Variasi Laju Aliran Biogas Pada Sistem Pembilasan Menggunakan Campuran Naoh Dan H2O Untuk Pemurnian Biogas Dari Pengotor CO2.

(1)

(2)

PROCEEDING

PENINGKATAN PERAN ILMU TEKNIK MESIN UNTUK

KESEJAHTERAAN DAN KEMANDIRIAN BANGSA

DEWAN REDAKSI

Penanggung Jawab:

Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D.(Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik UGM)

Ir. Subagyo, Ph.D.(Sekretaris Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik UGM) Panitia Pengarah:

Prof. Mulyadi Bur (Sekjend BKS-TM)

Ketua Jurusan/Departemen/Program Studi Teknik Mesin dalam BKSTM se-Indonesia

Ketua:

(3)

SUSUNAN PANITIA

Ketua : Prof. Harwin Saptoadi

Sekretaris : Dr. Gesang Nugroho

Bendahara : Dr. Kusmono

Acara : Dr. Joko Waluyo

Dr. Sugiyono

Dr. Herianto

Ryan Anugrah Putra, M.Sc

Publikasi : Dr. Deendarlianto

Dr. Khasani

Dr. Suyitno

Dr. Arif Wibisono

Dr. Budi Dharma

Akomodasi : Dr. Hari Agung Yuniarto

Dr. Rini Dharmastiti

Dr. Made Miasa

Dr. Muslim Mahardika

Kegiatan Umum : Dr. M. A. Bramantya

Janu Pardadi, M.T

Urip Agus Salim, M.Eng.

Budi Arifvianto, M.Biotech

Workshop Mobil Listrik : Dr. Jayan Sentanuhady

Nasional Christin Budiono, S.T

Diyah Pudak Wangi

Koordinator Pelaksana : Freddy Frinly Rizki

Wakil Koord. Pelaksana : Benjamin Bima

Sekretaris Pelaksana : Stefani Bertania Motto

Bendahara Pelaksana : Francisca Dwi Listyaningsih

Raeshifa Diani A

Sie Kesekretariatan : Sugiyanto (Koor)

Stenly Fransiscus

(4)

Tiko Rizky S

Dyah Yunita S

Sie Publikasi : Ariyanto Hernowo (Koor)

Sarra Nanda Pradana

RR Prameswari Kiranaratri

Fariz Zul Hilmi

✝ ✁ ✝

✂✟ ✝

✄ ☎ ✁ ✞

✆ ✁

✟✂ ✝

: Bayu Semiawan (Koor)

Akhsanto Anandito

Tedy Setya Nugraha

✝ ✁

✝

✆ ✄✂✆ ✁

✂ ✆✝✝

: Ahmad Zihni (Koor)

Aldrin Gutama

Aziz Rizky Ujianto

Fuad Arffan

✝ ✁✞ ✁✁✟✁

✄✠ ✞

✟ ✝

✟✄

: Robert Parlindungan Pasaribu (Koor)

Rizki Nufta Anugrah

Dhimas Fajar Anugrah

Faris Mahendra

Ridho Rahman

Rifqi Bustanul F

Augusto Dwifa

Mohammad Aufar Rafi M

✝ ✁

✄ ✞

✆✡✆

☎ ✟✂

✝☎☛

✆ ✄✂☞✡✂ ✝

: _{Yusuf Qaradhawi} (Koor)

Satyawhana Putra Utama

✝ ✁

✄✌ ✟

✁

✟

: _{Jihad M Machmud} (Koor)

Afian Azmi

Rio Aji Nugroho

(5)

Arfan Nur Fadilah

Teddy Maulana

Hendy Indrajaya

Stefanus Eko

Dwi Budianto

Nurcahyo Dwi

Faris Fadil Utomo

Damai Firdaus

Fadhel Muhammad

Andri Firdaus

Arfi

Diko Anutup

Michael

Budi Utomo

Yusuf Abdilah

Akbar Kusuma

Imam Ahfas

Gema Achmad F

Bima Prakoso K

Aqli Haq

Anandya Reza P

Sie Lomba Rancang Bangun Mesin

: _{Gibransyah Putra} (Koor)

