PENDAHULUAN Latar Belakang Bahan bakar minyak dari bahan bakar fosil merupakan sumber energi yang dikonsumsi paling besar dibandingkan sumber energi lain. Minyak tanah merupakan salah satu sumber energi yang banyak digunakan oleh masyarakat perkotaan, sedangkan di pedesaan sebagian besar bahan bakar yang digunakan untuk keperluan rumah tangga adalah minyak tanah dan biomassa terutama kayu bakar. Mengingat pentingnya peranan minyak tanah, maka minyak tanah dimasukan ke dalam kelompok sembilan bahan kebutuhan pokok. Hasil Survei Sosial Ekonomi Nasional (SUSENAS) yang dilakukan oleh BPS menunjukkan bahwa minyak tanah dikonsumsi oleh sekitar 65 ribu rumah tangga Indonesia (Kementerian ESDM 2004). Minyak tanah umumnya dikonsumsi oleh rumah tangga untuk memasak dan penerangan, terutama di daerah yang belum tersedia listrik (Nuryanti 2007). Minyak tanah juga banyak digunakan sebagai bahan bakar pada industri dan pedagang-pedagang makanan. Kelangkaan minyak tanah sering terjadi beberapa tahun terakhir ini yang menyebabkan melonjaknya harga minyak tanah. Kondisi ini tentu saja mengganggu kelangsungan usaha bagi para pedagang dan industri kecil. Sedangkan bagi masyarakat pedesaan yang jauh dari sumber energi harus mempertimbangkan energi alternatif jika minyak tanah tidak lagi dapat mencapai daerah tempat mereka tinggal. Melonjaknya harga BBM termasuk minyak tanah serta dampak buruk penggunaan kayu bakar terhadap degradasi lingkungan, menyebabkan timbulnya kebutuhan untuk mencari bahan bakar alternatif yang lebih murah dan dapat tersedia dengan mudah. Salah satu bahan bakar alternatif untuk dapat digunakan adalah minyak nabati yang bahan bakunya tersedia secara lokal, mudah didapat dan terbarukan (Yunita 2007). Indonesia sendiri mempunyai sumber energi terbarukan yang melimpah, tetapi belum dimanfaatkan secara optimal dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar fosil. Kontribusi energi terbarukan terhadap total penggunaan energi masih dibawah 10 % (Sumiarso 2011). Kebijakan-kebijakan Pemerintah dalam
2 bentuk Instruksi Presiden No. 10 tahun 2005 mengenai penghematan penggunaan energi, Instruksi Presiden No. 1 tahun 2006 mengenai penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuel), serta Peraturan Presiden No. 5 tahun 2006 mengenai kebijakan energi nasional, menyatakan tahun 2025 ditargetkan untuk mengoptimalkan bahan bakar nabati menjadi lebih dari 5%. Sejalan dengan kondisi itu pemerintah menargetkan ada 2000 desa mandiri energi sampai tahun 2010. Mandiri energi berarti 60 persen kebutuhan energinya dipenuhi dari sumber setempat terutama dari energi terbarukan (Dirjen PMD 2008). Bahan bakar nabati merupakan bahan bakar yang berasal dari tanaman. Penelitian mengenai bahan bakar nabati ini sudah mulai berkembang. Banyak tanaman yang dinilai memiliki potensi sebagai penghasil bahan bakar nabati setelah melalui serangkaian proses, salah satunya adalah tanaman nyamplung (Calophyllum inophyllum L.). Kelebihan nyamplung sebagai bahan baku bahan bakar nabati adalah bijinya mempunyai rendemen yang tinggi, yaitu mencapai 74%. Dalam pemanfaatannya, tanaman nyamplung tidak berkompetisi dengan kepentingan pangan karena biji yang bersifat toksik, bagian kulit biji mengandung LC50 (Median Lethal Concentration) sebesar 39.31 ppm, dan daging biji sebesar 154.8 ppm (Santi 2009). Beberapa keunggulan ditinjau dari prospek pengembangan dan pemanfaatan lain, antara lain adalah tanaman tumbuh dan tersebar merata secara alami di Indonesia, regenerasi mudah dan berbuah sepanjang tahun menunjukkan daya survival yang tinggi terhadap lingkungan, tanaman relatif mudah dibudidayakan baik tanaman sejenis (monoculture) atau hutan campuran (mixed-forest), cocok di daerah beriklim kering, dan produktivitas biji lebih tinggi dibandingkan jenis tanaman penghasil bahan bakar