USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM BIDANG KEGIATAN PKM PENELITIAN

Transkripsi

1 USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM Kajian Pengaruh Blending Minyak Nabati dan Minyak Mineral terhadap Stabilitas Oksidasi Pelumas BIDANG KEGIATAN PKM PENELITIAN DIUSULKAN OLEH : Tita Diana Ningsih / 2013 Retno Farida / 2013 Esa Ramadhanni / 2013 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA JAKARTA 2015

2 DAFTAR ISI i

3 Lembar Pengesahan... i Daftar Isi... ii Daftar Tabel dan Gambar... iii Ringkasan... iv BAB 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Kegunaan Luaran... 2 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA... 3 BAB 3. METODA PENELITIAN... 5 BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN Anggaran Biaya Jadwal Kegiatan... 9 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Peneliti ii

4 DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Ringkasan Anggaran Biaya PKM-P... 9 Tabel 4.2. Jadwal Kegiatan PKM-P... 9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Diagram Alir Penelitian... 6 iii

5 RINGKASAN Pelumas merupakan suatu bahan yang digunakan untuk melapisi permukaan sehingga dapat terpisah dari permukaan lain yang melakukan gerak relatif terhadap permukaan lainnya. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengurangi penggunaan pelumas yang berasal dari minyak mineral, dimana ketersediaannya terbatas, tidak terbarukan juga memiliki kelemahan diantaranya tidak terdegradasi sehingga dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi penggunaan dan memperbaiki karakteristik minyak mineral adalah dengan melakukan blending antara minyak mineral dan minyak nabati. Minyak nabati umumnya memiliki memiliki viskositas yang tinggi dan meski stabilitas oksidasi yang rendah, tetapi memiliki sifat lubrisitas yang bagus. Oleh karena itu minyak nabati dapat digunakan untuk mensubstitusi penggunaan minyak mineral sebagai base oil pelumas. Beberapa minyak nabati yang banyak terdapat di Indonesia dan dapat digunakan sebagai base oil pelumas, diantaranya adalah minyak sawit, minyak kelapa, minyak jarak, minyak dedak padi. Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan minyak nabati pada base oil dari minyak mineral terhadap stabilitas oksidasinya, ditinjau dari sifat fisik dan kimia pelumas, yaitu Total Acid Number (TAN), Indeks Viskositas (IV), dan Uji ketahanan terhadap korosi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan cara mencampurkan minyak lumas dasar sintetik dan mineral dengan minyak nabati, agar kualitas minyak lumas dasar campuran dapat meningkat. Pencampuran dilakukan berdasarkan perbandingan % (w/w) minyak nabati hasil sintesis terhadap minyak mineral. Konsentrasi minyak nabati yang ditambahkan terhadap pelumas minyak mineral pada penelitian ini, yaitu 0%, 5%, 10%, 15%, serta 20%, kemudian dilakukan blending selama 15 menit dengan suhu 60 0 C sampai 70 0 C dan didiamkan selama 30 hari. Selanjutnya dilakukan pengujian TAN, IV, dan selanjutnya diuji ketahanan terhadap korosi. Luaran hasil penelitian ini dipublikasikan dalam seminar, jurnal ilmiah dan akan menghasilkan teknologi tepat guna dalam bentuk HaKi, sehingga dapat dimanfaatkan oleh semua pihak, pemerintah, swasta, maupun masyarakat umum. Kata Kunci: Base Oil, Blending, Minyak Nabati, Stabilitas Oksidasi iv

