PENGARUH PENAMBAHAN CETANE BOOSTER DAN PERBEDAAN KATALIS BIODIESEL PADA KINERJA MESIN DIESEL YANG MENGGUNAKAN VIRGIN COCONUT OIL

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN CETANE BOOSTER DAN PERBEDAAN KATALIS BIODIESEL PADA KINERJA MESIN DIESEL YANG MENGGUNAKAN VIRGIN COCONUT OIL Annisa Bhikuning Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti Abstrak Kebutuhan energi di Indonesia setiap tahun semakin meningkat sedang penemuan sumber minyak baru sangat sedikit. Hal ini mengakibatkan Indonesia saat ini menjadi negara net importer energi. Kondisi ini sangat merugikan dari segi ketahanan ekonomi nasional. Untuk mengatasi hal ini maka pemakaian energi alternatif harus dipacu. Salah satu energi alternatif yang sangat menjanjikan adalah konversi minyak nabati menjadi bahan bakar diesel. Dalam penelitian ini, biodiesel VCO menggunaka katalis berbeda yaitu KOH (VCO KOH) dan NaOH (VCO NaOH) dibandingkan dengan solar dan biodiesel VCO KOH dan VCO NaOH ditambahkan cetane booster masing-masing 12 ml. Pengujian dilakukan dengan dua macam yaitu uji laboratorium dan uji performa mesin. Uji laboratorium dilakukan untuk mengetahui cetane indeks,kadar sulfur, viskositas,dll; sedangkan uji performa mesin dilakukan untuk mengetahui konsumsi bahan bakar biodiesel VCO, biodiesel VCOKOH+cetane booster 12 ml, biodiesel VCONaOH+cetane booster 12 ml dibandingkan dengan solar. Hasil dari pengujian tersebut adalah pada biodiesel VCO KOH+cetane booster 12 ml menjadi lebih hemat dibandingkan solar pada beban 60% ( hemat 3,5%) dan 20% (hemat 4%). Sedangkan biodiesel VCO NaOH + cetane booster 12 ml pada beban nol, 20%, 40% dan 60% akan lebih boros bila dibandingkan dengan solar dan biodiesel VCO KOH. Namun, pada beban tinggi yaitu 80%,VCO NaOH + cetane booster12 ml akan sedikit lebih hemat dibandingkan VCO KOH + cetane booster 12 ml (hemat 0,6% ) tetapi masih jauh lebih hemat bila menggunakan solar. Kata kunci: VCO, katalis KOH, katalis NaOH, Cetane booster Pendahuluan Kebutuhan energi di Indonesia setiap tahun semakin meningkat sedang penemuan sumber minyak baru sangat sedikit. Hal ini mengakibatkan Indonesia saat ini menjadi negara net importer energi. Kondisi ini sangat merugikan dari segi ketahanan ekonomi nasional. Untuk mengatasi hal ini maka pemakaian energi alternatif harus dipacu. Salah satu energi alternatif yang sangat menjanjikan adalah konversi minyak nabati menjadi bahan bakar diesel. Pada saat ini sedang digalakkan alternatif pengganti solar sebagai bahan bakar yang tidak kalah mutunya dengan bahan bakar diesel. Dan sebagaimana kita ketahui bahwa penemuan biodiesel adalah merupakan keberhasilan dalam upaya mendiversifikasi energi agar penggunaannya dapat lebih ditingkatkan karena selain bahan bakunya berasal dari minyak tumbuh-tumbuhan, biodiesel juga ramah terhadap lingkungan. Biodiesel menjadi sangat penting di Indonesia sejak tahun Ditambah lagi krisis minyak dunia menjadikan harga minyak global meningkat dari sebelumnya sekitar US$ 72/barel menjadi US$ 100/barel (Juni 2008). Dampaknya, biodiesel yang semula sulit bersaing dengan BBM dari segi harga, kini bisa dimunculkan dipasar sebagai bahan bakar altternatif pengganti BBM. Beberapa alasan Indonesia sudah harus mulai mengembangkan biodiesel diantaranya sebagai berikut [1]: Harga BBM terus meningkat dan persediaannya di dalam negeri semakin menurun. Sementara konsumsi setiap tahun terus meningkat sehingga dampak negatifnya terasa di berbagai bidang kehidupan. Indonesia memiliki potensi lahan yang sangat luas berupa lahan kritis, lahan marginal, lahan tidur, dan lahan milik yang belum dimanfaatkan. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA05-1

