JRL
Vol. 4
No.2
Hal 99-109
Jakarta, Mei 2008
ISSN : 2085-3866
STUDI PENENTUAN KOMPOSISI OPTIMUM CAMPURAN BAHAN BAKAR BIODIESEL–PETRODIESEL Soni S. Wirawan1, Armansyah H. Tambunan2, Martin Djamin3, Hiroshi Nabetani4, Arief Sabdo Yuwono5 1 Peneliti di BRDST – BPPT, Mahasiswa S3 di IPB 2 Professor di Departemen Teknik Pertanian IPB 3 Staf Ahli Menteri Negara Riset dan Teknologi 4 Professor di University of Tokyo, Jepang 5 Dosen di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB Abstract Biodiesel is a viable substitute for petroleum-based diesel fuel. Its advantages are improved lubricity, higher cetane number and cleaner emission. Biodiesel and its blends with petroleum-based diesel fuel can be used in diesel engines without any significant modifications to the engines. Data from the numerous research reports and test programs showed that as the percent of biodiesel in blends increases, emission of hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and particulate matter (PM) all decrease, but the amount of oxides of nitrogen (NOx) and fuel consumption is tend to increase. The most significant hurdle for broader commercialization of biodiesel is its cost. In current fuel price policy in Indonesia (especially fuel for transportation), the higher percent of biodiesel in blend will increase the price of blends fuel. The objective of this study is to assess the optimum blends of biodiesel with petroleum-based diesel fuel from the technically and economically consideration. The study result recommends that 20% biodiesel blend with 80% petroleum-based diesel fuel (B20) is the optimum blend for unmodified diesel engine uses. Keywords: biodiesel, emission, optimum, blend
1.
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
Biodiesel adalah bahan bakar yang terbuat dari bahan baku minyak nabati yang sifatnya setara dengan minyak diesel fosil (petrodiesel) dan dapat digunakan langsung tanpa mengubah kondisi mesin diesel dan infrastruktur distribusi/Stasiun Pengisian Bahan bakar Umum (SPBU) yang telah ada. Penggunaannya dapat langsung berupa 100% biodiesel murni (B100) maupun dalam bentuk campuran dengan komposisi tertentu, misalnya B5 (campuran 5% biodiesel dengan 95% petrodiesel), B10, B20, dan seterusnya. Karena terbuat dari tumbuhan maka kandungan
99
sulfur pada biodiesel sangat rendah, emisi yang dilepaskan pada umumnya lebih rendah dari emisi bahan bakar fossil dan lebih mudah terurai (biogradable). Secara umum makin besar komposisi campuran biodiesel dengan petrodiesel (biodiesel-petrodiesel) akan mempunyai dampak terhadap penurunan emisi yang lebih baik, akan tetapi disisi lain karena harga biodiesel saat ini masih lebih tinggi dibandingkan dengan harga petrodiesel untuk transportasi umum yang bersubsidi maka perlu ditentukan campuran dengan komposisi yang optimum dipertimbangkan dari sisi teknis dan ekonomisnya. Dari pertimbangan teknis, masing-masing negara mengeluarkan kebijakan batas ijin pencampuran biodiesel dengan minyak solar yang JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
berbeda, misalnya Amerika Serikat mengijinkan pencampuran hingga 20%, sedangkan Eropa saat ini masih baru mengijinkan hingga 5%. Di Indonesia sendiri, atas masukan dari ATPM (Agen Tunggal Pemegang Merk), Gaikindo (Gabungan Industri Kendaraan Bermotor Indonesia) dan peraturan yang berlaku di World Wide Fuel Charter (WWFC), melalui SK Ditjen Migas No. 3675K/24/ DJM/2006 telah diijinkan pencampuran biodiesel hingga 10%. Komposisi campuran tersebut dapat ditingkatkan di kemudian hari sejalan dengan kesiapan teknologi permesinan, kesiapan suplai biodiesel, dan kondisi serta kebijakan harga bahan bakar yang mendukung. Penentuan komposisi campuran biodieselpetrodiesel seyogyanya ditentukan oleh berbagai faktor dimana komitmen yang harus dipegang adalah penggunaan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan, berkinerja baik, memiliki dampak sosial ekonomi yang positif dan harga yang wajar. Sebagai bahan bakar yang baru hendaknya biodiesel diperlakukan tidak sama dengan bahan bakar mineral yang sudah mapan. Agar supaya dapat berkembang, seharusnya pemerintah dapat memberikan insentif yang bersifat sementara. Insentif dapat berupa keringanan pajak, subsidi maupun kebijakan lain mulai hulu (kebun sawit/jarak) hingga hilir (pabrik biodiesel) sehingga harga biodiesel dapat bersaing dipasar. Subsidi terhadap harga biodiesel juga bisa diperhitungkan dari biaya yang harus dikeluarkan oleh pemerintah dan swasta untuk membiayai kerusakan lingkungan akibat penambangan, pemrosesan dan penggunaan minyak mineral. Selain itu subsidi juga mencakup biaya yang harus dikeluarkan pada sektor kesehatan untuk menanggulangi penyakit atau gangguan akibat kualitas udara yang buruk hasil pembakaran minyak mineral dan perlu pula pertimbangan terciptanya lapangan pekerjaan baru dengan adanya industri biodiesel baru dan sebagainya. 1.2
Tujuan
kajian terhadap kelebihan dan kekurangan dari berbagai komposisi campuran ditinjau dari sisi teknis (kualitas emisi dan unjuk kerja mesin) serta ekonominya (harga). 2.
