minyak goreng (waste of vegetable oil), memiliki potensi sebagai alternatif energi bahan bakar nabati yang ramah lingkungan dan mampu menurunkan 100 p

Transkripsi

1 UNJUK KERJA MOTOR DIESEL TS 50 DENGAN PERBANDINGAN 70% SOLAR DAN 30% BIODIESEL DARI Budi Kurniawan. Fakultas Teknologi Industri, jurusan Teknik Mesin. Abstraksi Penggunaan minyak jelantah sebagai bahan bakar penganti (solar), yang berdampak positif, karena jika minyak jelantah dibuang di sembarang tempat bisa mencemari lingkungan, sebaliknya jika terus dipakai berulang-ulang untuk menggoreng, bahan gorengan yang dimakan manusia itu bisa menimbulkan penyakit kanker. Namun limbah minyak goreng (waste of vegetable oil), memiliki potensi sebagai alternatif energi bahan bakar nabati yang ramah lingkungan. Perancangan biodiesel dengan bahan bakar minyak jelantah ini diharapkan dapat mengurangi pencemaran lingkungan disamping dapat menjadi bahan bakar alternetif selain solar yang semakin mahal. Prinsip kerja Biodiesel ini yaitu dengan pemanasan terlebih dahulu sebelum dibakar. Bahan bakar yang berada di tabung bertekanan yang keluar melewati bahan bakar akan dipanasi selama 15 menit di tabung pemanasan. Setelah 15 menit, minyak jelantah keluar melewati keran dan selang. Selama pemanasan, minyak jelantah ini memerlukan daya listrik. Kata kunci : minyak jelantah, biodiesel, selang, kompor I. Pendahuluan Bahan bakar telah digunakan untuk kendaraan semenjak dulu. Bahan bakar yang masih mudah kita temui dan dipakai masyarakat adalah bahan bakar solar. Namun, seiring berjalannya waktu solar semakin langka dan mahal karena persediaan minyak bumi semakin menipis. Oleh karena itu, harus adanya bahan bakar alternatif sebagai pengganti solar. Salah satu bahan bakar alternatif yang dapat digunakan untuk bahan bakar diesel adalah minyak jelantah. Menurut BPPT (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi), menggunakan minyak bakar yang berasal dari minyak jelantah lebih bermanfaat dari berbagai sisi. Penggunaan minyak jelantah sebagai bahan bakar penganti (solar) berdampak positif, karena jika minyak jelantah dibuang di sembarang tempat bisa mencemari lingkungan, sebaliknya jika terus dipakai berulang-ulang untuk menggoreng, bahan gorengan yang dimakan manusia itu bisa menimbulkan penyakit kanker. Namun limbah

2 minyak goreng (waste of vegetable oil), memiliki potensi sebagai alternatif energi bahan bakar nabati yang ramah lingkungan dan mampu menurunkan 100 persen emisi gas buangan sulfur dan CO2 serta CO sampai dengan 50 persen. II. Landasan Teori 2.1 Bahan Bakar Berdasarkan Materinya Bahan bakar padat Bahan bakar cair Bahan bakar gas Bahan bakar tidak berkelanjutan Bahan bakar berkelanjutan 2.2 Bahan Dasar Biodiesel Biodiesel rute nonalkohol dari minyak goreng bekas dapat menyiasati semakin menipisnya ketersediaan bahan bakar berbasis minyak bumi, bahan bakar alternatif itu bisa diproduksi dalam skala rumah tangga dan industri. Tingginya kebutuhan bahan bakar sebagai akibat pertambahan jumlah penduduk semakin mempertipis persediaan minyak bumi di dunia, jika minyak bumi terus-menerus dieksplorasi tanpa batas, lama-kelamaan sumber daya alam tersebut akan habis Pembuatan Minyak Nabati dari Bahan Dasar Kelapa Sawit Pada saat ini, produksi biodiesel pada skala industri dilakukan melalui reaksi transesterifi kasi trigliserida minyak nabati dengan metanol menggunakan katalis alkali, penggunaan katalis alkali itu memiliki kelemahan, yakni pemurnian produk dari katalis yang bercampur homogen relatif sulit dilakukan, selain itu, katalis bisa ikut bereaksi sehingga memicu reaksi penyabunan. Reaksi sampingan yang tidak diinginkan itu pada akhirnya membebani proses pemurnian produk dan menurunkan yield (hasil) biodiesel sehingga berdampak pada tingginya biaya produksi. Minyak kelapa sawit mempunyai prospek yang lebih baik dari minyak nabati lain pada masa mendatang karena beberapa faktor antara lain : 1. Produktivitas minyak sawit cukup tinggi dibandingkan dengan minyak nabati lainnya. 2. Sebagai tanaman tahunan, kelapa sawit lebih mudah beradaptasi dengan lingkungannya dibandingkan dengan tanaman semusim seperti kedelai dan bunga matahari. 3. Ditinjau dari kesehatan, minyak kelapa sawit mempunyai keunggulan jika dibandingkan

