Uji Performansi Teknis Penggunaan Minyak Jarak Pagar (Jatropha Curcas L.) Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Tanah Pada Kompor Tekan

(1)

SKRIPSI

UJI PERFORMANSI TEKNIS PENGGUNAAN MINYAK JARAK PAGAR

(Jatropha curcas L.) SEBAGAI BAHAN BAKAR PENGGANTI MINYAK TANAH PADA KOMPOR TEKAN

OLEH

DELLY RAMADHANI YUNITA

F14102054

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

Uji Performansi Teknis Penggunaan Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas

L.) Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Tanah Pada Kompor Tekan

Nama / NRP : Delly Ramadhani Yunita (F14102054) Tanggal Lulus : 31 Januari 2007

Dosen Pembimbing : 1. Ir. Agus Sutejo, MSi. 2. Ir. Edy Mulyono, MS.

RINGKASAN

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 (plant/vegetable oil) yang bahan bakunya tersedia secara lokal, mudah didapat dan terbarukan (renewable), antara lain minyak kelapa, kelapa sawit, kemiri, jarak, kacang tanah, jarak pagar dan minyak nabati tropik lainnya yang berpotensi (minyak biji karet, kapuk, biji sirsak, biji rambutan, biji nimba, dan biji mahoni). Salah satu tanaman sumber minyak nabati yang telah mendapat perhatian untuk diteliti dan dikembangkan di daerah tropika adalah tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) yang dapat tumbuh di lahan kering iklim kering seperti halnya tanaman jarak biasa/ jarak kaliki/ jarak kepyar (Ricinus communis).

Pengujian performansi teknis dilakukan dengan menggunakan kompor tekan dengan bantuan tekanan udara (pompa udara manual) untuk mempercepat aliran minyak jarak dari tangki minyak menuju nosel. Pada pengujian performansi teknis dilakukan water boiling test, pengamatan visual terhadap nyala api yang dihasilkan serta pengamatan tambahan, seperti timbulnya asap serta bau hasil pembakaran.

Kompor tekan yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari dua tipe, yaitu Pushp burner D202 (dengan diameter nosel 0.1 mm) dan Libra burner D203 (dengan diameter nosel 0.2 mm). Prinsip kerja kompor tekan adalah mengubah bahan bakar dari fase cair menjadi fase gas atau uap dan membakarnya dengan oksigen sehingga menyala dan menghasilkan energi panas.

Pada pembakaran kompor tekan dengan bahan minyak jarak mentah, proses pembakaran tidak terjadi sempurna. Hal ini karena bahan bakar yang keluar dari nosel masih dalam fase cair, sehingga bahan bakar banyak yang terbuang dan terbentuk suatu cairan yang berwarna hitam pekat dan berjelaga. Cairan hitam pekat ini menyebabkan ujung nosel menjadi tersumbat sehingga kompor padam. Untuk mengatasi tersumbatnya ujung nosel, maka nosel harus sering dibersihkan dari jelaga yang dapat menghambat proses pembakaran.

(3)

Konsumsi bahan bakar yang terbesar terjadi pada kompor tekan tipe D203 (bahan bakar minyak tanah) sebesar 146 g/menit.

Salah satu faktor tinggi rendahnya nilai energi yang dihasilkan adalah luas permukaan kompor serta luasan dari bagian-bagian yang memungkinkan terjadinya heat loss. Semakin luas permukaan kompor, maka proses pembakaran akan semakin besar dan energi yang dihasilkan juga akan meningkat. Sedangkan, semakin luas tempat terjadinya heat loss, maka energi yang dihasilkan akan menurun karena lebih banyak energi yang terbuang daripada yang terpakai. Pengamatan visual yang dilakukan pada pengujian ini adalah untuk melihat warna nyala api yang dihasilkan kompor tekan yang digunakan. Secara umum warna nyala api yang dihasilkan terbagi menjadi dua, yaitu nyala kuning dan nyala biru.

Pengamatan tambahan dilakukan untuk melihat apakah ada dampak dari proses pembakaran yang dilakukan, seperti adanya asap serta bau yang menyengat. Pada pembakaran dengan bahan bakar minyak tanah, hanya sedikit asap yang dihasilkan. Sedangkan, untuk pembakaran dengan bahan bakar minyak hasil blending, asap yang dihasilkan lebih banyak dan disertai dengan adanya bau yang menyengat.

Kendala-kendala yang dihadapi pada proses pembakaran minyak jarak : viskositas lebih besar dari minyak tanah, nilai kalor yang lebih rendah dari minyak tanah, serta kadar kotoran cenderung lebih besar dari minyak tanah.

(4)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

F14102054

2007

(5)

SKRIPSI

pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Oleh :

F14102054

Dilahirkan pada tanggal 4 Juni 1984 di Banda Aceh

Tanggal Lulus : 31 Januari 2007 Menyetujui,

Bogor, Februari 2007

Ir. Agus Sutejo, MSi. Ir. Edy Mulyono, MS.

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Mengetahui,

(6)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis merupakan Anak keempat dari bapak yang bernama Murni HS. (Almarhum) dan ibu bernama Hj. Marliah Usman yang dilahirkan di Banda Aceh pada tanggal 4 Juni 1984. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di MIN Banda Aceh pada tahun 1996. Penulis lalu melanjutkan pendidikan menengah di MTsN Banda Aceh 1 dan tamat pada tahun 1999. Setelah itu, penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMU Negeri 3 Banda Aceh dan tamat pada tahun 2002. Pada tahun 2002 itu juga, penulis melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan memilih sub program studi Teknik Mesin Pertanian bagian Ergonomika dan Elektronika Pertanian.

Selama menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor, penulis aktif di Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA), di Departemen Pengembangan Sumber Daya Manusia (PSDM) pada tahun kepengurusan 2004 - 2005 dan 2005 - 2006. Selain itu, penulis pada tahun 2005 dan 2006 menjadi Asisten Praktikum Mata Kuliah Ilmu Ukur Wilayah serta Asisten Praktikum Mata Kuliah Perbengkelan pada tahun 2006.

Penulis melakukan praktek lapangan di Water Treatment Plant (WTP) IPB Cihideung, Bogor pada tahun 2005 dengan judul “Aspek Keteknikan Pertanian di Water Treatment Plant (WTP) IPB Cihideung, Bogor”.

(7)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur hanyalah kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam, atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Uji Performansi Teknis Penggunaan Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Tanah Pada Kompor Tekan” ini. Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan penulis mulai Juli hingga Desember 2006.

Pada kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ir. Agus Sutejo, MSi. dan Ir. Edy Mulyono, MS. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, motivasi, dan transfer ilmunya kepada penulis.

2. Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M. Agr. selaku dosen penguji ujian skripsi yang telah memberikan masukan serta koreksi yang berharga kepada penulis. 3. Bapak Edy Mulyono dan Bapak Djajeng Sumangat, yang telah banyak

membantu penulis selama penelitian.

4. Mama dan keluarga, atas segala dukungan moril dan materil serta doa, kasih sayang, dan dukungan yang luar biasa kepada penulis.

5. Ridwan Arief atas bantuan dan pinjaman notebook-nya selama penelitian. 6. Teman-teman seperjuangan penulis: Basuki, Badhoet, Bagdo dan Titin,

Ichsan, Bagon, Prima, Mias atas segala bantuan, dukungan, dan kebersamaan selama penelitian.

7. Junita, Indie, Diana, Windi, Anjar dan Icha, Dhani, Gilank, (mas) Ado, Alam, Erika (DPT ‘39) dan teman-teman TEP ’39, atas segala canda, tawa, tangis, kebersamaan, dan hari-hari indah selama menuntut ilmu di Institut Pertanian Bogor.

8. Seluruh penghuni “Pondok Mawar Kencana” atas canda, tawa serta tangis selama kebersamaan kita.

(8)

Penulis menyadari bahwa karya ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran sangat penulis harapkan. Semoga karya ini dapat bermanfaat. Amiin.

Bogor, Januari 2007

(9)

(10)

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 41

A. KESIMPULAN ... 41

B. SARAN... 42

DAFTAR PUSTAKA... 43

(11)

SKRIPSI

OLEH

F14102054

2007

(12)

Uji Performansi Teknis Penggunaan Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas

L.) Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Tanah Pada Kompor Tekan

Nama / NRP : Delly Ramadhani Yunita (F14102054) Tanggal Lulus : 31 Januari 2007

Dosen Pembimbing : 1. Ir. Agus Sutejo, MSi. 2. Ir. Edy Mulyono, MS.