Metodologi
Studi penentuan komposisi campuran biodiesel-petrodiesel yang optimum ini dilakukan secara sederhana melalui metodologi kuantitatif dan kualitatif. Studi kuantitatif dilakukan dengan berdasarkan pada data hasil-hasil pengukuran dari berbagai sumber sedangkan studi kualitatif dilakukan melalui kegiatan tinjauan pustaka untuk memperoleh informasi awal tentang kelebihan dan kekurangan dari berbagai komposisi campuran biodiesel-petrodiesel terhadap emisi, unjuk kerja mesin dan harga jual. Data yang dikumpulkan diambil dari berbagai hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, baik oleh penulis maupun peneliti lain. Data tersebut adalah data pengukuran dari beberapa komposisi campuran biodieselpetrodiesel yang diujicobakan pada mesin kendaraan terhadap emisi gas buang, power, torsi dan konsumsi bahan bakar. Berdasarkan data tersebut, ditentukan peringkat dari berbagai komposisi campuran dari yang terbaik hingga terburuk. Selain pertimbangan faktor emisi dan unjuk kerja mesin, penentuan komposisi campuran biodiesel-petrodiesel yang optimum ditentukan juga oleh faktor harga. Dengan lebih mahalnya harga biodiesel dari harga minyak petrodiesel dan semakin besar kandungan campuran biodiesel pada petrodiesel maka akan semakin menaikkan harga campuran. Dalam studi ini juga dilakukan pembobotan untuk setiap kelompok data (emisi, unjuk kerja mesin dan harga) sesuai dengan prioritas dan kepentingannya. Komposisi campuran optimum ditentukan dari angka tertinggi yang didapat dari hasil perkalian nilai angka sesuai peringkat dengan bobot dari setiap parameter uji.
Tujuan dari dilakukannya studi ini adalah untuk menentukan komposisi campuran biodieselpetrodiesel yang optimum dengan cara melakukan 100
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
3.
