Solar B20 Lemigas_Presentasi EBTKE 17 Februari 2015

(1)

PUSAT PENELTIAN DAN PENGEMBANGAN TEKNOL

PUSAT PENELTIAN DAN PENGEMBANGAN TEKNOLOGI MINYAK DAN

OGI MINYAK DAN GAS BUMI “LEMIGAS”

GAS BUMI “LEMIGAS”

BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

SEMINAR KAJIAN TEKNIS DAN UJI PEMANFAATAN BIODIESEL (B20)

PADA KENDARAAN BERMOTOR DAN ALAT BERAT

Jakarta, 17 Februari 2015 Jakarta, 17 Februari 2015

KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

(2)

(3)

OUTLINE

1.1. STUDI

STUDI PENGA

PENGARUH

RUH PENGG

PENGGUNAAN

UNAAN BIOS

BIOSOLAR

OLAR TERHA

TERHADAP

DAP KOMP

KOMPONEN

ONEN META

METAL DAN

L DAN NON-

NON-METAL SALURAN BAHAN BAKAR MESIN DIESEL

METAL SALURAN BAHAN BAKAR MESIN DIESEL

2.

(4)

STUDI PENGARUH PENGGUNAAN BIOSOLAR TERHADAP KOMPONEN

METAL DAN NON

METAL DAN NON--METAL SALURAN BAHAN BAKAR MESIN DIESEL

METAL SALURAN BAHAN BAKAR MESIN DIESEL

KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

(5)

1. Undang

_–

Undang No. 30 Tahun 2007, Tentang Energi

2. Peraturan Presiden RI No.5 Tahun 2006, Tentang Kebijakan Energi Nasional

3. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 04 Tahun 2010, Tentang Rencana Strategis Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Tahun 2010-2014 4. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 25 tahun 2013 tentang

Penyediaan, Pemanfaatan dan Tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain

5. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 20 tahun 2014 tentang Perubahan Kedua atas Peraturan Menteri ESDM No.32 tahun 2008 tentang

Penyediaan, Pemanfaatan dan Tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain

(6)

Latar Belakang

5

2016

(Permen ESDM no.20/2016) Realisasi s/d 2014 biosolar 10% vol (Ditjen EBTKE)

Campuran B-XX yang lebih tinggi --> kompatibilitas komponen logam dan

non-logam saluran bahan bakar Rekomendasi WWFC (Biodiesel Guideline 2009) maksimum campuran 5%, rekomendasi OEM di Amerika 5-100% Material penyusun komponen saluran bahan bakar banyak

jenisnya, efek biodiesel terhadap

tiap jenis material juga berbeda2 Penelitian pendahuluan

oleh Reza S dkk(2011) membuktikan pengaruh biodiesel thd perubahan dimensi & sifat kekerasan

material non-logam (tanpa identifikasi) Diperlukan penelitian lanjutan untuk mengidentifikasi jenis material dengan kompatibilitas yang baik

(7)

Penelitian Terdahulu

6

2009

• Studi aplikasi biodiesel sebagai bahan bakar genset • Uji ketahanan 250 jam pada mesin genset

2010

• Studi peningkatan mutu biodiesel dengan penambahan aditif etanol (Uji ketahanan B-10, B-20) • Studi penggunaan PPO sebagai bahan bakar kendaraan bermotor

2011

• Pengujian kompatibilitas existing komponen non-logam saluran bahan bakar Isuzu Panther

terhadap B-5 s/d B-20 (jenis material tidak diidentifikasi)

• Dimensi dan tingkat kekerasan berubah, swellingdan pengerutan terjadi

2013

• Pengaruh penambahan aditif dispersant berbasis nabati untuk mengurangi deposit pada ruang

bakar

• Uji ketahanan 100 jam B-0 (acuan), B-10, B-20, dan B-20 + aditif

2014

• Kompilasi hasil-hasil pengujian F/K dan uji kinerja B-5 s/d B-20 d ari penelitian tahun

sebelumnya

• Identifikasi tingkat degradasi fisika dan kimia komponen logam dan non-logam saluran bahan

bakar mesin diesel berdasar jenis materialnya untuk penentuan material yang bagus kompatibilitasnya

(8)

Tinjauan Pustaka

7

Pengaruh terhadap Komponen Logam

- Biodiesel memiliki sifat kelistrikan yang lebih konduktif dibandingkan dengan minyak solar sehingga meng-induksi terjadinya mekanisme korosi galvanik pada logam dan baja [L.E.Gonzales et.al, 2008]