RINGKASAN

Pengujian performansi teknis dilakukan dengan menggunakan kompor tekan dengan bantuan tekanan udara (pompa udara manual) untuk mempercepat aliran minyak jarak dari tangki minyak menuju nosel. Pada pengujian performansi teknis dilakukan water boiling test, pengamatan visual terhadap nyala api yang dihasilkan serta pengamatan tambahan, seperti timbulnya asap serta bau hasil pembakaran.

Kompor tekan yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari dua tipe, yaitu Pushp burner D202 (dengan diameter nosel 0.1 mm) dan Libra burner D203 (dengan diameter nosel 0.2 mm). Prinsip kerja kompor tekan adalah mengubah bahan bakar dari fase cair menjadi fase gas atau uap dan membakarnya dengan oksigen sehingga menyala dan menghasilkan energi panas.

Pada pembakaran kompor tekan dengan bahan minyak jarak mentah, proses pembakaran tidak terjadi sempurna. Hal ini karena bahan bakar yang keluar dari nosel masih dalam fase cair, sehingga bahan bakar banyak yang terbuang dan terbentuk suatu cairan yang berwarna hitam pekat dan berjelaga. Cairan hitam pekat ini menyebabkan ujung nosel menjadi tersumbat sehingga kompor padam. Untuk mengatasi tersumbatnya ujung nosel, maka nosel harus sering dibersihkan dari jelaga yang dapat menghambat proses pembakaran.

(13)

Konsumsi bahan bakar yang terbesar terjadi pada kompor tekan tipe D203 (bahan bakar minyak tanah) sebesar 146 g/menit.

Salah satu faktor tinggi rendahnya nilai energi yang dihasilkan adalah luas permukaan kompor serta luasan dari bagian-bagian yang memungkinkan terjadinya heat loss. Semakin luas permukaan kompor, maka proses pembakaran akan semakin besar dan energi yang dihasilkan juga akan meningkat. Sedangkan, semakin luas tempat terjadinya heat loss, maka energi yang dihasilkan akan menurun karena lebih banyak energi yang terbuang daripada yang terpakai. Pengamatan visual yang dilakukan pada pengujian ini adalah untuk melihat warna nyala api yang dihasilkan kompor tekan yang digunakan. Secara umum warna nyala api yang dihasilkan terbagi menjadi dua, yaitu nyala kuning dan nyala biru.

Pengamatan tambahan dilakukan untuk melihat apakah ada dampak dari proses pembakaran yang dilakukan, seperti adanya asap serta bau yang menyengat. Pada pembakaran dengan bahan bakar minyak tanah, hanya sedikit asap yang dihasilkan. Sedangkan, untuk pembakaran dengan bahan bakar minyak hasil blending, asap yang dihasilkan lebih banyak dan disertai dengan adanya bau yang menyengat.

(14)

SKRIPSI

Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Oleh :

F14102054

2007

(15)

SKRIPSI

pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Oleh :

F14102054

Dilahirkan pada tanggal 4 Juni 1984 di Banda Aceh

Tanggal Lulus : 31 Januari 2007 Menyetujui,

Bogor, Februari 2007

Ir. Agus Sutejo, MSi. Ir. Edy Mulyono, MS.

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Mengetahui,

(16)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis merupakan Anak keempat dari bapak yang bernama Murni HS. (Almarhum) dan ibu bernama Hj. Marliah Usman yang dilahirkan di Banda Aceh pada tanggal 4 Juni 1984. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di MIN Banda Aceh pada tahun 1996. Penulis lalu melanjutkan pendidikan menengah di MTsN Banda Aceh 1 dan tamat pada tahun 1999. Setelah itu, penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMU Negeri 3 Banda Aceh dan tamat pada tahun 2002. Pada tahun 2002 itu juga, penulis melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan memilih sub program studi Teknik Mesin Pertanian bagian Ergonomika dan Elektronika Pertanian.

Selama menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor, penulis aktif di Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA), di Departemen Pengembangan Sumber Daya Manusia (PSDM) pada tahun kepengurusan 2004 - 2005 dan 2005 - 2006. Selain itu, penulis pada tahun 2005 dan 2006 menjadi Asisten Praktikum Mata Kuliah Ilmu Ukur Wilayah serta Asisten Praktikum Mata Kuliah Perbengkelan pada tahun 2006.

Penulis melakukan praktek lapangan di Water Treatment Plant (WTP) IPB Cihideung, Bogor pada tahun 2005 dengan judul “Aspek Keteknikan Pertanian di Water Treatment Plant (WTP) IPB Cihideung, Bogor”.

(17)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur hanyalah kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam, atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Uji Performansi Teknis Penggunaan Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Tanah Pada Kompor Tekan” ini. Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan penulis mulai Juli hingga Desember 2006.

Pada kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ir. Agus Sutejo, MSi. dan Ir. Edy Mulyono, MS. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, motivasi, dan transfer ilmunya kepada penulis.

2. Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M. Agr. selaku dosen penguji ujian skripsi yang telah memberikan masukan serta koreksi yang berharga kepada penulis. 3. Bapak Edy Mulyono dan Bapak Djajeng Sumangat, yang telah banyak

membantu penulis selama penelitian.

4. Mama dan keluarga, atas segala dukungan moril dan materil serta doa, kasih sayang, dan dukungan yang luar biasa kepada penulis.

5. Ridwan Arief atas bantuan dan pinjaman notebook-nya selama penelitian. 6. Teman-teman seperjuangan penulis: Basuki, Badhoet, Bagdo dan Titin,

Ichsan, Bagon, Prima, Mias atas segala bantuan, dukungan, dan kebersamaan selama penelitian.

7. Junita, Indie, Diana, Windi, Anjar dan Icha, Dhani, Gilank, (mas) Ado, Alam, Erika (DPT ‘39) dan teman-teman TEP ’39, atas segala canda, tawa, tangis, kebersamaan, dan hari-hari indah selama menuntut ilmu di Institut Pertanian Bogor.

8. Seluruh penghuni “Pondok Mawar Kencana” atas canda, tawa serta tangis selama kebersamaan kita.

(18)

Penulis menyadari bahwa karya ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran sangat penulis harapkan. Semoga karya ini dapat bermanfaat. Amiin.

Bogor, Januari 2007

(19)

(20)

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 41

A. KESIMPULAN ... 41

B. SARAN... 42

DAFTAR PUSTAKA... 43

(21)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). ... 4

Gambar 2. Diagram alir produksi biodiesel dengan proses ekstraksi ... 11

Gambar 3. Alat pengepres hidrolik... 13

Gambar 4. Kompor tekan... 20

Gambar 5. Diagram alir pengujian performansi teknis ... 23

Gambar 6. Bahan bakar yang digunakan untuk pengujian : A. Minyak jarak mentah, B. Blending 75%:25%, C. Blending 65%:35%, D. Blending 50%:50%, dan E. Minyak tanah ... 25

Gambar 7. Rancangan percobaan pengujian... 26

Gambar 8. Skema water boiling test ... 29

Gambar 9. Grafik hubungan antara jenis bahan bakar dengan lama penyalaan kompor D202 (menit) ... 35

Gambar 10. Grafik hubungan antara jenis bahan bakar dengan lama penyalaan kompor D203 (menit)... 36

Gambar 11. Grafik hubungan antara jenis bahan bakar dengan efisiensi pembakaran (%).. ... 37

Gambar 12 Grafik hubungan antara jenis bahan bakar dengan konsumsi bahan bakar per satuan waktu (g/menit). ... 38

Gambar 13. Grafik hubungan antara jenis bahan bakar dengan energi panas yang dihasilkan (kkal) ... 39

Gambar 14. Proses penyalaan kompor dengan bahan bakar minyak tanah menghasilkan api warna biru dengan sedikit kuning ... 55

Gambar 15. Proses penyalaan kompor dengan bahan bakar minyak jarak dan blending menghasilkan api warna kuning dengan sedikit biru .... 55

(22)

DAFTAR TABEL

Halaman

(23)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Contoh Perhitungan Water Boiling Test... 46 Lampiran 2. Hasil Pengujian Lama Penyalaan serta Pengamatan Visual ... 48 Lampiran 3. Kompor Tekan... 54 Lampiran 4. Foto-foto Pengujian ... 55

(24)

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Di daerah pedesaan dan perkotaan di Indonesia, sebagian besar bahan bakar yang digunakan untuk keperluan rumah tangga adalah minyak tanah dan biomassa terutama kayu bakar. Konsumsi bahan bakar minyak (BBM) secara nasional mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Di sisi lain, produksi minyak bumi dalam negeri menunjukkan penurunan. Menurut Automotive Diesel Oil dalam Sudradjat (2006)., konsumsi BBM selama tahun 2004 mencapai 61.7 juta kilo liter, dengan rincian 16.2 juta kilo liter premium, 11.7 juta kilo liter minyak tanah, 26.9 juta kilo liter minyak solar, 1.1 juta kilo liter minyak diesel, dan 5.7 juta kilo liter minyak bakar. Kemampuan produksi bahan bakar minyak di dalam negeri hanya sekitar 44.8 juta kilo liter, sehingga sebagian kebutuhan bahan bakar di dalam negeri harus diimpor. Setiap bulan, impor minyak mentah dan BBM mencapai 1.5 miliar dollar AS atau sekitar 15 triliun rupiah.