Hasil Dan Pembahasan
3.1
Spesifikasi Minyak Diesel, Biodiesel dan Campurannya
Sebagaimana telah diketahui bahwa standar kualitas biodiesel Indonesia telah ditetapkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN) pada tahun 2006 dengan nomor SNI 04-7182-2006. Standar tersebut disusun dengan mengacu standar internasional yang telah ada sebelumnya, terutama standar Amerika dan Eropa. Standar kualitas biodiesel ditetapkan dengan tujuan agar mesin dapat tetap beroperasi dengan baik dan aman (tidak merusak). Secara umum, standar kualitas biodiesel memuat parameter yang menentukan kinerja mesin dan keamanan mesin. Parameter yang menentukan kinerja mesin adalah viskositas, densitas dan bilangan setana. Meskipun kandungan kalori dan lubrisitas tidak terdapat pada standar, namun parameter tersebut sangat menentukan kinerja mesin ketika biodiesel dicampur dengan minyak petrodiesel. Parameter yang menentukan keamanan operasional mesin biasanya merupakan kandungan kontaminan yang tidak diinginkan, yaitu kandungan methanol, gliserol bebas dan terikat, asam, belerang, fosfor, air dan sedimen. Biodiesel dikatakan aman jika kandungan kontaminan tersebut dibawah batas yang ditentukan dalam standar. Biodiesel yang kandungan kontaminannya
101
telah memenuhi standar kualitas jika diterapkan dalam bentuk campuran dengan minyak diesel mineral dapat dinyatakan aman atau bebas dari resiko kerusakan mesin. Dalam studi ini hanya parameter yang berpengaruh pada kinerja mesin yang diikutsertakan dalam menentukan komposisi campuran biodiesel-petrodiesel yang optimum. Sebelum melakukan pengujian dan evaluasi terhadap sebuah campuran biodiesel dengan minyak petrodiesel maka harus dipastikan bahwa masing-asing bahan bakar pencampur tersebut harus memiliki sifat (properties) yang konsisten dan memenuhi kualitas yang sudah ditentukan. Spesifikasi campuran biodiesel dalam petrodiesel juga diperlukan untuk memastikan kualitasnya tetap terjaga sebelum digunakan. Indonesia belum memiliki spesifikasi yang komprehensif untuk campuran biodiesel-petrodiesel. Saat ini pencampuran biodiesel kedalam minyak petrodiesel (solar) di Indonesia diijinkan hingga maksimal 10% dengan persyaratan sifat campuran masih memenuhi spesifikasi Ditjen Migas. Engine Manufacturers Association (EMA) dari Amerika telah mengusulkan standar campuran biodiesel-petrodiesel B20. Penentuan komposisi campuran biodiesel-petrodiesel B20 ini diusulkan oleh EMA (Anonim, 2006), sesuai dengan hasil kajian teknis yang komprehensif terhadap beberapa komposisi. Perbandingan standar B20 yang diusulkan EMA, biodiesel Indonesia SNI 04-7182-2006 ditampilkan dalam Tabel 1.
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
Tabel 1. Perbandingan Standar SNI 04-7182-2006, dan B20 (EMA) No.
Parameter Uji
SNI 04-7182-2006
B20 (EMA)
1
Titik Nyala, C min.
100
52
2
Air & sedimen, vol %, max.
0.05
0,05
3
Destilasi, T90, oC, max
360
343
4
Viskositas Kinematik, cSt 40 C
2,3 - 6,0
1,9 - 4,1
5
Abu, mass%, max.
0,02
0,01
6
Sulfur, wt%, max.
100
Per regulation
7
Copper strip corrosion, max.
NO.3
N0. 3
8
Bilangan Setana, min.
51
43
9
Titik Kabut oC, max
18
Per footnote1
10
Carbon Residue pada 10% residu destilasi, wt%, max.
0,30
0,35
11
Lubrisitas, HFRR 60 C, micron, max
-
460
12
Bilangan asam, mg KOH/g, max.
13
Fosfor, wt%, max
14
Gliserin Total %(m/m), max
15 16
o
o
o
0,8
0,3
10 mg/kg
0,001 wt%
0,24
NA
Logam alkali (Na+K), ppm, max
-
Nd
Logam alkali (Mg+Ca), ppm max
-
Nd
17
Fraksi campuran, vol %
-
+/- 2%
18
Stabilitas Oksidasi Termal, insoluble, mg/100 mL, max
-
10
19
Stabilitas Oksidasi, Waktu induksi, jam, min.
-
6
The maximum cloud point temperature shall be equal to or lower than the tenth percentile minimum ambient temperature in the geographical area and seasonal timeframe as defined by ASTM D975 1
Tabel 2. Perubahan pelepasan emisi gas buang akibat penggunaan biodiesel
3.2.
