PENGARUH APLIKASI FLY ASH BENTUK PELET PEREKAT YANG DIAKTIVASI FISIK TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

(1)

THE EFFECT OF USE OF PHYSICAL ACTIVATED ADHESIVE PELLETS FLY ASHIN ENGINE PERFORMANCE AND GAS-EMISSION

OF 4-STROKE PETROL ENGINE

BY

DIMAS RILHAM PURWANTA

Advances in technology have made human beings to improve performance of engines that still use fossil fuels as their fuel, on the other hand, oil reserves begin to decrease from year to year. Therefore, the research was conducted by using physical activated adhesive pellets fly ash in order to observe the effect of economizing on fuel consumption and exhaust gas emissions in 4-stroke petrol engine.

This research was done with some tests variation those are run test (road test, stationary and acceleration) and emission testing. The road test conducted at a distance of 5 km is running constantly acurated at avarage speed of 50 km/h. While the test acceleration taking trough speed of 0-80 km/h (with gearshift) and speed of 40-80 km/h (without gearshift). the Stationary testing was performed at 3500 rpm and 5000 rpm using fly ash pellets and without fly ash pellets and husk charcoal as comparison. Emission testing is divided into two parts, using fly ash and without fly ash. Fly ash that is used in this research consist of physical activated adhesive pellets fly ash with variations in mass size (35 gr, 45 gr, and 55 gr.). Fly ash pellets are packed in a frame and placed inside the Jupiter Z 110 cc motorcycle air filter casing.

(2)

(3)

PENGARUH APLIKASI FLY ASHBENTUK PELET PEREKAT YANG DIAKTIVASI FISIK TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS

BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

Oleh

DIMAS RILHAM PURWANTA

Kemajuan teknologi telah membuat manusia melakukan pengembangan terhadap kemampuan dari sebuah mesin yang masih menggunakan bahan bakar fosil sebagai bahan bakar favorit dimana cadangan minyak mulai menyusut dari tahun ke tahun. Untuk itu dilakukan penelitian dengan menggunakan fly ashpelet perekat aktivasi fisik untuk bisa dilihat efek dari penghematan konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang pada sepeda motor bensin 4-langkah.

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa variasi pengujian diantaranya adalah pengujian berjalan (road test, stasioner dan akselerasi) dan pengujian emisi. Pengujianroad testdilakukan dengan menempuh jarak 5 km yang berjalan secara konstan dengan besar kecepatan rata-rata 50 km/jam. Sedangkan pengujian akselerasi kecepatan 0-80 km/jam (dengan perpindahan gigi) kecepatan 40-80 km/jam (tanpa perpindahan gigi). Untuk pengujian stasioner dilakukan pada putaran 3500 rpm dan 5000 rpm menggunakanfly ashpelet dan tanpafly ashpelet serta pelet arang sebagai pembanding. Untuk pengujian emisi dibagi menjadi dua bagian yaitu menggunakan fly ash dan tanpa fly ash. Fly ash yang digunakan dalam penelitian ini merupakan fly ash pelet aktivasi fisik dengan variasi ukuran massa (35 gr, 45 gr, dan 55 gr). Fly ashpelet tersebut dikemas dalam suatuframe dan diletakkan di dalam saringan udara (filter) kendaraan uji sepeda motor Jupiter Z 110 cc.

(4)

(5)

A. Latar Belakang

Mesin pada mulanya diciptakan untuk memberikan kemudahan bagi manusia

dalam melakukan kegiatan yang melebihi kemampuannya. Umumnya mesin

merupakan suatu alat yang berfungsi untuk merubah satu bentuk energi

menjadi bentuk energi lain. Kemajuan teknologi telah membuat manusia

melakukan pengembangan terhadap kemampuan dari sebuah mesin, sehingga

mesin yang diciptakan nantinya dapat lebih efisien dari sebelumnya. Namun

tanpa disadari pengembangan mesin tersebut berdampak buruk terhadap

kelestarian dari bahan bakar fosil terutama minyak bumi, karena tidak dapat

dipungkiri bahan bakar minyak bumi masih menjadi bahan bakar atau sumber

energi utama dan favorit penggerak mesin-mesin yang diciptakan manusia

tersebut.

Dunia telah membuktikan bahwa cadangan minyak mulai menyusut sejak

1998 yang dipimpin oleh Rusia, Norwegia, dan China. Hal ini ditegaskan

oleh BP Plc. Saat ini cadangan minyak berada di level 1,258 triliun barrel

pada akhir tahun 2008, turun dibandingkan dengan 1,261 triliun barrel pada

(6)

Cepat atau lambat bahan bakar minyak bumi akan habis. Artinya, sebagai

pengguna bahan bakar minyak bumi sudah semestinya dapat mengupayakan

untuk menghemat energi agar teknologi yang sudah tersedia dapat terus

dimanfaatkan. Banyak cara untuk mengatasi krisis energi, diantaranya adalah

dengan menggantikan bahan bakar minyak bumi yang kemudian beralih

kepada energi alternatif terbarukan dan pemanfaatanfly ashbatubara.

Jumlah molekul gas nitrogen dalam udara memiliki jumlah terbesar (78%)

dibanding jumlah oksigen (21%), sedang 1% lainnya adalah uap air dan

kandungan gas-gas lain (Wikipedia Foundation, 2004). Hal ini jelas akan

mengganggu proses pembakaran karena nitrogen dan uap air akan mengambil

panas di ruang bakar. Sehingga menyebabkan pembakaran tidak sempurna.

Penyaringan udara konvensional tidak dapat menyaring gas-gas pengganggu

yang terkandung di dalam udara, namun hanya dapat menyaring

partikel-partikel debu atau kotoran-kotoran yang tampak oleh mata. Oleh karena itu,

diperlukan saringan udara yang dapat menyaring nitrogen, uap air dan gas-gas

lain agar dapat menghasilkan udara pembakaran yang kaya oksigen.

(http://pustakailmiah.unila.ac.id).

Salah satu solusi yang dilakukan untuk menghemat bahan bakar, dan

meningkatkan daya mesin adalah dengan memaksimalkan kandungan oksigen

yang akan digunakan untuk proses pembakaran. Kondisi udara pembakaran

yang masuk ke ruang bakar sangat berpengaruh dalam menghasilkan prestasi

mesin yang tinggi. Udara lingkungan yang dihisap masuk untuk proses

(7)

air, karbon monoksida, karbon dioksida, dan gas-gas lain. Sementara gas yang

dibutuhkan pada proses pembakaran adalah oksigen untuk membakar bahan

bakar yang mengandung molekul karbon dan hidrogen (Wardono, 2004).

Fly ash adalah terminologi umum untuk abu terbang yang ringan dan abu relatif berat yang timbul dari suatu proses pembakaran suatu bahan yang

lazimnya menghasilkan abu. Fly ashdanbottom ashdalam konteks ini adalah abu yang dihasilkan dari pembakaran batubara.

Fly ash banyak diproduksi oleh industri-industri besar yang membutuhkan bahan bakar seperti PLTU, industri semen, karet dan lain-lain. Di Indonesia

produksi fly ash dari pembangkit listrik terus meningkat, dimana pada tahun 2000 jumlahnya mencapai 1,66 juta ton dan diperkirakan mencapai 2 juta ton

pada tahun 2006 (Ngurah Ardha, dkk, 2008). Besarnya jumlah fly ash yang dihasilkan dari tahun ke tahun tak seiring dengan cara penanganannya yang

masih terbatas pada penimbunan di lahan kosong atau bahkan terbuang begitu

saja (S.Wang, H. Wu , H, 2008).

Abu terbang dapat dimanfaatkan sebagai adsorben untuk penyisihan polutan

pada gas buang proses pembakaran yang berpotensi untuk merusak

lingkungan seperti gas sulfur oksida yang menyebabkan hujan asam, gas

nitrogen oksida yang menyebabkan pemanasan global, dan merkuri (Hg)

yang berbahaya bagi makhluk hidup. Polutan tersebut diantaranya SOx,NOx,

merkuri (Hg), dan gas-gas organik. Abu terbang batubara juga memiliki

(8)

Emisi NOx diserap oleh karbon tidak terbakar yang terdapat di dalam abu

terbang batubara. Partikel karbon tersebut dapat juga diaktivasi untuk

meningkatkan kinerja penyerapan NOx.. (http://majarikanayakan.com).

