11
ANALISIS BAHAN BAKAR BIOETANOL E100 DARI LIMBAH AIR TAPETERHADAP PERFORMA MESIN SEPEDA MOTOR MATIC 4 TAPE
Aidi Vadly Robbany
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang aidivadlyrobbany@gmail.com
Abstrak
Kebutuhan energi Indonesia terus mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan jumlah penduduk. Sedangkan ketersediaan bahan bakar fosil semakin terbatas. Dalamusaha mengurangi penggunaan bahanbakar minyak yang akan habis maka di butuh energi alternatif salah satu nya bioetanol. Bioetanol merupakan etanol yang dihasilkan dari proses fermentasi dan destilasi menggunakan bahan baku nabati. Salah satu bahan baku bioetanol adalah limbah air tape.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaandaya, torsi, dan SFC yang dihasilkan dari penggunaan etanol dan bioetanol. Metode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimen pada sepeda motor matic 4 tak satu silinder dengan kapasitas mesin 119 cc. pengujian ini menggunakan Variable bebas yaitu variasi putaran mesin 4000 rpm –7000 rpm.
Variable terikat pada penelitian ini adalah performa mesin yaitu daya, torsi, dan SFC. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan bahan bakar bioetanol menghasilkan daya 9.39 Hp di 7000 rpm dan torsi maksimal pada putaran 7000 rpm menghasilkan 9.49 Nm. Penggunaan bahan bakar etanol daya yang dihasilkan pada putaran 7000 rpm hanya 9.39 Hp.
Etanol menghasilkan torsi yang lebih besar dari bioetanol yaitu pada rpm 7000 torsi yang dihasilka sebesar 9.51 Nm. SFC bioetanol memiliki efisiensi sebesar 0.14 kg/hp.jam dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar etanol.
Kata kunci : Bioetanol, limbah air tape, bahan bakar alternatif
I. PENDAHULUAN
Kebutuhan energi Indonesia dari tahun ke tahun terus mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan jumlahpenduduk. Berdasarkan data dari Kementerian ESDM RI, konsumsi energi tertinggi Indonesia berasal dari bahan bakar fosil dengan tingkat konsumsi hampir mencapai 95%. Dari tingkat konsumsi tersebut, hampir 50% nya merupakan Bahan Bakar Minyak (BBM), sehingga tidak mengherankan jika konsumsi energi pada sektor transportasi akan mengalami peningkatan dalam beberapa tahun kedepan.
Sementara itu konsumsi bahan bakar fosil di Indonesia yang terus meningkat tidak diiringi dengan peningkatan kapasitas produksi dan ketersediaan sumber daya. Sedangkan ketersediaan bahan bakar fosil semakin terbatas. Dalam usaha mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil khususnya bahan bakar minyak yang akan habis karena depositnya terbatas maka sangat diperlukan upaya peningkatanpemanfaatan energi lain terutama pada sektor transportasi, di antaranya dengan penggunaan biofuel, khususnya bioetanol yang merupakan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui juga ramah lingkungan.
Bioetanol merupakan etanol yang dihasilkan dari proses fermentasi dan destilasi menggunakan bahan baku nabati nilai kalor boetanol cenderung lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar bensin. Etanol bensin. Etanol merupakan senyawa mudah menguap, tidak berwarna, dan beraroma khas yang dapat terbakar jika direaksikan dengan udara dan adanya percikan bunga api. Namun karena karakteristik bioethanol mempunyai nilai oktan yang tinggi sehingga sangat dibutuhkan untuk mengimbangi titik nyala bahan bakar dengan tekanan kompresi
kandungan zat lain yang terdapat pada limbah air tape. Destilasi dilakukan sebanyak lima kali dengan menggunakan alat destilasi sederhana dengan suhu 80OC karena alkohol memiliki titik didih (volatilitas) pada suhu tersebut. Pada sebesar 13:1 dan tekanan bahan bakar sebesar 3 bar.Bioetanol dengan kadar tinggi dapat digunakan sebagai bahan bakar secara langsung pada mesin.
Pemanfaatan alkohol sebagai bahan bakar pengganti bensin diharapkan mampu mengurangi konsumsi pemakaian bahan bakar dari minyak. Berdasarkan dari permasalahan dari itu maka peneliti mengadakan penelitian dengan judul “Analisis Bahan Bakar Bioetnaol E100 Dari Limbah air tape Terhadap Performa Mesin Sepeda Motor Matic 4 Tak” untuk mengatahui pengaruh Bioetanol dari limbah air tape terhadap performa mesin sepedamotor matic 4 tak 119 cc dan mengetahui konsumsi bahan bakar dari penggunaan.