Jenis Emisi
B-100
B-20
Total Hidrokarbon (THC)
-67%
-20%
Karbón Monoksida (CO)
-48%
-12%
Partikulat
-47%
-12%
NOx
+10%
+2 s/d -2%
Karakteristik Campuran BiodieselPetrodiesel
Pengujian berbagai komposisi campuran biodiesel-petrodiesel pada emisi dan unjuk kerja mesin diesel telah banyak dilakukan oleh para peneliti di dunia termasuk di Indonesia. Pada
102
umumnya penelitian menunjukkan hasil yang sama, yaitu semakin besar kandungan biodiesel pada campuran, akan semakin turun emisi gas buang (kecuali NOx yang cenderung meningkat), torsi dan daya, sedangkan konsumsi bahan bakar cenderung meningkat (Rames,D., 2008, Li YX. at al, 2006, Guo Y. at al., 2002, Anonim, 2002). Tabel
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
2 menunjukkan besarnya perubahan pelepasan emisi gas buang akibat dari penggunaan biodiesel (terbuat dari bahan baku minyak kedelai) hasil studi yang dilakukan oleh USEPA (anonim, 2002). Kecenderungan meningkatnya kebutuhan konsumsi bahan bakar dan lebih rendahnya torsi dan daya dari bahan bakar biodiesel dan campurannya adalah diakibatkan oleh lebih rendahnya nilai bakar biodiesel dibandingkan minyak petrodiesel. Sedangkan pembentukan NOx agak rumit dan dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti kandungan oksigen dalam bahan bakar, ukuran orifice dan pengaturan waktu penginjeksian bahan bakar (timing injection) (Rames.D., 2008). Li et al. 2006, dalam kajiannya yang membandingkan efisiensi bahan bakar dan emisi gas buang dari penggunaan berbagai komposisi campuran biodiesel (terbuat dari minyak kedelai) pada berbagai kondisi operasi dalam memproduksi tanaman pertanian menyimpulkan bahwa B20 memiliki sifat konsumsi bahan bakar, efisiensi bahan bakar dan emisi NOx yang paling mendekati dengan sifat yang dimiliki minyak petrodiesel. Kajian karakteristik emisi dan unjuk kerja biodiesel minyak goreng bekas yang dilakukan Guo et al., 2002, menunjukan bahwa pada penggunaan B100 dihasilkan pengukuran daya lebih kecil 6% dan asap (smoke) turun 83% dibandingkan dengan minyak petrodiesel. Konsentrasi HC awalnya turun dengan naiknya persentase kandungan biodiesel hingga mencapai penurunan minimum pada kondisi B30, dan setelah itu konsentrasi HC mulai naik lagi, akan tetapi masih lebih rendah dibandingkan dengan petrodiesel. Perubahan konsentrasi NOx bervariasi dalam kisaran 8% dengan nilai maksimal penurunan kadar NOx pada kondisi campuran biodiesel sebesar 10% sampai dengan 20%. Saat ini belum ada institusi atau badan yang telah mengesahkan suatu spesifikasi atau persyaratan untuk campuran biodiesel-petrodiesel lebih dari 20%. Selain pertimbangan teknis, untuk mengesahkan suatu spesifikasi diperlukan keterlibatan dan persetujuan semua pihak terkait dari mulai produsen dan konsumen biodiesel, 103
manufaktur mesin diesel dan pemerintah sebagai regulator. Hasil pengujian pada mesin dan kendaraan menunjukkan bahwa penggunaan campuran lebih dari 20% (B-20) akan menimbulkan masalah baik dari segi unjuk kerja maupun daya tahan mesin. Berikut adalah beberapa hal yang harus diperhatikan ketika akan menggunakan campuran biodiesel lebih besar dari 20% (Anonim, 2007): 1.
2.
3.
Sifat aliran pada temperatur rendah (cold flow properties) pada campuran biodiesel lebih besar dari 20% (B20) akan mirip dengan biodiesel murni (B-100). Hal ini mengakibatkan campuran biodiesel mudah membentuk gel dan akan memblok filter bahan bakar pada suhu rendah. Penggunan biodiesel terbuat dari sawit maupun jarak pagar yang memiliki titik kabut yang relatif tinggi yaitu berkisar antara 10-15oC harus lebih berhati-hati jika digunakan di daerah dingin (pegunungan). Dalam kajiannya, Joshi et al., 2007, membuktikan hubungan antara naiknya viskositas dinamik biodiesel dan campurannya dengan penurunan temperatur. Biodiesel akan melunakkan dan merusak beberapa jenis bahan elastomer dan campuran karet. Penggunaan campuran biodiesel diatas 20% dapat merusak pipa karet/saluran bahan bakar dan seal dari pompa bahan bakar.Oleh sebab itu untuk pemakaian diatas 20% (B20) disarankan untuk mengganti pipa karet dan seal dengan bahan yang sudah kompatibel seperti pipa berbahan karet sintetis (viton). Biodiesel memiliki sifat sebagai zat pembersih (cleaning agent) yang dapat melarutkan deposit yang terdapat pada dasar tanki dan saluran bahan bakar. Makin besar kandungan biodiesel dalam campuran makin meningkat daya pembersihnya. Deposit dalam bentuk padat terlarut tersebut selanjutnya akan menyebabkan pemblokkan filter bahan bakar, sehingga pada awal pengoperasian campuran biodiesel, pengguna kendaraan harus lebih sering mengganti filter bahan bakarnya.