Fly ash yang biasanya menjadi limbah bagi berbagai Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) kini dapat digunakan dan dapat disetarakan dengan

zeolit jika memiliki kandungan alumina-silika yang cukup tinggi dan

kandungan karbon yang rendah (http://majarimagazine.com). Untuk itu

dilakukan pengembangan untuk pembentukan fly ash pelet dengan menggunakan perekat. Modifikasi sifat fisik dapat meningkatkan kapasitas

adsorpsi abu terbang. Peningkatan kapasitas adsorpsi dapat membuat

adsorben dari abu terbang batubara kompetitif bila dibandingkan dengan

karbon aktif dan zeolit (http://majarimagazine.com).Fly ashdapat digunakan sebagai bahan dasar sintesis zeolit, karena komponen utamanya adalah SiO2

dan Al2O3 yang secara kimia sesuai dengan komponen zeolit

(Sukandarrumidi, 2006). Abu layang dapat juga digunakan sebagai membran

filtrasi dengan biaya yang murah (Jedidi, 2009). Antara News (2008) juga

melaporkan bahwa abu layang dapat mengurangi kadar air sehingga dapat

menambah kekerasan beton. Pada penggunakan fly ash pelet menggunakan perekat yang dilakukan pada motor bensin 4-langkah diperkirakan hasil

pengujian bisa menaikan tenaga mesin, hemat bahan bakar, kemudian uji

emisi yang diperoleh akan lebih ramah lingkungan.

(9)

(Cheerarot, 2008). Disamping itu Fly ashdapat menyerap air yang digunakan dalam pencampuran beton, menciptakan campuran halus yang mengering

dengan kekuatan lebih besar dari beton normal (www.ehow.co.uk). Dalam

penelitian lainnya, fly ash dapat menyerap air dan beberapa unsur hara sehingga dapat meningkatkan kualitas dengan baik (www.geology.com.cn).

Dalam hasil uji eksperimen fly ash per seratus gram dan telah di panaskan pada suhu yang berbeda-beda menunjukkan adanya penyusutan massa

sebelum dan sesudah diaktivasi menggunakan oven pada suhu yang variatif

yaitu 1750C, 2000C, dan 2500C. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan kadar

air yang terdadap dalam fly ash tersebut. Dari hasil percobaan tersebut dihasilkan bahwa massa setelah dilakukan aktivasi dan didiamkan dalam

udara bebas menunjukan kenaikan massa yang signifikan dari hari ke hari.

Dalam percobaan tersebut menunjukan bahwa komposisi kimia yang

terkandung dalamfly ashdapat mengikat molekul dalam udara bebas terutama uap air.

Tabel 1. Data percobaan

Temperatur Berat Berat setelah diaktivasi

fly ash awal 1 jam 1 x 24 jam 2 x 24 jam 175oC 100 gram 98,32 gram 99,28 gram 99,38 gram 200oC 100 gram 98,93 gram 99,96 gram 100,16 gram 250oC 100 gram 98,65 gram 99,2 gram 99,74 gram

Nilai unsur kimia Si dan Al yang terkandung dalam SiO2dan Al2O3

(10)

menghasilkan perbandingan sebesar 1,79. Hal tersebut membuktikan bahwa

unsur senyawa dalam fly ashmempunyai sifat mengikat molekul dalam udara bebas terutama uap air. Perbandingan SiO2dan Al2O3 di bawah angka 5 akan

semakin baik menyerap kadar uap air dalam udara sekitar.

Untuk itu, diadakan dilakukan penelitian ini dalam pembuatan dan pengujian

fly ashpelet teraktivasi fisik dengan variasi massa yang berbeda yaitu 55, 45, dan 35 gram pada motor bensin 4 langkah terhadap prestasi mesin dan emisi

gas buangnya.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh pemakaian fly ash pelet terhadap prestasi mesin motor bensin 4 langkah ditinjau dari konsumsi bahan bakar, percepatan

(acceleration) dan emisi gas buang.

2. Mengetahui massafly ash pelet yang optimal untuk meningkatkan prestasi mesin.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah diberikan agar pembahasan dari hasil yang didapatkan lebih

(11)

1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah sepeda motor bensin 4

langkah (110 cc) tahun 2006, kondisi mesin baik dan telah dilakukan tune-up/ servis rutin sebelum pengujian dilakukan.

2. Fly ashyang digunakan adalah berasal dari PLTU Tarahan. 3. Fly ashberbentuk pelet yang telah diaktivasi fisik.

4. Alat yang digunakan untuk membuat fly ashpelet adalah alat yang masih sederhana yang masih menggunakan cetakan. Oleh sebab itu, besar

tekanan pada saat pembuatan diabaikan.

5. Penilaian peningkatan prestasi mesin hanya berdasarkan konsumsi bahan

bakar,acceleration, dan emisi gas buang

D. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah,

hipotesa, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang motor bensin 4-langkah, sistem

karburator, teori pembakaran, parameter prestasi motor

bakar, fly ash, sifatfly ash, aktivasi fly ash, dan kegunaan fly ash.

(12)

Berisi beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian,

prosedur pengujian, dan diagram alir pengujian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Yaitu berisikan pembahasan dari data-data yang diperoleh

pada pengujian motor bensin 4-langkah 110 cc.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran

yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

(13)

A. Motor Bakar

Motor bakar adalah salah satu bagian dari mesin kalor yang berfungsi untuk

mengkonversi energi termal hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi

mekanis. Motor bakar pada umumnya dibedakan menjadi dua (Wardono,

2004) :

1. Motor bensin

Yang menjadi ciri utama dari motor bensin adalah proses pembakaran

bahan bakar yang terjadi di dalam ruang silinder pada volume tetap. Proses

pembakaran pada volume tetap ini disebabkan pada waktu terjadi

kompresi, dimana campuran bahan bakar dan udara mengalami proses

kompresi di dalam silinder, dengan adanya tekanan ini bahan bakar dan

udara dalam keadaan siap terbakar dan busi meloncatkan bunga listrik

sehingga terjadi pembakaran dalam waktu yang singkat sehingga

campuran tersebut terbakar habis seketika dan menimbulkan kenaikan

suhu dalam ruang bakar.

(14)

0 1

3

2

4

Volume spesifik, v

T ek an an , P TMB TMA

Motor bakar bensin 4-langkah adalah salah satu jenis mesin

pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi

menggunakan udara bercampur dengan bensin dan untuk

menyelesaikan satu siklusnya diperlukan empat langkah piston, seperti

ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1.Siklus motor bakar bensin 4-langkah (Heywood, 1988)

Untuk lebih jelasnya proses-proses yang terjadi pada motor bakar

bensin 4-langkah dapat dijelaskan melalui siklus ideal dari siklus udara

volume konstan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram P-v dari siklus ideal motor bakar bensin 4-langkah (Wardono, 2004).

(a) Langkah hisap (b) Langkah kompresi _{(c) Langkah ekspansi} _{(d) Langkah buang}

Katup keluar

Katup masuk busi

Kepala piston

(15)

Keterangan mengenai proses-proses pada siklus udara volume konstan

dapat dijelaskan sebagai berikut (Wardono, 2004):

a. Proses 0_{1 : Langkah hisap (Intake)}

Pada langkah hisap campuran udara-bahan bakar dari karburator

terhisap masuk ke dalam silinder dengan bergeraknya piston ke

bawah, dari TMA menuju TMB. Katup hisap pada posisi terbuka,

sedang katup buang pada posisi tertutup. Di akhir langkah hisap,

katup hisap tertutup secara otomatis. Fluida kerja dianggap sebagai

gas ideal dengan kalor spesifik konstan. Proses dianggap

berlangsung pada tekanan konstan.

b. 1) Proses 1_{2 : Langkah kompresi (Compression)}

Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam

keadaan tertutup. Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB

menuju TMA. Akibatnya campuran udara-bahan bakar

terkompresi. Proses kompresi ini menyebabkan terjadinya

kenaikan temperatur dan tekanan campuran tersebut, karena

volumenya semakin kecil. Campuran udara-bahan bakar

terkompresi ini menjadi campuran yang sangat mudah terbakar.

Proses kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik.