II. METODE PENELITIAN
Metode pengambilan data yang dilakukan menggunakan metode ekperimental yang merupakan penelitian kuantitatif analisis data secara langsung dengan perubahan performa mesin. Dengan menggunakan bahan bakar bioetanol dan di bandingkan dengan etanol yang kemudian dilakukanpengujian performa mesin menggunakan alat dynamometer yang akan mengeluarkan data berupa grafik daya dan torsi yang di hasilkan. Pengujian performa mesin pada kendaraan empatLangkah satu silinder 119 cc dengan ratio kompresi 13:1 menggunakan metode P- Max Full Open Throttle pada putaran 4000 rpm – 9000rpm. Limbah air tape yang di dapat dari beli di pasar harus di diamkan terlebih
Seminar Nasional Rekayasa Teknologi Manufaktur Vol. 01 Desember 2021 | e-ISSN 2809-5588 dahulu selama 4 hari agar dapat menghasilkan bioetanol
dengan kandungan yang tinggi. Air tape di diamkan selama 4 hari setelah didiamkan selama 4 hari air tape dilakukan proses destilasiuntuk memisahkan bioetanol dengan
destilasi pertama menghasilkan kadarbioetanol dengan kadar 10% maka dari itu dilakukan destilasi kembali bertujuan menghasilkan bioetanol dengan kadar 95%.
Gambar 1. Grafik bioethanol setelah destilasi
Gambar 2. Proses destilasi
Dari grafik diatas pada destilasi pertama menghasilkan bioetanol dengan kadar 10%, setelah dilakukan destilasi kedua bioetanol yang dihasilkan berkadar 40%, destilasi ketiga menghasilkan bioetanol dengan kadar 85%, destilasi keempat menghasilkan bioetanol dengan kadar 90%, destilasi kelima menghasilkan bioetanol dengan kadar 95%.
Kadar tertinggi ini sudah sesuai dengan fuel grade dan dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan.
Gambar 3. Pengukuran kadar alkohol
Gambar 4. Kuantitas volume bioetanol
Dilakukan proses modifikasi ruang bakar pada spesifikasi standart kendaraan yang akan digunakan sebagai objek penelitian memiliki volume silinder 119 cc dengan ratio kompresi 9:1 maka pada penelitian ini dilakukan modifikasi pada ruang bakar agar ratio kompresi menjadi 13:1 dengan pemotongan blok s i l inder dengan perhitungan matematis yaitu:
Sesuai dengan persamaan matematis diatas maka blok silinder di potong sebesar 2.37 dari 72.06 mm menjadi 69.69 mm agar mendapatkan ratio komprei 13.1
Gambar 5. Blok silinder setelah dipotong
Sebelum melakukan pengujian kendaraan maka dilakukan konfigurasi pada ECU. Pada penelitian inimenggunakan ECU JUKEN 5 dengan mapping ignition time dimajukan 80%. Hal ini bertujuan untuk mengimbangi nilai oktan pada bahan bakar etanol dan bioetanol yang sebesar 108.
Kemampuan ECU standar tidak dapat mengimbangi proses pembakaran karena ignation time yang terlambat sehingga menyebabkan bahan bakar tidak terbakar dengan sempurna dan mengakibatkan kendaraan mati.
13
Gambar 6. Mapping ECU JUKEN 5
Dalam penelitian ini menggunakan pompa bahan bakar eksternal yang telah di modifikas dengan menambahkan bar indikator agar peneliti bisa memantau tekanan bahan bakar sebesar 3 bar. Hal ini dimaksudkan agar injector dapat menyemprotkan bahan bakar etanol dan bioetanol dengan baik sehingga dapat terjadi pengkabutan yang sempurna.
Gambar 7. Pompa bahan bakar eksternal
Setelah semua persiapan sudah selesai maka dilakukan proses pengujian performa kendaraan untuk mendapatkan daya, torsi,dan SFC dengan menggunakan alat dynamometer jenis innersia 50ltr. Metode yang digunakan adalah P-Max Full Open Throttle pada putaran 4000 – 9000 rpm. Skema pengujian alat dapat dilihat dari gambar 6 berikut:
Gambar 8. Skema pengujian kendaraan
Pengambilan data dilakukan melakukan Full Open Throttle secara spontan pada 4000 – 9000 rpm. Hasildari dynotest akan langsung ditampilkan pada komputer berupa data grafik.
Gambar 9. Tampilan layar komputer operator Dynotest
N o
Nama Bahan
Mas sa (Gra m)
Suhu Awa l (˚C)
Suhu Akhir (˚C)
Sisa kaw at
(c m) 1 Bioetanol
95%
0.5 25
24.