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
4.
5.
3.3
Stabilitas oksidasi campuran akan semakin rendah. Hal ini terjadi terutama jika umur biodiesel sudah lebih dari 6 bulan. Stabilitas oksidasi yang rendah akan mengakibatkan terbentuknya banyak deposit pada saluran bahan bakar dan akan menyebabkan terjadinya pemblokkan pada filter bahan bakar. Hal ini jarang terjadi pada penggunaan campuran biodiesel < 20%. Penggunaan campuran biodiesel lebih dari 20% akan menyebabkan lebih banyaknya porsi bahan bakar tidak terbakar yang akan lolos melewati ring piston dan kemudian jatuh kedalam pelumas mesin. Hal ini disebabkan karena nilai viskositas dan berat jenis biodiesel yang sedikit lebih tinggi daripada minyak petrodiesel. Kehadiran biodiesel dalam jumlah banyak dalam pelumas akan mengakibatkan polimerisasi dan terbentuknya deposit. Oleh karena itu disarankan untuk mempersingkat waktu penggantian pelumas mesin. Pertimbangan harga
Hingga saat ini biodesel dalam bentuk campuran telah diniagakan oleh PERTAMINA dengan merk dagang Biosolar di 205 SPBU di Jakarta dan sekitarnya, 12 SPBU di Surabaya dan 11 SPBU di Denpasar (Anonim. 2008). Pada awal peluncuran Biosolar pada tanggal 20 Mei 2006, kandungan biodiesel dalam solar adalah 5% (B5). Kenaikan harga minyak sawit sebagai bahan baku utama pembuatan biodiesel saat ini menyebabkan harga biodiesel naik menjadi lebih tinggi dari harga minyak solar non-subsidi, sedangkan hingga saat ini biodiesel masih diklasifikasikan sebagai Bahan Bakar Lain yang tidak mendapatkan subsidi. Untuk mengurangi kerugian akibat selisih campuran biodiesel, sejak pertengahan tahun 2007 PERTAMINA telah menurunkan kandungan biodiesel dalam Biosolar menjadi 2.5% dan sejak tanggal 11 April 2008 menjadi 1% ( Anonim, 2008). Dari status perkembangan komersialisasi biodiesel oleh PERTAMINA di atas, maka dapat disimpulkan bahwa penentuan komposisi campuran biodiesel di Indonesia saat
104
ini masih lebih banyak ditentukan oleh faktor harga, khususnya harga bahan baku. Keunggulan biodiesel seperti emisi gas buang yang rendah, unjuk kerja mesin dan merupakan bahan bakar yang dapat diperbarui justru dikesampingkan. Estimasi peningkatan kenaikan harga beberapa komposisi campuran bahan bakar biodieselpetrodiesel ditampilkan dalam tabel 3. Tabel 3. Harga campuran biodiesel-petrodiesel Komposisi
Harga per liter (Rp)
Selisih harga dengan sola bersubsidi (Rp)
B0 B10 B20 B30 B50 B100
5500 5800 6100 6400 7000 8500
0 300 600 900 1500 3000
Catatan: Asumsi: 1. Harga solar subsidi (Rp. 5.500/lt) per Mei 2008, 2. Harga rata CPO (Rp. 7.000/kg) status September 2008 (dari berbagai sumber), 3. Perkiraan Harga Pokok Produksi biodiesel menurut APROBI (US$ 140 - 150/MT), 4. Harga produk biodiesel = Harga CPO + Harga Pokok Produksi, 5. Harga campuran biodiesel-solar (BX) = (X% *8.500) + (((100–X)%)*5.500))
3.4
Penentuan Campuran Optimum
Penentuan campuran optimum didasarkan atas pertimbangan kelebihan dan kekurangan dari dampak penggunaan campuran biodiesel. Parameter uji dapat dibagi menjadi dua, pertama adalah parameter teknis yang terkait dengan unjuk kerja mesin dan emisi yang dampaknya pada mesin dapat dibagi lagi menjadi dampak dalam jangka pendek dan dampak dalam jangka panjang. Kedua adalah parameter non teknis yang tekait dengan harga. Berdasarkan kesesuaian aplikasinya di Indonesia, maka pertimbangan parameter teknis dalam studi ini akan menggunakan data hasil pengujian emisi dan unjuk kerja mesin diesel berbahan bakar campuran biodiesel sawit. Studi efek penggunaan biodiesel sawit terhadap emisi dan unjuk kerja mesin diesel yang dilaporkan oleh Wirawan et al. 2008,menunjukkan bahwa selain penurunan emisi CO, HC dan partikel, campuran biodiesel juga menyebabkan penurunan konsentrasi NOx dan konsumsi bahan bakar.