(25)

juga memiliki viskositas kinematis yang lebih tinggi yaitu 75,7 x 10-6 m2/det dibandingkan dengan minyak tanah yaitu 2,2 x 10-6 m2/det.

Tabel 1. Karakteristik fisik dan kimia minyak nabati dan petroleum a) Jenis minyak Titik

a) Muhlbauer, et al. (1998).

Jika dilihat dari nilai kalor pada minyak jarak pagar sebesar 39,65 MJ/kg yang tidak berbeda jauh dengan nilai kalor pada minyak tanah yaitu sebesar 43,50

MJ/kg, maka minyak nabati ini dapat digunakan sebagai substitusi minyak diesel atau minyak tanah sebagai bahan bakar (Stumpf dan Muhlbauer, 2002).

(26)

Di tingkat pedesaan, metode transesterifikasi masih sulit dilakukan oleh masyarakat awam karena memerlukan teknologi dan peralatan yang cukup mahal. Oleh karena itu perlu pendekatan yang berbeda supaya masyarakat awam dapat memanfaatkan minyak jarak pagar secara lebih mudah. Salah satu metode yang dilakukan adalah dengan memanfaatkan kompor bertekanan. Bahan bakar kompor bertekanan ini adalah minyak jarak pagar yang dicampur dengan minyak tanah.

Pemanfaatan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah tangga diharapkan dapat mengurangi ketergantungan pada penggunaan minyak tanah yang harganya diduga akan terus meningkat dan akan tidak terjangkau oleh masyarakat berpenghasilan rendah dan menengah. Pemanfaatan minyak jarak pagar diharapkan juga dapat mengurangi penggunaan kayu bakar untuk keperluan rumah tangga yang dapat berdampak buruk terhadap kelestarian hutan dan lingkungan.

B. TUJUAN

(27)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. MENGENAL JARAK PAGAR

Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiaceae, satu famili dengan karet dan ubi kayu. Klasifikasi tanaman jarak pagar adalah sebagai berikut :

Divisi : Spermatophyta Subdivisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbieceae Genus : Jatropha

Spesies : Jatropha curcas L.

Gambar 1. Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Sumber : Hambali et al., (2006).

(28)

1. Daun

Daun tanaman jarak pagar adalah daun tunggal berlekuk dan bersudut 3 atau 5. Daunnya lebar dan berbentuk jantung atau bulat telur melebar dengan panjang 5-15 cm. Helai daunnya bertoreh, berlekuk, dan ujungnya meruncing. Tulang daun menjari dengan jumlah 5-7 tulang daun utama. Daunnya dihubungkan dengan tangkai daun. Panjang tangkai daun antara 4-15 cm (Hambali et al., 2006).

2. Bunga

Bunga tanaman jarak pagar adalah bunga majemuk berbentuk malai, berwarna kuning kehijauan, berkelamin tunggal, dan berumah satu (putik dan benang sari dalam satu tanaman). Bunga betina 4-5 kali lebih banyak dari bunga jantan. Bunga jantan maupun bunga betina tersusun dalam rangkaian berbentuk cawan yang tumbuh di ujung batang atau ketiak daun. Bunganya mempunyai 5 kelopak berbentuk bulat telur dengan panjang kurang lebih 4 mm. Benang sari mengumpul pada pangkal dan berwarna kuning. Tangkai putik melengkung keluar berwarna kuning. Bunganya mempunyai 5 mahkota berwarna keunguan. Setiap tandan terdapat lebih dari 15 bunga (Hambali et al., 2006).

3. Buah

Buah tanaman jarak pagar berupa buah kotak berbentuk bulat telur dengan diameter 2-4 cm. Panjang buah 2 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm. Buah berwarna hijau ketika muda serta abu-abu kecoklatan atau kehitaman ketika masak. Buah jarak pagar terbagi menjadi 3 ruang, masing-masing ruang berisi satu biji sehingga dalam setiap buah terdapat 3 biji (Hambali et al., 2006).

Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Biji inilah yang banyak mengandung minyak dengan rendemen sekitar 35-34 % dan beracun (Aregheore et al., 2003).

(29)

B. BUDI DAYA TANAMAN JARAK PAGAR

1. Syarat Tumbuh

Pertumbuhan jarak pagar sangat cepat. Waktu yang paling baik untuk menanam jarak pagar adalah pada musim panas atau sebelum musim hujan. Tanaman jarak pagar tumbuh di dataran rendah sampai ketinggian sekitar 500 m di atas permukaan laut (dpl.). Menurut Hambali et al. (2006), tanaman ini dapat tumbuh pada curah hujan 300-2 380 mm/tahun dengan curah hujan optimum 625 mm/tahun. Tanah gembur sangat disukai tanaman jarak pagar sehingga pertumbuhannya kurang baik jika ditanam di tanah yang padat (liat). Temperatur tahunan rata-rata yang dibutuhkan jarak pagar adalah 20-28ºC. Tanaman jarak pagar dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah, antara lain di tanah berbatu, tanah berpasir, tanah liat, bahkan di tanah yang kurang subur.

2. Perbanyakan Tanaman

Perbanyakan tanaman jarak pagar bisa dilakukan dengan biji dan stek. Jika perbanyakan menggunakan biji, perakaran tanaman yang akan dihasilkan cenderung kuat. Perbanyakan dengan biji memerlukan waktu panen lebih lama daripada stek karena memerlukan waktu berkecambah sekitar 1 minggu. Jika perbanyakan menggunakan stek, sistem perakarannya lemah atau dangkal, tetapi tanaman lebih cepat dipanen daripada ditanam dengan biji (Hambali et al., 2006).

3. Persemaian

Persemaian jarak pagar sangat peka terhadap gulma. Karena itu, pengendalian gulma pada fase tersebut sangat diperlukan.

4. Penanaman

(30)

Jarak tanam yang lebar menyebabkan tanaman dapat berbuah lebih banyak, sedangkan pada jarak tanam yang lebih rapat harus dilakukan penjarangan. Pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh kesuburan tanah dan curah hujan. Jika kesuburan tanah rendah, pertumbuhan tanaman sangat bergantung pada ketersediaan air (Hambali et al., 2006).

5. Pemeliharaan

Pemangkasan tanaman jarak pagar perlu dilakukan agar percabangannya tumbuh banyak dan rimbun. Jika dikembangkan untuk perkebunan, bukan hanya pemangkasan yang diperlukan, tetapi juga penjarangan. Penjarangan diperlukan untuk mengurangi terjadinya kompetisi di antara tanaman yang akan digunakan sebagai sumber bibit atau setek. Pemangkasan dan penjarangan perlu dilakukan secara periodik (Aregheore et al., 2003).

6. Pemupukan

Apabila jarak pagar ditanam sebagai tanaman komersial, tanah perlu diberi pupuk. Tanaman jarak pagar memerlukan pupuk NPK. Hasil maksimal akan diperoleh jika ditambahkan pupuk yang mengandung kalsium, magnesium, dan sulfur. Apabila tanah kekurangan nitogen, bunga akan gugur dan produksi biji akan terganggu. Bakteri micorizal juga membantu pertumbuhan tanaman jarak pagar di lahan-lahanbyang kandungan fosfatnya terbatas (Hambali et al., 2006).

