Pembuatan Gasohol dari Bioetanol Nira Aren (Arenga Pinnata Merr) Untuk Menurunkan Emisi Gas CO dan HC Pada Kendaraan Bermotor

(1)

PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA AREN

(

ARENGA PINNATA MERR

_{) UNTUK MENURUNKAN EMISI GAS}

CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR

TUGAS AKHIR

Oleh

ICI SISKA DEWI HARAHAP

120407032

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PENGARUH PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA

AREN (

ARENGA PINNATA MERR

_{) UNTUK MENURUNKAN}

EMISI GAS CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR

TUGAS AKHIR

Oleh

ICI SISKA DEWI HARAHAP

120407032

TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI

SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul:

PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA AREN

(

ARENGA PINNATA MERR

_{) UNTUK MENURUNKAN EMISI GAS}

CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program

Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir

ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini dibuat. Apabila di kemudian hari terbukti bahwa karya ini

bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi

sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Juli 2017

(4)

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir dengan judul:

PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA AREN

(

ARENGA PINNATA MERR

_{) UNTUK MENURUNKAN EMISI GAS}

CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR

Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi

Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini

telah diujikan pada Sidang Tugas Akhir pada 17 Juli 2017 dan dinyatakan telah

memenuhi syarat/sah sebagai Tugas Akhir pada Program Studi Teknik Lingkungan,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Medan, Juli 2017

Dosen Pembimbing

Ir. Netti Herlina., M.T. NIP. 19680425 199903 2 004

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS Ir. Lies Setyowati., M.T. NIP.19611225 198903 1 003 NIP. 19700501 200012 2 001

Mengetahui Menyetujui

Ketua Program Studi Koordinator Tugas Akhir

Pelaksana

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan

karunia-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Tugas Akhir

dengan judul “Pembuatan Gasohol dari Bioetanol Nira Aren (Arenga Pinnata Merr)

Untuk Menurunkan Emisi Gas CO dan HC Pada Kendaraan Bermotor”, berdasarkan

hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Pusat Industri Kimia, Departemen

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini merupakan

salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini ditujukan untuk membuat bahan bakar aditif dari bioetanol nira aren

untuk menurunkan emisi gas CO dan HC pada kendaraan bermotor jenis Yamaha Mio

GT Eagle Eye tahun 2015. Selain itu dengan menggunakan nira aren sebagai bahan baku

pembuatan bioetanol, diharapkan dapat memberikan bahan baku alternatif untuk

pembuatan bahan bakar terbarukan di masa yang akan datang.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak

mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara

khusus penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya

kepada:

1. Ibu Ir. Netti Herlina, M.T, selaku dosen pembimbing yang telah bersedia

meluangkan waktu untuk mendidik, memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan

serta persetujuan sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai dengan baik.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi Lubis, MS dan Ibu Ir. Lies Setyowati., M.T,

selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk

kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu

penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

(6)

iv

Medan, Juli 2017

Penulis

(7)

DEDIKASI

Rasa hormat dan terimakasih yang sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada orang tua

tercinta, Ibu Surya Darmi, SH yang selalu setia dan berjuang sangat keras serta selalu

menjadi motivasi bagi penulis, selalu mendukung, dan memberikan do’a tulus yang

tiada hentinya selama melaksanakan studi serta dalam proses penelitian dan pengerjaan

tugas akhir hingga tugas akhir ini terselesaikan dengan baik.

Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada :

1. Kedua orang tua penulis Alm. Sori Monang Harahap, SE. MM dan Ibu Surya Darmi,

SH dan abang penulis, Tommy Harould Harahap serta adik penulis Vira Maya Sari

Harahap, terimakasih atas cinta dan kasih sayang serta do’a dan motivasi yang telah

diberikan selama ini.

2. Ricky Leo, terimakasih atas cinta, kasih sayang dan bantuan baik berupa materi dan

motivasi yang telah diberikan selama penulis menempuh studi.

3. Tante Susi dan Om Safar yang telah banyak memberikan bantuan baik berupa materi

dan motivasi yang telah diberikan kepada penulis.

4. Mak uwo Suna dan Mak Wati yang selalu ada membantu penulis hingga penulis

menyelesaikan studi.

5. Kakak Ipar Penulis Melinda Lubis, yang selalu memberikan motivasi kepada penulis.

6. Sepupu penulis Syahdian Alamsyah yang telah membantu penulis selama penelitian.

7. Ibu Isra’ Suryati, S.T.,M.T, selaku Koordinator Tugas Akhir dan Dosen Pembimbing

Akademik Program Studi Teknik Lingkungan USU.

8. Bapak Dr. Amir Husin, S.T., dan Ibu Meutia nurfahasdi, S.T., M.Eng, yang telah

bersedia meluangkan waktu untuk, diskusi dan membimbing penulis sehingga Tugas

Akhir ini dapat selesai dengan baik.

