aplikasi Produk

Latar Belakang 2016B20 (Permen ESDM no.20/2016) Realisasi s/d 2014 biosolar 10% vol (Ditjen EBTKE)

Diperlukan penelitian lanjutan untuk mengidentifikasi jenis material dengan kompatibilitas yang baik


Campuran B-XX yang lebih tinggi --> kompatibilitas komponen logam dan non-logam saluran bahan bakar

Rekomendasi WWFC (Biodiesel Guideline 2009) maksimum campuran 5%, rekomendasi OEM di Amerika 5-100%

Penelitian pendahuluan oleh Reza S dkk(2011) membuktikan pengaruh biodiesel thd perubahan dimensi & sifat kekerasan material non-logam (tanpa identifikasi)

Material penyusun komponen saluran bahan bakar banyak jenisnya, efek biodiesel terhadap tiap jenis material juga berbeda2

5

Penelitian Terdahulu 2009

2010

• Studi aplikasi biodiesel sebagai bahan bakar genset • Uji ketahanan 250 jam pada mesin genset

• Studi peningkatan mutu biodiesel dengan penambahan aditif etanol (Uji ketahanan B-10, B-20) • Studi penggunaan PPO sebagai bahan bakar kendaraan bermotor

2011

• Pengujian kompatibilitas existing komponen non-logam saluran bahan bakar Isuzu Panther terhadap B-5 s/d B-20 (jenis material tidak diidentifikasi) • Dimensi dan tingkat kekerasan berubah, swelling dan pengerutan terjadi

2013

• Pengaruh penambahan aditif dispersant berbasis nabati untuk mengurangi deposit pada ruang bakar • Uji ketahanan 100 jam B-0 (acuan), B-10, B-20, dan B-20 + aditif

2014

• Kompilasi hasil-hasil pengujian F/K dan uji kinerja B-5 s/d B-20 dari penelitian tahun sebelumnya • Identifikasi tingkat degradasi fisika dan kimia komponen logam dan non-logam saluran bahan bakar mesin diesel berdasar jenis materialnya untuk penentuan material yang bagus kompatibilitasnya


6

Tinjauan Pustaka Pengaruh terhadap Komponen Logam - Biodiesel memiliki sifat kelistrikan yang lebih konduktif dibandingkan dengan minyak solar sehingga meng-induksi terjadinya mekanisme korosi galvanik pada logam dan baja [L.E.Gonzales et.al, 2008] - Tes perendaman terhadap material baja karbon selama 115 hari dalam biodiesel dari soybean dan sunflower minyak solar menunjukkan bahwa biodiesel dari soybean lebih kompatibel terhadap baja karbon. Secara mikroskopis, pengamatan dengan mikroskop optis dan SEM (Scanning Electron Microscope) menunjukkan adanya goresan (etching) pada semua bahan perendam [M.M.Maru et.el, 2009] - Faktor yang mempengaruhi laju korosivitas biodiesel adalah komposisi

biodiesel itu sendiri, diantaranya oksigen dalam gugus fungsionalnya, asam lemak bebas, derajat unsaturation, dan sifat higroskopik. Material tembaga dan kuningan (brass) dilaporkan lebih rentan terhadap korosi yang teramati melalui pembentukan lubang (pitting) dan deposit permukaan, sedangkan korosivitas material baja (steel) tidak jelas dan berbeda-beda datanya [B.Singh et.al, 2012] ESDM untuk Kesejahteraan Rakyat

7

Tinjauan Pustaka Pengaruh terhadap Komponen Elastomer - Elastomer merupakan persenyawaan kompleks dari senyawa polar dan nonpolar seperti : polimer, minyak, filler, plasticizer, curing agents, antioxidant, dan senyawa pemroses lainnya (4-25 senyawa) -

Komposisi biodiesel dapat berubah terhadap waktu penyimpanan dan meningkatkan pH, yang meningkatkan kecenderungan terjadinya swelling

- Swelling adalah pertambahan volume dan massa elastomer akibat absorpsi cairan biodiesel oleh komponen polimer. Jenis interaksi sebaliknya pun mungkin terjadi, yaitu shrinkage atau pengerutan akibat sifat biodiesel

sebagai solvent melarutkan senyawa2 terlarut dalam elastomer (misal plasticizer) - Karakteristik elastomer seperti hardness, tensile strength, abrasion resistance dan tear strength ditentukan oleh adanya cross-linking antara rantai-rantai polimer di dalamnya. Interaksi dengan biodiesel menyebabkan komponen cross-linking agent dan filler dari elastomer bereaksi dengan biodiesel, sehingga terjadi degradasi sifat fisik dan mekanik elastomer [A.S.M.A.Haseeb et.al , 2010]


8

MAKSUD KEGIATAN Menganalisa pengaruh penggunaan biosolar terhadap degradasi sifat fisika dan kimia komponen logam dan non-logam saluran bahan bakar kendaran mesin diesel dan juga perubahan sifat fisika dan kimia bahan bakar perendamnya.