7. Pembungaan dan Pembuahan

(31)

8. Panen

Pemanenan buah dilakukan setelah biji masak, yaitu sekitar 90 hari setelah pembungaan. Biji masak ditandai dengan kulit buah berwarna kuning kecoklatan kemudian menjadi hitam. Biji yang sudah dipanen sebaiknya disimpan dalam suatu wadah yang rapat agar peningkatan kadar air pada biji tidak terjadi sehingga dapat mencegah kerusakan biji (Aregheore et al., 2003).

9. Pengolahan

Biji yang telah dipanen dikeringanginkan kemudian dikupas secara manual guna memisahkan biji dari kulitnya. Biji yang telah dikupas langsung dipecah untuk memisahkan tempurung biji dengan daging biji, kemudian dikeringkan dan dipres menggunakan mesin pengepres untuk mendapatkan minyak. Minyak yang masih kotor dimurnikan. Untuk menghasilkan biodiesel, minyak yang telah dimurnikan dicampur dengan metanol atau etanol guna mengurangi viskositas (kekentalan) dan meningkatkan daya pembakaran. Biji jarak yang telah dipanen harus segera diolah, karena penyimpanan akan menurunkan rendemen (Aregheore et al., 2003).

(32)

C. EKSTRAKSI MINYAK BIJI JARAK PAGAR

Minyak jarak pagar dihasilkan dengan mengekstrak biji keringnya, baik secara mekanis maupun kimiawi. Ekstraksi mekanis biasanya lebih mudah dan murah karena tidak membutuhkan teknologi proses yang rumit dan mahal. Kadar minyak jarak pagar terkandung dalam bijinya (whole seed) adalah 30-40 % (basis kering), sedangkan dari daging bijinya (kernel) 40-50 % (basis kering) dengan potensial produksi 1 590 kg minyak/ha/tahun (Soerawidjaja et al., 2005), lebih rendah dibandingkan minyak kelapa (2 260 kg minyak/ha/tahun) atau kelapa sawit (5 000 kg minyak/ha/tahun).

Tanaman jarak pagar menghasilkan biji yang terdiri dari 60 % berat kernel (daging biji) dan 40 % berat kulit. Inti biji (kernel) jarak pagar mengandung sekitar 40-45 % minyak sehingga dapat diekstrak menjadi minyak jarak dengan cara mekanis ataupun ekstraksi dengan pelarut seperti heksana. Minyak jarak pagar merupakan jenis minyak yang memiliki komposisi trigliserida yang mirip dengan minyak kacang tanah. Tidak seperti jarak kaliki (Ricinus communis), kandungan asam lemak esensial dalam minyak jarak pagar cukup tinggi sehingga sebernarnya dapat dikonsumsi sebagai minyak makan, asalkan racun yang berupa phorbol ester dan curcin dapat dihilangkan. Minyak jarak tidak lebih kental dibandingkan minyak nabati lainnya (Aregheore et al., 2003).

Secara kimiawi, minyak jarak pagar adalah trigliserida yang tersusun oleh asam lemak palmitat (14.2 %), stearat (6.9 %), oleat (43.2 %), linoleat (34.3 %), dan asam-asam lemak lainnya (1.1 %) seperti pada Tabel 2.

Tabel 2. Kandungan Asam Lemak Minyak Jarak (Akintayo, 2004)

Asam lemak Komposisi (%-berat)

(33)

Jenis asam lemak yang dominan adalah asam lemak oleat (C18H34O2) dan linoleat (C18H32O2) yang merupakan asam lemak tidak jenuh. Banyaknya ikatan rangkap pada asam lemaknya berpengaruh terhadap karakteristik fisik dan kimia minyaknya dan berdasarkan karakteristik itu, minyak jarak pagar digolongkan sebagai minyak semi-mengering (semi-drying oil) seperti halnya minyak kapuk dan kemiri (Akintayo, 2004).

Kelemahan minyak jarak pagar sebagai minyak nabati yaitu titik pembakaran tinggi yaitu 340oC sehingga tidak mudah terbakar bila dibandingkan dengan minyak tanah yang mempunyai titik pembakaran lebih rendah (50-55oC) sehingga lebih mudah terbakar. Minyak jarak juga mempunyai viskositas kinematis yang lebih tinggi yaitu 75,7 x 10-6 m2/det dibandingkan minyak tanah yaitu 2,2 x 10-6 m2/det (Muhlbauer, et al., 1998).

(34)

Gambar 2. Diagram Alir Produksi Biodiesel Dengan Proses Ekstraksi. Sumber : Sudradjat (2006).

(35)

D. PENGEPRESAN BIJI JARAK PAGAR

Beberapa metode yang dapat digunakan untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak adalah rendering, teknik pengepresan mekanis (mechanical expression), dan menggunakan pelarut (solvent extraction). Pengepresan mekanis merupakan cara pemisahan minyak dari bahan yang berupa biji-bijian. Cara ini paling sesuai untuk memisahkan minyak dari bahan yang kadar minyaknya tinggi, yaitu sekitar 30-70 %. Minyak jarak pagar terkandung dalam bahan yang berbentuk biji dengan kandungan minyak sekitar 35-45 %. Dengan demikian, metode ekstraksi yang paling sesuai untuk biji jarak yaitu teknik pengepresan mekanis (Hambali et al., 2006).

Dua cara yang umum digunakan pada pengepresan mekanis biji jarak pagar yaitu pengepresan hidrolik (hydraulic pressing) dan pengepresan berulir (expeller pressing) (Hambali et al., 2006). Cara lain adalah kombinasi pengepresan mekanis dengan ekstraksi pelarut, tetapi cara ini jarang digunakan.

1. Pengepresan Hidrolik

(36)

Gambar 3. Alat pengepres hidrolik

2. Pengepresan Berulir

(37)

Salah satu kelebihan pengepresan dengan menggunakn ulir (screw press) adalah proses dapat dilakukan secara kontinu sehingga kapasitas produksi menjadi lebih besar. Biji jarak dapat dimasukkan ke dalam alat pengepres secara kontinu, lalu minyak akan terekstrak keluar dari biji akibat pengepresan oleh ulir (screw). Kemudian, minyak dapat keluar dan langsung terpisah dari ampas (bungkil) yang keluar pada bagian ujung ulir (Hambali et al., 2006).

Kelebihan dari teknik pengempaan menggunakan alat pengepres tipe berulir (screw) adalah sebagai berikut :

a. Kapasitas produksi menjadi lebih besar karena proses pengepresan dapat dilakukan secara kontinu.

b. Menghemat waktu proses produksi karena tidak diperlukan perlakuan pendahuluan, yaitu pengecilan ukuran dan pemasakan/pemanasan.

c. Rendemen yang dihasilkan lebih besar.

3. Kombinasi Pengepresan Mekanis dengan Ekstraksi Pelarut

Teknik pengepresan mekanis juga dapat dikombinasikan dengan teknik ekstraksi menggunakan pelarut. Walaupun mutu yang dihasilkan bila menggunakan metode ekstraksi dengan pelarut cukup bagus, tetapi dari segi biaya produksi sangat mahal. Dengan demikian, kombinasi metode pengepresan dengan metode ekstraksi pelarut tidak sesuai untuk industri kecil menengah. Kombinasi teknik ini lebih sesuai bila diterapkan untuk industri besar (Hambali et al., 2006).

(38)

E. PEMURNIAN MINYAK

Tujuan utama proses pemurnian minyak adalah untuk menghilangkan rasa dan bau yang tidak enak, mencegah timbulnya warna yang tidak menarik, serta memperpanjang masa simpan minyak sebelum digunakan (Forson et al., 2004). Pada proses pembuatan biodiesel dari minyak jarak, minyak perlu dimurnikan terlebih dahulu untuk menghilangkan senyawa pengotor yang terkandung di dalam minyak jarak kasar. Senyawa pengotor yang masih terkandung di dalam minyak jarak dapat menyebabkan rendahnya kualitas biodiesel yang dihasilkan sehingga mesin diesel tidak dapat berjalan dengan baik atau bahkan dapat merusak bagian alat pada mesin diesel (Senthil Kumar et al., 2003) .

Senyawa pengotor yang biasa terkandung di dalam minyak jarak di antaranya adalah gum (getah atau lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air, dan resin), asam lemak bebas, dan senyawa pengotor lainnya. Sebagai contoh, asam lemak bebas yang terkandung di dalam biodiesel dapat menyebabkan terbentuknya karat (korosif) dan juga dapat menimbulkan jelaga (kerak) di permukaan injektor mesin diesel (Mittelbach et al., 2004). Gum pada minyak jarak akan meningkatkan viskositas biodiesel yang dihasilkan. Proses pemurnian minyak dapat dilakukan di antaranya adalah proses pemisahan gum (degumming), proses pemisahan asam lemak bebas (netralisasi), proses pemucatan (bleaching), dan bila dibutuhkan dilakukan proses penghilangan bau (deodorisasi).