Mohammad Vicky Ramdhani

Wily Rohmat Hidayat

Wanda Andreas

(6)

Abdul Muiz

Yordyan Sistriyantoro

Rendy Muhammad G

Moch. Ryan Ardiansyah

M. Roy Haqiqi

Wendi Wicaksono

Muh. Reza Arifin

(7)

KATA PENGANTAR

Pembaca budiman,

Proceedings Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) XI dan Thermofluid IV 2012

menjumpai para pembaca pada penghujung tahun 2012 ini. Proceedings SNTTM 2012 dan

Thermofluid IV 2012 merupakan kumpulan makalah penelitian peserta SNTTM XI dan Thermofluid

IV 2012. Makalah penelitian para peserta seminar meliputi lima bidang, di antaranya: konversi energi,

manufaktur, material, mekanika terapan, dan pendidikan teknik mesin. Selain perkembangan yang

begitu pesat, bidang-bidang tersebut menjadi aspek penting yang juga mempengaruhi kehidupan

manusia di era modern ini.

Proceedings kali ini mempublikasikan 360 makalah di antaranya 164 makalah pada bidang

konversi energi, 47 makalah pada bidang manufaktur, 82 makalah pada bidang material, 58 makalah

pada bidang mekanika terapan dan 9 makalah pada bidang pendidikan teknik mesin. Walaupun

dikelompokkan dalam lima bidang, makalah-makalah tersebut kadang tetap saling terkait dengan

fokus yang mirip misalnya energi, bahan dan lingkungan. Hal ini memang sesuai dengan tujuan

SNTTM sendiri yang memberikan wawasan komprehensif pada pesertanya tentang fokus tertentu dari

sudut pandang berbagai bidang. Kiranya proceedings kali ini dapat memberikan gambaran dan

wacana, memperluas cakrawala dan mengurangi rasa haus ilmu pengetahuan pembaca.

SNTTM akan tetap berkomitmen untuk merangkum dan menjaring karya-karya ilmiah di

tahun-tahun berikutnya dalam bentuk kajian teknologi yang dikuasai oleh para penulisnya. Oleh

karena itu, SNTTM akan tetap mengundang para peneliti dan masyarakat umum untuk meneliti dan

mengirim naskahnya. Kritik dan saran anda akan selalu kami nantikan.

Akhirnya diucapkan selamat membaca.

(8)

DAFTAR ISI

Susunan Panitia ... ii

Kata Pengantar ... v

Daftar Isi ... vi

A. Keynote Speech

GEOTHERMAL ENERGY AND ITS FUTURE

Ryuichi ITOI ... 1

A STUDY ON PULSE DETONATION ENGINE IN JAPAN

Shigeharu Ohyagi ... 40

INNOVATIVE JAPANESE WASTE-TO-GREEN PRODUCT TECHNOLOGIES FOR ESTABLISHMENT OF SUSTAINABLE WASTE MANAGEMENT SYSTEM IN DEVELOPING COUNTRIES

Kunio Yoshikawa ... 47

B. Konversi Energi

Split Turbin Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air Mikro

Darwin Rio Budi Syaka, Edward Leonard Dan Dyah AruWulandari (KE - 002) ... 82

Pengaruh Jarak Antara Katup Dan Tangki Pengelak Terhadap Efek Water Hammer

Jenny Delly, Welly Liku Padang (KE - 003) ... 87

Perbandingan Performansi Pompa Hydram Dengan Katup Tekan Model Plat, Membran Dan Bola

Made Suarda (KE - 004) ... 93

Studi Numerik Penambahan Momentum Aliran Melalui Penggunaan Bluff Rectangular Turbulator (Brt) Di Depan Leading Edge

Herman Sasongko, Heru Mirmanto, Sutrisno (KE - 005) ... 100

Numerical Investigation Of Dynamic Stall For Non-Stationary Two-Dimensional Blade Airfoils

G.S.T.A. Bangga, H. Sasongko (KE - 006) ... 106

Visualisasi Dan Signal Processing Dari Data Liquid Hold-Up Aliran Plug Air-Udara Pada Pipa Horizontal