3 dengan minyak nabati lainnya karena mengandung beta karoten sebagai pro-vitamin A 4. Selain itu minyak kelapa sawit dapat dijadikan sebagai bahan baku industri oleh kimia yang mempunyai keunggulan dibandingkan dengan produk berbahan baku minyak industri. Minyak sawit merupakan sumber bahan baku yang dapat diperbaiki (renewable). Sedangkan minyak bumi diperkirakan akan habis dalam kurun waktu beberapa tahun mendatang 5. Produk oleokimia yang berbahan baku minyak sawit lebih aman, karena sifat dasarnya yang dapat dimakan dan ramah terhadap lingkungan dan mudah diuraikan Esterifikasi (Pengesteran) Esterifikasi (pengesteran) ialah megkonversikan asam lemak bebas menjadi ester, esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Katalis-katalis yang cocok adalah zat yang berkarakter asam kuat dan asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat, merupakan kataliskatalis yang bisa terpilih dalam praktek industrial Transesterifikasi Arti dari Transesterifikasi ialah menghasilkan alkali ester dengan tahap mengkonversikan trigliserida (minyak nabati). Dengan reaksi alkohol, dan menghasilkan produk sampingan yaitu gliserol. transesterifikasi adalah katalis asam dan basa. Untuk katalis asam biasanya digunakan asam sulfonat dan asam sulfat sedangkan katalis basa digunakan NaOH, KOH dan NaOCH3. Reaksi transesterifikasi dengan katalis basa lebih cepat 4000 kali dibandingkan katalis asam, dan juga katalis alkali tidak sekorosif katalis. Logam alkali alkoksida (seperti CH3ONa untuk metanolisis) adalah katalis yang paling aktif dengan memberikan hasil yang sangat tinggi (>98%) pada waktu reaksi yang singkat yaitu selama 30 menit dan konsentrasi katalis yang rendah (0,5 %mol) Sesuatu Yang Mempengaruhi Reaksi Transesterifikasi Pada dasarnya, reaksi transesterifikasi dalam pembuatan biodiesel selalu menginginkan hasil biodiesel dengan jumlah yang maksimal. Reaksi yang dapat mempengaruhi konversi, dan perolehan