1. Proses Pemisahan Gum (degumming)

(39)

2. Proses Pemisahan Asam Lemak Bebas (netralisasi)

Netralisasi adalah suatu proses pemisahan asam lemak bebas dari minyak atau lemak dengan cara mereaksikan asam lemak bebas basa atau pereaksi lainnya sehingga membentuk sabun. Pemisahan asam lemak bebas dapat juga dilakukan dengan cara penyulingan yang dikenal dengan istilah deasidifikasi (Hambali et al., 2006).

3. Proses Pemucatan (bleaching)

Pemucatan adalah suatu tahap proses pemurnian minyak untuk menghasilkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak. Pemucatan dapat dilakukan dengan mencampur minyak dengan sejumlah kecil adsorben, seperti tanah serap (fuller earth), lempung aktif (activated clay), dan arang aktif, atau dapat juga menggunakan bahan kimia. Adsorben akan menyerap zat-zat warna pengotor sehingga minyak akan menjadi lebih jernih (Hambali et al., 2006).

4. Proses Penghilangan Bau (deodorisasi)

(40)

F. PROSES PEMBAKARAN

Menurut Daywin et al. (1991), yang dimaksud dengan proses pembakaran adalah proses pencampuran antara bahan bakar dengan udara (oksigen) sehingga terbakar dan menghasilkan gas-gas CO2 dan H2O ditambah energi. Sebagai contoh :

CH4 + 2 O2 CO2 + H2O + Energi

Oksigen yang diperlukan diambil dari udara yang terdiri dari : ± 79% N2, ± 20% O2, dan ± 1% lainnya (Daywin et al., 1991).

Syarat terjadinya proses pembakaran pada bahan bakar (Daywin et al., 1991) ialah :

1. Adanya bahan bakar. 2. Adanya udara (oksigen).

3. Adanya titik nyala sebagai pemicu pembakaran.

Perbandingan berat dari bahan bakar dan udara disebut air-fuel ratio. Perbandingan tersebut ialah 15 : 1, setiap 15 bagian udara dibutuhkan 1 bagian bahan bakar. Pembakaran terjadi pada perbandingan 11.5 – 13.5 : 1 dimana 70 sampai 82% bahan bakar terbakar. Pembakaran yang ekonomis pada perbandingan 13 – 13.5 : 1 dimana 82 – 86% bahan bakar terbakar. Jika campuran terlalu kaya (8 : 1) maka asap sisa pembakaran menjadi hitam, tenaga kurang dan motor menjadi panas. Terjadi pencemaran udara dengan adanya CO. Kalau campuran terlalu miskin (16 : 1) umumnya tedak terjadi peletupan, kalaupun motor hidup tenaganya kurang dan cepat menjadi panas (Forson et al., 2004).

Salah satu dari kerugian motor bakar internal ialah menggunakan bahan bakar yang tertentu (hasil dari minyak bumi). Menurut Daywin et al. (1991), syarat-syarat yang diperlukan untuk bahan bakar ialah :

1. Mempunyai nilai energi tinggi.

2. Dapat diuapkan pada temperatur rendah.

3. Uap bahan bakar harus dapat dibakar dalam campuran dengan udara (oksigen).

(41)

5. Didapat dalam jumlah yang besar di dalam serta mudah dan tidak berbahaya digunakan dan diangkut.

Menurut Daywin et al. (1991), sifat-sifat bahan bakar yang penting ialah :

1. Mudah sukarnya diuapkan pada temperatur rendah.

2. Nilai atau kualitas anti-knock, dengan memberikan angka pada setiap macam bahn bakar. Untuk bahan bakar bensin digunakan angka oktana dan sebagai dasar ialah iso-oktana dengan angka 100. Detonasi ialah suara yang ditimbulkan oleh getaran suara di ruang peletupan.

3. Kotoran-kotoran yang dikandung, yaitu : - Belerang yang menyebabkan karat.

- Getah, dari hasil “cracking” biasanya kurang stabil dan lebih mudah membentuk getah. Getah menyebabkan adanya pengendapan.

(42)

G. KOMPOR TEKAN

Beberapa rancangan kompor pada dasarnya digolongkan menjadi dua tipe, yaitu kompor sumbu (wick burner) dan kompor bertekanan (pressure burner). Secara umum, kompor bertekanan menghasilkan power output dan efisiensi pembakaran yang lebih tinggi, sehingga bahan bakar yang digunakan lebih kecil untuk tiap satuan berat bahan yang dimasak (Wichert et al., 1987).

Prinsip kerja kompor tekan adalah mengubah bahan bakar dari fase cair menjadi fase gas atau uap dan membakarnya dengan oksigen sehingga menyala dan menghasilkan energi panas (Sudradjat, 2006).

Beberapa modifikasi rancangan kompor tekan (Stumpf dan Muhlbauer, 2002), antara lain: (1) pencampuran optimal minyak nabati dengan udara dalam vaporizer, (2) pencampuran optimal minyak nabati dengan minyak tanah (kerosen) atau etanol, (3) pemasangan lembaran/ tikar/ sumbu dari kapas, karung atau fiber glass untuk membantu mempercepat pembakaran awal, (4) percepatan mengalirnya minyak nabati dari tangki minyak dengan bantuan tekanan udara (pompa udara manual).

Kompor tekan memiliki beberapa bagian (Sudradjat, 2006), seperti : 1. Nosel.

Berfungsi sebagai lubang pengeluaran bahan bakar sehingga terjadi proses pembakaran bahan bakar oleh udara (oksigen).

2. Saluran penyalur bahan bakar dari tangki menuju nosel.

Berfungsi sebagai penyalur bahan bakar dari tangki menuju nosel, dimana selama proses penyaluran bahan bakar ikut dipanasi oleh proses pemanasan awal.

3. Mangkuk.

Berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pemanasan awal sehingga dapat memanasi bahan bakar agar viskositasnya menurun maka proses pembakaran akan menjadi lebih mudah.

4. Penyangga kompor.

(43)

Gambar kompor tekan dapat dilihat di bawah ini :

(44)

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. WAKTU DAN TEMPAT

Penelitian dilaksanakan mulai Juli hingga Desember 2006 meliputi pengujian performansi serta pengolahan data. Pengujian performansi serta pengukuran dilakukan di Laboratorium Lapang Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, IPB dan Ruang Bangsal Balai Besar Litbang Pascapanen Pertanian, Cimanggu, Bogor.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Alat

Peralatan yang digunakan berupa : Kompor tekan

Kompor tekan yang digunakan terdiri atas dua macam tipe, D202 (yang memiliki diameter nosel 0.1 mm) serta D203 (yang memiliki diameter nosel 0.2 mm). Gambar kompor tekan terlampir di Lampiran 3.

Pompa udara

Jenis pompa udara yang digunakan berupa pompa udara manual yang dilengkapi dengan air pressure gauge. Kertas saring dan wadah tertutup (jerigen)

Kertas saring digunakan saat proses penyiapan bahan, dalam hal ini penyiapan minyak jarak mentah. Minyak jarak hasil pengepresan masih mengandung kotoran-kotoran, seperti ampas sisa kulit biji jarak pagar serta pasir. Untuk itu kertas saring digunakan untuk menghasilkan minyak jarak yang bersih. Selanjutnya minyak jarak mentah ini disimpan di dalam wadah tertutup (jerigen) sebelum dipergunakan untuk pengujian.

Panci

(45)

Timbangan

Timbangan digunakan untuk menimbang massa bahan bakar dan massa panci yang digunakan pada pengujian water boiling test.

Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu air pada pengujian water boiling test. Termometer yang digunakan sebelumnya dikalibrasi terlebih dahulu dengan tujuan agar data hasil pengukuran akurat. Termometer yang digunakan merupakan termometer alkohol karena harganya yang lebih murah serta resikonya lebih kecil jika pecah. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur lama waktu pada saat penyalaan kompor tekan serta pada saat pengujian water boiling test (lama proses pendidihan berlangsung). Kalkulator serta alat tulis

Alat tulis diperlukan pada saat pencatatan data hasil pengujian. Sedangkan, kalkulator digunakan pada saat perhitungan serta analisis data yang diperoleh.