9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar Program Studi Teknik Lingkungan USU yang telah

memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.

10. Pegawai Administrasi Program Studi Teknik Lingkungan USU, Kak Yani dan Ibu

Gesti yang selama ini banyak membantu penulis.

11. Adik adik penulis, Devina dan Vega yang telah banyak membantu penulis selama

(8)

vi

12. Teman-teman seperjuangan stambuk 2012 di Teknik Lingkungan USU, Ian, Ayu,

Andre, Pinem, dan teman teman lainnya yang telah memberi dukungan dan

(9)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Ici Siska Dewi Harahap NIM : 120407032

Tempat/Tgl.Lahir : Medan, 5 April 1994 Nama orang tua

Ayah : Alm. Sori Monang Harahap, SE., MM. Ibu : Surya Darmi, SH.

Alamat orang tua :

Jalan Rawa Cangkuk 3 No. 5 Medan

Asal Sekolah

 TK Aisyah Bustanul Athfal Medan, tahun 1999-2000

 SD Negeri 0608013 Medan, tahun 2000-2006

 SMP Negeri 6 Medan, tahun 2006-2009

 SMA Tamansiswa Medan, tahun 2009-2012

Pengalaman Organisasi/ Kerja:

1. Himpunan Mahasiswa Teknik Lingkungan (HMTL) FT USU periode

2013/2014 sebagai anggota Bidang Mentoring

2. Kerja Praktek di PT. Infineon Technologies Batam, Tahun 2016

(10)

viii

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan bahan bakar gasohol dari bioetanol nira aren yang

dapat mengurangi emisi gas buang CO (Karbon monoksida) dan HC (Hidrokarbon) pada

kendaraan bermotor. Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah waktu optimum

fermentasi nira aren dan variasi campuran gasohol yang dihasilkan. Tahap pertama untuk

menghasilkan gasohol adalah dengan melakukan proses fermentasi, kemudian dilanjutkan

dengan proses destilasi menggunakan kalsium oksida (CaO) dan adsorben zeolit alam, setelah

itu menentukan konsentrasi dari berbagai variasi campuran gasohol dan tahap terakhir adalah

melakukan uji emisi terhadap variasi bahan bakar gasohol yang dihasilkan. Hasil penelitian ini

menunjukkan waktu fermentasi optimum nira aren adalah 2 hari atau 48 jam, sedangkan

pemurnian menggunakan kalsium oksida (CaO) menunjukkan kemurnian tertinggi

dibandingkan dengan zeolit alam, dengan nilai kemurnian sebesar 99.98%, dan untuk

penurunan emisi gas CO dan HC pada kendaraan bermotor Yamaha Mio Eagle eye tahun 2015,

campuran gasohol sebesar E20 (20% bioetanol + 80% bensin) menunjukkan angka penurunan

emisi terbesar yaitu gas CO sebesar 0.015 ppm dan gas HC sebesar 4.88 ppm.

(11)

ABSTRACT

The purpose of this study is to produce gasohol from bioethanol which produced from palm

sugar that can reduce CO (Kabon monoxide) and HC (Hidrocarbon) exhaust emissions in motor

vehicles. The variables of this research are optimum time of fermentation palm sugar and

variation of gasohol produced. The first stage to produce the gasohol is fermentation process,

then distillation process using calcium oxide (CaO) and natural zeolite adsorbent, then

determine the variation of gasohol and the last step is to test the emission of gasohol variation

produced. The results of this study showed that the optimum fermentation time of palm sugar is

2 days or 48 hours, while purification using calcium oxide (CaO) showed the highest purity

compared with natural zeolite, with 99.98% purity value, and for CO and HC emission

reduction of motor vehicles Yamaha Mio Eagle eye year 2015, Gasohol E20 (20% bioethanol +

80% gasoline) showed the largest emission reduction rate is 0.015 ppm and 4.88 ppm

respectively.

(12)

x

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR i

(13)

2.5 Saccharomyces cereviceae II-13

2.6 Ragi II-14

2.7 Urea II-15

2.8 Pemurnian Bioetanol II-15

2.9 Gasohol II-20

2.10 Air Fuel Ratio II-23

2.11 Emisi Gas Buang II-25

2.12 Gas CO (Karbonmonoksida) II-29

2.13 Gas HC (Hidrokarbon) II-30

2.14 Uji Emisi Gas Buang II-31

2.15 Ambang Batas Emisi Kendaraan II-32

BAB III METODE PENELITIAN III-1

3.1 Metodologi Penelitian III-1

3.2 Lokasi Penelitian III-1

3.3 Variabel Penelitian III-1

3.3.1 Variabel Tetap III-2

3.3.2 Variabel Berubah III-2

3.4 Bahan dan Peralatan III-2

3.4.1 Bahan III-2

3.4.2 Peralatan III-3

3.5 Prosedur Penelitian III-4

3.5.1 Prosedur Fermentasi III-4

3.5.2 Prosedur Pemurnian Bioetanol III-4

3.5.2.1 Pemurnian Bioetanol dengan Kalsium Oksida III-4

3.5.2.2 Pemurnian Bioetanol dengan Zeolit Alam III-5

3.5.3 Proses Pembuatan Gasohol dan Uji Emisi III-5

3.6 Flowchart Percobaan III-6

3.6.1 Flowchart Fermentasi III-6

3.6.2 Flowchart Pemurnian Bioetanol III-7

3.6.2.1 Flowchart Pemurnian Bioetanol dengan Kalsium Oksida III-7

(14)