4 biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut: a. Air dan asam lemak bebas b. Jenis alkohol c. Jenis katalis d. Temperatur Gambar 2.2 NaOH e. Refined Minyak Nabati dan Metanolisis Crude Katalis dan Pelarut yang Digunakan a. Natrium hidroksida (NaOH) Soda kaustik dan alkali sering disebut dengan Natrium hidroksida (NaOH), NaOH digunakan dibanyak industri, terutama sebagian besar kimia dasar dalam pembuatan pulp dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen dan sebagai pembersih saluran. Natrium hidroksida murni adalah padatan putih tersedia dalam bentukan pellet, serpih, butir dan sebagian besar larutan jenuh, zat ini adalah higroskopis dan mudah menyerap air dari udara, sehingga harus disimpan dalam keadaan kedap udara, zat ini sangat mudah larut dalam air, zat ini juga dapat larut dalam etanol dan methanol. b. Metanol Metil alkohol dikenal juga sebagai Metanol, yaitu senyawa kimia dengan rumus kimia CH 3 OH, metanol merupakan bentuk alkohol paling sederhana pada keadaan atmosfer, metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas, metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan adiktif bagi etanol industri. 2.3 Bahan Bakar Macam macam bahan bakar minyak : 1. Bensin (gasolin) 2. Minyak Tanah (Kerosin) 3. Minyak Solar (Gas oil) 4. Minyak Diesel (Diesel oil) 5. Minyak Bakar (Fuel oil)

5 2.4 Pengertian Panas dan Temperatur Dalam mempelajari tentang permasalahan perpindahan panas, kita sering membuat kesalahan atau tidak dapat membedakan dalam menggunakan istilah panas (heat) dan Temperatur (suhu). Sebenarnya terdapat perbedaan yang mencolok diantara keduanya. 2.5 Proses Perpindahan Panas Dari ilmu termodinamika, energi bisa berpindah dengan adanya interaksi antara sistem dengan lingkungannya. Interaksi ini disebut dengan kerja dan panas Perpindahan Kalor Secara Konduksi Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung. Gambar 2.3 Perpindahan kalor secara konduksi pada suatu plat. Gambar 2.3 Perpindahan kalor secara konduksi [ ³ ] Perpindahan Kalor Secara Konveksi Perpindahan kalor secara konveksi adalah proses tansport energi dengan kerja gabungan dari konduksi kalor, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cair atau gas. Perpindahan kalor secara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya diatas suhu fluida disekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, kalor akan mengalir dengan cara konduksi dari permukaan ke partikelpartikel fluida yang berbatasan. Energi yang berpindah dengan cara demikian akan menaikkan suhu dan energi dalam partikelpartikel fluida tersebut. Kedua, partikel-partikel tersebut akan bergerak ke daerah suhu yang lebih rendah dimana partikel tersebut akan

6 bercampur dengan partikel-partikel fluida lainnya. tersebut. Contoh perpindahan panas ini yang sering kita alami sehari-hari misalnya kita akan terasa panas apabila kita duduk didepan nyala api, walaupun kita tidak menyentuh api tersebut. Contoh lainnya kita akan merasa panas jika berjalan dibawah terik matahari pada siang hari padahal kita tidak bersentuhan langsung dengan sumber panasnya yaitu matahari. Banyak contoh lainnya dalam kehidupan sehari-hari Gambar 2.4 Perpindahan kalor secara konveksi pada suatu plat [ ³ ]. yang melibatkan perpindahan panas ini. Berikut ini gambar ilustrasi perpindahan panas radiasi Perpindahan Kalor Secara Radiasi Perpindahan panas radiasi adalah perpindahan panas yang melibatkan gelombang elektro magnetik dalam proses perpindahannya diantara dua buah benda yang mempunyai temperature yang berbeda. Semua benda mempunyai kemampuan untuk memancarkan Gambar 2.5 Perpindahan kalor secara radiasi [ ³ ]. energy dengan menggunakan gelombang elektro magnetic. Semua benda yang mempunyai temperature diatas temperature absolute bisa terjadi perpindahan panas bentuk ini. Radiasi tidak memerlukan media seperti udara atau logam dalam perpindahan panasnya. Intensitas flux dari perpindahan panas ini sangat tergantung kepada temperatur benda atau material dan sifat permukaan dari benda Gambar 2.8 Siklus motor diesel [5].