2. Bahan

Bahan pengujian berupa : Minyak jarak mentah

Minyak tanah (sebagai kontrol).

(46)

C. PROSEDUR PENELITIAN

Gambar 5. Diagram alir pengujian performansi teknis.

1. Efisiensi pembakaran (%) 2. Konsumsi bahan

bakar (g/menit) 3. Energi panas yang

dihasilkan (kkal) Persiapan alat

dan bahan

Pengamatan visual dan pengamatan tambahan Lama penyalaan

Selesai Mulai

Water Boiling Test

Waktu penyalaan kompor tekan

(menit)

-Warna nyala api

(47)

1. Persiapan alat dan bahan

a. Persiapan Alat

1. Kompor tekan yang akan digunakan terlebih dahulu harus diperiksa kondisi bagian-bagiannya, seperti saluran penyalur bahan bakar dari tangki menuju nosel tidak tersumbat dan nosel juga harus bersih (tidak tersumbat) sehingga proses pengujian dapat berjalan lancar. Kompor tekan yang digunakan dilengkapi dengan tangki bahan bakar.

2. Pompa udara yang digunakan harus dapat bekerja dengan baik.

3. Panci, termometer serta stopwatch dipersiapkan serta diperiksa keadaannya sebelum digunakan pada pengujian water boiling test.

b. Persiapan Bahan

(48)

Jenis bahan bakar yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 6 di bawah ini :

Gambar 6. Bahan bakar yang digunakan untuk pengujian : 1. Minyak jarak mentah, B. Blending 75%:25%, C. Blending 65%:35%, D. Blending 50%:50%, dan E. Minyak tanah.

b. Pengujian

Tahap pengujian dilakukan dengan menggunakan kompor tekan dengan 2 macam tipe. Bahan bakar yang digunakan terbagi menjadi : minyak jarak mentah, campuran minyak jarak dengan minyak tanah (blending) perbandingan 75%:25%, 65%:35% dan 50%:50%, serta minyak tanah sebagai pembanding (kontrol). Pengujian pemasakan dilakukan dengan memasak air dan efisiensinya diukur dengan metode Water Boiling Test. Pengamatan tambahan meliputi lama penyalaan, konsumsi bahan bakar per satuan waktu, energi panas yang dihasilkan, pengamatan visual terhadap keragaan nyala api (nyala kuning dan nyala biru) serta pengamatan tambahan, seperti timbulnya asap dan bau dari hasil pembakaran.

c. Analisis Data

(49)

(50)

Keterangan :

Spesifikasi kompor tekan # 1 (A) :

- Merk : Pushp burner - Tipe : D202

- Diameter nosel = 0.1 mm

- Diameter penampang kompor tekan = 7.8 cm - Tinggi kompor tekan = 10 cm

Spesifikasi kompor tekan # 2 (B) :

- Merk : Libra burner - Tipe : D203

- Diameter nosel = 0.2 mm

- Diameter penampang kompor tekan = 9 cm - Tinggi kompor tekan = 15.8 cm

Jenis bahan bakar yang diujikan :

- Minyak jarak mentah (a)

- Minyak campuran (blending) 75% minyak jarak dan 25% minyak tanah (b)

- Minyak campuran (blending) 65% minyak jarak dan 35% minyak tanah (c)

- Minyak campuran (blending) 50% minyak jarak dan 50% minyak tanah (d)

(51)

D. METODE PENGUJIAN

Pengujian performansi teknis dilakukan dengan menggunakan kompor tekan dengan bantuan tekanan udara (pompa udara manual) untuk mempercepat aliran minyak jarak dari tangki minyak menuju nosel. Pada pengujian performansi teknis dilakukan water boiling test, pengamatan visual terhadap nyala api yang dihasilkan serta pengamatan tambahan, seperti timbulnya asap serta bau hasil pembakaran. Kalibrasi termometer dilakukan sebelum pengujian dilakukan.

1. Lama Penyalaan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui berapa lama waktu yang diperlukan untuk start up (awal pengoperasian). Perhitungan waktu di mulai dari proses pemanasan awal sampai kompor tekan dapat menyala stabil.

Prosedur pengujian lama penyalaan :

• Siapkan kompor tekan yang akan digunakan. • Siapkan bahan bakar yang akan dipakai.

• Masukkan bahan bakar ke dalam tangki dan tutup rapat, kemudian beri tekanan pada tangki sebesar 50 psi atau sama dengan 350 kg/cm2 untuk mempercepat laju aliran bahan bakar dari tangki menuju kompor.

• Masukkan spirtus ke dalam mangkuk. Sulut dengan api agar terbakar untuk proses pemanasan awal.

• Amati serta catat waktu yang dibutuhkan untuk menyalakan kompor tekan.

(52)

2. Water Boiling Test

Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui efisiensi proses pemasakan, energi panas yang dihasilkan kompor serta konsumsi bahan bakar yang digunakan kompor per satuan waktu.

Prosedur pengujian water boiling test :

• Masukkan 2 kg air ke dalam panci yang telah disediakan.

• Masukkan termometer alkohol, kemudian baca suhu yang tertera sebagai suhu air awal.

• Timbang massa awal bahan bakar yang akan digunakan lalu masukkan ke dalam tangki dan tutup rapat.

• Beri tekanan pada tangki sebesar 50 psi atau sama dengan 350 kg/cm2 untuk mempercepat laju aliran bahan bakar dari tangki menuju kompor.

• Nyalakan kompor tekan kemudian amati perubahan-perubahan yang terjadi.

• Hentikan pengujian bila air telah mencapai suhu air mendidih (± 1000C). Baca suhu air akhir serta sisa bahan bakar dalam tangki.

termometer

air panci

pompa

tangki

Kompor tekan

(53)

3. Pengamatan Visual

Pengamatan visual dilakukan terhadap keragaan warna nyala api kompor tekan (nyala kuning dan nyala biru) serta pengamatan tambahan, seperti timbulnya asap dan bau dari hasil pembakaran.

Prosedur pengamatan visual :

• Siapkan kompor tekan yang akan digunakan. • Siapkan bahan bakar yang akan dipakai.

• Masukkan bahan bakar ke dalam tangki dan tutup rapat, kemudian beri tekanan pada tangki sebesar 50 psi atau sama dengan 350 kg/cm2 untuk mempercepat laju aliran bahan bakar dari tangki menuju kompor.

• Masukkan spirtus ke dalam mangkuk. Sulut dengan api agar terbakar untuk proses pemanasan awal.

• Tunggu sampai kompor tekan menyala stabil.

• Amati secara visual kemudian catat warna nyala api yang dihasilkan kompor tekan (nyala api berwarna biru atau kuning). • Amati dan catat bila timbul asap serta bau hasil pembakaran

(54)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian dilakukan secara bertahap mulai dari penyiapan bahan bakar sampai selesai dilakukan proses pembakaran. Mula-mula bahan bakar dan kompor tekan disiapkan. Bahan bakar berupa minyak jarak mentah, minyak tanah serta campuran minyak jarak dengan minyak tanah (blending) serta minyak tanah sebagai pembanding (kontrol). Sebelum proses pembakaran dilakukan, masing-masing bahan bakar ditimbang terlebih dahulu dengan massa 2000 gr (2 kg). Sebelum digunakan, kompor tekan dibersihkan serta diperiksa terlebih dahulu apakah nosel kompor yang akan digunakan tidak tersumbat sehingga tidak menghambat proses pembakaran yang akan dilakukan. Masukkan air yang telah ditimbang tersebut ke dalam panci kemudian ukur suhu air mula-mula sebelum dididihkan. Bahan bakar ditimbang massanya sebanyak 1 kg kemudian dimasukkan ke dalam tangki bahan bakar. Berikan tambahan tekanan udara ke dalam tangki sebesar 50 psi (350 kg/cm2) dengan tujuan untuk mempercepat aliran bahan bakar menuju nosel.

Menurut Daywin et al. (1991), yang dimaksud dengan proses pembakaran adalah proses pencampuran antara bahan bakar dengan udara (oksigen) sehingga terbakar dan menghasilkan gas-gas CO2 dan H2O ditambah energi. Syarat terjadinya proses pembakaran pada bahan bakar ialah :

1. Adanya bahan bakar. 2. Adanya udara (oksigen).

3. Adanya titik nyala sebagai pemicu pembakaran.

(55)

Kompor tekan yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari dua tipe, yaitu Pushp burner D202 (dengan diameter nosel 0.1 mm) dan Libra burner D203 (dengan diameter nosel 0.2 mm). Kedua kompor ini memiliki bagian-bagian yang sama (Sudradjat, 2006), seperti : nosel, saluran penyalur bahan bakar dari tangki menuju nosel, mangkuk (untuk proses pemanasan awal), serta penyangga kompor.

