UJI BAHAN BAKAR LIMBAH POLIMER PERTANIAN PADA MOTOR BAKAR DIESEL

UJI BAHAN BAKAR LIMBAH POLIMER PERTANIAN PADA MOTOR BAKAR DIESEL

SKRIPSI

MUHAMMAD RENDI ARISYI 130308058/KETEKNIKAN PERTANIAN

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2019

UJI BAHAN BAKAR LIMBAH POLIMER PERTANIAN PADA MOTOR BAKAR DIESEL

SKRIPSI

OLEH:

MUHAMMAD RENDI ARISYI 130308058/KETEKNIKAN PERTANIAN

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2019

Judul : Uji Bahan Bakar Limbah Polimer Pertanian pada Motor Bakar Diesel

Nama : Muhammad Rendi Arisyi NIM : 130308058

Program Studi : Keteknikan Pertanian

Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing

Tanggal Lulus : 10 April 2019

Panitia Penguji Ujian Skripsi

Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, Ph.D Sulastri Panggabean, STP, M.Si

Dr. Taufik Rizaldi, STP, MP

Adian Rindang, STP, M.Si

Raju, STP, M.Si

ABSTRAK

Muhammad Rendi Arisyi: Uji Bahan Bakar Limbah Polimer Pertanian Pada Motor Bakar Diesel, dibimbing oleh Riswanti Sigalingging dan Sulatri Panggabean.

Salah satu metode untuk mengubah limbah plastik menjadi bahan bakar yaitu dengan proses pirolisis. Perfomansi minyak pirolisis pada mesin memiliki karakteristik yang sama baik dengan bahan bakar solar bila di campurkan kedua bahan bakar tersebut. Model rancangan percobaan ini menggunakan rancangan acak lengkap dengan 2 faktor (RAL faktorial) dengan 3 kali ulangan. Pada penelitian ini menggunakan motor bakar tipe tecquipment TD114 series.

Karakteristik minyak pirolisis dicampurkan dengan bahan bakar bio-solar pada massa jenis nilai tertinggi pada bahan bakar plastik mulsa 10% (M2K1) dengan nilai 0,8516 gr/ml dan terendah dihasilkan pada bahan bakar plastik mulsa 12,5% (M1K2) dengan nilai 0,7839 gr/ml sedangkan pada viskositas nilai tertinggi pada bahan bakar karung goni 10% (M2K1) dengan nilai 256,31 cP dan nilai terendah dihasilkan pada bahan bakar pot bunga 12,5% dengan nilai 218,43 cP. Nilai kalor tertinggi dihasilkan pada bahan bakar pot bunga 10% (M2K2) dengan nilai 41.280 kJ/kg dan nilai kalor terendah dihasilkan pada karung goni 12,5% (M2K1) dengan nilai 30.150 kJ/kg. Pada penelitian torsi dan daya campuran, 10% minyak pirolisis sampah plastik lebih besar dari campuran 12,5% minyak pirolisis sampah plastik yaitu 12,50 Nm dan 3,297 kW pada putaran yang sama (3.000 rpm). Variasi campuran bahan bakar bio-solar dengan dengan minyak hasil pirolisis berpengaruh terhadap performa mesin pada konsumsi bahan bakar putaran 2.600 rpm sampai 3.000 rpm lebih tinggi dibandingkan putaran 1.800 rpm sampai 2.000 rpm. Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) dengan campuran 10 % lebih rendah dari pada 12,5 % bahan bakar pirolisis plastik.

Kata kunci: Pirolisis, Limbah plastik, Bahan Bakar

ABSTRACT

Muhammad Rendi Arisyi: Test of Fuel for Agriculture Polymer Waste on Diesel Fuel Motors, supervised by Riswanti Sigalingging and Sulatri Panggabean.

One method to convert plastic waste into fuel was by using the pyrolysis process.

Pyrolysis oil performance in the engine had the same characteristics as diesel fuel when they were mixed. The experimental design model used a completely randomized design with 2 factors (RAL factorial) with 3 replications. this research used the TD114 series tecquipment type motor fuel.

The characteristics of pyrolysis oil were mixed with bio-diesel fuel at the highest value density on mulch plastic fuel of 10% (M2K1) with a value of 0.8516 g/ml and the lowest was produced on 12.5% (M1K2) in mulch plastic oil with a value of 0.7839 g/ml while at the highest value viscosity was on gunny sack fuel 10% (M2K1) with a value of 256.31 cP and the lowest value produced on 12.5% in flower plastic vase fuel with a value of 218.43 cP. The highest calorific value was produced in flower plastic vase oil 10% (M2K2) with a value of 41,280 kJ/kg and the lowest calorific value is produced on gunny sacks 12.5% (M2K1) with a value of 30,150 kJ/kg. In the research of torque and mixed power, 10% of the pyrolysis oil of plastic waste was greater than the mixture of 12.5% plastic waste pyrolysis oil i.e 12.50 Nm and 3.297 kW in the same rotation (3,000 rpm). The variation of the mixture of bio-diesel fuel with the oil produced by pyrolysis affected the performance of the engine on fuel consumption around 2,600 rpm to 3,000 rpm was higher than 1,800 rpm to 2,000 rpm. The specific fuel consumption (Sfc) with a mixture of 10%

was lower than 12.5% plastic pyrolysis fuel.

Keywords: Pyrolysis, waste Plastic, Fuel

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Lhokseumawe, pada tanggal 16 januari 1996 dari ayah H. Ir Ridwan dan ibu Hj. Yusnidar. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara.

Pada tahun 2013 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Medan dan tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN). Penulis memilih Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif mengikuti organisasi Ikatan

Mahasiswa Teknik Pertanian (IMATETA) sebagai anggota. Penulis melaksanakan

Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PTP. Nusantara V Pabrik Kelapa Sawit (PKS)

Rambutan, Sei Pagar, Pekan Baru, Riau pada Juli 2016.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Uji Bahan Bakar Limbah Polimer Pertanian Pada Motor Bakar Diesel”

yang merupakan salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua yang telah mendukung penulis baik secara moril maupun materil. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ibu Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, PhD selaku ketua komisi pembimbing dan Ibu Sulastri Panggabean, STP, M.Si selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberikan kritik serta saran yang membangun kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Di samping itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian serta semua rekan mahasiswa yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Medan, April 2019

Penulis

DAFTAR ISI

Hal.

ABSTRACK ... i

RIWAYAT HIDUP ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR LAMPIRAN ... vii

PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 2

Hipotesa Penelitian... 3

Batasan Masalah... 3

Manfaat Penelitian ... 3

TINJAUAN PUSTAKA Karakteristik Polimer ... 4

Pengelolaan Limbah Polimer ... 4

Pirolisis ... 5

Potensi Minyak dari Limbah Polimer ... 6

Bio Solar... 7

Massa jenis ... 9

Viskositas ... 9

Nilai Kalor ... 10

Perfomansi Motor bakar Diesel ... 11

Torsi ... 12

Daya ... 12

Konsumsi Bahan Bakar ... 13

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 14

Waktu dan Tempat Penelitian ... 16

Bahan dan Alat ... 16

Metodologi Penelitian ... 16

Prosedur Penelitian... 18

Persiapan Bahan ... 18

Pelaksanaan Penelitian ... 18

Parameter Penelitian... 25

Massa jenis ... 25

Viskositas ... 25

Nilai Kalor ... 25

Perfomasi Motor Bakar ... 26

Torsi ... 26

Daya ... 26

Performansi Bahan Bakar ... 26

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 27

HASIL DAN PEMBAHASAN

Massa jenis ... 26

Viskositas ... 28

Nilai kalor... 30

Torsi ... 32

Daya ... 34

Konsumsi Bahan Bakar ... 35

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 37

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 41

DAFTAR PUSTAKA ... 42

LAMPIRAN ... 44

DAFTAR TABEL

No. Hal.