Okto Dinaryanto, Naufadhil Widarmiko Indarto, Deendarlianto (KE - 007) ... 113

Pengukuran Liquid Hold-Up Dan Kecepatan Gelombang Aliran Stratified Air-Udara Pada Pipa Horisontal

Akhmad Zidni Hudaya, Indarto, Deendarlianto ( KE 008) ... 120

Analisis Nilai Kalor Bahan Bakar Limbah Padat Fibre Dan Shell Pada Pabrik Kelapa Sawit Di Pt. Buana Karya Bhakti Kalimantan Selatan

(9)

Variasi Laju Aliran Biogas Pada Sistem Pembilasan Menggunakan Campuran Naoh Dan H2o Untuk Pemurnian Biogas Dari Pengotor Co2

I Nyoman Suprapta Winaya, Pande Made Kerta Wibawa, IGN Putu Tenaya (KE - 010)... 133

Pengaruh Air Fuel Ratio Terhadap Kecepatan Rambat Api Dan Emisi Gas Buang Berbahan Bakar Lpg Pada Ruang Bakar Model Helle-Shaw Cell

I Gusti Ngurah Putu Tenaya, I Made Eka Astina , Made Hardiana (KE - 011) ... 138

Karakteristik Semprotan Bahan Bakar Biodiesel Pada Sistem Injeksi Common-Rail

Ainul Ghurri (KE - 012) ... 146

Analisis Perfomansi Pemanas Air Kolektor Surya Terkonsentrasi Berbentuk Trapezoidal Dengan Minyak Nabati Sebagai Media Penyimpan Panas

Ketut Astawa,ST., MT, I G N Putu Tenaya, ST. MT, I Md. Eka Dharma Setiawan (KE - 015) ... 150

Implementation Of Humid Air Turbine For Combined Cycle Power Plant

Arka Krisnamurti And I Made Astina (KE - 016) ... 155

Pemodelan Dan Analisa Energi Yang Dihasilkan Mekanisme Multilayer Piezoelectric Vibration Energy Harvesting Akibat Pengaruh Variasi Susunannya Dengan Sistem Suspensi Pada Kendaraan

Wiwiek Hendrowati, Yulia Y. Latumeten, Harus Laksana Guntur, J. Lubi, I Nyoman Sutantra ( KE - 017) ... 161

Kajian Teoritik Pembakaran Arang Kayu Pinus

Danang Dwi Saputro, Harwin Saptoadi (KE - 018) ... 169

Kaji Eksperimental Pemanfaatan Serbuk Gergaji Kayu Dan Bubur Kertas Koran Sebagai Bahan Isolator Pada Dinding Boiler Mini

Ismail Thamrin, Pure Mandela ( KE - 019) ... 177

Perbandingan Efisiensi Dan Ongkos Energi Antara Pembangkit Listrik Dengan Syngas Gasifikasi Sekam Padi Dan Dengan Bensin

Suyitno, Muhammad Nizam, Dharmanto, Khamdan Mujadi (KE - 020) ... 183

Efek Konsentrasi Larutan Pada Kualitas Transparant Conductive Oxide Sel Surya

Zainal Arifin, Suyitno, Ahmad Arif Santoso, Mirza Yusuf (KE - 021) ... 188

Analisa Teknis Dan Ekonomis Penggunaan Dc To Ac Inverter Sebagai Emergency Energi Rumah Tangga

Witono Hardi, Said Hi Abbas (KE - 022) ... 193

Pengaruh Isolator Keramik Dan Pengujian Pegas Terhadap Kinerja Desain Tungku Briket Arang Biomassa System Kontinyu Berpengapian Semi Otomatis

I Wayan Joniarta Dan Made Wijana (KE - 024) ... 198

Study On Paddy Drying Using Husk Stove As A Heater Drying Air

(10)

KE - 010 Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

VARIASI LAJU ALIRAN BIOGAS PADA SISTEM PEMBILASAN MENGGUNAKAN CAMPURAN NaOH DAN H2O UNTUK PEMURNIAN BIOGAS DARI PENGOTOR CO2