TUJUAN KEGIATAN Tujuan kegiatan ini adalah untuk mengetahui jenis material logam dan non-logam yang memiliki kompatibilitas lebih tinggi terhadap penggunaan biosolar dari B-5, B-10, B-15 dan B-20.


MANFAAT  Pemerintah :

(1). Mendapatkan masukan mengenai implementasi B20 (2). Identifikasi solusi untuk permasalahan kompatibilitas terhadap B20

mesin

 Industri/transportasi :

(1). Mendapat masukan jenis material yang kompatibel terhadap B20

 Konsumen :

Mengetahui dampak yang mungkin timbul pada komponen mesin pada pemakaian B20


Identifikasi Material penyusun Saluran Bahan Bakar Studi Literatur, diskusi teknis, hasil penelitian lain dll

SOLAR

Persiapan Bahan Bakar (Blending), Peralatan pengujian, Komponen Mesin

Pengujian Sifat Fisika Kimia Komponen dan Bahan Bakar Uji Perendaman dan Sifat Fisika Kimia (acuan : ASTM D 471)

Analisa dan Evaluasi

Laporan ESDM untuk Kesejahteraan Rakyat

Biodisel

PERSIAPAN KOMPONEN UJI


UJI PERENDAMAN & DISKUSI DENGAN GAIKINDO-JAMA


HASIL PENGUJIAN BAHAN BAKAR Minyak Solar 48 dan Biodiesel telah diuji dan memenuhi spesifikasi Tabel Hasil Pengujian Fisika Kimia Bahan Bakar Perendam (B5 – B20) No

Jenis Pengujian

Unit

B-5

B-10

B-15

B-20

Metode Uji

-

48,7

50,2

50,7

52,5

ASTM D 613

50,0

48,07

49,09

49,23

ASTM D 4737

1

Angka Setana

2

CCI

3

Berat Jenis pada 15°C

g/cm³

0,8511

0,8523

0,8536

0,8548

4

Viskositas pada 40°C

mm²/s

3,281

3,277

3,298

3,397

ASTM D 445

5

Kandungan Sulfur

% m/m

0,112

0,106

0,100

0,094

ASTM D 4294

6

Distilasi T 90

°C

356,0

350,0

348,5

346,5

ASTM D 86

7

Titik Nyala

°C

68

70

71

73

ASTM D 93

9

Residu Karbon

%

nil

nil

nil

Nil

ASTM D 4530

10

Kandungan FAME

% v/v

5,20

10,20

15,30

20,60

ASTM D 7806

11

Korosi Bilah Tembaga

Merit

1a

1a

1a

1a

ASTM D 130

12

Kandungan Sedimen

%

nil

nil

nil

Nil

ASTM D 473

13

Penampilan Visual

-

Jernih & terang

Jernih & terang

Jernih & terang

Jernih & terang

-

14

Lubricity

Micron

296

285

276

261

ASTM D 6079

15

Stabilitas Oksidasi

menit

867

858

810

757

ASTM D2274


ASTM D 4052/ D 1298

Uji Perendaman Komponen Sistem Bahan Bakar

Skema Sistem Bahan Bakar Mesin Diesel


Uji Perendaman (Immersion Test) Grafik Perubahan Berat Komponen Metal

Komponen Injection Pump

Komponen Injection Pipe Perubahan Berat (%)

0.070

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01

0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010

0.000

0

B0

B5

B 10

B15

B 20

B0

B5

(%) Berat

0.007

0.054

B 10

B15

B 20

0.050

0.065

METAL

METAL 0.016

0.048

Berat

0.048

0.039

0.030

0.040

Komponen Fuel Injection Tube PERUBAHAN DIMENSI (%)

Perubahan Berat (%)