2) Proses 2_{3 : Langkah pembakaran volume konstan}

Pada saat piston hampir mencapai TMA, loncatan nyala api listrik

diantara kedua elektroda busi diberikan ke campuran udara-bahan

bakar terkompresi sehingga sesaat kemudian campuran

(16)

dan tekanan yang drastis. Kedua katup pada posisi tertutup. Proses

ini dianggap sebagai proses pemasukan panas (kalor) pada volume

konstan.

c. Proses 3_{4 : Langkah kerja/ekspansi (Expansion)}

Kedua katup masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang

terjadi selanjutnya mampu mendorong piston untuk bergerak

kembali dari TMA menuju TMB. Dengan bergeraknya piston

menuju TMB, maka volume gas pembakaran di dalam silinder

semakin bertambah, akibatnya temperatur dan tekanannya turun.

Proses ekspansi ini dianggap berlangsung secara isentropik.

d. 1) Proses 4_{1 : Langkah buang volume konstan (Exhaust)}

Saat piston telah mencapai TMB, katup buang telah terbuka secara

otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup.

Langkah ini dianggap sebagai langkah pelepasan kalor gas

pembakaran yang terjadi pada volume konstan.

2) Proses 1_{0 : Langkah buang tekanan konstan}

Selanjutnya piston bergerak kembali dari TMB menuju TMA. Gas

pembakaran didesak keluar melalui katup buang (saluran buang)

dikarenakan bergeraknya piston menuju TMA. Langkah ini

dianggap sebagai langkah pembuangan gas pembakaran pada

tekanan konstan.

2. Motor Diesel

Motor diesel memiliki ciri utama yaitu pembakaran bahan bakar di dalam

(17)

langkah hisap yang merupakan udara murni tersebut berada di dalam

silinder pada waktu piston berada di titik mati atas . Bahan bakar yang

masuk kedalam silinder oleh injector terbakar bersama dengan udara oleh suhu kompresi yang tinggi.

B. Proses Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia antara komponen-komponen bahan bakar

(Karbon dan hidrogen) dengan komponen udara (Oksigen) yang berlangsung

sangat cepat, yang membutuhkan panas awal untuk menghasilkan panas yang

jauh lebih besar sehingga menaikkan suhu dan tekanan gas pembakaran.

Elemen mampu bakar atau Combustible yang utama adalah hidrogen dan oksigen. Sementara itu, Nitrogen adalah gas lembam dan tidak berpartisipasi

dalam proses pembakaran. Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan

bakar menjadi elemen komponennya, yaitu hidrogen dan karbon, akan

bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, dan karbon bergabung

dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Kalau tidak cukup tersedia oksigen,

maka sebagian dari karbon, akan bergabung dengan oksigen menjadi karbon

monoksida. Akibat terbentuknya karbon monoksida, maka jumlah panas yang

dihasilkan hanya 30 persen dari panas yang ditimbulkan oleh pembentukan

karbon monoksida sebagaimana ditunjukkan oleh reaksi kimia berikut

(Wardono, 2004).

reaksi cukup oksigen: CO₂ CO₂393,5kJ_, _{... (1)}

(18)

Keadaan yang penting untuk pembakaran yang efisien adalah gerakan yang

cukup antara bahan bakar dan udara, artinya distribusi bahan bakar dan

bercampurnya dengan udara harus bergantung pada gerakan udara yang

disebut pusaran. Energi panas yang dilepaskan sebagai hasil proses

pembakaran digunakan untuk menghasilkan daya motor bakar tersebut.

Reaksi pembakaran dapat diliat di bawah ini :

CxHy+ (O2+ 3,773N2) CO2+ H2O + N2+ CO + NOx+ HC ... (3)

Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa proses pembakaran adalah proses

oksidasi (penggabungan) antara molekul-molekul oksigen (‘O’) dengan molekul-molekul (partikel-partikel) bahan bakar yaitu karbon (‘C’) dan

hidrogen (‘H’) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) pada kondisi pembakaran sempurna. Disini proses pembentukan CO2 dan

H2O hanya bisa terjadi apabila panas kompresi atau panas dari pemantik telah

mampu memisah/memutuskan ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi

partikel ‘O’ dan ‘O’, dan juga mampu memutuskan ikatan antar partikel bahan bakar (C-H dan/atau C-C) menjadi partikel ‘C’ dan ‘H’ yang berdiri

sendiri. Baru selanjutnya partikel ‘O’ dapat beroksidasi dengan partikel ‘C’

dan ‘H’ untuk membentuk CO2 dan H2O. Jadi dapat disimpulkan bahwa proses oksidasi atau proses pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak

pernah akan terjadi apabila ikatan antar partikel oksigen dan ikatan antar

partikel bahan bakar tidak diputus terlebih dahulu (Wardono, 2004).

Zat-zat pencemar udara dari hasil pembakaran dalam gas buang yaitu

(19)

1. Karbon monoksida (CO)

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa karbon monoksida (CO) sebagai

gas yang cukup banyak terdapat di udara, dimana gas ini terbentuk akibat

adanya suatu pembakaran yang tidak sempurna. Gas karbon monoksida

mempunyai ciri yang tidak berbau, tidak terasa, serta tidak berwarna.

Kendaraan bermotor memberi andil yang besar dalam peningkatan kadar CO

yang membahayakan. Di dalam semua polutan udara maka CO adalah

pencemar yang paling utama. Percampuran yang baik antara udara dan bahan

bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan

Turbocharger merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO.

Semakin kecil kadar CO semakin sempurna proses pembakarannya dan

bensin semakin irit, ini menunjukan bagaimana bahan bakar dan udara

tercampur dan terbakar. Semakin tinggi kadar CO semakin boros bensinnya,

ini menunjukan kurangnya udara dalam campuran.

Kendaraan bermotor 4 tak untuk tahun pembuatan 2010 ke bawah, standar

kandungan CO harus dibawah 5,5 %. Sementara untuk motor 4-tak tahun

pembuatan di atas 2010 harus memenuhi syarat kadar emisi gas buangnya CO

dibawah 4,5 %(KLH, 2006).

2. Hidrokarbon (HC)

Bensin adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang didapat di gas

buang kendaraan menunjukkan adanya bensin yang tidak terbakar dan

terbuang bersama sisa pembakaran. Apabila suatu senyawa hidrokarbon

(20)

tersebut adalah karbondioksida (CO₂) dan air (H₂O). Hidrokarbon (HC)

merupakan gas yang tidak begitu merugikan manusia, akan tetapi merupakan

penyebab terjadinya kabut campuran asap (smog). Pancaran hidrokarbon

yang terdapat pada gas buang berbentuk gasoline yang tidak terbakar.

Hidrokarbon terdapat pada proses penguapan bahan bakar pada tangki,

karburator, serta kebocoran gas yang melalui celah antara silinder dan torak

yang masuk ke dalam poros engkol yang biasa disebut blow by gases (gas lalu). Semakin kecil kadar HC pembakaran itu akan semakin sempurna, ini

menunjukan sedikitnya bahan bakar yang terbuang. Semakin tinggi kadar HC

semakin banyak sisa bahan bakar (gas yang tidak terbakar setelah gagal

pengapian) yang terbuang pada proses pembakaran, dan banyak bahan bakar

yang terbuang percuma.

Kendaraan bermotor 4 tak untuk tahun pembuatan 2010 ke bawah standar

kandungan hidrocarbon (HC) maksimal 2.400 ppm. Sementara untuk motor

4-tak tahun pembuatan di atas 2010 harus memenuhi syarat kadar emisi gas

buangnya hydrocarbon (HC) maksimal 2.000 ppm (KLH, 2006).

3. Karbondioksida (CO₂)

Konsentrasi CO₂menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di

ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR berada di angka

ideal, emisi CO₂berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus

atau terlalu kaya, maka emisi CO₂ akan turun secara drastis. Apabila CO₂

(21)

AFR terlalu kaya atau terlalu kurus. Perlu diingat bahwa sumber dari CO₂ini

hanya ruang baka. Apabila CO₂ terlalu rendah tapi CO dan HC normal,

menunjukkan adanya kebocoran exhaust pipe. Semakin tinggi kadar CO₂

semakin sempurna pembakarannya dan semakin bagus akselerasinya.

Semakin rendah kadar CO₂ini menandakan kerak diblok mesin sudah pekat

dan harus dioverhoul engine.