I Nyoman Suprapta Winaya*, Pande Made Kerta Wibawa, I Gusti Nguruh Putu Tenaya

Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, 80361 Bali Telp/Fax: 0361703321 *E-mail: ins.winaya@me.unud.ac.id, nswinaya@gmail.com

Abstrak

Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan dengan semakin menipisnya cadangan minyak nasional, maka kebutuhan akan sumber energi yang terbarukan menjadi pertimbangan yang sangat penting. Biogas adalah salah satu sumber energi terbarukan dari bahan organik akibat reaksi bakteri anaerob. Upaya untuk memurnikan kandungan methana (CH4) pada biogas merupakan salah satu pertimbangan yang sangat penting

karena dapat mempengaruhi nilai kalor dalam proses pembakaran. Dalam biogas, kandungan yang cukup tinggi yang mempengaruhi kemurnian CH4 adalah CO2. Adanya kandungan CO2 sangat tidak dikehendaki karena

disamping menggangu proses pembakaran dapat juga menimbulkan gas emisi yang tidak ramah lingkungan. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kandungan CO2 yang bisa diserap dari biogas serta

efisiensi kelembaban biogas setelah mengalami proses pembilasan.

Dalam pemisahan CO2 dari biogas ada beberapa teknologi yang dapat dikembangkan, yaitu : absorbsi pada zat

cair, absorbsi pada permukaan zat padat, absorbsi secara kriogenik, dan absorbsi dengan membran. Dari keempat cara absorbsi CO2 tersebut, absorbsi menggunakan zat cair merupakan metode absorbsi yang paling mudah dan

efisien. Penelitian ini menggunakan sistem pembilasan dengan menggunakan NaOH yang dilarutkan di dalam air. Pengujian dilakukan pada unit pembilasan dalam skala labolatorium dimana larutan NaOH dialirkan dalam bentuk kabut secara konstan dari atas tabung sedangkan biogas akan dialirkan dari bawah tabung dengan variasi laju aliran biogas adalah 0.03, 0.04, 0.05, 0.06 dan 0.07 liter/detik. Data yang diamati adalah kandungan CH4, CO2,

H2O dan temperatur biogas setelah proses pembilasan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh CO2

terabsorbsi paling tinggi pada laju aliran 0.07 liter/detik dengan menghasilkan CH4 paling tinggi yaitu 96.8 %.

Efisiensi kelembaban juga diamati dimana terjadi peningakatan sebesar 10 % pada laju aliran 0.06 liter/detik. Hal ini menunjukkan bahwa CO2mampu terabsorbsi dengan baik pada larutan NaOH, dimana reaksi absorbsinya

: 2NaOH(l) + CO2(g) menghasilkan Na2HCO3(s) + H2O(aq), sehingga unsur CO2 pada biogas akan berkurang yang

menyebabkan komposisi CH4akan meningkat karena NaOH(l) + CH4(g) tidak akan bereaksi karena CH4dalam

kondisi stabil. Sementara kandungan H2O akan dipengaruhi oleh laju aliran biogas, karena semakin lambat laju

aliran maka H2O akan semakin banyak terkandung dalam biogas, reaksi H2O(aq)+ NaOH(l) akan menghasilkan

Na++ OH-+ H2O(aq).

Kata Kunci: Sistem pembilasan, absorbsi CO2, laju aliran biogas, kandungan CH4, efisiensi kelembaban

(11)

Pendahuluan

Biogas adalah salah satu sumber energi alternatif dari bahan organik, ini dikarenakan biogas merupakan hasil dari proses biologis yang terjadi didalam degister. Biogas mengandung beberapa gas seperti metana (CH4), karbon dioksida (CO2), hidrogen

sulfida (H2S), uap air (H2O) serta gas yang

lainnya. Kemurnian CH4 dari biogas

merupakan salah satu pertimbangan yang sangat penting, karena tinggi rendahnya kandungan CH4 akan mempengaruhi nilai

kalor dalam proses pembakaran. Dalam biogas,

kandungan yang cukup tinggi yang

mempengaruhi kemurnian CH4adalah CO2.