- Tes perendaman terhadap material baja karbon selama 115 hari dalam biodiesel dari soybean dan s u n f l o w e r minyak solar menunjukkan bahwa biodiesel dari s o y b e a n lebih kompatibel terhadap baja karbon. Secara

mikroskopis, pengamatan dengan mikroskop optis dan SEM (S c a n n i n g E le c t r o n M i c r o s c o p e ) menunjukkan adanya goresan (etching ) pada semua bahan perendam [M.M.Maru et.el, 2009]

- Faktor yang mempengaruhi laju korosivitas biodiesel adalah komposisi biodiesel itu sendiri, diantaranya oksigen dalam gugus fungsionalnya, asam lemak bebas, derajat unsaturation , dan sifat higroskopik. Material tembaga dan kuningan (b r a s s ) dilaporkan lebih rentan terhadap korosi yang teramati melalui pembentukan lubang (pi tting ) dan deposit permukaan, sedangkan

korosivitas material baja (steel ) tidak jelas dan berbeda-beda datanya

(9)

Tinjauan Pustaka

8

Pengaruh terhadap Komponen Elastomer

- Elastomer merupakan persenyawaan kompleks dari senyawa polar dan non-polar seperti : polimer, minyak, filler, plastic izer, curin g agent s, antioxid ant,

dan senyawa pemroses lainnya (4-25 senyawa)

- Komposisi biodiesel dapat berubah terhadap waktu penyimpanan dan meningkatkan

pH, yang meningkatkan kecenderungan terjadinya s well ing

- Sw ell ing adalah pertambahan volume dan massa elastomer akibat absorpsi

cairan biodiesel oleh komponen polimer. Jenis interaksi sebaliknya pun mungkin terjadi, yaitu shrinkage atau pengerutan akibat sifat biodiesel sebagai solvent melarutkan senyawa2 terlarut dalam elastomer (misal

plasticizer )

- Karakteristik elastomer seperti hardness, tensi le strength, abr asi on resistanc e dan tear s trength ditentukan oleh adanya c r o s s - l i n k i n g antara rantai-rantai polimer di dalamnya. Interaksi dengan biodiesel menyebabkan komponen cr oss- linking agent dan filler dari elastomer bereaksi dengan biodiesel, sehingga terjadi degradasi sifat fisik dan mekanik elastomer [A.S.M.A.Haseeb et.al , 2010]

(10)

Menganalisa pengaruh penggunaan biosolar terhadap degradasi

sifat fisika dan kimia komponen logam dan non-logam saluran

bahan bakar kendaran mesin diesel dan juga perubahan sifat fisika

dan kimia bahan bakar perendamnya.

Tujuan kegiatan ini adalah untuk mengetahui jenis material logam

dan non-logam yang memiliki kompatibilitas lebih tinggi terhadap

penggunaan biosolar dari B-5, B-10, B-15 dan B-20.

MAKSUD KEGIATAN

(11)



Pemerintah :

(1). Mendapatkan masukan mengenai implementasi B20

(2). Identifikasi solusi untuk permasalahan kompatibilitas mesin

terhadap B20



Industri/transportasi :

(1). Mendapat masukan jenis material yang kompatibel terhadap B20



Konsumen :

Mengetahui dampak yang mungkin timbul pada komponen

mesin pada pemakaian B20

(12)

Identifikasi Material penyusun Saluran Bahan Bakar Studi Literatur, diskusi teknis, hasil penelitian lain dll

Persiapan Bahan Bakar (Blending), Peralatan

pengujian, Komponen Mesin Biodisel

SOLAR

Uji Perendaman dan Sifat Fisika Kimia (acuan : ASTM D 471)

Analisa dan Evaluasi

Laporan

Pengujian Sifat Fisika Kimia Komponen dan Bahan Bakar

(13)

(14)

UJI PERENDAMAN & DISKUSI

DENGAN GAIKINDO-JAMA

(15)

HASIL PENGUJIAN BAHAN BAKAR

Angka Setana - 48,7 50,2 50,7 52,5

CCI 50,0 48,07 49,09 49,23

Berat Jenis pada 15°C g/cm³ 0,8511 0,8523 0,8536 0,8548

Kandungan Sulfur % m/m 0,112 0,106 0,100 0,094

Distilasi T 90 °C 356,0 350,0 348,5 346,5

Titik Nyala °C 68 70 71 73

Residu Karbon % nil nil nil Nil

Kandungan FAME % v/v 5,20 10,20 15,30 20,60

Korosi Bilah Tembaga Merit 1a 1a 1a 1a

Kandungan Sedimen % nil nil nil Nil

Lubricity Micron 296 285 276 261

Minyak Solar 48 dan Biodiesel telah diuji dan memenuhi spesifikasi

No Jenis Pengujian Unit B-5 B-10 B-15 B-20 Metode Uji

ASTM D 613 ASTM D 4737 ASTM D 4052/ D

1298

Viskositas pada 40°C mm²/s 3,281 3,277 3,298 3,397 _{ASTM D 445}

ASTM D 4294 ASTM D 86 ASTM D 93 ASTM D 4530 10 ASTM D 7806 11 ASTM D 130 12 ASTM D 473

13 Penampilan Visual - Jernih & terang Jernih & terang Jernih & terang Jernih & terang

14 ASTM D 6079

(16)