2 Pasar biodiesel secara potensial cukup besar, antara lain masyarakat luas pemakai minyaktanah, minyak residu dan solar, seperti PLN, Pertamina, dan industri dalam jumlah yang sanget besar. Studi Pustaka Transesterifikasi Metilester (biodiesel) dari minyak kelapa sawit dapat dihasilkan melalui proses tansesterifikasi trigliserida dari minyak tersebut. Transesterifikasi adalah penggantian gugus alkohol dari ester dangan alkohol lain dalam suatu proses yang menyerupai hidrolisis. Namun berbeda dengan hidrolisis, pada proses esterifikasi bahan yang digunakan bukan air melainkan alkohol. Umumnya, katalis yang digunakan NaOH atau KOH [4]. Metanol lebih umum digunakan untuk proses transesterifikasi karena harganya lebih murah dan lebih mudah untuk di-recovery, walaupun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan jenis alkohol lainnya seperti etanol. Transesterifikasi merupakan suatu reaksi kesetimbangan. Untuk mendorong reaksi agar bergerak kekanan sehingga dihasilkan metil ester atau biodiesel maka perlu digunakan alkohol dalam jumlah berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan harus dipisahkan. Berikut gambaran dari proses Trans-esterifikasi [2]. Gambar 1. Proses Transesterifikasi Cetane Indeks Cetane Indeks digunakan sebagai pengganti jumlah setana bahan bakar diesel [7]. Untuk menghitung Cetane Index (CI) digunakan persamaan ASTM D-976 yang memerlukan nilai densitas dan temperatur distilat. Untuk menghitung CN digunakan korelasi CI yaitu CN=CI-2. Perhitungan ini berlaku untuk menghitung CN dari minyak solar, metil ester, dan campuran metil ester nitrat dan minyak solar. Perhitungan CI menggunakan ASTM D-976 CCI = 454, ,416 D + 774,74 D2 0,554 T ,803 (log T50)2 [5] dimana: CCI = Calculate Cetane Index D = densitas pada 15 oc (g/ml) T50 = mid-boiling temperature ( o C) Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA05-2

3 Perhitungan yield reaksi dilakukan untuk menentukan berapa banyak nitrat yang bereaksi dengan metil ester. Perhitungannya dilakukan dengan menggunakan hasil FTIR dari HNO3 dan metil ester nitrat. Perhitungannya dilakukan dengan membandingkan puncak spektra dari HNO3 dan metil ester nitrat dengan memanfaatkan puncak spektra asam asetat sebagai referensi. Masing-masing puncak asetat dalam HNO3 dan metil ester nitrat diukur tingginya terhadap baseline masing-masing. Kemudian tinggi puncak dari spektra nitrat yang ada di HNO3 dan metil ester nitrat juga diukur dengan menggunakan baseline masing-masing dan kemudian dihitung konsentrasi aktualnya menggunakan tinggi puncak asam asetat. Cetane Booster Peningkatan angka Cetane dengan Cetane Booster atau menggunakan Diesel Fuel dengan CN yang tinggi (51 54) akan membantu menyempurnakan proses pembakaran yang mana salah satu efeknya juga akan membuat suara & getaran mesin Diesel menjadi lebih halus. Dengan angka Cetane yang lebih tinggi maka akan membuat proses pembakaran menjadi lebih instant alias mengurangi proses pembakaran yang panjang atau yang disebut Self Ignition Delay (SID). SID inilah yang turut membuat getaran dan suara mesin Diesel menjadi lebih besar, SID disebabkan penggunaan Diesel Fuel dengan CN yang rendah (48 atau lebih rendah). Metodologi Penelitian Penelitian yang kami buat berdasarkan alir diagram dibawah ini Biodiesel VCO Solar Biodiesel VCO +Cetane booser 12ml Uji Laboratorium Uji Laboratorium Uji Laboratorium (Cetane Index, kadar sulfur, (Cetane index,kadar sulfur, (Cetane Index, kadar Viskosias,dll) viskositas,dll) sulfur,viskositas,dll) Tes Performa Mesin Tes Performa Mesin Tes Performa Mesin (Konsumsi BB) (Konsumsi BB) (Konsumsi BB) Dibandingkan Kesimpulan Diagram 1. Alir Penelitian Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA05-3