Dalam pemisahan CO2 dari biogas ada

beberapa teknologi yang dapat dikembangkan, yaitu : absorbsi pada zat cair, absorbsi pada permukaan zat padat, absorbsi secara kriogenik, dan absorbsi dengan membran. Pembilasan dengan air adalah teknologi yang paling umum digunakan untuk pemurnian biogas, karena air sangat mudah diperoleh walupun dalam kapasitas yang besar. Pembilasan dengan air dimana laju aliran air secara kontinu mampu

menyerap kandungan CO2 mencapai 30%

(Kapdi dkk., 2004). Disamping menggunakan air sebagai absorben, ada juga larutan yang lebih baik dalam penyerapan CO2. Larutan

narium hidroksida (NaOH) merupakan larutan yang sangat baik dalam pengikatan CO2. Pada

penelitian sebelumnya (Maarif dkk., 2009)

Absorbsi CO2 dilakukan dengan

mengumpankan larutan NaOH pada bagian atas menara pada konsentrasi dan laju alir tertentu, sementara biogas dialirkan pada bagian bawah menara. Absorbsi CO2 dari

biogas menggunakan larutan kimia NaOH dengan memvariasikan tekanan pada tabung absorbsi , CO2 yang mampu terserap cukup

tinggi sehingga dari proses absorbsi, biogas bisa digunakan sebagai bahan bakar generator listrik. dimana dalam penelitiannya tabung

absorbsi ditambah dengan sekat –

sekat (Kismurtono, 2011).

Berdasarkan hal tersebut diatas maka perlu diadakan kajian terhadap variasi laju

aliran masuk biogas pada campuran NaOH dan H2O untuk menyerap CO2.

Dasar teori

Biogas didefinisikan sebagai campuran gas yang mudah terbakar yang dihasilkan oleh fermentasi anaerobik biomassa oleh bakteri dan hanya membutuhkan waktu yang relatif singkat

untuk membentuk gas. Biogas memiliki

kandungan utama metana yang mudah

terbakar (CH4) dan juga mengandung unsur

yang tidak mudah terbakar seperti

karbon dioksida (CO2)

serta beberapa polutan lainnya dalam jumlah kecil.

Komposisi biogas yang dihasilkan sangat tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Komposisi biogas yang utama adalah gas metana (CH4) dan gas karbon

dioksida (CO2) dengan sedikit hidrogen sulfida

(H2S). Komponen lainnya yang ditemukan

dalam kisaran konsentrasi kecil (trace element) antara lain gas hidrogen (H2), gas nitrogen

(N2), gas karbon monoksida (CO) dan gas

oksigen (O2). Komposisi biogas bervariasi

tergantung dengan asal proses anaerobik yang terjadi. Gas landfill memiliki konsentrasi metana sekitar 50%, sedangkan sistem pengolahan limbah maju dapat menghasilkan biogas dengan 55-75% CH4.

Permasalahan yang muncul ketika biogas baru diproduksi adalah komposisi biogas itu sendiri karena biogas mengandung beberapa gas lain yang tidak menguntungkan. Untuk mendapatkan hasil pembakaran yang optimal perlu dilakukan proses pemurnian atau penyaringan. Beberapa gas yang tidak menguntungkan antara lain CO2, H2S dan

H2O.

Adsorbsi secara umum adalah proses pengumpulan substansi terlarut yang ada dalam larutan oleh permukaan zat atau benda penyerap dimana terjadi suatu ikatan kimia fisik antara substansi dengan zat penyerap. Absorbsi CO2 pada suatu senyawa merupakan

proses penyerapan kandungan CO2 pada

(12)

Reaksi terbentuknya absorber dan proses absorbsi dapat dirumuskan sebagai berikut :

Reaksi terbentuknya absorber (larutan NaOH) :

Reaksi proses absorsi pada larutan NaOH : 2NaOH(l) +CO2(g) Na2HCO3(s) + H2O(aq)

karena CH4sudah dalam kondisi stabil.