7 Keterangan Siklus Motor Diesel : P : Tekanan V : Volume a. Motor diesel mempunyai efisiensi panas yang lebih besar. Hal ini berarti bahwa penggunaan bahan bakarnya lebih ekonomis dari pada motor bensin. Qin : Fuel Injection and combustion Qout : Exhaust 1-2 : Kompresi adiabatik b. Motor diesel lebih tahan lama dan tidak memerlukan electric igniter. Hal ini berarti bahwa kemungkinan kesulitan lebih kecil dari pada motor bensin. 2-3 : Injeksi bahan bakar 3-4 : Langkah kerja 4-1 : Langkah buang c. Momen pada motor diesel tidak berubah pada jenjang tingkat kecepatan yang luas. Hal ini berarti bahwa motor diesel lebih fleksibel dan lebih mudah dioperasikan dari pada motor bensin (hal inilah sebabnya motor diesel digunakan pada kendaraan-kendaraan yang besar). KERUGIAN a. Tekanan pembakaran meksimum hampir T : Temperatur S : Entropy QH : Fuel Injection and combustion QL : Exhaust Keuntungan dan Kerugian Mesin Diesel KEUNTUNGAN dua kali motor bensin. Hal ini bararti bahwa suara dan getaran motor diesel lebih besar. b. Tekanan pembakarannya yang lebih tinggi, maka motor diesel harus dibuat dari bahan yang tahan tekanan tinggi dan harus mempunyai struktur yang sangat kuat. Hal ini berarti bahwa untuk daya kuda yang sama, motor diesel jauh lebih berat dari pada motor

8 bensin dan biaya pembuatannya pun menjadi lebih mahal. Gambar 3.1 Diagram alir proses pembuatan biodiesel c. Motor diesel memerlukan sistem injeksi bahan baker yang presisi. Dan ini berarti bahwa baranganya lebih mahal dan memerlukan pemeliharaan yang lebih cermat dibanding dengan motor bensin. 3.2 Komponen Utama Pembuat Biodiesel Komponen utama yang akan dibutuhkan pada alat pembuat biodiesel diantaranya sebagai berikut : d. Motor diesel mempunyai perbandingan kompresi yang lebih tinggi dan membutuhkan gaya yang lebih besar untuk memutarnya. Oleh karena itu, motor diesel memerlukan alat pemutar seperti motor starter dan baterai yang berkapasitas lebih besar. III BAHAN DAN PERCOBAAN 3.1 Tahapan Penelitian Start Bahan baku : minyak 1. Besi siku 2. Tabung pelastik 3. Pemanas listrik 4. Selang transparan 5. Pompa aquarium 6. Aquator 7. Motor listrik 8. Termometer 9. Kran 10. Gelas Ukur 3.3 Alat Pembuat Biodiesel Pemanasan minyak jelantah=60 C Rreak Biodiesel Finish Gliserol Gliserol adalah hasil sampingan dari proses Alat ini dirakit utuk membuat biodiesel dengan kapasitas 3 liter, alat ini menggunakan rangka besi siku, dengan alas terbuat dari papan yang tebalnya 1mm. Sedangkan tangki reaksinya menggunakan tabung pelastik dengan diameter 20 cm dengan kapasitas 5 liter dan tahan hingga suhu 120 C, sebagai pengalir fluidanya digunakan selang transparan dengan

9 diameter 2mm dan kran kompresor dan juga menggunakan pompa, alat pengadukan fluidanya digunakan motor dengan kecepatan 300 rpm, untuk mengetahui suhu saat pereaksian menggunakan termometer digital. 1. Minyak jelantah, minyak didapat dari limbah-limbah rumah tangga. 2. Methanol dengan kemurnian 99%, methanol yang dapat diperoleh di toko bahan-bahan kimia, methanol ini sifatnya mudah terbakar dan menguap. 3. Katalis NaOH, bahan ini berupa kristal putih dan sifatnya mudah menyerap air, bahan ini dapat juga diperoleh di toko bahan kimia. 3.5 Langkah-Langkah dari Pembuatan biodiesel Pada langkah ini pembuatan biodiesel terbagi atas beberapa tahap, tahap-tahap yang harus dilakukan adalah sebagai berikut : Penyaringan Minyak Jelantah Gambar 3.12 Alat pembuat biodiesel 3.4 Bahan-Bahan yang Dibutuhkan untuk Pembuatan Biodiesel Pada pembuatan biodiesel di perlukan bahan baku, bahan-bahan yang dibutuhkan Pembuatan Larutan Metoksid Pemanasan Bahan Baku Mixing Settling Washing Drying tersebut adalah :

