BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi berperan penting dalam kelangsungan hidup manusia. Selama ini manusia bergantung pada energi yang berasal dari minyak bumi untuk menjalankan sistem transportasi dan industri. Namun minyak bumi termasuk energi tak terbaharukan dan akan mengalami kelangkaan. Cadangan minyak bumi semakin menipis, dampaknya semakin lama harga minyak bumi dunia semakin melonjak naik [1]. Ketergantungan pada bahan bakar fosil menyajikan masalah besar yaitu menyebabkan polusi udara, air dan tanah, dan menghasilkan gas rumah kaca yang berkontribusi terhadap pemanasan global. Penggunaan bahan bakar fosil semakin lama semakin meningkat terutama di kota-kota besar. Hal ini mengakibatkan dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan makhluk hidup karena sisa pembakaran energi fosil ini menghasilkan zat-zat pencemar yang berbahaya [1]. Konsumsi energi di Indonesia tiap tahun selalu mengalami peningkatan yang cukup signifikan, hal tersebut disebabkan dengan bertambahnya jumlah kendaraan bermotor. Komposisi penggunaan energi di Indonesia adalah 55,66% minyak bumi, 28,57% gas alam, 15,34% batu bara, 3,11% tenaga air dan 1,32% tenaga panas bumi, dari data tersebut penggunaan minyak bumi mendominasi, sedangkan ketersediaan minyak bumi, gas alam dan batu bara setiap tahunnya selalu mengalami penyusutan karena penggunaan yang cukup tinggi. Selain itu ketergantungan pasokan energi domestik terhadap sektor migas cukup besar, data yang ada pada tahun 2012 menunjukan porsi migas dalam bauran energi nasional masih sekitar 70-75% terhadap total pasokan energi nasional, karena itu jika terjadi krisis migas akan berdampak besar pada ketahanan energi nasional (ReforMiner Institute, 2012). Peraturan presiden no 5 tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, mengamanatkan bahwa tahun 2025, konsumsi energi Indonesia adalah batu bara 33%, gas alam 30%, minyak bumi 20% dan energi 1
terbarukan 17%. Energi terbarukan sebesar 17% terdiri dari nabati 5%, panas bumi 5%, biomassa, nuklir, air, surya dan angin 5%, serta batu bara yang dicairkan 2%. Menaggapi masalah yang diakibatkan penurunan cadangan minyak bumi dan kerusakan lingkungan dari gas buang pada kendaraan, penelitian mengenai energi terbarukan mulai dikembangkan. Penggunaan HHO generator menjadi salah satu solusi. HHO merupakan gabungan gas hidrogen dan oksigen. HHO generator merupakan alat untuk menghemat bahan bakar yang bekerja dengan cara memisahkan senyawa kimia antara gas hidrogen dan oksigen dari molekul air dengan menggunakan arus listrik (elektrolisis). Proses pembentukan gas hidrogen dan oksigen terjadi dengan cara menggunakan plat elektroda yang dialiri arus listrik searah. Saat arus searah mengalir, akan terjadi elektrolisa sehingga atom-atom hidrogen kehilangan elektronnya sedangkan atom oksigen mendapatkan tambahan elektron. Sehingga atom oksigen menjadi sebuah ion bermuatan negatif dan atom hidrogen menjadi sebuah ion bermuatan positif [1]. Efek penambahan hidrogen pada mesin spark ignition (SI) dapat menaikan efisiensi termal sebesar 14% dan emisi NOx dapat berkurang hingga 95% (SAE paper, Suzuki.T.2006). Optimasi kondisi pembakaran pada mesin spark ignition dengan menambahkan hidrogen sebagai suplemen bahan bakar mampu menaikan efisiensi lebih dari 25% (SAE paper, J.A. Goldwitz, J.B. Heywood, 2005). N a m u n penggunaan HHO generator untuk menghasilkan gas hidrogen sebagai tambahan pada proses pembakaran masih menimbulkan permasalahan yaitu jumlah oksigen yang terlalu banyak masuk kedalam ruang bakar pada mesin dapat menghasilkan uap air dan terdapat kerak dan serta kristal putih yang diakibatkan penggunaan katalis selama proses elektrolisis [2]. Berdasarkan penelitian sebelumnya HHO generator tipe dry cell dengan menggunakan tegangan dan arus listrik sebesar 18,6 volt dan 2,209 A dapat menghasilkan laju aliran gas 0,15 NLPM [9]. Dan penggunaan filter dengan bahan membran polimer nilon dapat menjadi salah satu solusi, karena sifat fisik nilon yang tahan terhadap suhu tinggi dan indeks rejeksi 82,30% pada tekanan 3,5 kg/cm 2 [10]. 2