Setelah mengalami proses pembilasan, biogas yang kandungan CO2nya sudah

terabsorbsi akan memiliki kelembaban yang

berbeda. Untuk menetukan efisiensi

kelembaban itu dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

h= (t1 - t2) / (t1 - tw) 100% (6)

Dimana :

h= Efisiensi kelembaban dari sistem

pembilasan (%)

t1 = Temperatur bola kering pada saluran

biogas masuk (oC)

t2= Temperatur bola kering pada saluran biogas

keluar (oC)

tw= Temperatur bola basah pada saluran biogas

masuk (oC)

Metode Penelitian Variabel Penelitian

Variabel bebas Laju aliran biogas : 0.03 l/det, 0.04 l/det, 0.05 l/det, 0.06 l/det, 0.07 l/det Variable terikat Dalam penelitian ini variable terikatnya adalah kandungan CH4, CO2, H2O

dan effisiensi kelembaban biogas

Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian antara lain : Penampung biogas (Plastik polyteline), Kompresor Pengukur tekanan, Termometer, Katup, Flow meter, Pompa, Tabung absorber, Tabung sikulasi NaOH, Spuyer, Selang, Pipa 1/2 inchi dan Gas analyzer (GC-MS

Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian antara lain : Biogas, Aquades ( H2O ) dan NaOH

Gambar 1. Skema Instalasi Alat Percobaan

Keterangan :

4 dan 17 : Termometer bola kering

✁

5 : Termometer bola basah

✁

3 dan 10 : Pengukur tekanan

✁

12 : Tabung absorbsi

✁

13 : Tabung sirkulasi larutan NaOH

✁ proses pembilasan pada biogas. Kemudian pengujian berikutnya dengan memvariasikan laju aliran biogas dari 0.03 l/det, 0.04 l/det, 0.05 l/det, 0.06 l/det, 0.07 l/det.

Urutan pelaksanaan pengambilan data adalah sebagai berikut :

Persiapkan biogas yag akan diuji serta membuat rancangan alat pengujian. Pilih bahan bahan – bahan dari alat uji dan lakukuan proses pembuaan alat uji. Setelah alat uji selesai maka lakukan proses pengujian mulai dari : Memasang selang masuk kompresor pada keluaran penampung biogas untuk mengalirkan biogas ke dalam plastik polyteline untuk mengetahui kandungan awal biogas dan uji kandungan biogas pada gas analyser, ulangi langkah tersebut sebanyak 3 kali. Catat data pada table 1. Proses selanjutnya untuk biogas

(13)

yang mengalai proses pembilasan adalah mulai dari : membuka katup pada saluran pompa dan selanjutnya

hidupkan pompa agar terjadi sirkulasi larutan NaOH dengan laju aliran 0,05 l/det, Hidupkan kompresor untuk mengalirkan biogas ke dalam tabung absorbsi, variasikan laju aliran biogas

masuk kedalam tabung absorbsi dengan

mengatur katup, laju aliran biogas dapat dilihat pada flow meter. Besarnya laju aliran biogas yang pertama adalah 0,03 l/det, tampung biogas pada plastik polyteline untuk selanjutnya dilakukan proses pengujian pada gas analyser

dan ulangi langkah tersebut sebanyak 3 kali pada masing – masing variasi laju aliran biogas berturut – turut biogas 0.04 l/det, 0.05 l/det, 0.06 l/det, 0.07 l/det.

Pembahasan

Setelah mengalami proses pembilasan dengan laju aliran masuk biogas 0.03 liter/detik kandungannya menjadi CH4: 86.8 %, CO2: 10.6

% dan H2O : 2.6 %, pada laju aliran masuk

biogas 0.04 liter/detik kandungannya menjadi CH4: 90.6 %, CO2 : 7.5 % dan H2O : 1.9 %,

pada laju aliran masuk biogas 0.05 liter/detik kandungannya menjadi CH4: 93.8 %, CO2 : 4.5

% dan H2O : 1.7 %, pada laju aliran masuk

biogas 0.06 liter/detik kandungannya menjadi CH4: 95.07 %, CO2 : 3.6 % dan H2O : 1.3 %

dan pada laju aliran masuk biogas 0.07 liter/detik kandungannya menjadi CH4: 96.8 %, CO2 : 2.2

% dan H2O : 1% ditunjukkan pada Gambar 2.