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
Penurunan emisi NOx juga tetap konsisten ketika kendaraan diesel menggunakan bahan bakar B30 sawit dan menempuh jarak 20.000 km (konsentrasi NOx 6% lebih rendah dari petrodiesel murni). Hasil uji jalan juga menunjukkan bahwa pencampuran biodiesel sawit hingga 30% (B30) menghasilkan deposit dan keausan komponen mesin dalam batas toleransi yang masih diijinkan (Wirawan S., et al., 2005). Hasil ini menunjukkan keistimewaan biodiesel sawit
apabila dibandingkan dengan biodiesel soybean dan rapeseed yang pada umumnya menunjukkan hasil kenaikan emisi NOx, dan konsumsi bahan bakar dibandingkan dengan petrodiesel. Hasil pengukuran menunjukkan terjadinya penurunan konsumsi bahan bakar sebesar 6%, 9%, 16%, 22% dan 33% berturut-turut dengan meningkatnya campuran biodiesel dari B10, B20, B30, B50 dan B100, seperti ditampilkan dalam gambar 2 ( Wirawan S., et al., 2008).
Hasil uji emisi dari berbagai komposisi campuran biodiesel sawit (Wirawan S., et al., 2008). ditunjukkan dalam gambar 1.
Gambar 1. Efek biodiesel sawit terhadap penurunan emisi gas buang
105
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
Studi Wirawan et al. 2008, juga menunjukkan bahwa torsi dan daya yang dihasilkan oleh B100 adalah 10% lebih rendah dari petrodiesel murni. Hasil ini konsisten dengan hasil-hasil penelitian yang telah banyak dilakukan sebelumnya
dan dapat diterima dengan alasan bahwa nilai kalor bahan baku nabati adalah lebih rendah sekitar 10% dibandingkan dengan nilai kalor minyak petrodiesel.
Gambar 2. Efek campuran biodiesel terhadap konsumsi bahan bakar Dari gambar 1 dapat dibuatkan penilaian parameter teknis emisi untuk masing-masing komposisi biodiesel-petrodiesel. Harga penurunan emisi yang diperoleh masih harus dikalikan dengan faktor bobot (toksisitas relatif) dari dampak masing-masing polutan. Polutan yang paling berbahaya bagi kesehatan adalah partikel, diikuti berturut-turut dengan NOx, SOx, hidrokarbon, dan yang paling rendah toksisitasnya adalah karbon monoksida seperti ditampilkan dalam tabel 4 Fardias S., 1992). Sedangkan penilaian parameter teknis hasil perkalian antara penurunan
emisi dengan bobot toksisitas relatif ditampilkan pada tabel 5. Sebagai contoh, nilai B10 untuk emisi SO2 adalah penurunan emisi sebesar 10% dikalikan dengan bobot toksisitas relatifnya yaitu 28 = (10/100)*28.0 = 2.8. Dengan cara yang sama dapat dihitung nilai untuk parameter yang lain. Penilaian untuk parameter konsumsi bahan bakar dan daya/torsi ditampilkan dalam tabel 6. Penjumlahan dari jumlah nilai parameter emisi dan kinerja (konsumsi bahan bakar, daya dan torsi dikelompokan sebagai nilai efek pada mesin jangka pendek.