Kendaraan bermotor 4 tak untuk tahun pembuatan 2010 ke bawah, standar

kandungan CO₂ harus dibawah 5,5 %. Sementara untuk motor 4-tak tahun

pembuatan di atas 2010 harus memenuhi syarat kadar emisi gas buangnya

CO₂dibawah 4,5 %(KLH, 2006)

C Saringan Udara (Air Filter)

Gambar 3. Saringan udara

Air filter atau filter udara berfungsi untuk menyaring udara sebelum memasuki ruang bakar atau sebelum memasuki karburator (pada motor

bensin). Filter udara sangat diperlukan terlebih lagi dalam kondisi yang

udaranya banyak mengandung debu dan pasir, misalnya di tempat pekerjaan

(22)

disaring agar bebas dari debu, kotoran, atau uap air yang berlebihan. Apabila

udara yang masuk ruang bakar masih kotor maka akan terjadi pembakaran

yang tidak sempurna dan akibatnya suara mesin terdengar kasar, knalpot akan

mengeluarkan asap tebal, dan tenaga kendaraan menjadi kurang maksimal.

Selain itu, aliran udara yang memasuki ruang bakar akan mempengaruhi

homogenitas pencampuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar yang

akan mempengaruhi kinerja pembakaran (Alfianto, 2006 dalam Hartono,

2008). Dengan demikian saringan udara (filter) hanya berguna untuk

menangkap partikel-partikel kasar seperti debu dan kotoran. Akan tetapi

gas-gas yang terkandung di dalam udara seperti nitrogen, oksigen, uap air, dan

gas-gas lainnya yang berukuran nanometer(109m)

masih dapat lolos dari

filter tersebut.

D. Parameter Prestasi Motor Bensin 4-Langkah

Prestasi mesin biasanya dinyatakan dengan efisiensi thermal, ηth. Karena

pada motor bakar 4 langkah selalu berhubungan dengan pemanfaatan energi

panas / kalor, maka efisiensi yang dikaji adalah efisiensi thermal. Efisiensi

thermal adalah perbandingan energi (kerja / daya) yang berguna dengan

energi yang diberikan. Prestasi mesin dapat juga dinyatakan dengan daya

output dan pemakaian bahan bakar spesifik engkol yang dihasilkan mesin.

Daya output engkol menunjukan daya output yang berguna untuk menggerakan sesuatu atau beban. Sedangkan pemakaian bahan bakar spesifik

(23)

yang disuplai untuk menghasilkan kerja. Prestasi mesin sangat erat

hubungannya dengan parameter operasi, besar kecilnya harga parameter

operasi akan menentukan tinggi rendahnya prestasi mesin yang dihasilkan

(Wardono, 2004).

Untuk mengukur prestasi kendaraan bermotor bensin 4-langkah dalam

aplikasinya diperlukan parameter sebagai berikut (Niwatana, 2010) :

1. Konsumsi bahan bakar, semakin sedikit konsumsi bahan bakar kendaraan

bermotor bensin 4-langkah, maka semakin tinggi prestasinya.

2. Akselerasi, semakin tinggi tingkat akselerasi kendaraan bermotor bensin

4-langkah maka prestasinya semakin meningkat.

3. Waktu tempuh, semakin singkat waktu tempuh yang diperlukan pada

kendaraan bermotor bensin 4-langkah untuk mencapai jarak tertentu, maka

semakin tinggi prestasinya.

4. Putaran mesin, putaran mesin pada kondisi idle dapat menggambarkan normal atau tidaknya kondisi mesin. Perbedaan putaran mesin juga

menggambarkan besarnya torsi yang dihasilkan.

5. Emisi gas buang, motor dalam kondisi statis bisa dilihat emisi gas

buangnya pada rpm rendah dan tinggi.

E. Fly ash

Fly ash (abu terbang) adalah sisa pembakaran batubara. Fly ash merupakan salah satu limbah padat yang dihasilkan oleh industri yang menggunakan

(24)

sifat sebagai pozzolan, yaitu suatu bahan yang mengandung silika atau

alumina silika yang tidak mempunyai sifat perekat (sementasi) pada dirinya

sendiri tetapi dengan butirannya yang sangat halus bisa bereaksi secara kimia

dengan kapur dan air membentuk bahan perekat pada temperatur normal. Fly ash dapat digunakan sebagai bahan campuran untuk stabilisasi tanah ekspansif karena memiliki sifat sebagai pozzolan. Fly ash adalah bagian dari sisa pembakaran batubara yang berbentuk partikel halus amorf dan abu

tersebut merupakan bahan anorganik yang terbentuk dari perubahan bahan

mineral (mineral matter) karena proses pembakaran (dafi017.blogspot.com).

a. KarakteristikFly ash(Abu Terbang)

Fly ash (abu terbang) adalah bagian dari abu bakar yang berupa bubuk halus dan ringan yang diambil dari campuran gas tungku pembakaran yang

menggunakan bahan batubara. Abu terbang diambil secara mekanik dengan

sistem pengendapan elektrostatik. (Hidayat,1986)

Secara kimia abu terbang merupakan material oksida anorganik mengandung

silika dan alumina aktif karena sudah melalui proses pembakaran pada suhu

tinggi. Bersifat aktif yaitu dapat bereaksi dengan komponen lain dalam

kompositnya untuk membentuk material baru (mulite) yang tahan suhu tinggi.

(www.tekmira.esdm.go.id.)

(25)

abu relatif berat yang timbul dari suatu proses pembakaran suatu bahan yang

lazimnya menghasilkan abu.Fly ashdanbottom ash dalam konteks ini adalah abu yang dihasilkan dari pembakaran batubara. Rumus empiris abu terbang

batubara ialah: Si1.0Al0.45Ca0.51Na0.047Fe0.039Mg0.020K0.013Ti0.011.

(http://majarikanayakan.com)

Abu terbang merupakan limbah padat hasil dari proses pembakaran di dalam

furnace pada PLTU yang kemudian terbawa keluar oleh sisa-sisa

pembakaran. Fly ash merupakan residu mineral dalam butir halus yang dihasilkan dari pembakaran batu bara yang dihaluskan pada suatu pusat

pembangkit listrik. Fly ash terdiri dari bahan anorganik yang terdapat di dalam batu bara yang telah mengalami fusi selama pembakarannya. Bahan ini

memadat selama berada di dalam gas-gas buang. Karena partikel-partikel ini

memadat selama tersuspensi di dalam gas gas buang, partikel-partikel fly ash umumnya berbentuk bulat.Fly ash/bottom ashyang dihasilkan olehfluidized bed systemberukuran 100-200 mesh ( 1 mesh = 1 lubang/ inch2) . Ukuran ini relative kecil dan ringan, sedangkan bottom ash berukuran 20-50 mesh. (dafi017.blogspot.com)

Fly ash merupakan salah satu jenis partikulat yang dapat diklasifikasikan dalam debu. Hal ini karena biasanya Fly ashdipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Abu terbang (fly ash) sebagai limbah PLTU berbahan bakar batu bara

dikategorikan oleh Bapedal sebagai limbah berbahaya (B3). Sehubungan

dengan meningkatnya jumlah pembangunan PLTU berbahan bakar batubara

(26)

jumlah limbah PLTU pada tahun 2000 sebanyak 1,66 juta ton, sedangkan

pada tahun 2006 diperkirakan akan mencapai sekitar 2 juta ton. Khusus untuk

limbah abu dari PLTU, sejak tahun 2000 hingga tahun 2006, diperkirakan ada

akumulasi jumlah abu sebanyak 219.000 ton/tahun. Jika limbah abu ini tidak

dimanfaatkan akan menjadi masalah pencemaran lingkungan, yang mana

dampak dari pencemaran akibat abu terbang (fly ash) sangat berbahaya baik

bagi lingkungan maupun kesehatan. (www.tekmira.esdm.go.id.).

Faktor-faktor utama yang mempengaruhi dalam kandungan mineral fly ash (abu terbang)dari batu bara adalah:

_{Komposisi kimia batu bara}

_{Proses pembakaran batu bara}

_{Bahan tambahan yang digunakan termasuk bahan tambahan minyak untuk}

stabilisasi nyala api dan bahan tambahan untuk pengendalian korosi.

(dafi017.blogspot.com)

b. Proses PembentukanFly ash(Abu Terbang)

Sistem pembakaran batubara umumnya terbagi 2 yakni sistem unggun

terfluidakan (fluidized bed system) dan unggun tetap (fixed bed system atau

grate system). Disamping itu terdapat system ke-3 yakni spouted bed system atau yang dikenal dengan unggun pancar.