10 3.6 Set Up Alat Pembuat Biodiesel Flowchart set-up alat pembuat biodiesel mulai langkah dengan tipe TS 50, sebelum di aplikasiakan ke mesin diesel tersebut, biodiesel di campurkan dengan solar, dengan perbandingan 30% biodiesel dan 70% solar, perbandingan ini di beri kode bending (B30). Pem anas T 60 T 50 Pem anas IV. Hasil dan Pembahasan 4.1 Pengujian Rangkaian Alat Pembuat M ot Pem anas Biodiesel Alat pembuat biodiesel ini Pendinginan dan gli se menggunakan energi listrik sebagai sumber energinya. Sebelum dapat menggunakan untuk Ta nki bio Tanki pengeri po m Sisa air pen Ta nk i po m bio die aq ua a membuat biodiesel, alat ini harus disetting terlebih dahulu agar dapat membuat biodiesel dengan sempurna. 4.2 Tahap Pengujian Biodiesel Untuk Diaplikasikan biodie Pada suatu kegiatan pengujian, selesa biasanya diawali dengan penetapan tahap atau Gambar 3.19 Flowchart cara kerja alat pembuat biodiesel 3.7 Motor Diesel yang Digunakan untuk langkah-langkah pengujian, sehubungan dengan ini maka akan dijelaskan mengenai tahap pengujian yang dilakukan dari awal pengujian hingga akhir. Diaplikasikan Hasil biodiesel yang sudah dibuat dengah bahan dasar minyak jelantah, diuji dengan menggunakan motor diesel empat (4)

11 Start Berat methanol : 25% x 2928 gram = 732 gram Studi Literatur - Biodiesel (B30) - Solar murni - Takaran solar murni =250ml - Takaran biodiesel (B30) =250ml dengan perbandingan 30% Memasukan biodiesel (B30) ke tanki motor diesel Proses Pembakaran Berat NaOH : 1% x 2928 gram = 29,28 gram + Berat total = 3689,28 gram Jadi biodiesel dari minyak jelantah tersebut menghasilkan, methanol dan NaOH 3689,28 gram adalah = 1924,67 gram Data Hasil Pengujian Pengujian Finish Gambar 4.4 Bagan tahap pengujian Didalam data ini terdapat hasil pengujian biodiesel dengan katalis NaOH yang dianalisa oleh lembaga pusat riset dan teknologi 4.3 Data Bahan dan Hasil Pengujian Data Bahan Satuan gram di konversikan = 1 liter = 0,967 kilogram 1 kilogram = 1000 gram Jadi 1 liter = 0, = 976 gram Tabel 4.1 Spesifikasi biodiesel [8]. Jadi 3 liter minyak jelantah = = 2928 gram