nabati lainnya (jarak pagar 5 ton/ha, sawit 17 ton/ha, dan nyamplung 20 ton/ha) (Bustomi 2008). Pada saat ini penelitian tentang pemakaian bahan bakar nabati sebagai pengganti minyak tanah sudah mulai dikembangkan, bahkan sudah mulai dikomersialisasikan. Namun demikian, oleh karena viskositas dan titik bakarnya yang tinggi maka penggunaan bahan bakar nabati memerlukan jenis kompor tertentu (Puslitbun 2007). Minyak nabati memiliki sifat fisika dan kimia yang berbeda dengan minyak tanah. Pada kompor sumbu akan mengakibatkan mengerasnya sumbu kompor yang akan menghambat kapilaritas minyak
3 selanjutnya, sedangkan pada kompor bertekanan, minyak nabati menyisakan kerak setelah pembakaran dan menyumbat lubang nosel (Reksowardojo 2008). Selain itu, pada waktu penyalaan awal minyak sulit terbakar karena viskositas yang tinggi sehingga sulit untuk terjadi pengabutan. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang kompor yang mampu mengadaptasi sifat-sifat minyak tersebut terutama pada viskositasnya, sehingga perlu dipertimbangkan tahap pemanasan awal dalam modifikasi rancangan pada kompor bertekanan. Selama ini kompor bertekanan yang ada di pasaran dibuat dan digunakan untuk bahan bakar minyak tanah. Sehingga untuk mengaplikasikan minyak nyamplung sebagai pengganti minyak tanah, maka viskositas minyak nyamplung harus diturunkan hingga setara dengan minyak tanah. Viskositas menjadi hal yang penting dalam sistem kompor bertekanan. Jika viskositas semakin tinggi, maka tahanan untuk mengalir akan semakin tinggi. Karakteristik ini sangat penting karena kualitas penyemprotan bahan bakar sangat bergantung pada viskositas. Viskositas juga dipengaruhi oleh suhu. Pada kompor bertekanan, pemanasan awal dapat menurunkan viskositas bahan bakar hingga tercapai viskositas yang diinginkan agar minyak dapat terkabutkan dan terbakar dengan baik. Terdapat dua kemungkinan penggunaan minyak nabati sebagai bahan bakar alternatif terutama untuk kompor. Pertama, menggunakan secara langsung minyak nabati yang memiliki karakter hampir sama dengan minyak tanah, atau melakukan karakterisasi minyak sehingga sesuai dengan kebutuhan kompor, dan kedua, melakukan modifikasi kompor untuk disesuaikan dengan karakteristik minyak nabati tersebut (Puslitbun 2007). Sehubungan dengan hal tersebut di atas, maka dalam penelitian ini dititikberatkan untuk melihat kemampuan minyak nyamplung sebagai bahan bakar pada kompor bertekanan melalui pengujian hubungan antara viskositas, temperatur dan desain pemanas terhadap kualitas penyemprotan minyak. Dengan demikian maka dapat dilakukan modifikasi pada kompor bertekanan yang sesuai dengan hasil uji karakteristik bahan bakar nabati tersebut. Perumusan Masalah Minyak tanah digunakan oleh sekitar 65 ribu rumah tangga Indonesia, pedagang-pedagang makanan, dan industri. Kelangkaan minyak tanah yang terjadi beberapa tahun terakhir ini menyebabkan harga minyak tanah melonjak tinggi
4 namun sulit untuk diperoleh. Bagi pedagang-pedagang makanan dan industri kecil hal ini tentu saja mengganggu kelangsungan usaha mereka. Sedangkan bagi masyarakat pedesaan yang daerahnya sulit terjangkau, bahan bakar minyak tanah sudah menjadi sejarah bagi mereka. Untuk mengantisipasi permasalahan-permasalahan di atas, maka bahan bakar nabati sebagai pengganti BBM menjadi salah satu solusi yang tidak dapat ditunda lagi. Hal ini didukung dengan potensi Indonesia sebagai negara agraris, dimana potensi sumber daya alamnya sangat berlimpah dan beraneka ragam. Nyamplung merupakan salah satu jenis tanaman yang memiliki potensi sebagai sumber bahan bakar nabati. Minyak nyamplung berpotensi sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah pada kompor bertekanan, namun dalam pengaplikasiannya masih harus diteliti mengenai kemungkinan tidak sempurnanya proses penyemprotan minyak