1. Spesifikasi minyak pirolisis polimer ... 7 2. Spesifikasi bahan bakar bio solar B1 ... 8 3. Hasil massa jenis minyak pirolisis murni ... 26 4. Uji DMRT pengaruh interaksi antara bahan minyak dan pirolisi terhadap nilai massa jenis ... 27 5. Hasil viskositas minyak pirolisis murni ... 28 6. Uji DMRT pengaruh interaksi antara bahan minyak dan pirolisi terhadap

nilai viskositas ... 30 7. Hasil nilai kalor minyak pirolisis murni... 30 8. Uji DMRT pengaruh interaksi antara bahan minyak dan pirolisi terhadap

nilai kalor ... 31

DAFTAR GAMBAR

No. Hal.

1. Proses pirolisis plastik untuk menghasilkan bahan bakar ... 6

2. Grafik pengaruh bahan pirolisis dengan massa jenis ... 26

3. Grafik pengaruh bahan pirolisis dengan viskositas ... 29

4. Grafik pengaruh bahan pirolisis dengan nilai kalor ... 31

5. Grafik pengaruh putaran mesin dengan torsi ... 32

6. Grafik pengaruh putaran mesin dengan daya ... 34

7. Grafik pengaruh putaran mesin dengan konsumsi bahan bakar ... 36

8. Grafik pengaruh putaran mesin dengan sfc ... 37

DAFTAR LAMPIRAN

No. Hal.

1. Flow chart penelitian ... 44

2. Gambar teknik alat pirolisis limbah polimer ... 45

3. Data hasil uji massa jenis ... 47

4. Data hasil uji viskositas ... 48

5. Hasil Pengujian Nilai kalor bahan bakar... 49

6. Hasil Pengujian performansi bahan bakar ... 50

7. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc) ... 52

8. Analisa sidik ragam pengujian ... 53

9. Gambar pada saat pengujian ... 57

10. Gambar hasil pirolisis ... 60

11. Data pengujian ... 61

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pemanasan global, limbah dan harga bahan bakar fosil yang tidak stabil telah memfokuskan pada pengembangan sumber energi alternatif di Indonesia untuk menutupi permintaan energi dan mengganti bahan bakar fosil, sumber energi yang banyak digunakan adalah tenaga air, tenaga surya, energi angin, energi panas bumi, energi nuklir, biomassa dan limbah. Jenis limbah plastik lebih efektif digunakan karena limbah plastik dapat diubah menjadi energi sebagai pengganti bahan bakar. Selama tiga dekade terakhir produksi plastik telah mengalami pertumbuhan yang eksplosif dan terdata 129 juta ton per tahun (Harano dkk., 2001).

Plastik adalah salah satu jenis polimer yang bahan dasarnya secara umum adalah polypropylena (PP), polyehtylena (PE), polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), high density polyethylene (HDPE) dan polyvinyl chloride

(PVC). Plastik hingga saat ini masih merupakan bahan yang banyak digunakan oleh kalangan industri maupun rumah. Penggunaan plastik yang sangat tinggi mengakibatkan terjadinya penumpukan sampah plastik, yang merupakan sampah yang tidak mudah diuraikan secara cepat oleh mikroorganisme.

Limbah plastik dapat mengakibatkan berbagai masalah bagi lingkungan sekitar. Salah satu penyebabnya adalah tercemarnya tanah, air dan makhluk bawah tanah. Untuk mengatasi permasalahan tersebut sudah dilakukan berbagai penelitian dan tindakan. Salah satunya dengan mendaur ulang limbah plastik.

Namun cara ini tidak efektif, hanya sedikit sampah yang dapat didaur ulang,

sisanya menggunung di tempat penampungan sampah. Berdasarkan data dari

Kepala Dinas Kebersihan dan Pertamanan Kota Medan pada tahun 2017 jumlah sampah plastik per hari mencapai 2000 ton di Medan. Untuk mengatasi hal tersebut alternatif yang sesuai adalah mengolah sampah plastik dengan proses pirolisis. Dikarenakan proses pirolisis salah satu cara pengelolaan limbah plastik yang dapat mencemari lingkungan. Pirolisis merupakan proses penguraian suatu bahan pada suhu tinggi tanpa adanya udara atau dengan udara terbatas (Miskolczi dkk., 2004).

Pirolisis merupakan proses penguraian suatu bahan pada suhu tinggi tanpa adanya udara atau dengan udara terbatas dimana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas kemudian mengalir ke kondensor sehingga gas tersebut berubah wujud menjadi minyak. Produk utama dari pirolisis yang dapat dihasilkan arang, minyak dan gas. Arang digunakan untuk bahan bakar ataupun digunakan sebagai karbon aktif, sedangkan minyak yang dihasilkan dapat digunakan sebagai zat aditif atau campuran dalam bahan bakar. Sedangkan gas yang terbentuk dapat dibakar secara langsung (Babu dan Chaurasia, 2005).

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan karakteristik minyak pirolisis dari limbah plastik dan mendapatkan kinerja mesin diesel menggunakan campuran bio-solar dengan bahan bakar minyak hasil pirolisis limbah plastik.

Hipotesis Penelitian

1. Diduga ada pengaruh jenis minyak pirolisis plastik terhadap massa jenis,

viskositas, nilai kalor, dan perfomansi motor bakar terhadap campuran

minyak bio-solar.

2. Diduga ada pengaruh konsentrasi minyak pirolisis plastik terhadap massa jenis, viskositas, nilai kalor, dan perfomansi motor bakar terhadap campuran minyak bio-solar.

3. Diduga ada pengaruh jenis minyak pirolisis plastik dan konsentrasi minyak pirolisis plastik terhadap massa jenis, viskositas, nilai kalor, dan perfomansi motor bakar terhadap campuran minyak bio-solar.

Batasan Masalah

1. Jenis plastik yang diteliti adalah plastik pot bunga (high density polyethylene), plastik mulsa (polyehtylena), plastik karung goni

(polypropylene).

2. Minyak hasil pirolisis plastik dicampur dengan bio-solar pada konsentrasi 10% dan 12,5% minyak pirolisis plastik.

3. Pengujian perfomansinya menggunakan alat motor bakar tecquipment TD114 series.

Kegunaan Penelitian

1. Bagi penulis sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai alat pengolah limbah polimer pertanian.

3. Bagi masyarakat, sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Karakteristik polimer

Seiring perubahan zaman, produksi plastik memiliki sejarah industri sejak polimer sintetis pertama kali diperkenalkan ke bidang industri di tahun 1940-an (Al Salem dkk., 2009). Beberapa keuntungan menggunakan plastik termasuk resistensi yang tinggi terhadap korosi, fleksibilitas yang tinggi untuk proses dan biaya produksi yang rendah. Selain itu, mereka menjalar digunakan dalam sistem pengiriman medis, organ buatan dan obat-obatan lainnya (Subramanian, 2000).

Polimer adalah suatu bahan yang terdiri dari unit molekul yang disebut monomer. Jika monomernya sejenis disebut homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer. Polimer alam yang telah kita kenal antara lain adalah selulosa, protein, karet alam dan sejenisnya. Pada mulanya manusia menggunakan polimer alam hanya untuk membuat perkakas dan senjata, tetapi keadaan ini hanya bertahan hingga akhir abad 19 dan selanjutnya manusia mulai memodifikasi polimer menjadi plastik. Plastik yang pertama kali dibuat secara komersial adalah nitroselulosa. Material plastik telah berkembang pesat dan sekarang mempunyai peranan yang sangat penting dibidang elektronika, pertanian, tekstil, transportasi, furniture, konstruksi, kemasan kosmetik, mainan anak-anak dan produk-produk industri lainnya (Utama, 2016).

Pengelolaan Limbah polimer

Di antara limbah yang yang dihasilkan masyarakat dan industri, plastik

memiliki potensi energi (kkal/kg). Selain itu, potensi energi berdasarkan jenis

resin, polipropilena memiliki potensi nilai energi plastik terbesar. Penting

mengingat polipropilena adalah polimer yang paling melimpah di Brazil. Daur

ulang plastik di Brazil mencapai posisi 78%, yaitu 7.440.000 ton. Di Brazil, daur ulang adalah proses yang paling dimanfaatkan dan menghasilkan tingkat daur ulang dari 19,4% untuk limbah plastik (Murugan dkk., 2008).