4 Pada penelitian ini, akan dibandingkan biodiesel VCO, solar, dan biodiesel VCO +cetane booster. Cetane booster yang akan ditambahkan yaitu sebanyak 6 cc untuk setiap 1 liter biodiesel VCO. Ketentuan penambahan cetane booster yaitu dari ketentuan produsen cetane booster yang telah diteliti untuk maksimal kenaikan cetane yaitu dengan menambahkan 6 ml dan 12 ml cetane booster disetiap 1 liter solar/biodiesel. Setelah melakukan pencampuran dengan Cetane booster maka penelitian dapat dilanjutkan dengan : a.tes Laboratorium Tes Laboratorium dilakukan untuk dapat membandingkan spesifikasi antara biodiesel VCO,biodiesel VCO+Cetane booster dan solar. Dengan melihat tes laboratorium maka dapat dilihat mutu dari biodiesel yang baru dihasilkan apakah termasuk dalam standar mutu biodiesel di Indonesia. b.tes Mesin Pada tes mesin akan menggunakan mesin diesel merk Dong feng, dengan menggunakan beban yang berbeda. Yaitu dari tanpa beban, 20%, 40%, 60% dan beban maksimum. Dan pada saat tes mesin berlangsung akan dihitung konsumsi bahan bakarnya secara non stop selama satu jam. Tes ini akan dilakukan secara dua kali. Pada tes mesin ini dilakukan bahan bakar yang akan digunakan dan dibandingkan adalah biodiesel VCO, biodiesel VCO + Cetane booster dan solar. Perbedaan waktu sehari akan mengakibatkan berbedaan dalam kondisi engine tersebut. Mesin yang dijalankan sangat berpengaruh dengan cuaca yang terjadi pada saat tes berlangsung. Mesin Uji dan Peralatannya Mesin uji yang dipakai mempunyai spesifikasi: Merk : Dong Feng Model : ZS1110 Negara Asal : China Type : Silinder Tunggal, Horizontal,4 stroke, injeksi langsung Displacement : 1,0931 L Max Speed : 2200 rpm Cooling Type : Radiator Starting Type : Electric Start and hand cranking Beban : Satu fase 10 kw Peralatan yang dipakai untuk pengambilan data parameter adalah sebagai berikut : 1. Digital Tachometer 4. Tongkat pemanas listrik 2. Digital Stopwatch 5. Load bank 3. Labu ukur skala 50 cm 3 6. Gas Analyzer Pengujian Beban Pengujian beban memakai prosedur sebagai berikut: a. Beban 0 (None) dengan voltase 220 V b. Beban 20% (blower + 1 heater) dengan voltase 220 V c. Beban 40% (blower + 2 heater) dengan voltase 220 V d. Beban 60% (blower + 3 heater) dengan voltase 220 V e. Beban 80% (blower + 4 heater) dengan voltase 220 V Tiap-tiap kondisi pembebanan seperti tersebut diatas diambil data-data parameter pengujian diantaranya adalah: 1. Data laju konsumsi bahan bakar dalam satuan per 50 cc setiap detik bahan bakar terpakai dengan menggunakan stopwatch 2. Data putaran mesin memakai digital tachometer 3. Ampere Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA05-4

5 Hasil dan Pembahasan Hasil Tes Laboratorium Pada biodiesel VCO ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut: Tabel 1. Spesifikasi Biodiesel VCO Parameter Unit Metode Hasil Density 40 C kg/m3 ASTM D Viscosity Kin. at 40 C cst ASTM D ,72 Pour Point C ASTM D Flash Point PMCC C ASTM D Sulphur Content ppm ASTM D Cetane Index - ASTM D ,1 Tabel 3. Hasil Analisa Biodiesel VCO NaOH + Cetane Booster 12 ml Parameter Unit Metode Hasil Density 40 C kg/m3 ASTM D ,0 Viscosity Kin. at 40 C cst ASTM D ,65 Pour Point C ASTM D Flash Point PMCC C ASTM D Sulphur Content ppm ASTM D Cetane Index - ASTM D ,1 Pada tabel diatas, dengan penambahan cetane booster 12 ml pada biodiesel VCO akan menaikkan kadar cetane indeks yaitu sebesar 3 point. Serta kadar kekentalan atau viskositas dapat diturunkan hingga 82,6% (VCO NaOH+Cetane Booster 12ml). Hasil Pengujian Mesin Konsumsi Bahan Bakar Biodiesel VCO Dengan Solar Gambar 2. Konsumsi Bahan Bakar VCO KOH, VCO NaOH dan Solar Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA05-5