(27)

fluida. Teknik fluidisasi dalam pembakaran batubara adalah teknik yang

paling efisien dalam menghasilkan energi. Pasir atau corundumyang berlaku sebagai medium pemanas dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan biasanya

dilakukan dengan minyak bakar. Setelah temperatur pasir mencapai

temperature bakar batubara (300oC) maka diumpankanlah batubara. Sistem

ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun di bawah alat. Abu-abu

tersebut disebut dengan fly ash dan bottom ash. Teknologi fluidized bed biasanya digunakan di PLTU (Pembangkit Listruk Tenaga Uap). Komposisi

fly ashdanbottom ashyang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (80-90%) berbanding (10-20%) (dafi017.blogspot.com).

Fixed bed system atau Grate system adalah teknik pembakaran dimana batubara berada di atas conveyoryang berjalan atau grate. Sistem ini kurang efisien karena batubara yang terbakar kurang sempurna atau dengan

perkataan lain masih ada karbon yang tersisa. Abu yang terbentuk terutama

bottom ash masih memiliki kandungan kalori sekitar 3000 kkal/kg. Di China, bottom ashdigunakan sebagai bahan bakar untuk kerajinan besi (pandai besi). Teknologi Fixed bed system banyak digunakan pada industri tekstil sebagai pembangkit uap (steam generator). Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (15-25%) berbanding (75-25%)

(Koesnadi, 2008).

c. Sifat-sifatFly ash

Abu terbang mempunyai sifat-sifat yang sangat menguntungkan didalam

(28)

1.Sifat Fisik

Abu terbang merupakan material yang dihasilkan dari proses pembakaran

batubara pada alat pembangkit listrik, sehingga semua sifat-sifatnya juga

ditentukan oleh komposisi dan sifat-sifat mineral-mineral pengotor dalam

batubara serta proses pembakarannya. Dalam proses pembakaran batubara

ini titik leleh abu batu bara lebih tinggi dari temperatur pembakarannya.

Dalam kondisi ini menghasilkan abu yang memiliki tekstur butiran yang

sangat halus. Abu terbang batubara terdiri dari butiran halus yang

umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Adapun sifat-sifat fisiknya

antara lain :

a) Warna : abu-abu keputihan

b) Ukuran butir : sangat halus yaitu sekitar 100-200 mesh

2. Sifat Kimia

Pada intinya fly ash mengandung unsur kimia, antara lain: silika (SIO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga

mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO),

Titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2 dan K2O), sulfur trioksida (SO3),

pospor oksida (P2O5)dan karbon (CO). (http://dafi017.blogspot.com)

(29)

Tabel 2. Komposisi kimia pada limbah PLTU

Sifat kimia dari abu terbang batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang

dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya. Pembakaran

batubara lignit dan sub/bituminous menghasilkan abu terbang dengan

kalsium dan magnesium oksida lebih banyak daripada bituminus. Namun,

memiliki kandungan silika, alumina, dan karbon yang lebih sedikit

daripada bituminous. Kandungan karbon dalam abu terbang diukur dengan

menggunakan Loss Of Ignition Method (LOI), yaitu suatu keadaan Senyawa Abu dasar (%) Abu terbang (%)

Al2O3 24,0 30,8

CaO 2,7 4,0

Fe2O3 5,5 4,6

K2O 0,17 0,18

MgO 1,3 1,9

Na2O 1,0 1,3

P2O5 -

-SO3 0,18 0,23

SiO2 63,4 54,0

TiO2 -

-Fe + Si + Al 92,9 89,4

CaO bebas <0,06 <0,06

Kandungan Silika - 53,4

LOI 0,68 <0,5

D50 - 15,5 (µm)

(30)

hilangnya potensi nyala dari abu terbang batubara. Abu terbang batubara

terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau

berongga. Ukuran partikel abu terbang hasil pembakaran batubara

bituminous lebih kecil dari 0,075 mm. Kerapatan abu terbang berkisar

antara 2100 sampai 3000 kg/m3 dan luas area spesifiknya (diukur

berdasarkan metode permeabilitas udara Blaine) antara 170 sampai 1000 m2/kg, sedangkan ukuran partikel rata-rata abu terbang batubara jenis

sub-bituminous 0,01mm – 0,015 mm, luas permukaannya 1-2 m2/g, massa jenis (specific gravity ) 2,2 – 2,4 dan bentuk partikel mostly spherical , yaitu sebagian besar berbentuk seperti bola, sehingga menghasilkan

kecelakaan (workability ) yang lebih baik (Antoni, 2007 dalam Mheea.

Nck).

Fly ash adalah produk sampingan dari pembakaran bubuk batubara di

pembangkit listrik dan dikenal sebagai pozzolanik material. Salah satu

masalah utama dari semua pembakaran batubara dalam pembangkit listrik

adalah abu terbang yang tidak terpakai dan abu dasar karena mereka

memiliki efek pada lingkungan seperti polusi udara dan air tanah akibat

dari masalah kualitas logam dari abu terbang terutama yang tidak terpakai

yang memiliki ukuran partikel yang sangat kecil. Fly ash memiliki pori-pori yang besar dari beberapa partikel dimana dapat menyerap air dan

(31)

d. PemanfaatanFly ash(Abu Terbang)

Berbagai penelitian mengenai pemanfaatan abu terbang batubara sedang

dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak

buruknya terhadap lingkungan. Saat ini umumnya abu terbang batubara

digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat

beton selain itu, sebenarnya abu terbang batubara memiliki berbagai

kegunaan yang amat beragam:

1. Penyusun beton untuk jalan dan bendungan

2. Penimbun lahan bekas pertambangan

3. Recoverymagnetik,cenospheredan karbon 4. Bahan baku keramik, gelas

5. Bahan baku batubata, dan refraktori

6. Bahan penggosok (polisher)

7. Filler aspal, plastik, dan kertas

8. Pengganti dan bahan baku semen

9. Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization)

10. Konversi menjadi zeolit dan adsorben

Konversi abu terbang batubara menjadi zeolit dan adsorben merupakan

contoh pemanfaatan efektif dari abu terbang batubara. Keuntungan adsorben

berbahan baku abu terbang batubara adalah biayanya murah. Selain itu,

adsorben ini dapat digunakan baik untuk pengolahan limbah gas maupun

limbah cair. Adsorben ini dapat digunakan dalam penyisihan logam berat dan

(32)

dipakai secara langsung sebagai adsorben atau dapat juga melalui perlakuan

kimia dan fisik tertentu sebelum menjadi adsorben. Zeolit yang disintesis dari

abu terbang batubara dapat digunakan untuk keperluan pertanian. Zeolit

banyak dikonsumsi dalam pemurnian air, pengolahan tanah, dll. Zeolit dibuat

dengan cara mengkonversi aluminosilikat yang terdapat pada abu terbang

batubara menjadi kristal zeolit melalui reaksi hidrotermal

(http://dafi017.blogspot.com)

F. Tepung Tapioka

Tepung adalah partikel padat yang berbentuk butiran halus atau sangat halus

(tergantung pemakaiannya). Biasanya digunakan untuk keperluan penelitian,

rumah tangga, dan bahan baku industri. Tepung bisa berasal dari bahan nabati

misalnya tepung terigu dari gandum, tapioka dari singkong, maizena dari

jagung atau hewani misalnya tepung tulang dan tepung ikan.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Tepung)

Salah satu jenis tanaman pangan yang sudah lama dikenal dan banyak

dibudidayakan oleh petani di Indonesia adalah ubi kayu (Manihot Esculenta

Crantz). Potensi nilai ekonomis dan sosial ubi kayu merupakan bahan pangan yang berdaya guna,bahan baku berbagai industri, dan pakan ternak.(Setyadi,

1987 dalam Gunaryo 2010) dan mendefinisikan tepung tapioka sebagai hasil

ekstraksi ubi kayu yang telah mengalami pencucian secara sempurna serta

(33)

tapioka adalah pati, merupakan senyawa yang tidak mempunyai rasa dan bau.

(Malau, 2001)

Berbagai proses kimia yang dapat diterapkan pada modifikasi pati

diantaranya oksidasi, hidrolisa,cross-linkingataucross bondingdan subtitusi (Fleche, 1985). Maltodekstrin merupakan salah satu produk hasil hidrolisa

pati dengan menggunakan asam maupun enzim, yang terdiri dari campuran

glukosa, maltosa, oligosakarida, dan dekstrin (Deman, 1993). Lloyd dan

Nelson, 1984 dan Kennedy et al, 1995 dalam ebookpangan menyatakan

bahwa produk hasil hidrolisis enzimatis pati mempunyai karakteristik yaitu

tidak higroskopis, meningkatkan viskositas produk, membentuk matrik

hidrogel, mempunyai daya rekat, dan ada yang dapat larut dalam air seperti

laktosa.(undip.ac.id)

Mc Ready (1970) dalam menyatakan bahwa mekanisme gelatinisasi terjadi

pada suhu 60 – 850C yang mana pada temperatur inilah pati mengembang dan mengental dengan cepat dan pada saat itu tepung tapioka (pati) memiliki

daya rekat yang cukup tinggi.