Pirolisis

Salah satu metode pengolahan sampah yang dapat digunakan untuk mereduksi sampah adalah metode pirolisis. Pirolisis adalah proses dekomposisi termal material organik tanpa kehadiran oksigen. Pirolisis sejatinya adalah salah satu sub-proses dari gasifikasi secara keseluruhan. Sama seperti gasifikasi, pirolisis tidak menghasilkan energi secara langsung, tetapi menghasilkan gas maupun padatan yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Gas tersebut adalah H

2

dan CH

4

sedang padatannya adalah arang dengan kandungan fixed carbon yang cukup tinggi sehingga lebih baik untuk digunakan sebagai bahan

bakar.Sampah yang akan dipirolisis pada umumnya dikeringkan dan dibuat

butiran terlebih dahulu agar proses pirolisis berjalan dengan baik (Williams dan Slaney, 2007). Pengolahan sampah dengan pirolisis rata-rata

menghasilkan 52,2% lilin, 25,2% residu dan 22,6% gas (Ojolo dan Bamgboye, 2005).

Pirolisis katalitik adalah proses pirolisis yang menggunakan katalisator.

Katalisator pada pirolisis diperkenalkan untuk meningkatkan kualitas minyak

yang dihasilkan. Minyak yang dihasilkan dengan pirolisis katalis tidak

memerlukan kembali teknik peningkatan kualitas lagi seperti kondensasi ulang

dan evaporasi ulang. Gambar (2) memperlihatkan proses pirolisis untuk

menghasilkan bahan bakar minyak.

Keterangan: 1. Plastik ; 2. Reaktor pirolisis ; 3. Katalisator ; 4. Kondensor ; 5. Bahan bakar; 6. Minyak campuran; 7. Gas

Gambar 1. Proses pirolisis plastik untuk menghasilkan bahan bakar minyak (Zhang dkk., 2007).

Limbah plastik biasanya melibatkan proses pirolisis yang dilakukantanpa adanya oksigen pada suhu antara 350°C dan 900°C. Namun, distribusi produk tergantung pada jenis dari reaktor yang digunakan serta pada distribusi panas

selama pirolisis. Hasil itu 5% gas, 5% padatan, dan 90% cairan (Williams dan Slaney, 2007).

Potensi Minyak Dari Limbah Polimer

Limbah plastik merupakan sumber energi yang ideal karena nilai dan kelimpahannya sangat tinggi. Limbah plastik dapat dikonversi ke dalam minyak melalui proses pirolisis dan dimanfaatkan dalam mesin pembakaran dalam untuk menghasilkan tenaga dan panas. Minyak pirolisis plastik diproduksi melalui proses pirolisa cepat menggunakan bahan baku yang terdiri dari berbagai jenis plastik. Pada penelitian Murdieono (2017) “Kinerja mesin diesel dengan bahan bakar minyak hasil pirolisis sampah plastik” menunjukkan bahwa penggunaan bahan bakar menggunakan minyak pirolisis lebih irit dibandingkan dengan 100%

dexlite dengan bahan bakar campuran 10% minyak pirolisis. Karakteristik

3 5

1

2

4

6

7

pembakaran mesin, kinerja dan emisi gas buang dianalisis dan dibandingkan dengan operasi bahan bakar diesel. Hasilnya menunjukkan bahwa mesin tersebut mampu berjalan dengan bahan bakar campuran minyak pirolisis pada beban tinggi yang menyajikan kinerja yang sama pada diesel, sedangkan pada beban yang lebih rendah, periode pengapian yang lebih lama menyebabkan masalah stabilitas efisiensi termal rem untuk minyak pirolisa plastik pada beban penuh sedikit lebih rendah daripada diesel, namun emisi NO

X

jauh lebih tinggi. Hasilnya menunjukkan bahwa minyak pirolisis plastik merupakan alternatif bahan bakar yang menjanjikan untuk aplikasi mesin tertentu pada kondisi operasi tertentu.

Tabel 1. Spesifikasi minyak pirolisis polimer

No. Properties Satuan

1. Density Polietilena (15

^o

C)

¹

0,939 gr/cm

³

2. Viskositas Polietilena (15

^o

C)

¹

1,189 mm

²

/s 3. Density Polipropilena (15

^o

C)

²

0,946 gr/cm

³

4. Viskositas Polipropilena(15

^o

C)

²

0,96 mm

²

/s

5. Density HDPE (15

^o

C)

²

0,941 gr/cm

³

6. Viskositas HDPE (15

^o

C)

²

0,94 mm

²

/s

1

(Santoso, 010),

²

(Purwanti dan Sumarni,2008).

Bio-Solar

Bahan bakar bio-solar adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari bahan yang terbarukan atau secara khusus merupakan bahan bakar mesin diesel yang terdiri atas ester alkil dari asal lemak yang dibuat dari minyak nabati, minyak hewani, atau dari minyak goreng melalui proses tertentu (bahan bakar cair dari pengolahan tumbuhan). Penggunaan bio-solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin diesel dengan putaran tinggi (di atas 1.000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih.

Minyak solar ini biasa disebut juga Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed

Diesel. Mesin-mesin dengan putaran yang cepat (>1.000 rpm) membutuhkan

bahan bakar dengan karakteristik tertentu yang berbeda dengan minyak Diesel.

Tabel 2.Spesifikasi bahan bakar bio-solar B1.

No. Properties Satuan Limit

Min Max

1 Bilangan cetana 48 -

2 Indeks Cetana 45 -

3 Berat jenis (pada suhu 15

^o

C) Kg/m

³

815 870 4 Viskositas (pada suhu 40

^o

C) Mm

²

/s 2,0 5,0

5 Kandungan sulfur % m/m - 0,35

6 Distilasi T 95

^o

C - 370

7 Titik nyala

^o

C 60 -

8 Titik ruang

^o

C 60 -

9 Titik tuang

^o

C 18

10 Residu karbon % m/m - 0,1

11 Kandungan air Mg/kg - 500

12 Kandungan etanol dan metanol %v/v Tidak Terdeteksi

13 Korosi bilah tembaga Merit - Kelas 1

14 Kandungan abu %m/m - 0,01

15 Kandungan sedimen %m/m - 0,01

16 Bilangan asam kuat MgKOH/g - 0

17 Bilangan asam total MgKOH/g - 0,6

18 Partikulat Mg/I - -

19 Penampilan visual - Jernih dan terang

20 Warna No.ASTM 3,0

21 Kandungan FAME %v/v 10

(Keputusan Dirjen Migas, 2013).

Karakteristik pada bio-solar yang diperlukan berhubungan dengan auto ignition (kemampuan menyala sendiri), kemudahan mengalir dalam saluran bahan

bakar, kemampuan untuk teratomisasi, kemampuan lubrikasi, nilai kalor dan karakteristik lain. Bahan bakar bio-solar mempuyai karakteristik, yaitu :

a. Tidak mempunyai warna atau hanya sedikit kekuningan dan berbau.

b. Encer dan tidak mudah menguap pada suhu normal.

c. Mempunyai titik nyala yang tinggi (40°C sampai 100°C).

d. Terbakar secara spontan pada suhu 350°C.

e. Mempunyai berat jenis sekitar 0,82 – 0,86.

f. Mampu menimbulkan panas yang besar (10.500 kcal/kg).

g. Mempunyai kandungan sulfur yang lebih besar daripada bensin (Keputusan Dirjen Migas, 2013).

Massa Jenis

Massa jenis atau massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata suatu benda adalah total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis yang lebih tinggi akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah. Satuan SI massa jenis adalah kg/m3.