Prinsip kerja kompor tekan adalah mengubah bahan bakar dari fase cair menjadi fase gas atau uap dan membakarnya dengan oksigen sehingga menyala dan menghasilkan energi panas (Sudradjat, 2006).

Perbandingan berat dari bahan bakar dan udara disebut air-fuel ratio. Perbandingan tersebut ialah 15 : 1, setiap 15 bagian udara dibutuhkan 1 bagian bahan bakar. Pembakaran terjadi pada perbandingan 11.5 – 13.5 : 1 dimana 70 sampai 82% bahan bakar terbakar. Pembakaran yang ekonomis pada perbandingan 13 – 13.5 : 1 dimana 82 – 86% bahan bakar terbakar (Forson et al., 2004).

Pada pembakaran kompor tekan dengan bahan minyak jarak mentah, proses pembakaran tidak sempurna. Hal ini disebabkan karena bahan bakar yang keluar dari nosel masih dalam fase cair, sehingga bahan bakar banyak yang terbuang dan terbentuk cairan yang berwarna hitam pekat serta berjelaga. Cairan hitam pekat ini menyebabkan ujung nosel menjadi tersumbat yang menyebabkan kompor menjadi padam. Untuk mengatasi tersumbatnya ujung nosel, maka nosel harus sering dibersihkan dari jelaga yang dapat menghambat proses pembakaran.

(56)

(57)

A. LAMA PENYALAAN

Yang dimaksud dengan lama penyalaan pada pengujian ini adalah lama waktu yang diperlukan untuk menyalakan kompor tekan yang digunakan. Lama waktu mulai dihitung mulai dari proses pemanasan awal sampai kompor tekan tersebut padam.

Lama atau tidaknya waktu penyalaan tergantung dari mudah tidaknya bahan bakar tersebut terbakar. Bahan bakar dikatakan mudah terbakar bila titik pembakarannya (ignition point) yang dimiliki oleh bahan bakar yang digunakan pada proses pembakaran rendah.

Dalam pengujian lama penyalaan ini dapat dikatakan bahwa kompor tekan dengan bahan bakar minyak tanah yang memiliki waktu penyalaan yang sesaat tetapi lama menyala yang lama. Minyak tanah dikatakan mudah terbakar karena memikili ignition point yang lebih rendah bila dibandingkan dengan minyak jarak mentah, yaitu sebesar 50-55 0C untuk minyak tanah dan sebesar 340 0C untuk minyak jarak. Hal inilah yang menyebabkan pengujian lama penyalaan untuk kompor tekan dengan bahan bakar minyak jarak mentah dan minyak hasil blending membutuhkan waktu penyalaan yang lama,sedangkan lama menyala yang tidak lama.

Untuk kompor tekan dengan bahan bakar minyak jarak mentah, waktu yang dibutuhkan untuk penyalaan sangat lama (>20 menit) dan hanya menyala selama 2 menit kemudian nosel akan tersumbat sehingga menghambat keluarnya bahan bakar (nyala api akan tersendat dan tidak beraturan) yang menyebabkan kompor tekan akan padam. Kompor tekan dengan bahan bakar minyak jarak mentah belum dapat digunakan pada pengujian ini, karena pada saat proses pemanasan awal untuk menurunkan viskositas minyak jarak agar mudah terbakar tidak tercapai. Minyak jarak mentah juga memiliki titik pembakaran (ignition point) yang lebih tinggi (340 0C) dibandingkan minyak tanah (50-55 0C) sehingga sulit terbakar.

Pengujian lama penyalaan dilakukan dengan tiga kali ulangan untuk masing-masing kompor tekan.

(58)

apakah aliran bahan bakarnya masih lancar atau tersendat. Bila aliran bahan bakar mulai tersendat, segera bersihkan bagian ujung nosel karena sudah mulai tersumbat dan agar api akan tetap menyala.

Salah satu penyebab tersumbatnya ujung nosel adalah adanya cairan hitam pekat yang keluar selama pembakaran berlangsung. Cairan hitam pekat ini mengandung jelaga yang dapat membuat ujung nosel tersumbat sehingga pembakaran jadi terhambat.

(59)

0

Efisiensi sistem pembakaran merupakan perbandingan jumlah panas untuk menaikkan suhu air dan untuk penguapan terhadap panas bahan bakar terpakai. Panas bahan bakar terpakai tersebut adalah selisih massa bahan bakar awal dikali nilai panasnya dengan massa bahan bakar sisa dikali nilai panasnya (Foster, 2000).

Efisiensi pembakaran dipengaruhi oleh jumlah panas yang digunakan untuk mendidihkan air dan jumlah panas yang dihasilkan oleh bahan bakar yang telah direduksi oleh heat loss yang terjadi selama proses berlangsung.

(60)

0

Pada Gambar 11 di atas dapat dilihat adanya perbedaan besarnya nilai efisiensi pembakaran pada masing-masing bahan bakar dan masing-masing kompor tekan. Kompor tekan D202 memiliki nilai efisiensi yang rendah, yaitu 22.8% (bahan bakar blending 65%:35%). Hal ini disebabkan karena terjadi heat loss yang mereduksi jumlah panas yang diterima oleh kompor lebih besar sehingga jumlah panas yang dihasilkan lebih kecil atau rendah. Sedangkan, efisiensi pembakaran yang tertinggi terjadi pada kompor tekan tipe D203 (bahan bakar minyak tanah) sebesar 78%.

Pada pengujian water boiling test, terjadi perpindahan panas secara : konduksi (pada dinding panci), konveksi (pada air yang dididihkan), serta radiasi (pancaran panas pembakaran dari kompor tekan).

(61)

2. Konsumsi Bahan Bakar per satuan Waktu

Kompor tekan yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari dua tipe (D202 dan D203) yang memiliki ukuran nosel yang berbeda. Kompor tekan tipe D202 memiliki diameter nosel 0.1 mm serta untuk kompor tekan tipe D203 memiliki diameter nosel 0.2 mm.

Konsumsi bahan bakar dari kedua kompor tekan ini berbeda karena konsumsi bahan bakar dipengaruhi oleh laju aliran pembakaran dan tinggi rendahnya viskositas suatu bahan bakar. Laju aliran pembakaran yang berbeda terjadi disebabkan oleh banyak sedikitnya bahan bakar yang keluar dan terbakar selama proses pembakaran berlangsung (Alamsyah, 2006).

(62)

3. Energi Panas yang Dihasilkan

Energi panas yang dihasilkan pada proses pembakaran merupakan hasil perkalian dari massa bahan bakar yang terpakai dengan nilai kalornya. Hasil dari perkalian tersebut dinamakan sebagai energi panas yang masuk (Qin). Energi panas yang masuk (Qin) ini tidak seluruhnya digunakan dalam

proses pembakaran karena adanya heat loss yang terjadi selama proses pembakaran (Abdullah, et al., 1998).

0 kompor tekan tipe D203 dengan bahan bakar blending 50%:50% mempunyai nilai tertinggi, yaitu sebesar 4107 kkal. Hal ini disebabkan karena adanya faktor pengali antara massa bahan bakar yang terpakai dengan nilai kalornya, dimana pada kasus bahan bakar hasil blending maka nilai kalornya juga akan dijumlahkan sesuai dengan perbandingan yang ada.

(63)

meningkat. Sedangkan, semakin luas tempat terjadinya heat loss, maka energi yang dihasilkan akan menurun karena lebih banyak energi yang terbuang daripada yang terpakai.

C. PENGAMATAN VISUAL

1. Pengamatan Visual

Pengamatan visual yang dilakukan pada pengujian ini adalah untuk melihat warna nyala api yang dihasilkan kompor tekan yang digunakan. Secara umum warna nyala api yang dihasilkan terbagi menjadi dua, yaitu nyala kuning dan nyala biru.

