BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan energi dewasa ini semakin meningkat. Segala aspek kehidupan dengan berkembangnya teknologi membutuhkan energi yang terus-menerus. Energi yang saat ini sering digunakan oleh manusia adalah energi dari fosil yang tidak dapat diperbarui. Perlu dilakukan sebuah inovasi untuk mengganti atau mengalihkan energi yang tidak dapat diperbarui ini menjadi energi yang lebih terbarukan. Energi terbarukan sendiri merupakan energi yang salah satunya bersumber dari biomassa. Salah satu contoh dari energi terbarukan adalah biogas dari kotoran ternak. Biogas merupakan sumber energi terbarukan yang dihasilkan oleh fermentasi anaerobik dari bahan organik. Biogas dapat diproduksi dari limbah pasar, kotoran hewan, air limbah, dan kotoran manusia. Manfaat dari biogas adalah sebagai bahan bakar. Di Indonesia pemanfaatan biogas kurang begitu maksimal karena sebagian besar masyarakat hanya menggunakannya untuk menyalakan kompor. Biogas mengandung gas metana CH yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil seperti untuk bahan bakar motor bensin. Oleh sebab itu perlu dilakukan penelitian-penelitian untuk mendapatkan sebuah teknologi yang tepat agar dapat digunakan untuk membantu kelangsungan hidup manusia. 1
Produk biogas terdiri dari metana (50 70 %), karbondioksida (25 45 %) dan sejumlah kecil hidrogen, nitrogen, hidrogen sulfida. Kemurnian metana ( CH ) dari produk biogas tersebut menjadi penting karena mempengaruhi nilai kalor yang dihasilkan. Dalam hal ini impuritas yang berpengaruh terhadap nilai kalor adalah karbondioksida ( CO ). Keberadaan CO dalam biogas sangat tidak diinginkan, hal ini dikarenakan semakin tinggi kadar CO dalam biogas maka semakin menurunkan nilai kalor. Secara teoritis, pada proses pembakaran sempurna gas metana akan mengikuti reaksi CH + 2O CO + 2H O. Karbondioksida (CO ) yang dalam proses pembakaran sempurna gas metana merupakan hasil dari pembakaran itu sendiri, tentunya apabila terdapat dalam kandungan bahan bakar secara tidak langsung akan mempengaruhi kualitas dari pembakaran dan tingkat panas yang dihasilkan oleh bahan bakar tersebut. Sementara itu, kandungan CO di dalam biogas mempunyai persentase yang cukup besar (berkisar antara 25-45%). Menghilangkan kandungan CO dalam biogas akan memberikan kualitas biogas yang lebih baik dan nilai energi yang konstan. Untuk itulah pengurangan atau bahkan penghilangan kandungan CO ini di dalam biogas sangatlah mutlak untuk dilakukan (Novembri, 2011). Pengurangan kadar CO sangat diperlukan untuk meningkatkan kualitas pembakaran biogas. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mengurangi kadar CO dalam biogas adalah dengan cara absorpsi. Cara absorpsi adalah melewatkan biogas dan zat cair (absorben) dalam suatu 2
tabung dengan kedua zat beda fase tersebut berlawanan arah sehingga akan terjadi transfer masa. Salah satu absorben yang dapat digunakan adalah larutan NaOH. Pembersihan biogas yang dilakukan pada intinya adalah mengurangi bahkan menghilangkan CO yang terdapat di dalam biogas agar dalam satu satuan volume, kadar gas metana semakin tinggi. Reaksi antara CO dengan larutan NaOH terjadi melalui beberapa tahapan proses yaitu: NaOH(s) Na (l) + OH CO (g) CO (l) (a) (b) CO (l) + OH (l) HCO (l) (c) HCO (l) + OH (l) H O (l) + CO (l) (d) CO (l) + Na (l) Na CO (l) (e) langkah d dan e biasanya berlangsung dengan sangat cepat, sehingga proses absorpsi biasanya dikendalikan oleh peristiwa pelarutan CO ke dalam larutan NaOH terutama jika CO diumpankan dalam bentuk campuran dengan gas lain (Juvekar dan Sharma, 1973). Biogas yang telah dibersihkan akan mengandung gas metana (CH 4) yang lebih besar. Pemanfaatan yang kurang oleh masyarakat menimbulkan ide-ide baru untuk lebih membuka peluang pemanfaatan biogas. Dengan didasari pada pengetahuan bahwa biogas adalah bahan bakar maka dapat dilakukan bermacam-macam konversi energi untuk pemanfaatan biogas. 3
Salah satu peluang pemanfaatan biogas adalah untuk mengganti bahan bakar motor yang berupa bensin. Prinsip kerja dari motor bensin ketika menggunakan bahan bakar bensin untuk pembakaran di dalam silinder harus memenuhi syarat-syarat diantaranya oksigen, suhu tinggi, dan bahan bakar. Ketika dilakukan pergantian bahan bakar dari bensin menjadi biogas tentunya masih bisa terjadi pembakaran namun pasti juga terdapat kelemahan-kelemahan. Penggunaan biogas sebagai bahan bakar motor bensin dapat dilakukan dengan merubah desain karburatornya. Biogas yang telah dibersihkan dapat diujicobakan pada motor bensin dan diharapkan mampu menambah kinerja dari motor bensin. Perlu dilakukan analisis kinerja dan kelayakan motor bensin berbahan bakar biogas yang dibersihkan untuk mengetahui segala kelemahan dan kelebihan bahan bakar terbarukan ini sehingga nantinya dapat digunakan oleh masyarakat luas. 1.2 Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Merancang sebuah alat pembersih biogas untuk mendapatkan kualitas biogas yang lebih baik. 2. Mengkaji mekanisme pembersihan biogas dengan prinsip absorpsi. 3. Mengkaji mekanisme modifikasi karburator pada motor bensin untuk penggantian bahan bakar biogas. 4
4. Mengkaji pengaruh bahan bakar biogas yang dibersihkan terhadap nilai RPM, torsi, konsumsi biogas, kadar emisi dan suhu gas buang pada motor bensin. 1.3 Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi pada 1. Obyek dari penelitian ini adalah alat pembersih biogas dan karburator motor bensin. 2. Alat pembersih biogas berbentuk menara bertipe packing dan absorben yang digunakan adalah larutan NaOH. 3. Modifikasi Karburator terletak pada saluran udara dengan penambahan tusen klep dan saluran bahan bakar dengan pencopotan tabung dan jarum tabung dan ditambahkan selang. 4. Biogas yang digunakan adalah biogas sebelum pembersihan dan biogas setelah pembersihan dengan larutan NaOH. 5. Data emisi yang diambil adalah kadar emisi CO. 1.3 Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah mendapatkan kinerja motor bensin yang lebih baik setelah dilakukan pemurnian biogas serta mengurangi ketergantungan akan bahan bakar fosil. Selain itu, masyarakat dapat menggunakan hasil penelitian ini untuk mendapatkan bahan bakar yang lebih baik untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk mesin-mesin bermotor, pompa air ataupun genset. 5