sebagai akibat tingginya angka kekentalan minyak tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut, maka dalam penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap yang saling terkait meliputi identifikasi masalah untuk menjelaskan secara garis besar target teknis yang ingin dicapai dalam penelitian ini, penelitian pendahuluan untuk mendukung data-data yang akan digunakan pada perhitungan pendugaan selain data sekunder, menghitung pendugaan hubungan perubahan suhu dan viskositas minyak terhadap panjang pipa pemanas minyak, menguji profil penyemprotan minyak nyamplung, membuat modifikasi desain koil pemanas minyak berdasarkan hasil perhitungan pendugaan dan karakteristik pemanasan minyak nyamplung, melakukan uji fungsional dari koil pemanas minyak hasil modifikasi, dan melakukan uji coba pembakaran kompor bertekanan termodifikasi. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menghitung pendugaan hubungan perubahan suhu dan viskositas minyak terhadap panjang pipa pemanas minyak. 2. Membuat modifikasi burner pipa koil pemanas minyak berdasarkan hasil perhitungan pendugaan dan karakteristik pemanasan minyak nyamplung. 3. Melakukan uji fungsional dari burner pipa koil pemanas minyak hasil modifikasi.
5 Manfaat Penelitian Secara khusus, hasil akhir dari penelitian ini adalah desain kompor bertekanan termodifikasi yang dapat digunakan dengan bahan bakar 100% minyak nyamplung. Secara umum, pemanfaatan minyak nyamplung sebagai pengganti minyak tanah diharapkan dapat menyokong industri kecil, pedagang, dan rumah tangga pedesaan yang jauh dari sumber energi fosil dengan memanfaatkan potensi alam untuk menghasilkan minyak nyamplung sebagai sumber bahan bakar alternatif. Pemanfaatan minyak nyamplung juga diharapkan dapat mengurangi penggunaan kayu bakar untuk keperluan rumah tangga pedesaan yang dapat berdampak buruk terhadap kelestarian hutan dan lingkungan. Ruang Lingkup Masalah Pada penelitian ini akan dikaji potensi minyak nyamplung sebagai bahan bakar alternatif pengganti minyak tanah pada kompor bertekanan. Pengujian yang akan dilakukan meliputi penelitian pendahuluan, menghitung pendugaan perubahan suhu dan viskositas minyak terhadap panjang pipa pemanas minyak, menguji profil penyemprotan minyak nyamplung, membuat modifikasi desain pipa koil pemanas minyak berdasarkan hasil simulasi dan karakteristik pemanasan minyak nyamplung, melakukan uji fungsional dari koil pemanas minyak hasil modifikasi, dan melakukan uji efisiensi pembakaran kompor bertekanan termodifikasi. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mendukung data-data yang akan digunakan pada simulasi selain data sekunder. Analisis teknik pendugaan hubungan sebaran suhu, viskositas bahan, dan panjang pipa pemanas minyak dilakukan untuk mendapatkan panjang pipa optimal yang akan dibuat sebagai kumparan pemanas minyak untuk menurunkan viskositas minyak nyamplung hingga setara dengan minyak tanah, dalam kondisi minyak mengalir sambil dipanaskan. Kemudian melakukan uji penyemprotan awal untuk mengetahui profil penyemprotan minyak nyamplung setelah dilakukan pemanasan. Parameter uji penyemprotan yang diamati meliputi diameter dan sudut penyemprotan. Kontrol yang digunakan adalah membandingkan dengan karakteristik penyemprotan minyak tanah. Selanjutnya adalah pembuatan modifikasi kompor
6 bertekanan, yaitu modifikasi kumparan pipa pemanas minyak. Uji fungsional dari koil pemanas minyak hasil modifikasi dilakukan untuk melakukan validasi suhu hasil pemanasan dan mengetahui sifat mampu bakar minyak nyamplung. Pada pengujian ini akan diukur suhu minyak nyamplung yang baru saja keluar dari nosel. Sedangkan uji coba pembakaran kompor bertekanan termodifikasi dilakukan untuk mengetahui waktu dan jumlah bahan bakar terpakai yang dibutuhkan untuk mendidihkan air sebanyak volume tertentu.