39
25.
43 3.9 2 Etanol
95%
0.5 23
24.
71
25.
73 5.8
Seminar Nasional Rekayasa Teknologi Manufaktur Vol. 01 Desember 2021 | e-ISSN 2809-5588 Selisih
Suhu(˚C) Selisih Kawa t (cm)
Abu (gr)
Nilai Kalor (cal/gram)
Standar Benzoic kalibrasi
1.04 6.1 10 4789.009029 2425.656
Nilai kalor adalah jumlah energi yang dilepaskan Ketika suatu bahan bakar dibakar secara sempurna
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengambilan data yang dilakukan menggunakan metode penelitian yang telah disampaikan sebelumnya da akan disertakan data hasil pengujian performa kendaraan dan SFC besertaanalisis grafik sebegai berikut:
Tabel 1.Daya Mesin Bahan Etanol Dan Bioetanol
BAHAN BAKAR
RPM Bioetanol Etanol
4000
0.5 0.5
0.95 0.85
1 0.9
4500
2.5 2.5
2.45 2.5
2.95 2.1
5000
4.5 4.3
4.2 4.2
4.55 4.15
5500
6.5 6.29
6.55 6.5
6.69 6.25
6000
7.53 7.2
7.6 7.65
7.64 7.6
6500
8.1 7.69
8.18 8.18
8.18 8.15
7000
9 9.09
9.35 9.4
9.83 9.4
Tabel diatas merupakan data daya mesin pada penggunaan bahan bakar etanol dan bioetanol
Gambar 10. Grafik perbandingan daya etanol dan bioetanol
Dapat dilihat pada grafik diatas diketahui bahwa bioetanol 95% memiliki daya maksimum yang lebih tinggi dari pada etanol 95% yaitu sebesar 9.39 Hp. Pada rpm 7000 hal ini menunjukan bahwa penggunaan bioetanol memiliki keunggulan sebesar 0.1 Hp.
TABEL 2. TORSI MESIN BIOETANOL DAN ETANOL
BAHAN BAKAR
RPM Bioetanol Etanol
4000
0.5 0.5
0.5 0.5
0.98 1
4500
3.8 3.8
3.75 3.8
4.4 3.5
5000
6.1 6.1
6 6
6.6 5.9
5500
8.3 8.1
8.3 8.3
8.5 8.3
6000
8.9 8.6
9 9.04
9.06 8.95
6500
8.8 8.2
9 9.1
9 9
7000
9.1 9.53
9.43 9.47
9.95 9.54
Tabel diatas data torsi pada penggunaan bahan bakar bioetanoldan etanol
12 10
Daya (Hp)
y = -0.1348x2 + 2.5052x - 1.6743 R² = 0.9933 9.329
7.5498 8.815
8 6.5384
6 4.421
4 2.6336
y = -0.1218x2 + 2.4089x - 1.71 R² = 0.9924 2 0.7851
0
4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Bioetanol Etanol Poly. (Bioetanol)
Poly. (Etanol) Linear (Etanol)
15
Gambar 11.Grafik perbandingan torsi etanol dan bioetanol
Dapat lihat pada grafik diatas diketahui bahwa etanol 95%
memiliki torsi maksimum yang lebih tinggi dari pada bioetanol 95% yaitu sebesar 9.51 Nm. Hal ini menunjukan bahwa penggunaan etanol memiliki keunggulan sebesar 0.02 Nm.
Tabel 3. Sfc Etanol Dan Bioetanol
BAHAN BAKAR
RPM Bioetanol Etanol
4000
0.05 0.04
0.09 0.08
0.14 0.19
4500
0.26 0.21
0.24 0.24
0.42 0.44
5000
0.48 0.36
0.41 0.41
0.64 0.88
5500
0.69 0.53
0.63 0.63
0.94 1.32
6000
0.80 0.61
0.74 0.74
1.08 1.61
6500
0.86 0.65
0.79 0.79
1.15 1.72
7000
0.95 0.77
0.91 0.91
1.38 1.99
Tabel diatas data SFC pada penggunaan bahan bakar bioetanol dan etanol
Gambar 12. Grafik perbandingan SFC etanol dan bioetanol
Dapat lihat pada grafik diatas diketahui bahwa bioetanol 95%
memiliki Daya lebih besar namun untuk efisiensi SFC nya lebih hemat dari pada etanol 95% yaitu sebesar 1.22 (kg/hp.jam). Hal ini menunjukan bahwa penggunaan bioetanolmemiliki keunggulan sebesar 0.14 (kg/hp.jam).