Massa jenis berfungsi untuk menentukan suatu zat karena setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Suatu zat berapapun massanya dan berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Rumus untuk menentukan massa jenis adalah:

ρ =

^m

... (1) di mana :

ρ = massa jenis (kg/m

³

) m = massa (kg)

v = Volume (m

³

) (Besler dan Williams, 2006).

Viskositas

Fluida yang mengalir melalui sebuah pipa dapat dipandang terdiri atas

lapisan-lapisan tipis zat alir yang bergerak dengan laju berbeda-beda sebagai

akibat adanya gaya kohesi maupun adhesi. Gesekan internal di dalam fluida

dinyatakan dengan besaran viskositas atau kekentalan dengan satuan poise.

Semakin besar suatu ikatan karbon maka viskositas semakin besar begitu juga sebaliknya (Ademiluyi, 2007).

Viskositas juga bisa diartikan kemampuan suatu zat untuk mengalir pada suatu media tertentu. Salah satu cara untuk mengukur besarnya nilai viskositas zat cair adalah dengan menggunakan viskosimeter oswald. Cara pengukuran dengan cara viskosimeter oswald adalah dengan cara membandingkan dua jenis fluida yaitu aquadest dengan zat cair lainnya, masing-masing dengan kekentalan ηa dan ηx,

keduanya memiliki volume yang sama dan mengalir melalui pipa yang ukurannya sama. Karena kedua zat alir memiliki volume yang sama tetapi kekentalannya berbeda, maka debit keduanya juga berbeda, misalkan Qa dan Qx. Dengan demikian waktu yang diperlukan untuk mengalirkan aquadest dan zat cair tersebut dengan volume yang sama juga berbeda, misalkan ta dan tx. Dengan demikian maka:

penelitian ini viskositas diukur hanya pada kondisi kamar.

=

^{tx ρx}

t_a ρ_a

η

a

... (2) di mana :

η

a

= kekentalan air(Pa s) η

_x

= kekentalan zat(Pa s) t

a

= waktu alir zat cair (s) t

x

= Waktu alir air (s) ρ

a

= massa jenis air (kg/m

³

)

ρ

x

= massa jenis zat cair (kg/m

³

) (Giancoli, 2007).

Nilai Kalor

Nilai kalor merupakan jumlah energi kalor yang dilepaskan bahan bakar pada waktu terjadinya oksidasi unsur-unsur kimia yang ada pada bahan bakar tersebut. Dalam perencanaan ruang bakar sebuah ketel uap, nilai kalor bahan bakar sangat menentukan. Nilai kalor (heating value) suatu bahan bakar dapat juga diperoleh dengan menggunakan peralatan di laboratorium yaitu bom kalorimeter oksigen.Nilai kalor yang diperoleh melalui peralatan ini adalah nilai kalor atas atau Highest Heating Value (HHV) dan dapat dihitung dengan Persamaan 3 (Santoso, 2010).

HHV = T

₂

– T

₁

- T

_kp

x C

_v

(kJ/kg) ... (3) di mana:

T

1

= Suhu air Pendingin sebelum dinyalakan (

^o

C) T

₂

= Suhu air Pendingin sesudah dinyalakan (

^o

C) T

kp

= Kenaikan suhu kawat penyala = 0,05 (

^o

C) C

_v

= Panas jenis alat =73.529,6 (Kj/kg

^o

C) Performansi motor bakar diesel

Motor diesel adalah jenis khusus dari mesin pembakaran dalam.

Karakteristik utama dari mesin diesel yang membedakannya dari motor bakar yang lain terletak pada metode penyalaan bahan bakarnya. Dalam mesin diesel bahan bakar diinjeksikan kedalam silinder yang berisi udara bertekanan tinggi.

Selama proses pengkompresian udara dalam silinder mesin, suhu udara

meningkat, sehingga ketika bahan bakar yang berbentuk kabut halus

bersinggungan dengan udara panas ini, maka bahan bakar akan menyala dengan

sendirinya tanpa bantuan alat penyala lain. Karena alasan ini mesin diesel disebut mesin penyalaan kompresi.

Motor diesel memiliki perbandingan kompresi sekitar 11:1 hingga 26:1, jauh lebih tinggi dibandingkan motor bakar bensin yang hanya berkisar 6:1 sampai 9:1. Konsumsi bahan bakar spesifik mesin diesel lebih rendah (25%) dibanding mesin bensin namun perbandingan kompresinya yang lebih tinggi menjadikan tekanan kerjanya juga tinggi (Gordon, 2004).

Torsi

Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan dynamometer yang dikopel dengan poros output suatu mesin. Oleh karena itu sifat dynamometer yang bertindak seolah-olah seperti sebuah rem dalam sebuah mesin. Pada suatu kendaraan salah satunya dipengaruhi oleh hasil pembakaran pada ruang bakar mesin. Hasil pembakaran yang baik pada ruang bakar dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti pengapian, kompresi, dan kualitas bahan bakarnya. Apabila hasil pembakaran yang dihasilkan baik, maka torsi yang dihasilkan juga akan lebih meningkat dibandingkan torsi dengan bahan bakar kualitas rendah. Satuan torsi biasanya dinyatakan dalam N.m (Newton meter) (Turnip, 2009).

Torsi gaya tekan putar pada bagian yang berputar disebut torsi, sepeda

motor digerakkan oleh torsi dari crank shaft (Jama dan Wagino, 2008). Torsi

adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja. Besaran torsi adalah

besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan

dari benda yang berputar pada porosnya (Raharjo dan Karnowo, 2008).

Daya

Daya yang dihasilkan suatu mesin pada poros keluarnya disebut sebagai daya poros (atau biasa dikenal dengan brake horse power) Seperti yang telah diketahui, dari sejumlah gaya yang dihasilkan mesin, maka sebagian darinya dipakai untuk mengatasi gesekan/friksi antara bagian-bagian mesin yang bergerak, sebagian lagi dipakai untuk mengisap udara dan bahan bakar serta mengeluarkannya dalam bentuk gas buang (Pulkrabek, 2006).

Daya adalah besarnya kerja motor persatuan waktu, Satuan daya yaitu kW (kilo Watt). Daya pada sepeda motor dapat diukur dengan menggunakan alat dynamometer, sehingga untuk menghitung daya poros dapat diketahui dengan

menggunakan Persamaan 4:

W

_b

=

^{2 x [} _{1 000}^{60] x}

...(4) di mana:

= torsi (N.m)

N = putaran mesin (rpm) (Arends dan Berenschot, 1980) Konsumsi bahan bakar

Konsumsi bahan bakar didefenisikan sebagai jumlah bahan bakar yang dikonsumsi persatuan unit daya yang dihasilkan perjam operasi (Arismunandar, 2008). Secara tidak langsung konsumsi bahan bakar spesifik merupakan indikasi efisiensi mesin dalam menghasilkan daya dari pembakaran bahan bakar.

Konsumsi bahan bakar dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 5:

Konsumsi bahan bakar = volum bahan bakar yan ihabiskan

lama waktu untuk m n habiskan bahan bakar ... (5)

Konsumsi bahan bakar adalah jumlah bahan bakar per waktunya untuk menghasilkan daya sebesar 1 kW. Jadi Konsumsi bahan bakar adalah ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar . Untuk konsumsi bahan bakar hanya volume bahan bakar per satuan waktu (kg/jam) (Turnip, 2009).

Konsumsi bahan bakar dapat dihitung jika massa jenis bahan bakar sudah diketahui pada penelitian (Moerdiono, 2017) bahan bakar yang digunakan dexlite 100%, 10% minyak pirolisis; 90% dexlite, 12,5% minyak pirolisis; 87,5% dexlite, masing-masing massa jenisnya bahan bakar yang digunakan pada mesin diesel yaitu 0,84 gr/ml, 0,83 gr/ml, dan 0,82 gr/ml.

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu (Wardoyo, 2016).

Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) adalah konsumsi bahan bakar per satuan keluaran daya pada mesin diesel. Hubungan antara pemakaian bahan bakar spesifik (specific fuel consumption) terhadap putaran mesin. Pada penelitian Wayan 2010 telah diketahui bahwa daya maksimum diperoleh pada putaran n = 2.250 rpm untuk jenis bahan bakar B-10 data konsumsi bahan bakar spesifik untuk B-0 sampai dengan B-15 cenderung sama mulai putaran 1.350 sampai 2.550 rpm. Pada putaran 2.950 rpm jelas ada perbedaan yaitu B-20 tertinggi dan B-5 terendah, sementara itu B-0 berada ditengah-tengah antara B-10 dan B-15.

Khusus untuk B-10 pada putaran 2.550 rpm pada daya maksimum memerlukan

konsumsi bahan bakar spesifik 0,256 kg/kW-jam. Konsumsi ini hampir sama

dengan untuk putaran mulai 1.350 rpm sampai dengan 2.550 rpm. Jika kita bandingkan B-10 dengan solar murni (B-0), khusus pada putaran 2.550 rpm (kondisi optimum) tampak bahwa B-10 memerlukan bahan bakar spesifik sama dengan B-0 (solar) yaitu 0,256 kg/ kW-jam. Tetapi jika kita lihat nilai rata-ratanya antara putaran 1.350 s/d 2.950 rpm, tampak bahwa bahan bakar B-10 dapat menghemat pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 3,3% .

Konsumsi bahan bakar spesifik diketahui dengan menggunakan persamaan 6:

Sfc = m

_f

/ W ... (6) di mana:

Sfc = Konsumsi bahan bakar spesifik (Kg/jam.kW)

m

f

= laju aliran bahan bakar ke dalam mesin (Kg/jam)

W = daya mesin (kW) (Wayan, 2010).

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biosistem Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Dan Laboraturium Motor Bakar Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Serta Laboraturium Kimia Fisika Fakultas Mipa Universitas Sumatera Utara, dimulai pada bulan April sampai dengan Mei 2018.

Bahan dan Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat pirolisis, mesin diesel tipe Tecquipment TD114 Series, kunci pas, kunci ring, sarung tangan, timbangan, ember, termometer, alat tulis, kalkulator, bom kalorimeter, komputer dan kamera.

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah polimer dari plastik pot bunga, plastik mulsa, plastik karung goni sebanyak 3 kg, tempurung kelapa sebanyak 15 kg, baut, mur, air dan es batu.

Metodologi Penelitian

Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah studi literatur (kepustakaan), melakukan eksperimen dan melakukan pengamatan tentang alat pengolah limbah plastik yang telah ada. Setelah itu, dilakukan pengujian alat dan pengamatan parameter. Metodologi penelitian secara lengkap akan dijelaskan pada bagian di bawah ini:

1. Identifikasi masalah:

Identifikasi masalah dilakukan untuk mengetahui bahan bakar polimer

dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar terdahulu.

2. Pengumpulan informasi dan studi literatur:

Pengumpulan informasi dan studi literatur dimaksudkan untuk mempelajari penelitian-penelitian sebelumnya yang diperoleh dari sumber buku, jurnal baik pada jurnal nasional maupun internasional yang terkait dengan permasalahan yang ditemukan dan solusi dari pemacahan masalah tersebut. Pada penelitian ini studi literatur diperlukan untuk mengetahui dari sifat fisik dan kimia dari berbagai jenis plastik yang menjadi bahan baku pada penelitian ini, mengetahui bagaimana proses pengujian minyak pirolisis pada mesin diesel.

3. Model Rancangan Penelitian

Model Rancangan percobaan yang digunakan yaitu rancangan Acak Lengkap dengan 2 faktor (RAL faktorial) dengan 3 kali ulangan

A. Minyak dari berbagai jenis plastik:

M1 = Minyak pirolisis dari pot bunga M2 = Minyak pirolisis dari karung goni M3 = Minyak pirolisis dari plastik mulsa B. Konsentrasi Minyak Pirolisis

K1 = Konsentrasi Minyak Pirolisis 10%

K2 = Konsentrasi Minyak Pirolisis 12,5%

Model matematis rancangan percobaan tersebut adalah :

Yijk = µ + Ai + Bj + AB ij + €ij(k) ... (8)

Keterangan

Yijk = Pengamatan pada perlakuan campuran minyak pirolisis (A) ke-i Dan Konsentrasi minyak pirolisis (B) ke-j

µ = Nilai rata-rata harapan

αi = Perlakuan campuram minyak pirolisis (A) ke-i

βj = Perlakuan campuran Konsentrasi minyak pirolisis (B) ke-j (αβ)ij = Interaksi campuran minyak pirolisis (A) ke-i dan Konsentrasi

minyak Pirolisis (B) ke-j

€ij(k) = Pengaruh galat percobaan dari perlakuan campuran minyak pirolisis (A) ke-i, Konsentrasi minyak pirolisis ke-j dan ulangan

ke-k.Dengan i = 1, 2, 3 (campuran minyak pirolisis); j = 1, 3, 5 (Konsentrasi minyak pirolisis ); k = 1, 2, 3 (ulangan)

Tahapan Pengujian

1. Bahan yang digunakan pada pengujian adalah minyak pirolisis plastik dan minyak bio-solar.

2. Pencampuran Bahan bakar Pirolisis limbah polimer dengan Bio solar bervariasi campuran bahan bakar tersebut.

3. Pengujian performance engine menggunakan motor diesel dengan spesifikasi :

1. Engine : Tecquipment TD114

2. Valve Position : Overhead 3. Valve rocker clearance : 0,10 mm

4. Swept : 230 cm

5. Bore : 70 mm

6. Stroke : 60 mm 7. Compression Ratio : 21 8. Number of Cylinder : 1

Mesin uji ini juga dilengkapi dengan unit instrumentasi yang terdiri dari : 1. Tachometer, untuk mengukur putaran mesin

2. Torquemeter, untuk mengukur torsi

3. Exhaust temperature meter, untuk mengukur temperatur gas buang 4. Air Flow manometer, untuk mengukur tekanan udara masuk

5. Fast Flow Pipette, untuk menentukan volume bahan bakar yang akan diuji (terdiri dari 3 tabung, masing-masing berkapasitas 8,16 dan 32 ml)

Selain mesin uji “TD110-TD115 Test Bed and Instrumentation for Small Engines”.

6. Stopwatch untuk menentukan waktu yang dibutuhkan mesin uji untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume tertentu

7. Pompa untuk mensirkulasikan air pendingin

Sebelum pengujian dilakukan pengkalibrasian terhadap torquemeter yang terdapat pada unit instrumentasi mesin uji dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Menghubungkan unit instrumentasi mesin ke sumber arus listrik 2. Memutar tombol span searah jarum jam sampai ke posisi maksimum 3. Mengguncangkan / menggetarkan mesin pada bagian lengan beban

4. Memutar tombol zero sehingga jarum pada torquemeter menunjukkan

angka nol

5. Memastikan bahwa penunjukan angka nol oleh jarum torquemeter telah akurat dengan mengguncangkan / menggetarkan mesin kembali.

6. Menggantungkan beban 1,5 kg pada lengan beban.

7. Mengguncangkan / menggetarkan mesin sampai posisi jarum torquemeter angka yang tetap.

8. Memutar tombol span sampai jarum torquemeter angka pembacaan yang benar

9. Melepaskan beban dari lengan beban

Pengkalibrasian ini dilakukan setiap kali akan melakukan pengujian sebelum mesin dihidupkan. Setelah dilakukan pengkalibrasian, maka pengujian dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Menghidupkan pompa air pendingin dan memastikan sirkulasi air pendingin mengalir dengan lancar melalui mesin.

2. Menghidupkan mesin dengan cara menarik tali stater.

3. Melakukan pemanasan pada mesin selama 15 – 20 menit pada putaran rendah (1.000 rpm)

4. Mengatur putaran mesin pada 1.800 rpm dengan menggunakan tuas kecepatan dan memastikan melalui tachometer.

5. Menggantungkan beban sebesar 0,5 kg pada lengan beban.

6. Menutup saluran bahan bakar dari tangki dengan memutar katup saluran bahan bakar sehingga permukaan bahan bakar didalam pipette turun.