Tabel 4. Toksisitas relatif polutan udara Polutan CO HC SOx NOx Partikel
106
Level toleransi (ug/Nm3) 40.000 19.300 1.430 514 375
Toksisitas relatif 1 2.07 28.0 77.8 106.7
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
Tabel 5. Penilaian untuk parameter emisi Penurunan SO2
BXX
B0
Penurunan Partikel
Penurunan CO
Penurunan HC
Penurunan NOx
Jumlah Nilai
%
Nilai
%
Nilai
%
Nilai
%
Nilai
%
Nilai
0
0
0
0,00
0
0,00
0
0
0
0
0
0,25
5
0,05
5
3,89
50
0,99
10
0,1
2
1,556
56
1,24
20
0,2
8
6,224
69
1,28
25
0,25
12
9,336
89
1,59
30
0,3
23
17,894
122
B10
10
2,8
40
42,68
12
B20
20
5,6
45
48,02
48
B30
30
8,4
50
53,35
60
B50
50
14
60
64,02
62
B100
100
28
70
74,69
77
Tabel 6. Penilaian untuk parameter konsumsi bahan bakar dan torsi/daya Parameter BXX B0 B10 B20 B30 B50 B100
% 0 6 9 16 22 33
Nilai 0 7 10 19 26 38
Hasil uji jalan juga menunjukkan bahwa pencampuran biodiesel sawit hingga 30% (B30) menghasilkan deposit dan keausan komponen mesin dalam batas toleransi yang masih diijinkan (Wirawan S., et al., 2005).. Sedangkan, hasil pengujian dan pengalaman yang panjang dari tim uji penggunaan B20 di Amerika menunjukkan bahwa penggunaan campuran biodiesel lebih besar dari 20% dalam jangka panjang memerlukan modifikasi dan perawatan mesin yang khusus. Penggunaan campuran biodiesel diatas 20% hanya diperuntukan untuk pengguna pribadi (non komersial) yang memiliki pengetahuan tentang biodiesel dan mesin. Dengan beberapa pertimbangan di atas, maka dapat diasumsikan penilaian setiap komposisi campuran terhadap mesin dalam jangka panjang seperti ditampilkan dalam tabel 7.
107
Penurunan torsi/daya
Penurunan Konsumsi BB % 0 2 4 6 8 10
Nilai 0 33 27 20 13 7
Jumlah Nilai 0 40 37 39 39 45
Tabel 7. Penilaian untuk parameter efek pada mesin jangka panjang Parameter BXX B0 B10 B20 B30 B50 B100
Efek pada mesin Peringkat 4 5 6 3 2 1
Nilai 19 24 29 14 10 5
Dari selisih harga campuran biodieselpetrodiesel seperti ditampilkan dalam tabel 3 dapat diambil asumsi penilaian parameter harga seperti ditampilkan dalam tabel 8.
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
Tabel 8. Penilaian untuk parameter harga Parameter BXX B0 B10 B20 B30 B50 B100
Selisih harga dengan B100 3000 2700 2400 2100 1500 0
Nilai 26 23 21 18 13 0
Selanjutnya penetapan campuran optimum dilakukan berdasarkan peringkat dari setiap parameter uji. Setiap kelompok parameter uji (efek pada mesin jangka pendek, efek pada mesin jangka panjang dan harga) diberikan nilai bobot yang berbeda sesuai dengan tingkat prioritas dan kepentingannya. Para ahli bahan bakar dan mesin telah sepakat bahwa prioritas penggunaan biod-
iesel sebagai bahan bakar adalah mengutamakan keamanan dan keselamatan pengguna dan pemilik mesin kendaraan bermotor dalam jangka panjang, sehingga dalam studi ini diberikan bobot yang paling tinggi yaitu 50% (50 dari nilai bobot total 100). Prioritas kedua adalah parameter emisi, konsumsi bahan bakar dan torsi/daya yang dikelompokan sebagai parameter yang mempunyai efek jangka pendek pada mesin. Dengan kondisi kebijakan harga BBM dan BBN di Indonesia saat ini, kelompok parameter ini masih belum menjadi prioritas, maka diberikan bobot 10. Sedangkan parameter harga saat ini masih memiliki pengaruh yang sangat besar. Konsumen di Indonesia masih mengesampingkan kelebihan-kelebihan bahan bakar biodiesel dari sisi emisi dan unjuk kerja mesinnya. Maka parameter harga diberi bobot 40. Hasil perhitungan penentuan peringkat bahan bakar campuran biodiesel-petrodiesel yang optimum ditampilkan dalam tabel 9.
Tabel 9. Peringkat campuran biodiesel-petrodiesel yang optimum Efek pada mesin
Parameter
Jangka panjang
jumlah
harga
Jangka pendek
nilai
peringkat campuran optimum
BXX
nilai
bobot
jml
nilai
bobot
jml
nilai
bobot
B0
19
50
950
0
10
0
26
40
1040
1990
5
B10
24
50
1200
90
10
900
23
40
920
3020
2
B20
29
50
1450
93
10
930
21
40
840
3220
1
B30
14
50
700
108
10
1080
18
40
720
2500
3
B50
10
50
500
128
10
1280
13
40
520
2300
4
B100
5
50
250
167
10
1670
0
40
0
1920
6
108
jml
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
4.