Efisiensi kelembaban biogas turun setelah proses pembilasan, pada laju aliran 0.03 liter/detik efisiensi kelembaban akan turun sebesar 1.1%, pada laju aliran 0.04 liter/detik efisiensi kelembaban turun sebesar 2.5%, pada laju aliran 0.05 liter/detik efisiensi kelembaban turun sebesar 3.8%, Tanda minus yang ditunjikan pada grafik menyatakan bahwa kelembabaan biogas meningkat, namun pada laju aliran 0.06

liter/detik efisiensi kelembaban akan

menunjukaan nilai plus, hal tersebut

menunjukkan bahwa terjadinya peningkatan efisiensi kelembaban dari biogas setelah proses

pembilasan, peningkatan efisiensi

kelembabannya sebesar 10% dan pada laju aliran 0.07 liter/detik peningkatan efisiensi kelembaban

akan menurun menjadi 4.5% seperti ditunjukan pada Gambar 3. Molaritas CH4 akan semakin

meningkat seiring dengan meningkatnya laju aliran masuk biogas, namun sebaliknya CO2 dan

H2O molaritasnya akan menurun. Hal tersebut

dikarenakan jumlah molekul dari CO2 dan H2O

menurun akaibat terabsorbsi oleh larutan NaOH, sedangkan unsur CH4 akan meningkat seperti

ditunjukkan pada gambar 4.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa : laju aliran

biogas pada 0.07 litet/detik mampu

menghasilkan kandungan CH4 yang paling

tinggi, CO2 terabsorbsi paling tinggi serta

kandungan H2O paling rendah. Tingkat efisiensi

kelembaban paling tinggi diperoleh pada laju aliran biogas 0.06 liter/detik. Untuk molaritas unsur penyusun biogas diperoleh paling baik pada laju aliran 0.07 liter/detik.

Gambar 2. Grafik hubungan laju aliran

biogas terhadap kandungan biogas setelah proses pembilasan

Laju Aliran Masuk Biogas (liter/detik)

(14)

Gambar 3. Grafik hubungan laju aliran biogas terhadap efisiensi

kelembaban biogas setelah proses pembilasan

Gambar 4. Grafik hubungan laju aliran biogas terhadap molaritas unsur penyusun biogas setelah proses pembilasan

Kesimpulan

Berdasarkan dari data hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Gas polutan CO2 terabsorbsi paling tinggi

pada laju aliran biogas 0.07 liter/detik dan menghasilkan kandungan CH4 yang paling

tinggi.

2.Efisiensi kelembaban biogas paling tinggi diperoleh pada laju aliran biogas 0.06 liter/detik

Daftar pustaka

Kapdi S.S, Vijay V.K, Rajesh S.K, Prasad R,

Biogas scrubbing, compression and storage,

Centre for Rural Development and Technology, Indian Institute of Technology, New Delhi 110 016, India (2004)

Kismurtono Muhamad, Upgrading Biogas

Purification in Packed Column With Chemical

Absorbpsion Of CO2For Energy Alternative

Small Industry (UKM-Tahu), IJET – IJENS, Vol :

11, No : 01, Hal : 83 – 86 (2011)

Maarif,Faud dan Arif, Januar. F,

Absorbsi Gas Karbondioksida (CO2) dalam

Biogas dengan Larutan NaOH secara

Kontinyu, Skripsi Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang (2009)

0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

✁ ✂

✁ ✄ ✁ ☎ ✁ ✆

(15)

✁✂✄ ☎ ☎

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

Pengaruh Air Fuel Ratio_{Terhadap Kecepatan Rambat Api dan Emisi Gas Buang Berbahan}

Bakar LPG Pada Ruang Bakar Model Helle-Shaw Cell

I GustiNgurahPutuTenayaa, I Made EkaAstina a, Made Hardianaa

a

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran Badung – Bali 80361 Telp/Faks: 0361-703321

Abstrak

Meningkatnya jumlah penduduk Indonesia sangat berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar khususnya di bidang transportasi. Mengingat cadangan bahan bakar Indonesia khususnya minyak bumi sudah menipis maka untuk mengantisipasi kekurangan minyak bumi tersebut telah digunakan bahan bakar gas salah satunya Liquefied