0.06

0.700

Perubahan berat terkecil diperoleh pada komponen metal di Injection Pump

0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000

B0

B5

B10

B15

B20

0.191

0.595

METAL Series1

0.209

0.382


0.042

Grafik Perubahan Berat Komponen Non Metal Komponen Injection Pump

Komponen Fuel Filter Perubahan Berat (%)

12

12 9 6 3

10 8 6 4 2 0

0

B0

(%) Berat

8.836

B5 13.85

B 10 NON METAL 7.458

B15 8.275

B 20 7.323

1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 -0.200

B0

B5

B10

B15

B20

0.901

0.901

PLASTIK Series1

-0.001

0.861


0.967

B0

B5

B 10

B15

B 20

9.177

7.484

NON METAL Berat

Komponen Fuel Injection Pump Perubahan Berat (%)

Perubahan Berat (%)

15

9.576

9.642

7.386

Perubahan berat terkecil diperoleh pada komponen non-metal di Fuel Injection Pump

Komposisi Material Penyusun Komponen Metal Diuji dengan metode XRD dan XRF untuk mengetahui jenis material penyusun dan komposisinya

Komponen Sistem Bahan Bakar

Tubing of Fuel Injection System

Tubing of Fuel Return System

Tubing of Fuel Tank (Main)

Injector Pipe


Material Penyusun

Komposisi (%)

CuO

93.2

Al2O3

2.78

SiO2

1.58

CuO

83.3

Al2O3

7.0

SiO2

4.05

Fe2O3

87.7

ZnO

5.3

Al2O3

2.6

Fe2O3

85.9

ZnO

2.7

Al2O3

4.9

Komposisi Material Penyusun Komponen Non-Metal Diuji dengan metode FTIR dan DSC untuk indetifikasi jenis polimer, plasticizer maupun filler penyusun komponen non-metal

Komponen Non-Metal

Polimer

Plasticizer/Filler

Fuel Injection Pump

Fluorocarbon Rubber (Viton A)

-

Fuel Pump

Poly (butadiene-co-acrylonitrile)-NBR

Plasticizer

Fuel Injection Pump

Poly (butadiene-co-acrylonitrile)-NBR

Plasticizer phtalate esther

Sheet

Natural Rubber

-

Fuel Filter Seal

EPDM

-

Sheet

Fluorosilicone

-


Hasil Uji Komposisi Bahan Bakar Perendam B0

0 Jam ESDM untuk Kesejahteraan Rakyat

2500 Jam

Hasil Uji Komposisi Bahan Bakar Perendam B20

0 Jam


2500 Jam

KESIMPULAN

1.

Komponen logam pada sistem bahan bakar mesin diesel yang memiliki kompatibilitas lebih baik terhadap penggunaan Biosolar hingga B20 terdapat pada Injection Pump dengan material penyusun CuO, Al2O3 dan SiO

2.

Komponen non-logam pada sistem bahan bakar mesin diesel yang memiliki kompatibilitas lebih baik terhadap penggunaan Biosolar hingga B20 terdapat pada Fuel Injection Pump dengan material penyusun Fluorocarbon A (Viton A) Bahan bakar perendam tidak mengalami perubahan komposisi penyusun setelah 2500 jam, dengan demikian tidak terjadi pelarutan material

3.

SARAN

Perlu dilakukan penelitian kompatibilitas material saluran bahan bakar terhadap biosolar yang lebih tinggi dari B20 sejalan dengan perubahan kebijakan mandatori Pemerintah sebesar minimal 25% pada tahun 2025


HASIL UJI BIODIESEL No

Parameter Uji

Hasil Uji B100

Min /Max

Metode Uji

1

Massa Jenis pada 40oC, Kg/m3

857,5

850 – 890

ASTM D 4052

2

Viskositas pada 40oC, cSt

4,61

2,3 – 6,0

ASTM D 445

3

Angka Setana

60,7

Min. 51

ASTM D 613

4

Titik Nyala (PMCC), oC

150

Min. 100

ASTM D 93

5

Korosi Lempeng Tembaga (@50 oC)

1a

Kelas 1

ASTM D130

6

Residu karbon: (%Massa, Max)

ASTM D 4530

-Dalam Percontoh Asli

Nil

7

Belerang (mg/Kg)

-24

Max. 100

ASTM D 4294

8

Angka Asam (mg KOH/g)

0,6153

Max. 0,6

ASTM D 664

9

Gliserol Bebas (% Massa)