6 1 BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan pelumas di Indonesia setiap tahun terus meningkat. Seiring dengan meningkatnya jumlah kendaraan bermotor setiap tahunnya, hal itu sebanding dengan dampak yang ditimbulkan oleh pemakaian pelumas. Oleh karena itu, Saat ini banyak dikembangkan produk ramah lingkungan menggantikan mineral oil sebagai bahan baku pelumas dengan cara mensubsitusi atau mencampurkan dengan bahan nabati. Hal ini di dasari oleh tersedianya bahan baku nabati yang melimpah di Indonesia. Menurut Honary, 2011 Base Oil bisa berasal dari minyak bumi, minyak sintetis maupun turunan minyak bumi, minyak nabati maupun minyak sintetis turunan minyak nabati. Ketersediaan minyak bumi tidak terbarukan, maka penggunaan minyak nabati sebagai base oil dapat menghasilkan pelumas dengan harga murah dan terbarukan Beberapa penelitian mengenai modifikasi kimiawi terhadap minyak nabati untuk meningkatkan performanya sebagai base oil telah banyak dilakukan antara lain modifikasi kimiawi ekspodasi, hidroksilasi, dan asetilasi terhadap minyak jarak pagar (Nugrahani, 2007). Talkit dkk, 2012 menyatakan bahwa pencampuran beberapa minyak nabati merupakan upaya untuk memeperbaiki sifat pelumasan sehingga bisa menggantikan minyak bumi. Pada penelitian ini akan di kaji pemanfaatan dan blending minyak nabati pada mineral oil untuk tujuan mengurangi penggunaan mineral oil dan memperbaiki sifat fisik dan sifat kimianya. 1.2 Perumusan Masalah 1) Apakah mineral oil dapat disubsitusikan atau diganti dengan minyak nabati untuk mengurangi penggunaan minyak mineral? 2) Apakah minyak nabati dapat meningkatkan sifat atau karakteristik pelumas dari minyak mineral? 3) Berapa perbandingan komposisi minyak mineral dan minyak nabati terbaik dalam formula pelumas? 1.3 Tujuan 1) Mempelajari pengaruh penambahan minyak nabati terhadap pelumas berbasis mineral 2) Menentukan komposisi terbaik penambahan minyak nabati terhadap stabilitas oksidas ditinjau dari sifat fisika dan sifat kimianya dan ketahanan terhadap korosi.

7 2 1.4 Kegunaan 1. Bagi Mahasiswa, Sebagai salah satu pengembangan ilmu pengetahuan, sehingga menambah wawasan terutama mengenai manfaat bahan-bahan alam. 2. Bagi masyarakat, menambah wawasan tentang manfaat dari pelumas ramah lingkungan, sehingga dapat mengaplikasikannya sebagai peluang bisnis baru. 3. Bagi Institusi, menambah data dan khasanah keilmuan tentang pengaruh blending minyak nabati pada pelumas berbasis minyak mineral terhadap stabilitas oksidasi. 1.5 Luaran 1. Memperoleh perbandingan komposisi terbaik minyak nabati dan minyak mineral. 2. HaKi dan teknologi tepat guna blending minyak nabati dan minyak mineral sebagai base oil pelumas. 3. Jurnal ilmiah atau prosiding seminar.

8 3 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Pelumas Pelumas merupakan suatu bahan yang digunakan untuk melapisi permukaan sehingga dapat terpisah dari permukaan lain yang melakukan gerak relative terhadap permukaan lainnya. Fungsi pelumas adalah untuk mencegah kontak langsung dua permukaan yang bergerak, sehingga dapat mengurangi keausan dan gesekan, selain itu pelumas dapat pula berfungsi sebagai pendingin, seal, mencegah terjadinya korosi, dan mengurangi kebisingan (Dermawan dkk, 2011). Komponen penyusun pelumas adalah base oil dan aditif. Berdasarkan jenis base oilnya minyak pelumas di klasifikasikan menjadi 3 yaitu minyak pelumas mineral, minyak pelumas sintetis dan minyak pelumas semi sintetis. Base Oil dari Minyak Nabati Umumnya pelumas dibuat dari minyak mineral sebagai base pelumas dan pelumas bio yang berasal dari minyak nabati maupun hewani. Pertimbangan menggunakan minyak nabati adalah ekonomis, terbarukan, tidak berbahaya, ramah lingkungan, sehingga berpotensi untuk menggantikan minyak mineral (Kim,2012). Keuntungan dari minyak nabati sebagai base oil dalam pelumas dibandingkan dengan minyak mineral yang tidak beracun, biodegradasi, lebih ramah sumber daya, biaya aplikasi terjangkau, indeks viskositas tinggi, dan sebagainya. Minyak nabati biasanya jauh lebih murah daripada minyak berbasis ester dan karena itu memberikan lebih banyak potensi untuk keberhasilan pelaksanaan sebagai pelumas dalam base oil. Sedangkan kelemahan minyak nabati adalah rendahnya ketahanan terhadap oksidasi pada temperature tinggi dan jeleknya sifat pelumas pada temperature rendah (Nizam, 2009). Kelemahan minyak nabati dapat diatasi atau di modifikasi dengan cara blending. Suatu minyak dapat dijadikan minyak lumas bi1a memiliki sifat-sifat fisika, kimia dan mekanis yang sesuai. Untuk menguji performa ketahanan keausan suatu minyak dapat menggunakan metode four hall wear test, yaitu salah satu metode untuk mengetahui performa minyak lumas dalam mengurangi keausan. Hasil penelitian Aini, 2012 menunjukkan bahwa pencampuran minyak nabati hasil sintesis kedalam base oil jenis mineral dapat memperbaiki 3 karakteristik base oil mineral tersebut, yaitu total acid number (TAN), indeks viskositas, dan ketahanan terhadap keausan. Karina, 2010, melakukan blending pelumas nabati, namun dilihat dari kelarutan,kedua campuran antara minyak nabati dan minyak mineral tidak dapat larut dengan baik karena perbedaan kepolarannya. Oleh karena itu, untuk menghasilkan kompatibilitas yang sempurna sehingga perlu ditambahkan aditif emusifier