Perbedaan warna nyala api ini dipengaruhi oleh faktor komposisi bahan bakar dengan udara untuk pembakaran. Semakin banyak bahan bakar yang terbakar, maka api akan menyala dengan warna kuning dan disertai dengan bunyi (noise). Sedangkan, semakin banyak komposisi udara, maka kompor tidak akan menyala hanya akan mengeluarkan bunyi (noise) disertai dengan asap putih. Untuk mendapatkan nyala biru, maka diperlukan nilai komposisi bahan bakar dengan udara yang tepat. Dalam pengujian ini pengaturan besar kecilnya bahan bakar untuk pembakaran diatur secara manual, maka didapatkan nyala api biru pada bagian bawah pemecah flame dan pada bagian atasnya terdapat nyala api kuning.

2. Pengamatan Tambahan

Pengamatan tambahan dilakukan untuk melihat apakah ada dampak dari proses pembakaran yang dilakukan, seperti adanya asap serta bau yang menyengat. Pada pembakaran dengan bahan bakar minyak tanah, hanya sedikit asap yang dihasilkan. Sedangkan, untuk pembakaran dengan bahan bakar minyak hasil blending, asap yang dihasilkan lebih banyak dan disertai dengan adanya bau yang menyengat.

(64)

KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

1. Pada pengujian water boiling test, terjadi perpindahan panas secara : konduksi (pada dinding panci), konveksi (pada air yang dididihkan), serta radiasi (pancaran panas pembakaran dari kompor tekan).

2. Untuk kompor tekan dengan bahan bakar minyak jarak mentah, waktu yang dibutuhkan untuk penyalaan sangat lama (>20 menit) dan hanya menyala selama 2 menit kemudian nosel akan tersumbat yang menyebabkan kompor tekan akan padam.

3. Kompor tekan D202 memiliki nilai efisiensi yang rendah, yaitu 22.8% (bahan bakar blending 65%:35%). Hal ini disebabkan karena terjadi heat loss yang mereduksi jumlah panas yang diterima oleh kompor lebih besar sehingga jumlah panas yang dihasilkan lebih kecil atau rendah. Sedangkan, efisiensi pembakaran yang tertinggi terjadi pada kompor tekan tipe D203 (bahan bakar minyak tanah) sebesar 78%.

4. Energi panas yang dihasilkan kompor tekan tipe D203 dengan bahan bakar blending 50%:50% mempunyai nilai tertinggi, yaitu sebesar 4107 kkal. Hal ini karena adanya faktor pengali antara massa bahan bakar yang terpakai dengan nilai kalornya, dimana pada kasus bahan bakar hasil blending maka nilai kalornya juga akan dijumlahkan sesuai dengan perbandingannya.

5. Kendala-kendala yang dihadapi pada proses pembakaran minyak jarak : viskositas lebih besar dari minyak tanah, nilai kalor yang lebih rendah dari minyak tanah, serta kadar kotoran cenderung lebih besar dari minyak tanah.

(65)

B. SARAN

1. Perlu dianalisis lebih lanjut berapa komposisi antara bahan bakar dengan udara (oksigen) yang sesuai untuk menghasilkan proses pembakaran yang sempurna

2. Perlu penelitian lanjutan mengenai modifikasi kompor tekan yang efektif serta efisien.

3. Modifikasi kompor tekan difokuskan pada proses pemanasan awal (pre-heating) dengan tujuan untuk menurunkan nilai viskositasnya serta nosel yang digunakan sebaiknya terbuat dari baja tahan karat (stainless steel) agar tidak berkarat akibat cairan hitam yang mengandung jelaga yang keluar selama proses pemanasan berlangsung.

(66)

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, K., et. al. 1998. Energi dan Elektrifikasi Pertanian. JICA. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Akintayo, E. T. 2004. Characteristic and Composition of Parkia biglobbossa and Jatropha curcas oils and cakes. Bioresource technology, 92. pp. 307-310.

Alamsyah, A. N. 2006. Biodiesel Jarak Pagar. AgroMedia Pustaka. Jakarta. Aregheore, E. M., Becker, K., and Makkar H. P. S. 2003. Detoxification of a

Toxic Variety of Jatropha curcas Using Heat and Chemical Treatments, and Preliminary Nutritional Evaluation with Rats. S. Pac. J. Nat. Sci., 21. pp. 50-56.

Daywin, F. J., Djojomartono, M., dan Sitompul, R. G. 1991. Motor Bakar Internal dan Tenaga di Bidang Pertanian. JICA. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Forson, F. K., Oduro, E. K., and Hammond-Donkoh, E. 2004. Performance of

Jatropha Oil Blends in a Diesel Engine. Renewable Energy, 29. pp. 1135-1145.

Foster, B. 2000. Fisika 1B. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Hambali, E., Suryani, A., Dadang, Hariadi, dan Hanafie, H. 2006. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Penebar Swadaya. Jakarta.

Mittelbach, M., and Remschmidt. 2004. Biodiesel: The Comprehensive Handbook. Boersedruck Ges. m. b. h. Vienna. Austria.

Muhlbauer, R., Becker, K., Sporer, F., and Wink, M. 1998. Studies on Nutritive Potential and Toxic Constituents of Different Provenances of Jatropha curcas. J. Agr. Food. Chem., 45. pp. 3152-3157.

(67)

Senthil Kumar, M. Ramesh, A., and Nagalingam, B. 2003. An Experimental Comparison of Methods to Use Methanol and Jatropha oil in a Compression Ignition Engine. Biomassa and Bioenergy, 25. pp. 309-318.

Soerawidjaja, T. H., Brodjonegoro, T. P., dan Reksowardjojo, I. K. 2005. Memobilisasi Upaya Penegakan Industri Biodiesel Di Indonesia.

Kelompok Riset Biodiesel, Puslit Pendayagunaan Sumberdaya Alam dan Pelestarian Lingkungan. Institut Teknologi Bandung.

Stumpf, J., and Muhlbauer, R. 2002. Jatropha curcas L. as a Source for the Production of Biofuel in Nicaragua. Bioresource Technology, 58. pp. 77-82.

Sudradjat, H. R. 2006. Memproduksi Biodiesel Jarak Pagar. Penebar Swadaya. Jakarta.

Syuaib, M. F. 2006. Pedoman Praktikum Mata Kuliah Perbengkelan. Departemen Teknik Pertanian. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

(68)

(69)

Lampiran 1. Contoh Perhitungan Water Boiling Test

Diketahui : Tekanan pompa = 50 psi = 350 kg/cm2

Nilai kalor minyak tanah = 43.50 x 103 = 43500 KJ/kg Nilai kalor minyak tanah = 39.65 x 103 = 39650 KJ/kg

Nilai konduktivitas kompor tekan (kuningan) (K) = 7.422 W/m2K Diameter kompor tekan D202 (d) = 7.8 cm

Tinggi kompor tekan D202 (t) = 10 cm

Luas permukaan kompor tekan D202 = x d x t

= 3.14 x 7.8 cm x 10 cm = 244.92 cm2

Luas lubang udara kompor tekan D202 = 5.2 cm2 Lama proses pemanasan air = 2.58 menit = 154.8 detik

Jawab :

Massa bahan baker terpakai = massa bahan bakar awal – massa bahan bakar akhir = 1 kg – 0.75 kg

= 0.25 kg

Konsumsi bahan bakar per satuan waktu = 0.25 kg / 2.58 menit = 0.097kg/menit

Energi panas yang dihasilkan = massa bahan bakar terpakai x nilai kalor = 0.25 kg x 43500 KJ/kg

= 10875 KJ = 2599 kkal

Luasan heat loss pada kompor (A) = luas permukaan kompor – luas lubang udara = 244.92 cm2 – 5.2 cm2

(70)

t = suhu air awal – suhu air akhir = 32 – 101 = 69 °C

= 69 K

Heat loss yang terjadi = K x A x t

= 7.422 W/m2K x 0.024 m2 x 69 K = 12.291 W

Heat loss = 12.291 W x 154.8 detik = 1902. 647 KJ

= 454.744 kkal

Energi panas yang digunakan = energi panas yang dihasilkan – heat loss = 2599 kkal – 454.744 kkal

= 2144.256 kkal

Efisiensi pembakaran ( ) = energi panas yang digunakan / energi panas yang dihasilkan

= 2144.256 kkal / 2599 kkal = 0.825

(71)

Lampiran 2. Hasil Pengujian Lama Penyalaan serta Pengamatan Visual

nyala api kurang stabil jika tekanan berkurang serta tidak

nyala api akan stabil setelah 5 -10 menit walaupun masih tersendat

nosel tersumbat (harus sering dibersihkan)

timbulnya asap dan berbau