0,0067

Max. 0,02

AOCS Ca 14-56

10

Gliserol Total (% Massa)

0,1685

Max. 0,24

AOCS Ca 14-56

11

Kadar Etil Metil (% Massa)

98,078

Min. 96,5

Kalkulasi

12

Angka Iodium (mg I2/g)

98,09 %

Max. 115

AOCS Cd 1-25

13

Stabilitas Oksidasi

976

Min. 360

Rancimat



PENGUJIAN STABILITAS PENYIMPANAN BAHAN BAKAR BIODIESEL


LATAR BELAKANG  Meningkatkan penggunaan bahan bakar

nabati (BBN) untuk mendorong potensi industri BBN dalam negeri serta mengurangi impor bahan bakar minyak  Pentahapan kewajiban minimal pemanfaatan bahan bakar nabati sebagai pencampur bahan bakar minyak.  Belum tersedianya data teknis potensi stabilitas karakteristik fisika kima biodiesel pada saat penyimpan dalam tangki yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan dan waktu ESDM untuk Kesejahteraan Rakyat

SASARAN Mengetahui stabilitas karateristik fisika kimia bahan bakar solar dan biodiesel pada saat penyimpanan dalam rangka mendukung pelaksanaan kebijakan pemerintah tentang pentahapan kewajiban pemanfaatan biodiesel

Mendapatkan rekomendasi teknis sesuai pentahapan pemanfaatan bahan bakar nabati tersebut


KELUARAN Data teknis karakteristik stabilitas biodiesel setelah penyimpanan berbagai kondisi

Masukan kebijakan Stabilitas Penyimpan Biodiesel Terhadap Karakteristik Fisika Kimia. ESDM untuk Kesejahteraan Rakyat

METODOLOGI


Desain Tangki dan Pemilihan Material


Ukuran

100 X 50 cm

Tetebalan

2 mm

Jenis bahan

Carbon Steel

Tekanan operasi

0 – 100 psia

Termokopel

0 – 50 0C

Pressure gauge

0 – 100 psia

Pipa

1/2 “

Valve

Neadel Valve

Fabrikasi Tangki Stabilitas Penyimpanan


KONSTRUKSI DAN INSTALASI TANGKI STABILITAS PENYIMPAN DI LUAR RUANGAN

Tangki pengujian stabilitas penyimpanan biodiesel yang ditimbun

Tangki pengujian stabilitas penyimpanan biodiesel diatas permukaan tanah


INSTALASI TANGKI STABILITAS PENYIMPAN DI DALAM RUANGAN


Pengujian Bilangan Angka Asam Grafik Bilangan Asam B-10

Grafik Bilangan Asam B-0




Pengujian Viskositas

Grafik Viskositas B-0





Pengujian Stabilitas Oksidasi

Grafik Stabilitas Oksidasi B -0

Grafik Stabilitas Oksidasi B-10

Grafik Stabilitas Oksidasi B -20

Grafik Stabilitas Oksidasi B-100


KESIMPULAN

1.

Bilangan asam dan viskositas bahan bakar biodiesel meningkat seiring lamanya penyimpanan. Untuk B10 dan B20 peningkatan bilangan asam dan viskositas masih dibawah batasan mutu. B 100 pengujian bilangan asam menunjukan hasil yang melampui batasan mutu terutama pada kondisi penyimpan di luar dan pada suhu 43OC sedang viskositas dan stabilitas oksidasi masih memenuhi batasan mutu pada berbagai kondisi penyimpanan

2.

Periode waktu penyimpanan biodiesel akan mempengaruhi karateristik fisika kimia dari biodiesel. Semakin lama biodiesel disimpan, asam lemak bebas yang tersisa dalam biodiesel akan terurai kembali akibat teroksidasi. Naiknya kandungan asam lemak bebas menyebabkan biodiesel akan semakin kental dan viskositas naik.

3.

Kondisi penyimpan pada temperatur diatas temperatur ambien dan terkena cahaya matahari lebih mempercepat terjadinya degradasi menyebabkan terjadinya penurunan kualitas biodiesel.


Kunjungan JAMA Jepang


www.lemigas.esdm.go.id


SEMINAR KAJIAN TEKNIS DAN UJI PEMANFAATAN BIODIESEL (B20) PADA KENDARAAN BERMOTOR DAN ALAT BERAT

Recommend Documents