1.2 Rumusan Masalah Pada penelitian ini masalah yang akan dikaji adalah : 1. Bagaimana merancang HHO generator tipe dry cell? 2. Bagaimana pengaruh membran polimer nilon terhadap filtrasi HHO pada HHO Generator tipe dry cell? 3. Bagaimana melakukan uji morfologi membran nilon dan uji konsentrasi gas? 1.3 Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah : 1. Melakukan karakterisasi HHO generator tipe dry cell. 2. Menganalisis pengaruh filtrasi membran polimer nilon terhadap konsentrasi gas HHO. 3. Meningkatkan konsentrasi gas hidrogen yang dihasilkan selama proses elektrolisis dengan filtrasi menggunakan membran nilon. 1.4 Batasan Masalah 1. Katalis yang digunakan selama penelitian KOH. 2. Elektroda yang digunakan selama penelitian menggunakan bahan stainless steel 340 L. 3. Parameter kinerja yang diamati adalah temperatur, tegangan dan laju aliran gas. 4. Sumber energi listrik menggunakan arus searah yang dapat diatur tegangann ya 5. Pengukuran aliran gas yang dihasilkan menggunakan rotameter Wiebrock. 6. Karakterisasi hasil sintesis membran nilon melalui uji Scanning Electron Microscopy. 7. Karakterisasi gas yang dihasilkan melalui uji Gas Cromatography. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat pada penelitian ini adalah menghasilkan generator HHO tipe dry cell dengan konsentrasi gas yang ramah lingkungan serta jumlah residu yang dihasilkan dapat difilter sehingga dapat diaplikasikan kedalam motor bakar. 3
1.6 Metedologi Penelitian Metodologi penelitian yang dilakukan penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Studi Literatur, studi pembelajaran melalui internet, E-Book, TextBook, dan jurnal ilmiah. 2. Studi Lapangan, melakukan konsultasi kepada orang-orang yang berpengalaman pada bidang instrumentasi energi. 3. Peranrancangan alat merupakan perancangan perangkat yang mendukung dalam penelitian. 4. Eksperimen untuk mengetahui faktor apa saja yang berpengaruh. 5. Analisis hasil eksperimen berdasarkan data yang diperoleh untuk mengetahui pengaruh filtrasi. 6. Pembuatan laporan tugas akhir untuk mendokumentasikan peyelesaian tugas akhir dalam bentuk tertulis. 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan terbagi atas 5 bab. Berikut adalah penjelasan masing-masing bab. 1. Bab I Pendahuluan Dalam bab ini akan menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan metodologi penelitian Tugas Akhir. 2. Bab II Landasan Teori Bab ini menjelaskan tentang teori apa saja yang digunakan dalam Tugas Akhir. 3. Bab III Perancangan Sistem Bab ini menjelaskan tentang sistem kerja, metode yang digunakan serta alat- alat pendukung Tugas Akhir. 4
4. Bab IV Eksperimen Pengujian dan Analisis Bab ini akan menjelaskan tentang proses karakterisasi dan analisa data. Analisa data dilakukan berdasarkan data yang didapatkan dari karakterisasi dan pengujian beberapa sampel. Pembahasan mencakup karakterisasi HHO generator tipe dry cell, uji morfologi membran dan lain sebagainya. pengujian sub-sistem alat dan analisis data yang diperoleh dari hasil percobaan ataupun pengukuran dengan data referensi. 5. Bab V Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi tentang kesimpulan yang didapat dari analisis data dan saran agar penelitian ini sapat diteruskan kearah yang leih baik. 5