Pati merupakan butiran granula yang bewarna putih mengkilat, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya tergantung dari panjang rantai C-nya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi yang larut dalam air disebut amilopektin.Granula pati tapioca berbentuk oval, berukuran 5-35 μ, kandungan amilosa, 17% dan amilopektin

(34)

tidak tahan terhadap kelembaban. Hal ini disebabkan karena tapioka memilki sifat menyerap air dan udara (Bowyer and Haygreen, 2003).

G. Arang Sekam Padi

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari

dua belahan yang disebutlemmadanpaleayang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan

sisa atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang

dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan

[image:34.595.250.397.352.464.2]

ternak dan energi atau bahan bakar, juga adsorben.

Gambar 5. Sekam padi

Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30% dari

bobot gabah. Penggunaan energi sekam bertujuan untuk menekan biaya

pengeluaran untuk bahan bakar bagi rumah tangga petani. Penggunaan Bahan

Bakar Minyak yang harganya terus meningkat akan berpengaruh terhadap

biaya rumah tangga yang harus dikeluarkan setiap harinya.

Menurut Suharno (1979) sekam padi memiliki komposisi kimiawi protein

kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,71%, karbohidrat kasar

33,71%, menurut DTC-IPB sekam padi memiliki komposisi karbon (zat

(35)

(1996) kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50% selulosa, 30% lignin, dan

20% silika.

Dengan komposisi kimiawi di atas, sekam padi dapat dimanfaatkan untuk

berbagai keperluan diantaranya:

 _{sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia}

furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri

kimia

 _{sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan}

silika (SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan

semen portland, bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah, (c) sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan

manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran

yang merata dan stabil.

Menurut Houston (1972) sekam memilikibulk density0,100 g/ml, nilai kalori antara 3300 -3600 kkal/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU.

Arang dapat dibuat dari bahan baku seperti kayu, tempurung kelapa, serbuk

gergaji, dan salah satunya adalah sekam padi. Sekam padi memiliki

komposisi kimia diantaranya terdiri dari protein kasar 3,03%, lemak 1,18%,

serat kasar 35,68%, abu 17,71%, karbohidrat kasar 33,71%, (Suharno, 1979),

menurut DTC-IPB sekam padi memiliki komposisi karbon (C) 1,33%,

Hidrogen (H) 1,54%, Oksigen (O) 33,64%, dan silika 16,98%. Sedangkan

menurut Ismail dan Waliuddin (1996) kandungan kimia sekam padi terdiri

(36)

padi akan diperoleh komposisi kimiawi arang yang terdiri dari 41,6% karbon

terikat (C terikat), kadar abu 52,2%, kandungan air 1,5%, dan zat mudah

terbang 12,5%.

(http://www.scribd.com/doc/35448981/Teknologi-Arang-Aktif-untuk-Pengendali-Residu-Pestisida-di-Lingkungan-Pertanian).

Dalam satu gram karbon (arang), pada umumnya memiliki luas permukaan

seluas 500-1500 , sehingga sangat efektif dalam menangkap

partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon bersifat

sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut.

Hanya dengan satu gram dari arang, akan didapatkan suatu material yang

memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari pengukuran

adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk

memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan

dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi arang itu sendiri.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif).

Menurut Ketaran (1980) dalam Subroto (2007), Arang adalah bahan padat

yang berpori-pori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang

mengandung unsur karbon (C). Sebagian besar pori-porinya masih tertutup

dengan hidrokarbon, dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri

dari fixed carbon, abu, air, nitrogen dan sulfur. Arang dengan komponen

penyusun utamanya berupa karbon dapat digunakan sebagai bahan bakar,

filter atau penyerap dengan diolah menjadi karbon aktif, pewarna dengan

diolah menjadi karbon black dan berbagai kebutuhan industri kimia lainnya.

(37)

industri logam, karena mengandung karbon bebas yang tinggi (>70%).

Kegunaan lainnya dari arang diantaranya adalah sebagai bahan penjernih,

arang kompos, dan baterai Lithium.

[image:37.595.176.442.259.542.2]

(http://oshin-mungil.blogspot.com/2011/11/pemanfaatan-arang-sekam-padi-dan-tanah.html)

Tabel 3. Komposisi kimia Arang sekam padi

No. Komponen Persen (%)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. SiO2 Carbon

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO4

Na2O

K2O

(38)

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan Pengujian

1. Spesifikasi motor bensin 4-langkah 110 cc

Dalam penelitian ini, mesin uji yang digunakan adalah motor bensin

4-langkah 110 cc, dengan merk Yamaha Jupiter Z. Adapun spesifikasi mesin uji

yang digunakan adalah sebagai berikut.

Merk dan tipe : Yamaha Jupiter Z

Tipe mesin : 4 langkah, SOHC

Sistem pendingin : Pendingin udara

Jumlah silinder : 1 (satu)

Diameter silinder : 51,0 mm

Langkah piston : 54,0 mm

Kapasitas silinder : 110,25 cc

Perbandingan kompresi : 9,3 : 1

Gigi transmisi : Rotary 4 Kecepatan (N-1-2-3-4-N)

Aki : 12 V / 5 Ah

Kapasitas tangki bahan bakar : 4,2 liter

(39)

[image:39.595.185.458.82.288.2]

Gambar 6. Yamaha Jupiter Z 110 cc

2. Alat yang digunakan

Berikut adalah alat-alat yang digunakan selama penelitian beserta

keterangannya:

a. Stopwatch

Stopwatchdigunakan untuk mengukur waktu pada saat pengujian.

b. Gelas ukur 100 ml

Gelas ukur 100 ml digunakan untuk mengukur volume bahan bakar.

Digunakan sebagai wadah bahan bakar ketika proses pengambilan data.

Sehingga tidak menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah

(40)

[image:40.595.272.379.80.215.2]

Gambar 7.Gelas ukur 100 ml

c. Tachometer

[image:40.595.267.378.337.457.2]

Tachometer yang dipakai dalam penelitian ini digunakan untuk mengetahui putaran mesin (rpm).

Gambar 8.Tachometer

d. Termometer Air Raksa

Termometer air raksa ini digunakan untuk mengetahui temperatur ruangan

saat pengujian.

[image:40.595.246.395.602.716.2]

(41)

[image:41.595.219.404.105.245.2]

e. Cetakan

Gambar 14. Cetakan

Gambar 10. Cetakan

Sebagai alat untuk mencetak hasil campuran fly ash, aquades dan tapioka yang sebelumnya diaduk.

f. Perangkat analog

[image:41.595.169.492.458.679.2]

Dalam penelitian ini, Speedometer, odometer, sudah berada dalam satu unit panel analog motor pada dashboard. Speedometer dengan ketelitian 10 km / jam, odometerdengan ketelitian 100 m.

Gambar 11. Perangkat analog

(42)

[image:42.595.235.400.118.237.2]

g. Tangki bahan bakar buatan 350 ml

Gambar 12. Tangki bahan bakar buatan 350 ml

Digunakan sebagai wadah bahan bakar ketika proses pengambilan data.

Sehingga tidak menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah

dalam proses pengukuran konsumsi bahan bakar.

h. Oven

Gambar 13. Oven

Digunakan untuk mengeringkan fly ash yang telah dibentuk pelet dan digunakan untuk aktivasi fisik.

i. Timbangan Digital

[image:42.595.190.399.383.526.2]

(43)

[image:43.595.239.407.83.204.2]

Gambar 14. Timbangan Digital

j. Kompor

Digunakan untuk memasak atau memanaskan campuran tepung

tapioka dan aquades.

Gambar 15. Kompor

k. Kemasanfly ash

[image:43.595.216.430.573.734.2]

Fly ashpelet dikemas dengan menggunakan kawat yang besarnya disesuaikan dengan ruangan pada rumah saringan udara.

(44)

3. Bahan utama

 Fly ash

Fly ashyang digunakan dalam penelitian ini berasal dari PLTU Tarahan yang mengandung komposisi kimia SiO2, Al2O3, MgO, CaO dan Fe2O3.