12 4.4 Data Spesifikasi Solar [8]. 4.7 Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Minyak solar terdapat zat kimia yang terkandung di dalamnya 4.5 Data Spesifikasi Motor Diesel Pada pengujian dilakukan dengan motor diesel tipe TS 50 empat langkah, satu silinder dengan spesifikasi data sebagai berikut : Diameter silinder : 78 mm (7,8 cm) Langkah torak : 68 mm (6,8 cm) Volume langkah : 325 cc Rasio kompresi : 18 : 1 Daya poros maksimum : 5 HP/3600 rpm Perbandingan konsumsi bahan bakar dengan menggunakan rpm 3100, 3300, dan 3500 Pada data diatas dapat diketahui bahwa konsumsi bahan bakar antara solar murni dan biodiesel campuran solar (B30) untuk menghasilkan tekanan 30 bar pada kompresor dengan rpm 3100, 3300 dan 3500 menghasilkan data dibawah ini: Waktu yang diperlukan X konsumsi bahan bakar permenit 4.6 Data Konsumsi Bahan Bakar Contoh: 59,53 15,30 = 920,29 ml Pada data dibawah ini ialah perbandingan antara waktu dan pemakaian bahan bakar antara solar dan campuran solar dengan biodiesel dengan perbandingan 70% solar dan 30% biodiesel dengan kode B30, pada 250 ml campuran bahan bakar dan dengan rpm 3100, 3300, dan Takaran biodiesel dan solar yang digunakan adalah sebagai berikut: Biodiesel: 30% X 250 = 75 ml Solar : 70% X 250 = 175 ml V. KESIMPULAN 5.1 kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian pembuatan biodiesel dengan bahan dasar minyak jelantah memberikan kesimpulan sebagai berikut: 1. Untuk larutan metoksid yaitu dengan perbandingan 1 berbanding 4 dengan NaOH 1% dari minyak jelantah. = 250 ml

13 2. Dalam proses pembuatan biodiesel terdapat sepuluh komponen utama dalam pembuatan biodiesel. 3. Bahan biodiesel dari minyak jelantah mudah dicari dan harganya terjangkau. 4. Semakin tinggi putaran motor, maka waktu yang dibutuhkan semakin sedikit, sehingga konsumsi bahan bakar semakin banyak. DAFTAR PUSTAKA 7. Hasil pengujian biodiesel oleh BPPT, Filino Harahap, termodinamika Teknik, Erlangga, Jakarta Faldi Artono Koestoer, Perpindahan kalor edisi pertama, Jakarta Benard D.Wood, Penerapan Termodinamika, jilid pertama, edisi kedua, Erlangga, Jakarta Arismunandar, W., Motor Diesel Putaran Tinggi, Bandung : Pradnya Paramita, Arismunandar, W., Penggerak Mula Motor Bakar Torak, Bandung : Penerbit ITB, Hartono Rudi, Biodiesel dari Minyak 1. Ir. M.J. Djokostyardjo, Ketel Uap, Pradya Paramita Soebiyantoro, Termodinamika Dasar, Gunadarma Puspasari Soraya, proses intensifikasi proses produksi biodiesel, Institut Teknologi Bandung, bandung Haryanto bode, bahan bakar alternatif biodiesel, universitas Sumatra utara,sumatra utara Syamsudin Manai, membuat sendiri biodiesel, lily publisher,yogyakarta Michael.M Abbott, Termodinamika edisi ke 2, Erlangga Jakarta 1994 Jelantah yang Diaplikasikan pada Mesin Diesel TS-50 dengan Perbandingan Bahan Bakar B50, Depok, Irwanto Joko, Pengaruh Perbandingan Bahan Bakar 60% Solar dan 40% Biodiesel dari Minyak Jelantah Pada Kinerja mesin Diesel TS 50, Depok, Nurahman, Proses PEmbuatan Biodiesel Minyak Jelantah Menggunakan Katalis Natrium Hidroksida (NaOH) dan Diaplikasikan Pada Mesin Diesel TS 50, Depok, 2011.

14 maret maret maret maret ediksi-sifat-kimia-fisik-biodiesel, 23 maret maret akalah-konversi-tugas-akhir, 18 maret, /rudollf-diesel/ file:///d:/data%20kuliah/lain Lain/Mesin%20Diesel/dendi%20handim an%20%20siklus%20otto%20dan%20di esel.htm, 18 maret, maret membuat-biodiesel-dari-minyak- jelantah/ poran-tugas-akhir-kompor-dengan- Bahan-Bakar-Minyak-Jelantah, 18 maret, 2011

15

16 This document was created with Win2PDF available at The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only. This page will not be added after purchasing Win2PDF.