7. Menentukan waktu yang dibutuhkan oleh mesin untuk menghabiskan 8

(delapan) ml bahan bakar dengan menggunakan stopwatch dan

memperhatikan ketinggian permukaan bahan bakar di dalam pipette.

8. Mencatat torsi melalui pembacaan torquemeter, temperatur gas buang melalui pembacaan exhaust temperature meter dan tekanan udara masuk melalui pembacaan air flow meter.

9. Membuka katup bahan bakar sehingga pipette kembali terisi oleh bahan bakar yang berasal dari tangki

10. Mengulang pengujian untuk variasi beban, putaran dan bahan bakar yang berbeda.

Tahapan pengujian nilai kalor bahan bakar

1. Menimbang massa bahan bakar yang akan diuji dengan neraca analitik atau neraca digital

2. Kawat untuk penyala yang telah digulung dipasang pada tangki penyala yang terpasang pada penutup bom

3. Cawan yang berisi bahan bakar yang mau diuji ditempatkan pada penutup bom yang ditutup dengan kuat setelah ring O dipasang

4. Oksigen diisikan ke dalam tabung bom dengan tekanan 30 bar

5. Tabung bom ditempatkan ke dalam tabung kalorimeter yang telah terisi air sebanyak 1.250 ml.

6. Tabung kalorimeter ditutup dengan alat pengaduknya

7. Tombol elektromotor dihidupkan dan juga tombol alat pengaduk air 8. Temperatur air dicatat setelah temperatur stabil

9. Alat penyala dihidupkan

10. Temperatur akhir air pendingin setelah 5 menit dari mulainya penyalaan dicatat kemudian elektromotor dimatikan

11. Hasil pengujian adalah rata-rata dari 5 kali pengukuran.

Tahapan-tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji sebanyak 0,2 ml dengan mempergunakan spit.

2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom.

3. Menempatkan cawan yang telah berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset.

4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungan serta dikunci dengan “ring-O” sampai rapat.

5. Mengisi bom dengan Oksigen (tekanan 30 bar).

6. Mengisi tabung kalometer dengan air pendingin sebanyak 1.250ml.

7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter.

8. Menghubungkan tangkai penyala pada tutup bom ke kabel sumber air listrik.

9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang dilengkapi alat pengaduk.

10. Menghubungkan dan mengatur posisi pengaduk pada elektromotor.

11. Menempatkan termometer pada kalorimeter melalui lubang pada tutup kalorimeter.

12. Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.

13. Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.

14. Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator sementara elektromotor pengaduk terus bekerja.

15. Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingin setelah 5 (lima) menit dari penyalaan berlangsung.

16. Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.

17. Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut untuk satu jenis bahan bakar.

Prosedur pengukuran massa jenis 1. Menghidupkan neraca analitik 2. Menimbang piknometer kosong 3. Mencatat massa piknometer kosong

5. Memasukkan sampel kedalam piknometer hingga penuh 6. Menimbang piknometer berisi sampel

7. Mencatat massanya

8. Mengulangi prosedur yg sama untuk sampel lainnya.

Prosedur pengukuran viskositas 1. Merangkai alat viskosimeter oswald 2. Menyiapkan 10 ml sampel

3. Memasukkan sampel kedalam alat viskosimeter 4. Menghisap sampel hingga naik ke batas atas

5. Menghitung aliran sampel dari batas atas ke batas bawah

6. Mencatat waktunya

Parameter Penelitian Massa jenis

Massa jenis atau massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya Persamaan 1.

Viskositas

Fluida yang mengalir melalui sebuah pipa dapat dipandang terdiri atas lapisan-lapisan tipis zat alir yang bergerak dengan laju berbeda-beda sebagai akibat adanya gaya kohesi maupun adhesi Persamaan 2.

Nilai kalor

Nilai kalor merupakan jumlah energi kalor yang dilepaskan bahan bakar pada waktu terjadinya oksidasi unsur-unsur kimia yang ada pada bahan bakar tersebut. Dalam perencanaan ruang bakar sebuah ketel uap, nilai kalor bahan bakar sangat menentukan Persamaan 3.

Performansi Motor Bakar

Secara umum motor bakar memiliki parameter-parameter yang dapat menunjukkan performansi dari mesin tersebut. Beberapa dari parameter tersebut diuraikan di bawah ini.

Torsi

Torsi merupakan parameter indikator yang cukup baik untuk mengetahui kemampuan mesin dalam melakukan suatu usaha. Torsi didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada jarak tertentu dan memiliki satuan Nm atau lbf-ft.

Besarnya torsi suatu mesin dapat diperoleh dari hasil pengujian dengan

menggunakan alat dynamometer test.

Daya

Daya yang utama pada motor bakar umumnya dikenal ada dua yaitu daya poros atau daya efektif dan daya indikator atau daya aktual. Daya tersebut dipengaruhi oleh putaran mesin dan torsi yang dihasilkan mesin. Namun yang digunakan dalam praktek di lapangan adalah daya poros. Daya poros atau daya efektif merupakan daya yang dihasilkan suatu mesin pada poros keluarannya atau biasa dikenal dengan brake horse power yang dihitung dengan Persamaan 4.

Konsumsi bahan bakar

Konsumsi bahan bakar didefenisikan sebagai jumlah bahan bakar yang dikonsumsi persatuan unit daya yang dihasilkan perjam operasi. Konsumsi bahan bakar diperoleh dengan Persamaan 5.

Volume bahan bakar yang dihabiskan untuk setiap satu kali pengujian sebesar 8 mililiter atau 0,008 liter.

Konsumsi bahan bakar spesifik

Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang

berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, karena dengan

mengetahui hal ini dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk

menghasilkan sejumlah daya dalam selang waktu tertentu. Konsumsi bahan bakar

spesifik diperoleh dengan Persamaan 6.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Massa Jenis

Massa jenis atau densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.

Tabel 3. Massa jenis limbah polimer murni

Perlakuan Massa jenis (g/ml)

Pot bunga 0,7155

Plastik mulsa 0,8473

Karung goni 0,8511

Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa nilai massa jenis limbah polimer murni tertinggi terdapat pada perlakuan karung goni yaitu sebesar 0,8511 g/ml dan massa jenis limbah polimer murni yang terendah yaitu pot bunga sebesar 0,7155 g/ml. Hal ini dikarenakan massa jenis dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu senyawa penyusun kimia dari bahan masing-masing plastik yang diteliti seperti rantai carbon serta nomer molekul residunya (MR) yang berbeda yang membuat massa jenis berbeda.

Gambar 2. Grafik massa jenis campuran bio-solar dengan minyak pirolisis 0.8508

0.7874

0.8477

0.7841

0.8516

0.7839

0.74 0.76 0.78 0.8 0.82 0.84 0.86

karung goni 10%

karung goni 12,5%

pot bunga 10%

pot bunga 12,5%

plastik mulsa 10%

plastik mulsa 12,5%

Ma ss a je n is (g /m l)

Jenis bahan bakar

Dari Gambar 2 dapat dilihat massa jenis campuran bio-solar dengan minyak pirolisis tertinggi dihasilkan dari plastik mulsa 10% sebesar 0,8516 g/ml.

Sedangkan nilai massa jenis terendah dihasilkan dari plastik mulsa 12,5% sebesar 0,7839 g/ml. Nilai massa jenis campuran bio-solar dengan minyak pirolisis rata- rata bernilai 0,8175 g/ml. Hal ini dikarenakan massa jenis dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu senyawa penyusun kimia dari bahan masing-masing plastik yang diteliti seperti rantai carbon serta nomer molekul residunya (MR) yang berbeda yang membuat massa jenis berbeda. Sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Santoso (2010) yang meneliti beragam jenis pirolisis plastik PP dan LDPE massa jenis minyak pirolisis masing-masing yaitu PP sebesar 0,74 g/ml dan LDPE sebesar 0,77 g/ml.