9 Blending atau pencampuran dengan minyak nabati lain atau minyak bumi Talkit dkk, 2012 menyatakan bahwa pencampuran beberapa minyak nabati merupakan upaya untuk memeperbaiki sifat pelumasan sehingga bisa menggantikan minyak bumi. Parameter yang digunakan sebagai ukuran sifat pelumasan adalah indeks viskositas, bilangan asam, bilangan penyabunan, dan bilangan iod. Untuk meningkatkan stabilitas oksidasi, melting point, viskositas dicampurkan minyak kedelai dengan minyak castor, minyak kacang tanah dan minyak kapuk. Pencampuran minyak kedelai dengan minyak kelapa 90:10 menunjukkan viskositas tertinggi dan bilangan asam terendah. Penelitian lain yang dilakukan oleh Abdulbari dkk., 2011 menuliskan bahwa minyak nabati bersifat biodegradable, beberapa minyak digunakan untuk pangan sehingga kurang layak digunakan untuk keperluan non pangan seperti pelumas. Sedangkan minyak goring bekas (minyak jelantah) akan dapat bersifat toxic, berubah warna dan bau, oleh karena itu berpotensi digunakan sebagai campuran base oil. Talkit dkk, 2012 juga menyatakan bahwa Minyak nabati seperti minyak kelapa, minyak kedelai, minyak mengerahkan, minyak bunga matahari, dibeli dari pasar super lokal. Sifat physiochemical seperti viskositas, nilai asam dari empat minyak nabati yang berbeda dan campuran mereka dievaluasi. minyak kelapa sawit dan campuran mereka dengan minyak kedelai yang ditemukan lebih stabil terhadap ketengikan daripada minyak nabati lainnya. Untuk stabilitas terhadap oksidasi dan titik leleh kelapa sawit dengan campuran mereka dengan minyak kedelai ditemukan lebih baik. 4

10 5 BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN a. Alat dan Bahan 1. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah beker Glass, Magnetic Stirrer, Hotplate, Termometer, dan beberapa alat untuk uji sifat fisik dan kimia (TAN, IV, uji ketahanan korosi), Buret ukuran 10 atau 20 ml dengan skala 0.05 ml, Beaker glass 100 ml, 2. Bahan Minyak Mineral (Minyak Mineral Komersial, HVI), Minyak Nabati : Minyak Kelapa, Minyak Dedak Padi (Modifikasi Kimia), Emulsifier, KOH Alkoholis 0.1 N, Butanol, Air, Sampel Baja ST 37.

11 6 b. Prosedur Penelitian Penelitian mengikuti Diagram Alir sebagai berikut : Minyak Dedak Padi dam Minyak Kelapa Blending selama 15 menit suhu 60ºc- 70ºC : Minyak Nabati 100%, Minyak Mineral 100%, (minyak nabati 0%). Penambahan Minyak Nabati : 5%, 10%, 15%, serta 20%, Minyak Pelumas Komersial. Di diamkan selama 30 hari Pelumas Blending Pengujian TAN, IV Uji Stabilitas Oksidasi Air 0 ppm, 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm, 4000 ppm Uji Ketahanan Korosi Melaui Kehilangan berat Optical Microscope (OM), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Dispersive X- ray Spectrometry (EDX). Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