xii

3.6.3 Flowchart Pembuatan Gasohol dan Uji Emisi III-9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV-1

4.1 Hasil Analisa Nira Aren (Arenga Pinnata Merr) IV-1

4.2 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Konsentrasi Bioetanol IV-3

4.3 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Gula yang Dikonversi IV-5

4.4 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Nilai pH IV-7

4.5 Pengaruh Penambahan CaO dan Zeolit Pada Pemurnian Bioetanol IV-9

4.5.1 Pengaruh Penambahan CaO Pada Proses Destilasi IV-9

4.5.2 Pengaruh Penambahan Adsorben Zeolit IV-10

4.6 Spesifikasi Yamaha Mio GT Eagle Eye tahun 2015 IV-13

4.7 Variasi Campuran Gasohol IV-15

4.8 Pengaruh Penurunan Emisi Gas CO dan HC pada Variasi Campuran

Gasohol IV-15

4.8.1 Pengaruh Penurunan Emisi Gas CO pada Variasi Campuran

Gasohol 1V-15

4.8.2 Pengaruh Penurunan Emisi Gas HC pada Variasi Campuran

(15)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Flowchart Prosedur Fermentasi IV-6

Gambar 3.2.1 Flowchart Pemurnian Bioetanol dengan Kalsium Oksida IV-7

Gambar 3.2.2 Flowchart Pemurnian Bioetanol dengan Zeolit Alam IV-8

Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Gasohol dan Uji Emisi IV-10

Gambar 4.1 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Konsentrasi Bioetanol IV-4

Gambar 4.2 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Gula yang Dikonversi IV-7 Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Nilai Ph IV-9 Gambar 4.4 Pengaruh Penurunan Emisi Gas CO pada Variasi Campuran

Gasohol IV-17

Gambar 4.5 Pengaruh Penurunan Emisi Gas HC pada Variasi Campuran

(16)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Penelitian Yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dan

Gasohol dari Berbagai Bahan Baku

I-4

Tabel 2.1 Karakteristik kadar etanol, kadar gula, dan kadar pH etanol II-5

Tabel 2.2 Sifat Fisika Bioetanol II-8

Tabel 2.3 Komposisi nira dari berbagai tanaman palma II-9

Tabel 2.4 Perkiraan luas tanaman aren di Indonesia II-10

Tabel 2.5 Perbandingan sifat fisika dan kimia antara etanol dengan bensin II-21

Tabel 2.6 Komposisi dari beberapa campuran gasohol II-22

Tabel 2.7 Ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor II-32

Tabel 4.1 Karakteristik nira aren (pada 100 ml) IV-2

Tabel 4.2 Konsentrasi bioetanol terhadap waktu fermentasi IV-3

Tabel 4.3 Konsentrasi bioetanol terhadap gula IV-5

Tabel 4.4 Penurunan pH terhadap waktu fermentasi IV-7

Tabel 4.5 Data Pengamatan Menggunakan Metode GC (Gas Chromatography) IV-9

Tabel 4.6 Data Pengamatan Menggunakan Metode GC (Gas Chromatography) IV-11

Tabel 4.7

Tabel 4.8

Spesifikasi Yamaha Eagle eye Tahun 2015

Penurunan emisi gas CO terhadap variasi gasohol

IV-13

IV-16

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 ANALISIS KARAKTERISTIK BAHAN

L1.1 Analisis Karakteristik Bahan

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN RASIO C/N

L2.1 Perhitungan Kebutuhan NPK dalam 100 ml substrat

L2.2 Perhitungan Kadar masing masing N, P K dalam Komposisi

LAMPIRAN 3 NILAI KALIBRASI ALKOHOLMETER

L3.1 Nilai Kalibrasi Alkohol Meter

LAMPIRAN 4 NILAI AFR DARI SETIAP CAMPURAN GASOHOL

L4.1 Perhitungan Nilai AFR Gasohol E10

LAMPIRAN 5 DOKUMENTASI PENELITIAN

L5.1 Foto Bahan Baku Nira Aren

L5.2 Foto Analisis Kadar Gula Nira Aren dengan Refraktometer

L5.3 Foto Proses Fermentasi

L5.4 Foto Proses Destilasi

L5.5 Foto Proses Perendaman Bioetanol Menggunakan Zeolit Alam