Dari analisis sidik ragam nilai massa jenis dapat dilihat pada Lampiran 8 menunjukkan bahwa pengaruh interaksi antara bahan minyak plastik dicampur dengan bio-solar 10% dan 12,5% terhadap massa jenis berpengaruh sangat nyata.

Maka dilakukan lebih lanjut menggunakan DMRT (Duncan Multiple Range Test) menunjukkan pengaruh interaksi antara bahan minyak dan pirolisis terhadap nilai massa jenis dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Uji DMRT pengaruh interaksi antara bahan minyak terhadap massa jenis

Jarak DMRT

Perlakuan Rataan Notasi

0,05 0,01 0,05 0,01

- - - M1K2 0,78 a A

2 3,26 4,64 M3K2 0,78 b B

3 3,41 4,90 M1K1 0,84 c C

4 3,41 5,05 M3K1 0,85 d D

5 3,55 5,13 M2K2 0,78 e E

6 3,58 5,24 M2K1 0,85 f F

Keterangan : Notasi huruf yang berbeda menunjukkan berbeda nyata ada taraf 5% dan

berbeda sangat nyata pada taraf 1%

Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa perlakuan setiap interaksi berbeda sangat nyata hal ini disebabkan karena dari bahan yang digunakan memiliki struktur rantai kimia yang berbeda. Menurut Besler dan Williams (2006) yang menyatakan bahwa sebuah benda yang memiliki massa jenis yang lebih tinggi akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis yang rendah.

Viskositas

Viskositas yaitu kemampuan suatu zat untuk mengalir pada suatu media tertentu. Hasil viskositas minyak pirolisis limbah polimer murni dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Viskositas limbah polimer murni

Perlakuan Viskositas (cP)

Pot bunga 0,7215 x 10

²

Plastik mulsa 0,7369 x 10

²

Karung goni 0,7760 x 10

²

Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa nilai viskositas limbah polimer murni

tertinggi terdapat pada perlakuan karung goni yaitu sebesar 0,7760 x 10

²

cP dan

massa jenis limbah polimer murni yang terendah yaitu pot bunga sebesar 0,7215 x

10

²

cP. Hal ini disebabkan karena struktur kimia pada karung goni setiap bahan

dan kuantitas minyak campuran. Menurut Ademiluyi (2007) semakin panjang

ikatan struktur kimia, maka viskositas semakin besar.

Gambar 3. Grafik viskositas campuran bio-solar dengan minyak pirolisis Dari Gambar 3 diperoleh nilai viskositas tertinggi yaitu pada jenis bahan bakar karung goni 10% sebesar 256,31 cP dan nilai terendah yaitu pada jenis bahan bakar pot bunga 12,5% sebesar 218,43 cP. Hal ini dikarenakan karung goni termasuk ke dalam jenis plastik PP dimana struktur kimia karung goni lebih besar daripada pot bunga yang termasuk ke dalam jenis palstik HDPE. Sesuai dengan pernyataan Ademiluyi (2007) yang menyatakan semakin panjang ikatan struktur kimia, maka viskositas semakin besar.

Hasil analisis sidik ragam Lampiran 8 menunjukkan bahwa bahan minyak plastik berpengaruh sangat nyata terhadap viskositas yang dihasilkan. Maka dilakukan uji lanjut Duncan Multiple Range Test (DMRT) yang dapat dilihat pada Tabel 6.

Dari Tabel 6 pada uji DMRT dapat dilihat perlakuan setiap perlakuan pada interaksi berbeda sangat nyata. Hal ini disebabkan oleh unsur penyusun dari minyak pirolisis plastik pot bunga, mulsa dan karung goni memiliki struktur kimia yang berbeda. Sesuai pernyataan Ademiluyi (2007) semakin panjang ikatan struktur kimia, maka viskositas semakin besar.

256.31

250.94

236.51

218.43

247.98

221.5

190 200 210 220 230 240 250 260

karung goni 10%

karung goni 12,5%

pot bunga 10%

pot bunga 12,5%

plastik mulsa 10%

plastik mulsa 12,5%

Vi sko si ta s (c P )

Jenis bahan bakar

Tabel 6. Uji DMRT pengaruh bahan minyak terhadap nilai viskositas

Jarak DMRT

Perlakuan Rataan Notasi

0,05 0,01 0,05 0,01

- - - M1K2 218,42 a A

2 3,26 4,64 M3K2 221,49 b B

3 3,41 4,90 M1K1 236,49 c C

4 3,41 5,05 M3K1 248,09 d D

5 3,55 5,13 M2K2 251,00 e E

6 3,58 5,24 M2K1 256,31 f F

Keterangan : Notasi huruf yang berbeda menunjukkan berbeda nyata ada taraf 5% dan berbeda sangat nyata pada taraf 1%

Nilai Kalor

Nilai kalor merupakan jumlah energi kalor yang dilepaskan bahan bakar pada waktu terjadinya oksidasi unsur-unsur kimia yang ada pada bahan bakar tersebut. Nilai kalor limbah polimer murni dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Nilai kalor limbah polimer murni

Perlakuan Nilai kalor (kJ/kg)

Pot bunga 34.920

Plastik mulsa 40.220

Karung goni 35.450

Dari Tabel 7 dapat dilihat bahwa nilai kalor limbah polimer murni tertinggi terdapat pada perlakuan plastik mulsa yaitu sebesar 40.220 kJ/kg dan nilai kalor limbah polimer murni yang terendah yaitu pot bunga sebesar 34.920 kJ/kg. Semakin tinggi nilai kalor maka proses pembakaran lebih sempurna.

Hasil nilai kalor dari Gambar 4 diperoleh hasil tertinggi dari jenis bahan pot bunga 10% sebesar 41.280 kJ/kg dan nilai kalor terendah diperoleh dari jenis bahan bakar karung goni 12,5% sebesar 30.150 kJ/kg. Hal ini dikarenakan nilai kalor pada jenis bahan bakar pot bunga pada proses pembakaran lebih sempurna.

Menurut penelitian yang telah dilakukan oleh Santoso (2010) nilai kalor dari

berbagai macam plastik, PP memiliki nilai kalor 40,45 kJ/kg dan LDPE memiliki

nilai kalor 41,45 kJ/kg.

Gambar 4. Grafik nilai kalor campuran bio-solar dengan minyak pirolisis Dari Tabel 7 dan Gambar 4 dapat dilihat antara nilai kalor bahan bakar pirolisis polimer dan nilai kalor bahan bakar yang dicampurkan dengan bio-solar memiliki hasil yang berbeda. Nilai kalor pada pot bunga mengalami peningkatan dengan adanya penambahan bio-solar pada bahan bakar polimer murni yaitu 34.920 kJ/kg menjadi 41.280 kJ/kg setelah dicampurkan dengan bio-solar, sedangkan pada plastik mulsa mengalami penurunan setelah penambahan bio- solar pada bahan bakar polimer murni yaitu 40.220 kJ/kg menjadi 34.450 kJ/kg setelah dicampurkan dengan bio-solar. Hal ini dikarenakan nilai kalor dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, viskositas dan massa jenis bahan bakar tersebut.

Dari analisis sidik ragam nilai kalor dilihat pada Lampiran 8 menunjukkan bahwa interaksi antara bahan minyak Plastik terhadap nilai kalor berpengarauh sangat nyata. Maka dilakukan lebih lanjut menggunakan DMRT (Duncan Multiple Range Test) menunjukkan nilai kalor untuk tiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 8.

41280

34920 34450

32800 32270

30150

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000

pot bunga 10%

pot bunga 12,5%

plastik mulsa

10%

plastik mulsa 12,5%

karung goni 10%

karung goni 12,5%

N il ai k al o r (k J/ k g )

Jenis bahan bakar

Dari Tabel 8 pada uji DMRT dapat dilihat bahwa perlakuan interaksi setiap perlakuan berbeda sangat nyata. Hal ini sesuai pernyataan Santoso (2010) yang menyatakan nilai kalor dari berbagai macam minyak pirolisis cukup tinggi karena adanya perbedaan jenis plastik yang mempengaruhi nilai kalor. Hal ini disebabkan karena unsur penyusun dari minyak pirolisis plastik berbeda.