12 7 c. Pengujian Sifat Fisik dan Kimia 1. Uji Kestabilan Oksidasi (ASTM D943) Minyak pelumas mungkin dipanaskan pada temperatur relatif tinggi di lingkungan udara, logam katalis aktif atau senyawa logam. Proses oksidasi menjadi kritis jika minyak beroperasi diatas 66 C. Laju oksidasi 2 kali untuk tiap kenaikan 10 C pada suhu minyak diatas 66 C. Resultan oksidasi minyak menghasilkan kenaikkan viskositas, asam, residu karbon, sludge dan aspal. Uji oksidasi dilakukan dengan menngunakan alat mikrooksidasi dengan data massa deposit. Massa deposit yang terbentuk dihitung pada waktu yang divariasikan, dalam penelitian ini akan dianalisis perubahan TAN dan IV. 2. TAN Timbang ±2.0 gram sample pelumas dalam beaker 100 ml, Tambahkan 50 ml Naptolbenzena, Titrasi dengan menggunakan TAN meter, dengan titran KOH Alkoholis 0.1 N, Tekan tombol Read dan tunggu hasil pembacaan, Hasil langsung terbaca secara komputerisasi. 3. IV Indeks viskositas (VI) dapat dihitung berdasarkan hasil pengukuran viskositas kinematik pada suhu 40 C dan 100 C. L U x100 VI L H H = viskositas standar pada VI = 100 pada suhu 40 C (ASTMD 2270) L = Viskositas standar dengan VI = 0 pada suhu 40 C (ASTMD 2270) U = Viskositas kinematik pada suhu 40 C 4. Uji Ketahanan Korosi Langkah- langkah yang dilakukan dalam uji ketahanan korosi adalah sebagai berikut : Sampel Baja ST 37, Pembuatan Larutan Korosi pelumas dicampur dengan air sebanyak 0 ppm, 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm, dan 4000 ppm. Sampel dimasukkan ke dalam larutan campuran. Untuk proses korosi selama 10 hari pada suhu kamar dan selama 1 hari, 2 hari, dan 3 hari dalam oven pada suhu

13 60 c, Sampel dibersihkan, Sampel dikering dalam oven. Perilaku korosi di uji dengan metode kehilangan massa, Pada yang kehilangan massa nya terkecil, selanjutnya diuji Optical Microscope (OM), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Dispersive X- ray Spectrometry (EDX). 8

14 9 BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN 4.1 Anggaran Biaya Tabel 4.1 Ringkasan Anggaran Biaya PKM-P No. Jenis Pengeluaran Biaya (Rp.) 1 Peralatan penunjang Bahan habis pakai Perjalanan Lain-lain Jumlah Jadwal Kegiatan Tabel 4.2 Jadwal Kegiatan PKM-P No. Kegiatan Bulan ke-1 Bulan ke-2 Bulan ke-3 Bulan ke-4 1 Studi Kepustakaan 2 Persiapan Bahan dan Alat 3 Penelitian q 4 Analisa Hasil dan Data 5 Pembuatan Laporan 6 Publikasi : Jurnal atau Seminar

15 10 DAFTAR PUSTAKA Abdulbari, H.A., Rosli, M.Y., Abdurrahman H.N., Nizam, M.K., 2011, Lubricating Grease from spent bleaching carth and waste cooking oil : Tribology Properties, International Journal of the Physical Science, Vol 6 (20), Aini, N. dan Triwikantoro, Pengaruh Konsentrasi Air dalam Pelumas terhadap Sifat Korosi Baja Karbon ST Undergraduate Paper pdf Dermawan, D., Pertiwi, D.S., Siddik, A., Pahlevi, S.R., 2011, PENGEMBANGAN MINYAK LUMAS BIOBASED FORMULASI DENGAN ASHLESS ANTIWEAR AGENT, Prosiding SEMINAR REKAYASA KIMIA DAN PROSES, ISSN : Honary, L.A, James, W., 2011, Performance Properties of Biobased Rail Curve Grease, Seminar Proceeding, Minneapolis Karina, R.M., Yuliani, C Kompatibilitas Campuran Minyak Lumas Dasar Jenis Mineral dengan Minyak Nabati sebagai Minyak Lumas Dasar Pelumas Mesin Kendaraan Bermotor., Lembaran Publikasi Lemigas, 44 (3). Kim K., 2012, Epoxidation of Vegetables Oils Using the Heterogeneous Catalysis, Amorphous Ti-SiO2, Disertation Institute of Chemical Thecnology and Heterogeneous Krishna Reddy, Naval Kabra, Umesh Kunchum, and T. Vijayakumar, 2014, Experimental Investigation on Usage of Palm Oil as a Lubricant to Substitute Mineral Oil in CI Engines, India Nardi., Uji keausan minyak biji kepoh menggunakan metode four ball wear tes (Dengan pembanding minyak mineral HVI 60 dan minyak jarak). Nizam, M.K., dan Abdulbari H.A., 2009, THE USE OF VEGETABLE OIL IN LUBRICANT AS BASE OIL : A REVIEW, Proseding National Conference on Postgraduate Research (NCON-PGR) Oktober. University Malaysia Pahang. Nugrahani, R.A., Perancangan Proses Pembuatan Pelumas Dasar Sintetis Dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) melalui Modifikasi Kimiawi. Disertasi Program Doktor. IPB Talkit Marotrao,K PHYSIOCHEMICAL PROPERTIES OF OIL BLEND AND THEIR EFFECTS ON LUBRICATION PROPERTIES, E- ISSN