Petroleum Gas (LPG). Cadangan LPG yang dimilikiolehnegerikitacukup besar

makaberbagaipenelitianmengenaipemanfaatan dan penggunaan secara lebihefisienmasihperludilaksanakan. Dalam kesempurnaan pembakaran ada tiga hal yang mempengaruhi seperti perbandingan udara dan bahan bakar (Air Fuel Ratio/AFR), kehomogenan pencampuran dan temperatur pembakaran. Sempurna atau tidaknya proses pembakaran bisa dilihat dari kecepatan rambat api dan kandungan emisi gas buangnya, maka dari itu penulis melakukan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh AFR terhadap kecepatan rambat api dan emisi gas buang berbahan bakar LPG.

Pengujian ini menggunakan ruang bakar model Helle-Shaw Cell berukuran 55 x 20 x 1 cm, yang terbuat dari bahan acrylic. Variasi AFR yang diuji adalah 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, 18:1, 19:1, 20:1, dan 21:1. Untuk kecepatan rambat api, data yang terukur berupa gambar perambatan api yang direkam dengan handycam. Hasil rekaman dengan handycam disimpan dengan format file WMV kemudian dengan menggunakan software Pinnacle 8, diextract menjadi beberapa frame gambar. Untuk menampilkan bentuk atau pola rambat api digunakan software Adobe Photosop CS 3. Hasil gambar dari Adobe Photoshop CS 3 diberi ukuran menggunakan software Autocad 2007 sehingga mendapatkan suatu jarak dari setiap nyala api. Sedangkan untuk emisi gas buang data yang di amati adalah CO, CO2, O2, dan HC dengan menggunakan alat gas analyzer. Hasil pengukuran selanjutnya diolah

dengan Microsoft Excel untuk mendapatkan tabel dan grafik kecepatan rambat api dan emisi gas buangnya. Dari hasil penelitian ini diperoleh bahwa AFR stoichiometry untuk bahan bakar LPG adalah 20:1. Semakin mendekati AFR stoichiometry, warna api berubah dari warna kemerahan menjadi merah yang pudar, biru kemerah-merahan, biru, dan terakhir biru cerah. Dengan menaikkan AFR dari 14:1 sampai 20:1 kadar CO, O2,

dan HC menurun sedangkan CO2meningkat setelah itu pada AFR 21:1 kadar CO, O2, dan HC sedikit mengalami

peningkatan sedangkan CO2sedikit mengalami penurunan. Pada AFR stoichiometry terjadi kecepatan rambat api

maksimum, kecepatan rambat api rata-rata maksimum,emisi gas buang CO, O2, HC minimum dan emisi gas

buang CO2 maximum.

Kata kunci:bahan bakar LPG, air fuel ratio, kecepatan rambat api, emisi gas buang, helle-shaw cell

Pendahuluan

Meningkatnya jumlah penduduk Indonesia sangat berpengaruh terhadap konsumsi masyarakat akan bahan bakar khususnya di bidang transportasi. Mengingat cadangan minyak bumi sudah menipis maka untuk mengantisipasi dan menghadapi kekurangan bahan bakar tersebut telah digunakan bahan bakar gas, salah satunya LPG (Liquefied

Petroleum Gas), dimana LPG merupakan senyawa

hydrocarbon yang terbentuk dari unsur C3H8

(propana) dan C4H10 (butana), diberikan tekanan

sampai dengan 300 psi sehingga unsur tersebut

propana dengan butana adalah 30 : 70. LPG tidak memiliki sifat pelumasan pada material yang terbuat dari logam dan juga tidak mengandung racun. Karena LPG merupakan gas yang tidak berbau maka

untuk keselamatan, LPG komersial perlu

ditambahkan zat ordon yaitu Ethyl Mercoptane yang berbau menyengat.

Cadangan LPG yang dimilikiolehnegerikitacukup besar makaberbagaipenelitianmengenaipemanfaatan

dan penggunaan secara

lebihefisienmasihperludilaksanakan.

Penelitianiniberupayauntukmendapatkanpemahaman