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat di ambil beberapa kesimpulan tentang penggunaan bahan bakar bioetanol sebegaiberikut:
1. Bioetanol E100 dai limbah air tape berpengaruh sangat signifikan terhadap performa mesin. Daya yang dihasilkan dari penggunaan bioetanol dari limbah air tape memiliki daya maksimum sebesar 9.39 Hp pada putaran 7000 rpm.
2. Torsi maksimum yang didapat dari penggunaanetanol dari limbah air tape sebesar 9.51 Nm pada putaran mesin 7000 rpm sedangkan bioetanol 95% hanya menghasilkan torsi 9.49 Nm pada putaran 7000 rpm.
3. Pada SFC bioetanol dari limbah air tapememiliki pengaruhefisiensi sebesar 0.14 kg/hp.jam dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar etanol.
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat memunculkan beberapa saran untuk mengembangkan bahan bakar bioetanol sebagai berikut:
1. Untuk penelitian selanjut nya pembuatan bioetanol limbah air tape dengan kadar di atas penelitian ini.
2. Untuk penelitian selanjutnya untuk pembuatan bioetanol tidak berpatok pada limbah air tape saja. Bisa menggunakan tape ketan putih, atau tape singkong 3. Untuk penelitian selanjutnya disarankan menggunakan
alatdestilator bertingkat agar menghasilkan kadar etanol yang lebih tinggiuntuk mempersingkat waktu penelitian.
REFRENSI
[1] Apip, 2009, Pengaruh Campuran Bahan Bakar Premium dan Bioethanol Hasil Fermentasi Tetes Tebu Dalam Berbagai Presentase Perbandingan Terhadap Unjuk Kerja Mesin, Tugas akhir, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Janabadra,Yogyakarta.
[2] Fuhaid, N. (2011). PENGARUH MEDAN MAGNET TERHADAP KONSUMSI BAHAN BAKAR DAN KINERJA MOTOR BAKAR BENSIN JENIS DAIHATSU HIJET 1000. PROTON, Vol 3 No. 2, 26- 31.
[3] Gholamhassan Najafi, B.G., Talal Yusaf, Seyed Mohammad Safieddin and R.M. Ardebili 2015 Optimization of performance and exhaust emission parameters of a SI (spark ignition) engine with gasoline- ethanol blended fuels using response surface methodology Elsevier.
Torsi (Nm)
10
9 y = -0.3173x2 + 3.9499x - 2.9229 R² = 0.9899 8
7 6
9.5419 8.9886
8.3263 8.76 93
6.623
y = -0.3371x2 + 4.095x - 2.9757 R² = 0.9916 5
4 3 2 1 0
33.9.78
0.66
4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Bioetanol Etanol
Seminar Nasional Rekayasa Teknologi Manufaktur Vol. 01 Desember 2021 | e-ISSN 2809-5588
[4] Hanggara, H., Astuti, S., dan Setyani, S. (2016). The Effect of Formulation Pumpkin Paste and White Glutinous Rice Flour on Chemical and Sensory Properties Dodol, Jurnal Teknologi Industri & Hasil Pertanian, 21 (1), hlm. 13-27.
[5] Irawan, Bambang. (2017). “Perhitungan Energi Pembakaran Bahan Bakar di Dalam Silinder Mesin Bensin”. Jurnal SNTT 3, 13-16.
[6] J. Pechstein and M. Kaltschmitt, “Liquid Hydrocarbon Fuels Derived from Alcohols,” Energy from Org. Mater., pp. 1023–1046, 2019, doi:
10.1007/978-1- 4939-7813-7_1039.
[7] Lewerissa, Yolanda Jacqueline. (2017). Pengaruh Campuran Bahan Bakar Bensin dan Etanol terhadap Prestasi Mesin Bensin, Jurnal Voering, 2 (1), pp. 5-14, Neliti.
[8] Nuarsa, I. H. (2011). Pengaruh Pemakaian Bahan Bakar Bensin Premium dan Pertamax Terhadap Torsi, Daya Efektif, Dan SFCe Pada Motor Bensin empat langkah Empat Silinder, Journal Dinamika Teknik Mesin, Vol 1.
[9] R. C. Costa and J. R. Sodre, “Hydrous ethanol vs. gasoline-ethanol blend : Engine performance and emissions,” Fuel, vol, 89, no, 2, pp. 287-293, 2010.
[10] Winoko, Agus, Y., Kasijanto., Santoso. (2018). Pengujian Daya dan Emisi Gas Buang (Edisi Revisi). Malang: Polinema Press.