Kesimpulan
Efek biodiesel terhadap kondisi mesin dalam jangka panjang merupakan parameter terpenting dalam menentukan komposisi campuran biodieselpetrodiesel terbaik. Parameter tersebut merupakan gabungan hasil evaluasi terhadap tingkat keausan komponen, jumlah deposit dan kerusakan sealseal serta pelumas mesin. Kepada anggotanya di seluruh dunia (pembuat mesin di Amerika, Jepang dan Eropa), EMA hanya merekomendasikan penggunaan campuran biodiesel maksimum 20% (B-20). Penggunaan campuran biodiesel diatas 20% hanya diperuntukan untuk pengguna pribadi (non komersial) yang memiliki pengetahuan tentang biodiesel dan mesin. Di Indonesia, kelebihan biodiesel sebagai bahan bakar terbarukan yang lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan bahan bakar petrodiesel masih belum cukup dipertimbangkan. Komersialisasi bahan bakar biodiesel masih lebih banyak ditentukan oleh faktor harga. Harga bahan bakar campuran biodiesel-petrodiesel yang lebih tinggi, seharusnya untuk sementara diatasi dengan kebijakan insentif atau fiskal. Dari hasil kajian dan perhitungan peringkat parameter uji dalam studi ini, dapat disimpulkan bahwa untuk saat ini B20 merupakan komposisi campuran biodiesel-petrodiesel yang paling optimum untuk digunakan pada mesin diesel tanpa modifikasi. Diharapkan, dimasa yang akan datang dapat ditemukan alternatif bahan baku selain sawit yang harganya lebih murah dan dapat menurunkan harga biodiesel sehingga harga bahan bakar campuran biodieselpetrodiesel akan dapat lebih bersaing dengan harga petrodiesel.
2.
3.
4. 5. 6.
7.
8.
9.
10.
Daftar Pustaka 1.
109
Anonim, 2002. A Comprehensive analysis of biodiesel impacts on exhaust emissions. E PA 4 2 0 - P - 0 2 - 0 0 1 . E n v i r o n m e n t a l Protection Agency (EPA). Washington, DC: United States Environmental Protection Agency.
11.
Anonim, 2006. Engine Manufacturers Develop Fuel Specifications to Push Forward Evaluation of B20 Biodiesel Blends. Engine Manufacture Association (EMA). Chicago. Illinois, USA, www. enginemanufacturers.org. Anonim. 2007. Guidance on Blend Above B20. National Biodiesel Board. www. biodiesel.org Anonim, 2008. Presentasi Laporan Pertamina di Timnas BBN. PERTAMINA. Jakarta. Fardias,S. 1992. Polusi Air & Udara, Penerbit Kanisius. Guo, Y. Leung, Y.C. and Koo, C.P. 2002. A Clean Biodiesel Fuel Produced From Recycled Oils and Grease Trap Oils. Better Air Quality in Asian and Pacific Rim Cities (BAQ 2002). 16 Dec 2002 - 18 Dec 2002. Hong Kong SAR. Joshi, R.M. and Pegg, M.J. 2007. Flow Properties of Biodiesel Fuel Blends at Low Temperatures, ScienceDirect, Fuel 86 (2007) 143 – 151. Li, Y.X. Mc.Laughlin, N.B. Patterson, B.S. and Burtt, S.D. 2006. Fuel Efficiency and Exhaust Emissions for Biodiesel Blends in an Agricultural Tractor. Canadian Biosystem Engineering, Vol. 48. Rames, D. and Sampathrajan, A. 2008. Investigation on Performance and Emission Characteristics of Diesel Engine With Jatropha Biodiesel and Its Blends. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript EE 07 013. Vol. X. March, 2008. Wirawan, S.S. Tambunan, A.H. Djamin, M. and Nabetani, H. 2008. The Effect of Palm Biodiesel Fuel on the Performance and Emission of the Automotive Diesel Engine. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript EE 07 005. Vol. X. April. 2008. Wirawan, S.S. Nuramin, M. dan Shalikah, M.D. 2005. Laporan Road Test 20.000 km dengan Menggunakan Bahan Bakar B30, BPPT. Jakarta.
JRL Vol. 4 No. 2, Mei 2008 : 99-109