Tabel 8. Uji DMRT pengaruh interaksi antara bahan minyak terhadap nilai kalor

Jarak DMRT

Perlakuan Rataan Notasi

0,05 0,01 0,05 0,01

- - - M2K2 30150 a A

2 1,607 2,285 M2K1 32270 b B

3 1,684 2,413 M3K2 32800 c C

4 1,719 2,489 M1K2 34920 d D

5 1,750 2,531 M3K1 35450 e E

6 1,765 2,581 M1K1 41280 f F

Keterangan : Notasi huruf yang berbeda menunjukkan berbeda nyata ada taraf 5% dan berbeda sangat nyata pada taraf 1%

Performansi Motor Bakar Torsi

Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja. Hasil analisis ragam Lampiran 8 menunjukkan bahwa interaksi antara minyak plastik terhadap torsi tidak nyata maka tidak perlu dilakukan uji lanjut DMRT (Duncan Multiple Range Test) yang didapatkan dari hasil pengujian dengan menggunakan

motor diesel dapat di lihat pada Gambar 5 melalui grafik torsi diketahui bahwa campuran 10% bahan bakar pirolisis lebih tinggi dibandingankan dengan campuran 12,5%. Hal ini sesuai pernyataan Murdieono (2017) yang menyatakan dari hasil pengujian didapatkan hasil 10% bahan bakar polimer lebih tinggi dari hasil minyak polimer 12,5%, dengan campuran bahan bakar polimer LDPE 10%

dengan masing-masing putaran 1.800 rpm yaitu 112,38 Nm dan campuran LDPE

12,5% yaitu 110,63 Nm.

Gambar 5. Grafik torsi: a. pot bunga 10%, b. pot bunga 12,5%, c. plastik mulsa 10%, d. plastik mulsa 12,5%, e. karung goni 10%, f. karung goni 12,5%.

Dari Gambar 5 torsi pada putaran 1.800 rpm yang tertinggi yaitu diperoleh pada bahan karung goni 10% sebesar 10,5 Nm dan yang terendah diperoleh pada bahan pot bunga 10% sebesar 8,3 Nm. Sedangkan torsi pada putaran 3.000 rpm yang tertinggi diperoleh pada bahan plastik mulsa 10% sebesar 12,5 Nm dan yang

7.8 8 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.2 9.4

1800 2000 2200 2600 3000

T o rs i (Nm )

Putaran mesin (rpm) (a)

8.5 9 9.5 10 10.5 11

1800 2000 2200 2600 3000

T o rs i (Nm )

Putaran mesin (rpm) (b)

0 2 4 6 8 10 12 14

1800 2000 2200 2600 3000

T o rs i (Nm )

Putaran mesin (rpm) (c)

8.6 8.8 9 9.2 9.4 9.6 9.8 10 10.2 10.4 10.6

1800 2000 2200 2600 3000

T o rs i (Nm )

Putaran mesin (rpm) (d)

9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5

1800 2000 2200 2600 3000

T o rs i (Nm )

Putaran mesin (rpm) (e)

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5

1800 2000 2200 2600 3000

T o rs i (Nm )

Putaran mesin (rpm)

(f)

terendah diperoleh pada bahan pot bunga 10% sebesar 9,2 Nm. Hal ini disebabkan semakin besar nilai torsi yang dihasilkan maka bahan bakar tersebut lebih mudah terbakar karena sifat dari viskositasnya. Menurut pernyataan Wardoyo (2016) yang menyatakan dari hasil pengujian pada putaran 6.500 rpm akan mengalami sangat mudahnya bahan bakar tersebut terbakar sehingga banyaknya kerugian energi untuk menghasilkan torsi.

Daya

Daya merupakan besarnya kerja motor persatuan waktu. Hasil analisis ragam Lampiran 8 menunjukkan bahwa interaksi antara minyak plastik terhadap daya tidak nyata maka tidak perlu dilakukan uji lanjut DMRT (Duncan Multiple Range Test). Daya mesin menggunakan campuran 10% bahan bakar pirolisis tidak

berbeda jauh dengan campuran 12,5% dari campuran bahan bakar pirolisis dari masing-masing putaran. Pada Gambar 6 menunjukan bahwa campuran 10% bahan bakar pirolisis lebih tinggi dibandingkan dengan 12,5% minyak pirolisis. Hal ini sesuai pernyataan Turnip (2009) yang menyatakan bahwa besar kecil daya mesin bergantung pada besar kecil torsi yang didapat. Daya yang dihasilkan mesin dipengaruhi oleh putaran poros engkol yang terjadi akibat dorongan piston yang dihasilkan karena adanya pembakaran bahan bakar dengan udara.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

1800 2000 2200 2600 3000

Da y a (kW )

Putaran mesin (rpm) (a)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

1800 2000 2200 2600 3000

Da y a (kW )

Putaran mesin (rpm)

(b)

Gambar 6. Grafik daya: a. pot bunga 10%, b. pot bunga 12,5%, c. plastik mulsa 10%, d. plastik mulsa 12,5%, e. karung goni 10%, f. karung goni 12,5%.

Pada Gambar 6 menunjukan bahwa campuran 10% bahan bakar pirolisis lebih tinggi dibadingkan dengan 12,5% minyak pirolisis. Pada putaran awal 1.800 rpm nilai tertinggi terdapat di karung goni 10% yaitu 1,9792 kW sedangkan yang terendah yaitu pot bunga 10% sebesar 1,5645 kW dan nilai daya tertinggi yang terdapat pada putaran 3.000 rpm yaitu plastik mulsa 10% yaitu 3,9270 kW, sedangkan nilai terendah pada pot bunga 10% yaitu 2,8903 kW. Hal ini dikarenakan nilai torsi yang diperoleh berpengaruh terhadap daya yang dikeluarkan. Menurut Turnip (2009). Daya yang dihasilkan mesin dipengaruhi oleh putaran poros engkol yang terjadi akibat dorongan piston yang dihasilkan karena adanya pembakaran bahan bakar dengan udara.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

1800 2000 2200 2600 3000

D ay a (kW )

Putaran mesin (rpm) (c)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

1800 2000 2200 2600 3000

Da y a (kW )

Putaran mesin (rpm) (d)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

1800 2000 2200 2600 3000

Da y a (kW )

Putaran mesin (rpm) (e)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

1800 2000 2200 2600 3000

Da y a (kW )

Putaran mesin (rpm)

(f)

Konsumsi bahan bakar

Konsumsi bahan bakar adalah banyaknya bahan bakar yang terpakai pada waktu tertentu. Hasil analisis ragam Lampiran 8 menunjukkan bahwa interaksi antara minyak plastik terhadap konsumsi bahan bakar tidak nyata maka tidak perlu dilakukan uji lanjut DMRT (Duncan Multiple Range Test). Pada penelitian ini dapat dilihat massa jenis pada Gambar 2 dan Nilai kalor pada Gambar 4 menurut pernyataan Murdieono (2017) yang menyatakan konsumsi bahan bakar dapat dihitung apabila massa jenis pada bahan bakar masing-masing sudah diketahui.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

1800 2000 2200 2600 3000 K o n sum si b ah an b aka r (l it er /j a m )

Putaran mesin (rpm) (a)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

1800 2000 2200 2600 3000 K o n sum si b ah an b aka r (l it er /j a m )

Putaran mesin (rpm) (b)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

1800 2000 2200 2600 3000 K o n sum si b ah an b aka r (L it er /j am )

Putaran mesin (rpm) (c)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1800 2000 2200 2600 3000 K o n sum si b ah an b aka r (l it er /j a m )

Putaran mesin (rpm)

(d)