Uji Perendaman Komponen Sistem Bahan Bakar

(17)

Uji Perendaman (Immersion Test)

Grafik Perubahan Berat Komponen Metal

B0 B5 B10 B15 B20 METAL (%) Berat 0.007 0.054 0.016 0.048 0.048 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 P e r u b a h a n B e r a t ( % )

Komponen Injection Pump

B0 B5 B10 B15 B20 METAL Berat 0.039 0.030 0.040 0.050 0.065 0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 0.070 P e r u b a h a n B e r a t ( % )

Komponen Injection Pipe

B0 B5 B10 B15 B20 METAL Series1 0.209 0.382 0.042 0.191 0.595 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 P E R U B A H A N D I M E N S I ( % )

Komponen Fuel Injection Tube

Perubahan berat terkecil diperoleh pada komponen metal di Injection Pump

(18)

Grafik Perubahan Berat Komponen Non Metal B0 B5 B10 B15 B20 NON METAL Berat 9.576 9.642 7.386 9.177 7.484 0 2 4 6 8 10 12 P e r u b a h a n B e r a t ( % )

Komponen Fuel Filter

B0 B5 B10 B15 B20 NON METAL (%) Berat 8.836 13.85 7.458 8.275 7.323 0 3 6 9 12 15 P e r u b a h a n B e r a t ( % )

Komponen Injection Pump

B0 B5 B10 B15 B20 PLASTIK Series1 -0.001 0.861 0.967 0.901 0.901 -0.200 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 P e r u b a h a n B e r a t ( % )

Komponen Fuel Injection Pump

_{Perubahan berat terkecil diperoleh}

pada komponen non-metal di Fuel Injection Pump

(19)

Komposisi Material Penyusun Komponen Metal

Tubing of Fuel Injection System

CuO 93.2

Al₂O₃ 2.78

SiO2 1.58

Tubing of Fuel Return System

CuO 83.3

Al₂O₃ 7.0

SiO2 4.05

Tubing of Fuel Tank (Main)

Fe₂O₃ 87.7 ZnO 5.3 Al₂O₃ 2.6 Injector Pipe Fe₂O₃ 85.9 ZnO 2.7 Al₂O₃ 4.9

Diuji dengan metode XRD dan XRF untuk mengetahui jenis material penyusun dan komposisinya

(20)

Komposisi Material Penyusun Komponen Non-Metal

Diuji dengan metode FTIR dan DSC untuk indetifikasi jenis polimer, plasticizer maupun filler penyusun komponen non-metal

Komponen Non-Metal Polimer Plasticizer/Filler Fuel Injection Pump Fluorocarbon Rubber (Viton A)

-Fuel Pump Poly (butadiene-co-acrylonitrile)-NBR Plasticizer

Fuel Injection Pump Poly (butadiene-co-acrylonitrile)-NBR Plasticizer phtalate esther

Sheet Natural Rubber

-Fuel Filter Seal EPDM

(21)

-Hasil Uji Komposisi Bahan Bakar Perendam B0

(22)

Hasil Uji Komposisi Bahan Bakar Perendam B20

(23)

KESIMPULAN

SARAN

1.

Komponen logam pada sistem bahan bakar mesin diesel yang memiliki

kompatibilitas lebih baik terhadap penggunaan Biosolar hingga B20 terdapat

pada

Injection Pump

dengan material penyusun CuO, Al

₂

O

₃

dan SiO

2.

Komponen non-logam pada sistem bahan bakar mesin diesel yang memiliki

kompatibilitas lebih baik terhadap penggunaan Biosolar hingga B20 terdapat

pada

Fuel Injection Pump

dengan material penyusun

Fluorocarbon A

(Viton A)

3.