16

17 Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota dan Dosen Pembimbing

18 Biodata Ketua Pelaksana

19 Biodata Dosen Pembimbing A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap (dengan gelar) Dr. Ir. Ratri Ariatmi Nugrahani., MT 2 Jenis Kelamin L/P 3 Program Studi Teknik Kimia 4 NIDN Tempat dan Tanggal Lahir Yogyakarta, 30 April r_nugrahani@yahoo.com 7 Nomor Telepon/HP (021)-( ) / / B. Riwayat Pendidikan S-1 S-2 S-3 Nama Institusi Universitas Gadjah Mada Universitas Indonesia Institut Pertanian Bogor Jurusan Teknik Kimia Teknik Kimia Teknologi Industri Pertanian Tahun Masuk Lulus C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No Nama Pertemuan Ilmiah/Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan tempat 1. Seminar Nasional Kimia dan Industri, ISBN Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia, ITB ISBN Sintesis Epoksi Minyak Jarak Pagar dan Uji Tarik sebagai Plasticizer pada Formulasi Plastik PVC PARAMETER KINETIKA DAN TERMODINAMIKA PROSES EPOKSIDASI MINYAK JARAK PAGAR (JATROPHA CURCAS L.) MENGGUNAKAN HIDROGEN PEROKSIDA 2006, Universitas Negeri Surakarta 2009, ITB

20 Biodata Anggota Pelaksana

21 Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan 1. Peralatan penunjang Material Justifikasi Pemakaian Kuantita s Harga Satuan (Rp) Biaya Keseluruhan Keterangan Beaker Glass 1 Buah Pembelian Magnetic Stirrer Hotplate Pengujian Sampel 1 Buah Sewa Termometer Alat pengukur 1 Buah Pembelian TAN Meter Pengujian 6 Buah, Sewa sampel Indeks Pengujian 6 buah Viskositas sampel SEM DEX Pengujian sampel Uji di Lab Serpong Buret 1 set Alat titrasi Sewa XRD Pengujian Uji di Lab Serpong OM Pengujian Uji di Lab Serpong SUB TOTAL (Rp)

22 2. Bahan Habis Pakai Material Minyak Pelumas Komersial Minyak Kelapa Minyak Dedak Padi ( Emulsifier KOH Alkoholis 0.1 N Justifikasi Pemakaian Bahan baku utama Kuantitas Harga Satuan (Rp) 5 Liter ,- /Liter Biaya Keseluruhan Keterangan Pembelian Bahan baku utama 5 Liter ,- /Liter Pembelian Bahan baku 5 Liter , Pembelian utama /Liter Bahan baku Pembelian tambahan Titrasi Pembelian Naptolbenzena Pengujian Pembelian Indikator PP 25 gram, , Pembelian kebutuhn 10 gram Butanol 1 Liter Pembelian 0,-/Liter Lempeng Logam Pengujian TAN 10 Buah ,- /Buah Pembelian SUB TOTAL (Rp) Perjalanan Material Perjalanan ke Pasar Tradisional dan Supplier Bahan kimia Perjalanan ke Petrolab Perjalanan ke Serpong Perjalanan Seminar Justifikasi Pemakaian Pencarian bahan baku Pengujian sample Pengujian sample Kuantitas Harga Satuan (Rp) Biaya Keseluruhan Keterangan Bolak-Balik Bolak-balik SUB TOTAL (Rp)

23 2. Lain-lain Material Materi kepustakaan, Pembuatan Laporan Justifikasi Pemakaian Penggunaan media cetak, Internet, Perpustakaan dll. Print, foto kopi dll Kuantitas Harga Satuan (Rp) Biaya Keseluruhan 3 Jenis Keterangan 3 Rangkap Pembuatan /percetakan HAKI Luaran SUB TOTAL (Rp) TOTAL (KESELURUHAN) (Rp.)

24 Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas No Nama /NIM Program Studi Bidang Ilmu Alokasi Waktu Uraian Tugas 1. Tita Diana Ningsih 2. Retno Farida 3. Esa Ramadhanni Syuhada Teknik Kimia Teknik Kimia Teknik Mesin Teknik Kimia Teknik Kimia Teknik Mesin (jam/minggu) 20 Persiapan bahan baku dan Proses 20 Pengujian Produk 10 Analisis Sifat Pelumasan

25

26