 Air aquades

Air ini dipakai untuk mencampurfly ashagar mudah dibentuk menjadifly ash pelet.

 Tepung Tapioka

Tepung tapioka yang digunakan adalah tepung tapioka yang dijual di pasaran

Bandar Lampung yang berfungsi sebagai bahan perekat.

B. Persiapan Fly ash

Fly ashdiayak dengan ukuran 200 mesh untuk mendapatkan ukuran partikel yang seragam. Proses pengayakan terlebih dahulu dilakukan dengan

menggunakan ayakan dengan ukuran 100 mesh yang bertujuan untuk

menyaring partikel yang lebih besar agar tidak tercampur dengan yang lebih

kecil. Kemudian dilakukan pengayakan dengan menggunakan ukuran 150

mesh dan akan menghasilkan ukuran partikel yang semakin halus. Dari hasil

pengayakan terakhir dapat diperoleh ukuran fly ash yang seragam yaitu 200 mesh. Semakin kecil ukuran partikel fly ash maka akan semakin kuat daya rekatnya. Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi berat fly ash yang diletakkan pada saringan udara sebelum masuk ke ruang bakar yaitu (55

(45)

C. Pencetakanfly ashMenjadi Pelet

Fly ash yang digunakan untuk pengujian dalam penelitian ini berasal dari PLTU Tarahan dan tepung tapioka ditimbang dengan menggunakan

timbangan digital sesuai komposisi dari konsentrasi yang diinginkan untuk

tiap spesimen pelet. Fly ash yang digunakan adalah fly ash yang telah dilakukan pengayakan dengan ukuran 200 mesh. Untuk pencetakan fly ash pelet ini mengunakan campuran komposisi 66 gram fly ash dengan 30 ml aquades dan 4 gram tapioka. Pertama-tama campuran aquades dengan tapioka

dimasak kurang lebih 5 menit hingga campuran tersebut berbentuk seperti

lem. Kemudian campuran tersebut diaduk dengan fly ash hingga merata dengan cara memasukkan fly ash sedikit demi sedikit kedalam campuran tersebut. Pencampuran tersebut dilakukan sampai terjadi sebuah adonan yang

kalis. Kemudian adonan tersebut diratakan dengan menggunakan ampia

hingga mendapatkan permukaan adonan yang sama rata. Setelah merata bisa

dilakukan pencetakan fly ashpelet dengan ukuran diameter lebar 10 mm dan tebal 3 mm. Proses pencetakan dilakukan secara manual dengan ukuran yang

(46)

mengemas fly ash tersebut supaya letak fly ash pelet merata pada saringan udara (gambar terlampir).

Selanjutnya, sepeda motor yang digunakan pada pengujian di servis rutin/tune

upterlebih dahulu sebelumnya agar mempunyai kondisi yang prima. Sebelum dilakukan pengujian berikut pengambilan data, kemudian mesin dipanaskan

beberapa menit lalu pengujian dilakukan. Selama dilakukannya proses

pengujian, sepeda motor diservis rutin dalam rentang waktu tertentu untuk

menjaga kondisinya agar selalu prima pada setiap pengujian. Berikut ini

[image:46.595.133.433.401.572.2]

adalah format data jenis filter.

Tabel 4. Format data jenis filter

No Jenis filter Massa Simbol

1 Tanpafly ash 0 gram Tanpa 2 55 gramfly ash 55 gram 55 FA

3 45 gramfly ash 45 gram 45 FA 4 35 gramfly ash 35 gram 35 FA 5 35 gram arang sekam 35 gram 35 AS

.

D. Prosedur Pengujian

(47)

2. Pengujian konsumsi bahan bakar (road test) dengan kondisi motor

menggunakan fly ash pelet dengan tebal 0,3 cm dan diameter 1 cm campuran tepung tapioka yang teraktifasi fisik.

Pengujian pada penelitian ini dikelompokkan menjadi dua yaitu pengujian

emisi dan pengujian berjalan. Adapun prosedur pengujiannya sebagai

berikut.

1. Prestasi Mesin

Data yang diambil dalam pengujian ini adalah pengujian prestasi mesin pada

pengujian berjalan untuk melihat perbandingan konsumsi bahan bakar dan

akselerasi tanpa fly ash dan menggunakan fly ash. Data yang diambil tiap pengujiannya melalui pengujian stasioner pada cuaca dan lokasi pengujian

yang sama. Data–data yang ditampilkan pada pengujian stasioner adalah data

konsumsi bahan bakar (liter) pada kecepatan konstan (40-60 km/jam) untuk

jarak 5 km dengan bukaan gas yang sama dan data akselerasi dari keadaan

diam (detik)

a. Pengujian konsumsi bahan bakar pada kecepatan rata-rata selama

perjalanan (50 km/jam) dengan jarak 5 km

Persiapan yang perlu dilakukan adalah botol berkapasitas

350 ml. Kemudian botol tampung disambungkan dengan

rapat bersama selang bensin dan diikat ke sisi samping

sepeda motor, setelah itu botol tersebut diisi dengan bensin

yang sudah disiapkan. Kemudian dilakukan pengujian

(48)

diukur pada odometer, sedangkan waktu tempuh diukur dengan stopwatch.Langkah pertama, menghidupkan mesin, setelah mesin menyala kemudian menginjak pedal gigi

perseneleng pada posisi “gigi 1”, setelah itu putar tuas gas

secara perlahan. Perpindahan dari gigi 1 ke gigi 2 pada saat

odometer menunjukkan angka 20 km/jam, selanjutnya perpindahan gigi 2 ke gigi 3 pada saat odometer menunjuk pada angka 35 km/jam dan yang terakhir perpindahan gigi 3

ke gigi 4 pada saat odometer menunjuk angka 50 km/jam. Selanjutnya mempertahankan kecepatan pada posisi 50

km/jam sampai jarak 5 km. Setelah mencapai jarak 5 km,

bensin yang tersisa diukur dengan gelas ukur, kemudian

jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin

yang tersisa, maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai

pada kondisi normal. Karena tempat pengujian (jalan yang

digunakan) tidak mencapai 5 km, maka pengujian dilakukan

pada jalan yang panjangnya 800 meter. Sehingga untuk

mencapai jarak 5 km, penulis harus berputar-putar kurang

lebih tujuh kali pada jalan tersebut. Pada saat berputar,

posisi gigi perseneling diturunkan sampai pada posisi 2, dan

kecepatan pada saat belok adalah 20 km/jam. Untuk

menanggulangi keadaan yang tidak setabil itu

(kecepatannya tidak konstan pada 50 km/jam), maka pada

(49)

km. Jarak tempuh ditambah 500 meter, karena pada saat

pengujian terdapat tujuh tikungan, dan disetiap tikungan

kecepatan diturunkan hingga 20 km/jam, dengan asumsi

penambahan jarak tempuh 500 meter tersebut dapat

menanggulangi pengurangan kecepatan pada saat berputar

arah tersebut (belok). Selanjutnya pengujian dilakukan

dengan kondisi motor yang dipasang fly ash dan arang sekam padi. Pengujian tersebut dilakukan dengan tiga (3)

kali pengulangan untuk masing-masing variasi massafly ash dan arang sekam padi. Pengujian dilakukan pada siang hari

dengan beban kendaraan yang sama dengan cuaca cerah

bersuhu 30-31oC. Format pencatatan data mengenai

konsumsi bahan bakar dapat dilihat di tabel 5.

b. Akselerasi dari keadaan diam 0–80 km/jam (detik)

Pengujian akselerasi menggunakan kondisi filter tanpa fly ash dan menggunakan fly ash cetak. Setelah semua persiapan dilakukan, motor yang telah dinyalakan harus

dalam keadaan berhenti (0 km/jam). Ketika gas mulai

ditekan, stopwatch mulai diaktifkan. Setelah sampai pada kecepatan yang diinginkan (80 km/jam), stopwatch dinon-aktifkan kemudian dicatat waktu tempuhnya. Untuk

mencapai kecepatan yang diinginkan (80 km/jm),

(50)

sesuai setiap pengujian. Tabel 6 menampilkan format data

akselerasi pada pengujian.

c. Akselerasi dari keadaan berjalan 40–80 km/jam (detik)