Bahan bakar perendam tidak mengalami perubahan komposisi penyusun

setelah 2500 jam, dengan demikian tidak terjadi pelarutan material

Perlu dilakukan penelitian kompatibilitas material saluran bahan bakar terhadap

biosolar yang lebih tinggi dari B20 sejalan dengan perubahan kebijakan mandatori

Pemerintah sebesar minimal 25% pada tahun 2025

(24)

Massa Jenis pada 40o_{C, Kg/m}3 _857,5 ₈₅₀

–890 ASTM D 4052 Viskositas pada 40o_{C, cSt} _4,61 _2,3

–6,0 ASTM D 445 Angka Setana 60,7 Min. 51 ASTM D 613 Titik Nyala (PMCC),o_C ₁₅₀ _{Min. 100} _{ASTM D 93}

Korosi Lempeng Tembaga (@50 o_C) _1a _{Kelas 1} _{ASTM D130}

-Dalam Percontoh Asli Nil

Belerang (mg/Kg) -24 Max. 100 ASTM D 4294 Angka Asam (mg KOH/g) 0,6153 Max. 0,6 ASTM D 664 Gliserol Bebas (% Massa) 0,0067 Max. 0,02 AOCS Ca 14-56 Gliserol Total (% Massa) 0,1685 Max. 0,24 AOCS Ca 14-56 Kadar Etil Metil (% Massa) 98,078 Min. 96,5 Kalkulasi Angka Iodium (mg I₂/g) 98,09 % Max. 115 AOCS Cd 1-25 Stabilitas Oksidasi 976 Min. 360 Rancimat

HASIL UJI BIODIESEL

No Parameter Uji Hasil Uji

B-100 Min /Max Metode Uji

Residu karbon: (%Massa, Max) ASTM D 4530

10 11 12 13

(25)

PENGUJIAN STABILITAS PENYIMPANAN BAHAN BAKAR BIODIESEL

(26)

LATAR BELAKANG



Meningkatkan penggunaan bahan bakar

nabati (BBN) untuk mendorong potensi

industri BBN dalam negeri serta

mengurangi impor bahan bakar minyak



Pentahapan kewajiban minimal

pemanfaatan bahan bakar nabati sebagai

pencampur bahan bakar minyak.



Belum tersedianya data teknis potensi

stabilitas karakteristik fisika kima biodiesel

pada saat penyimpan dalam tangki yang

dipengaruhi oleh kondisi lingkungan dan

waktu

(27)

SASARAN

Mengetahui stabilitas karateristik fisika kimia bahan bakar solar dan

biodiesel pada saat penyimpanan dalam rangka mendukung

pelaksanaan kebijakan pemerintah tentang pentahapan kewajiban

pemanfaatan biodiesel

Mendapatkan rekomendasi teknis sesuai pentahapan pemanfaatan

bahan bakar nabati tersebut

(28)

KELUARAN

Data teknis karakteristik stabilitas biodiesel

setelah penyimpanan berbagai kondisi

Masukan kebijakan Stabilitas Penyimpan

Biodiesel Terhadap Karakteristik Fisika Kimia.

(29)

(30)

Desain Tangki dan Pemilihan Material

Ukuran 100 X 50 cm

Tetebalan 2 mm

Jenis bahan Carbon Steel Tekanan operasi 0– 100 psia

Termokopel 0– 500C

Pressure gauge 0– 100 psia

Pipa 1/2“

(31)

(32)

KONSTRUKSI DAN INSTALASI TANGKI STABILITAS

PENYIMPAN DI LUAR RUANGAN

Tangki pengujian stabilitas penyimpanan biodiesel yang ditimbun

Tangki pengujian stabilitas penyimpanan biodiesel diatas permukaan tanah

(33)

(34)

Pengujian Bilangan Angka Asam

Grafik Bilangan Asam B-0

Grafik Bilangan Asam B-100 Grafik Bilangan Asam B-20

(35)

Pengujian Viskositas

Grafik Viskositas B-0 Grafik Viskositas B-10

(36)

Pengujian Stabilitas Oksidasi

Grafik Stabilitas Oksidasi B-100 Grafik Stabilitas Oksidasi B -20

(37)

KESIMPULAN

1.

Bilangan asam dan viskositas bahan bakar biodiesel meningkat seiring lamanya

penyimpanan. Untuk B10 dan B20 peningkatan bilangan asam dan viskositas

masih dibawah batasan mutu. B 100 pengujian bilangan asam menunjukan

hasil yang melampui batasan mutu terutama pada kondisi penyimpan di luar

dan pada suhu 43

O

_{C sedang viskositas dan stabilitas oksidasi masih memenuhi}

batasan mutu pada berbagai kondisi penyimpanan

2.

Periode waktu penyimpanan biodiesel akan mempengaruhi karateristik fisika

kimia dari biodiesel. Semakin lama biodiesel disimpan, asam lemak bebas yang

tersisa dalam biodiesel akan terurai kembali akibat teroksidasi. Naiknya

kandungan asam lemak bebas menyebabkan biodiesel akan semakin kental

dan viskositas naik.

3.

Kondisi penyimpan pada temperatur diatas temperatur ambien dan terkena

cahaya matahari lebih mempercepat terjadinya degradasi menyebabkan

terjadinya penurunan kualitas biodiesel.

(38)