6 Pada gambar 2 dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar solar masih lebih irit dibandingkan dengan Biodiesel VCO KOH maupun NaOH. Dan perbandingan konsumsi bahan bakar antara VCO KOH dengan VCO NaOH yaitu pada beban rendah maupun beban tinggi Biodiesel VCO NaOH lebih irit dibandingkan dengan VCO KOH. Dapat dilihat pada beban 40%. Biodiesel VCO NaOH lebih hemat 3 % dibandingkan dengan Biodiesel VCO KOH. Dan pada beban tinggi yaitu 80%, Biodiesel VCO NaOH lebih hemat 0.8% dibandingkan dengan VCO KOH. Gambar 3. Konsumsi Bahan Bakar Biodiesel VCO Dengan Katalis Berbeda dengan Penambahan 12 ml Cetane Booster Pada gambar 3 dapat dilihat bahwa dengan menambahkan cetane booster pada biodiesel VCO dapat meningkatkan effisiensi bahan bakar. Hasil dapat dilihat yaitu pada biodiesel VCO KOH+cetane booster 12 ml menjadi lebih hemat dibandingkan solar pada beban 60% ( hemat 3,5%) dan 20% (hemat 4%). Sedangkan biodiesel VCO NaOH + cetane booster 12 ml pada beban nol, 20%, 40% dan 60% akan lebih boros bila dibandingkan dengan solar dan biodiesel VCO KOH. Namun, pada beban tinggi yaitu 80%,VCO NaOH + cetane booster12 ml akan sedikit lebih hemat dibandingkan VCO KOH + cetane booster 12 ml (hemat 0,6% ) tetapi masih jauh lebih hemat bila menggunakan solar. Kesimpulan 1. Penambahan cetane booster 6 ml dan 12 ml pada biodiesel VCO akan menaikkan kadar cetane indeks yaitu 3,1 point. Serta dapat menurunkan densitas hingga 3,8% (VCO+cetane booster 6 ml). Kadar kekentalan dapat diturunkan hingga 82,6% (VCO+ Cetane booster 12ml). 2. konsumsi bahan bakar solar masih lebih irit dibandingkan dengan Biodiesel VCO KOH maupun NaOH. 3. Pada beban 40% Biodiesel VCO NaOH lebih hemat 3 % dibandingkan dengan Biodiesel VCO KOH. Dan pada beban tinggi yaitu 80%, Biodiesel VCO NaOH lebih hemat 0.8% dibandingkan dengan VCO KOH. 4. Dengan menambahkan cetane booster pada biodiesel VCO dapat meningkatkan effisiensi bahan bakar. Pada biodiesel VCO KOH+cetane booster 12 ml menjadi lebih hemat dibandingkan solar pada beban 60% ( hemat 3,5%) dan 20% (hemat 4%).Sedangkan biodiesel VCO NaOH + cetane booster 12 ml pada beban nol, 20%, 40% dan 60% akan lebih boros bila dibandingkan dengan solar dan biodiesel VCO KOH. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA05-6

7 5. Pada beban 80%, biodiesel sawit + cetane booster 12 ml menjadi sangat boros bila dibandingkan dengan VCO KOH + cetane booster 12 ml (boros 11,60 %) dan VCO NaOH + Cetane booster 12 ml (boros 12,13%). Daftar Pustaka Hambali,E.,SuryaniA.,Dadang.,Hariyadi.,dll. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel, Seri Agribisnis, Jakarta, Sudrajat,H.R. Memproduksi Biodiesel Jarak Pagar, Seri Agritekno, Jakarta,2006,pp 5-9.w. detik.com, 19/1/07 Syamsudin., Gemerincing Rupiah Dari Jelantah: Membuat Biodiesel Dari Minyak Bekas. Penerbit Andi Gerhard Knothe., The Biodiesel Handbook Champaign Illnois Aufar Aries.,Kharisma Randi., Sintesis Metil Ester Nitrat Sebagai Aditif Bahan Solar Untuk Meningkatkan Cetane Number.Laboratorium Proses Kimia,ITS Bakar Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA05-7