Parameter fly ash yang digunakan dan langkah-langkahnya sama seperti pada pengambilan data akselerasi dari keadaan

diam, hanya saja stopwatch mulai diaktifkan ketika kecepatan awal yaitu 40 km/jam hingga kecepatan akhir

yang diinginkan (80 km/jam) melakukan perpindahan

perseneling dari gigi 2 sampai gigi 4. Pada Tabel 7

ditampilkan salah satu jenis pengujian data akselerasi. Tabel

ini menampilkan data akselerasi pengujian kecepatan 40

hingga 80 km/jam.

d. Pengujian stasioner

Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang

digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan

membandingkan karakteristik kendaraan bermotor tanpa fly ash dengan fly ash aktivasi (fisik) dan massa yang telah ditentukan. Persiapan pertama yang dilakukan adalah memanaskan mesin agar

kondisi mesin di saat pengujian sudah optimal. Kemudian putar

setelan gas di bagian karburator untuk menentukan putaran mesin

yang dipakai dalam pengujian. Putaran mesin yang dipakai pada

(51)

Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar pada tangki buatan

yang mana bahan bakar tersebut telah diukur terlebih dahulu

melalui gelas ukur. Selanjutnya fly ash diletakkan pada saringan udara, setelah itu mesin dihidupkan dengan menghitung waktu

pengujian menggunakan stopwatch (5 menit). Setelah waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatchdinon-aktifkan. Kemudian bahan bakar yang terisi dalam tangki buatan tersebut

sisanya dituangkan kembali ke dalam gelas ukur untuk menghitung

[image:51.595.183.509.416.755.2]

jumlah yang terpakai dalam menit/liter.

Tabel 5. Format data variasi massafly ashpelet terhadap konsumsi bahan bakar kecepatan rata-rata (50 km/jam) dengan jarak 5 km

No. Massa Pengujian

ke-Konsumsi bahan bakar (ml)

1

1. Tanpa 2

3

1

2. 55 FA 2

3

1

3. 45 FA 2

3

1

4. 35 FA 2

3

1

(52)

[image:52.595.184.504.199.464.2]

3

Tabel 6. Format data variasi massa fly ash pelet, akselerasi 0–80 km/jam

Pengujian ke

Variasi massafly ash

Massafly

ash 55 gram 45 gram 35 gram

Waktu (detik)

1

2

3

Tabel 7. Format data variasi massa fly ash pelet, akselerasi 40–80 km/jam

Pengujian ke

Variasi massafly ash

Tanpa

fly ash 55 gram 45 gram 35 gram Waktu (detik)

1

[image:52.595.186.506.546.743.2]

(53)

[image:53.595.180.508.84.148.2]

3

Tabel 8. Format data variasi massafly ashpelet terhadap konsumsi bahan bakar kondisi stasioner.

No. Massa fly ash Pengujian

Ke-Konsumsi Bahan Bakar

3500 rpm 5000 rpm 1

1 Tanpa 2

3

Rata-rata

1

2 55 FA 2

3

Rata-rata

1

3 45 FA 2

3

Rata-rata

1

4 35FA 2

3

Rata-rata

1

5 35 AS 2

3

(54)

Knalpot

Fuel Gas Analizer 2. Pengujian Emisi

Pengujian emisi dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan fly ash terhadap emisi gas buang. Berikut ini skema pengujian emisi gas buang pada

[image:54.595.149.510.173.308.2]

sepeda motor :

Gambar 17.Skema peralatan

Pengujian emisi dilakukan pada kondisi stasioner dengan mengikuti prosedur

sebagai berikut:

1. Pemanasan Mesin

Tujuan dilakukannya pemanasan mesin adalah untuk mempersiapkan mesin

pada kondisi kerja.

2. KalibrasiGas Analizer

Setelah mesin berada pada kondisi kerja kemudian dilakukan kalibrasi gas analizer. Kalibrasi ini dilakukan secara otomatis.

3. Pengujian tanpa menggunakanfly ash.

Data yang didapatkan dari hasil pengukuran ini digunakan sebagai

pembanding dengan data pada pengukuran menggunakan fly ash. Langkah-langkah pengukuran sebagai berikut:

• Mesin dalam keadaan menyala dalam kondisiidle1000 rpm danprobesensor

(55)

• Nilai padafuel gas analizerdiprint datanya setelah 5 menit motor dihidupkan.

• Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran dilakukan kembali

untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 3500 rpm.

4. Pengujian menggunakanfly ash

Setelah pengukuran pertama selesai maka pengukuran kedua dilakukan

dengan langkah-langkah sebagai berikut:

• Setelah mesin dimatikan kemudianfly ashdipasang di Filter udara

• Setelahfly ash terpasang, mesin dihidupkan kembali lalu pengukuran diulang

kembali sesuai urutan pengukuran pertama.

• Pengukuran dilakukan dengan pergantian variasi ukuranfly ash.

5. Pengujian menggunakan arang sekam padi

Setelah pengukuran menggunakan fly ash selesai maka pengukuran selanjutnya dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

• Setelah mesin dimatikan kemudian arang sekam padi dipasang di Filter udara

• Setelah arang sekam padi terpasang, mesin dihidupkan kembali lalu

[image:55.595.160.512.586.746.2]

pengukuran diulang kembali sesuai urutan pengukuran pertama.

Tabel 9. Format data emisi tanpafly ashawal pengambilan data

Putaran mesin Pengulangan Kadar CO Kadar HC

Kadar CO2

(rpm) Ke- (%) (ppm) (%)

1500 1

1500 2

3500 1

(56)

[image:56.595.161.515.136.300.2]

Tabel 10. Format data emisi menggunakan fly ash pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 55 gram.

Putaran mesin, rpm Pengulangan Ke-Kadar CO, % Kadar HC, ppm Kadar CO2,%

1500 1

1500 2

3500 1

[image:56.595.160.515.379.517.2]

3500 2

1500 1

1500 2

3500 1

3500 2

1500 1

1500 2

3500 1

[image:56.595.160.515.596.736.2]

(57)

Tabel 13. Format data emisi menggunakan arang sekam padi pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 35 gram.

Putaran mesin,

rpm

Pengulangan

Ke-Kadar CO,

%

Kadar HC, ppm

Kadar CO2,%

1500 1

1500 2

3500 1

(58)

E. Diagram Alir Penelitian

Untuk diagram alir pada penelitian ini ditunjukkan oleh Gambar

[image:58.595.149.488.172.706.2]

sebagai berikut.

Gambar 18.Diagram alir penelitian

Kesimpulan dan saran

Penulisan laporan Ya Hasil dan Pembahasan tidak

Evaluasi, sesuai?

Servis rutin &tune up

Mulai

Persiapan bahan, alat uji & ukur

Datafly ash& kendaraan

bermotor

Pembuatan alat

Pengujian normal

Data

fly ashdengan variasi berat 55 gr, 45 gr, 35 gr pada saringan udara

Aktivasi fisik padafly ash

Pemasangnfly ashpada saringan udara

(59)

A. Simpulan

Berdasarkan data hasil pengujian yang diperoleh (data konsumsi bahan bakar

pada kecepatan rata-rata 50 km/jam, data akselerasi, dan data konsumsi bahan

bakar pada pengujian stasioner pada motor bensin uji Jupiter Z 110 cc, didapat

beberapa simpulan sebagai berikut:

1. Pada pengujian road test (berjalan) dan stasioner (diam) mengunakan fly ashpelet aktivasi fisik maupun arang sekam padi pelet aktivasi fisik secara keseluruhan dapat menghemat konsumsi bahan bakar. Tapi pada

penggunaan fly ash pelet aktivasi fisik lebih baik dibandingkan arang sekam padi pelet aktivasi fisik.

2. Pada pengujian road test saat cuaca cerah bersuhu 30-31oC peningkatan prestasi mesin paling baik diperoleh saat menggunakan fly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram mencapai 22,34%.

3. Pada pengujian akselerasi 0-80 km/jam saat kondisi lingkungan panas

bersuhu 30oC peningkatan prestasi mesin juga diperoleh saat

menggunakanfly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram.

4. Pada pengujian akselerasi 40-80 km/jam saat kondisi panas bersuhu 30oC

(60)

5. Secara umum fly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram mampu mereduksi emisi gas buang paling baik.Fly ashpelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram juga dapat meningkatkan kadar CO2paling baik.

6. Secara umum fly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram lebih baik dibandingkan dengan variasi yang lainnya.

7. Dalam penelitian ini pemakaian arang sekam padi kurang baik bila

dibandingkan denganfly ashyang digunakan pada motor Jupiter Z 110 cc.