57 A. ANALISIS
Pada bab ini akan menyajikan hasil penelitian karakteristik bahan bakar yang dilakukan di Laboratorium Bahan Bakar dan Pelumas Pertamina Unit Produksi Pelumas Surabaya (UPPS) Jl.Perak Barat No. 227, Surabaya.
Pengujian emisi gas buang menggunakan bahan bakar campuran premium dengan bioetanol dari limbah nanas dilakukan di Laboratorium Pengujian Performa Mesin Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri Surabaya. Tahapan pengujian karakteristik bahan bakar meliputi kandungan timbal, Reid Vapour Pressure (RVP), getah purwa (Existent Gum), kandungan sulfur. Pengujian emisi gas buang meliputi CO, CO2, HC, O2, dan Lamda (λ).
Secara lengkap, data hasil pengujian karakteristik bahan bakar dan emisi gas buang campuran bioetanol dari limbah nanas dengan premium pada sepeda motor Yamaha Vega-R akan dianalisis sebagai berikut.
B. PEMBAHASAN
1. Pengaruh Bioetanol Dari Limbah Nanas Terhadap Kadar Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor Yamaha Vega-R 2007
Pengaruh penggunaan bahan bakar yang menggunakan campuran bioetanol dari limbah nanas (E0; E2,5; E5; E7,5; E10; E12,5; E15) terhadap emisi
gas buang CO, CO2, HC, O2, dan Lamda (λ) pada sepeda motor Yamaha Vega-R 2007 adalah sebagai berikut.
a. Emisi gas buang CO
Untuk mengetahui besarnya konsentrasi emisi CO terhadap putaran mesin yang terjadi pada uji emisi gas buang sepeda motor Yamaha Vega-R dapat dilihat pada tabel 4.1.
Laju perubahan emisi gas buang CO diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
% tan 100
.
tan .
. x
dar s
kel
dar s
kel eksperimen
kel
Tabel 4.1. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang CO.
Putaran Mesin (rpm)
Kadar CO (% Vol) Kelompok
Standar Kelompok Eksperimen
Δ E2,5 Δ E5 Δ E7,5 Δ E10 Δ E12,5 Δ E15
E0 E2,5 E5 E7,5 E10 E12,5 E15
Idle (1400) 5,10 4,73 5,46 5,15 5,18 4,91 4,27 -7,25 7,06 0,98 1,57 -3,73 -16,27 3000 5,75 4,61 5,42 5,22 5,04 4,27 3,28 -19,83 -5,74 -9,22 -12,35 -25,74 -42,96 3500 6,44 5,39 5,15 5,08 4,21 3,58 2,55 -16,30 -20,03 -21,12 -34,63 -44,41 -60,40 4000 6,72 5,10 5,41 5,25 4,68 2,58 3,30 -24,11 -19,49 -21,88 -30,36 -61,61 -50,89 4500 5,85 5,29 5,31 5,19 3,39 1,67 1,63 -9,57 -9,23 -11,28 -42,05 -71,45 -72,14 5000 5,66 5,15 5,21 4,64 1,40 0,59 0,81 -9,01 -7,95 -18,02 -75,27 -89,58 -85,69 5500 4,90 5,04 5,27 4,45 2,11 0,54 0,61 2,86 7,55 -9,18 -56,94 -88,98 -87,55 6000 4,58 4,74 4,63 2,56 0,94 0,56 0,55 3,49 1,09 -44,10 -79,48 -87,77 -87,99 6500 3,48 3,44 3,35 0,97 0,16 0,38 0,47 -1,15 -3,74 -72,13 -95,40 -89,08 -86,49 7000 2,95 2,98 2,98 0,86 0,18 0,91 0,32 1,02 1,02 -70,85 -93,90 -69,15 -89,15 7500 2,90 2,88 2,43 0,41 0,34 0,58 0,31 -0,69 -16,21 -85,86 -88,28 -80,00 -89,31 8000 2,67 2,66 2,47 0,58 0,47 0,57 0,32 -0,37 -7,49 -78,28 -82,40 -78,65 -88,01 8500 2,69 2,65 2,50 1,10 0,88 1,00 0,47 -1,49 -7,06 -59,11 -67,29 -62,83 -82,53 9000 3,24 3,15 3,19 1,53 1,27 1,56 0,67 -2,78 -1,54 -52,78 -60,80 -51,85 -79,32 9500 3,35 4,29 3,86 2,38 2,41 2,90 1,26 28,06 15,22 -28,96 -28,06 -13,43 -62,39
Tabel 4.1 menunjukkan bahwa konsentrasi gas CO pada bahan bakar premium (E0) tertinggi pada putaran 4000 rpm sebesar 6.72% vol, untuk bahan bakar biopremium E2,5 konsentrasi CO tertinggi terjadi pada putaran 3500 rpm yaitu sebesar 5.39 % vol, sedangkan bahan bakar E5 terjadi pada putaran 1400 rpm sebesar 5.46% vol, untuk bahan bakar biopremium E7,5 pada putaran 4000 rpm sebesar 5.25% vol, sedangkan untuk bahan bakar biopremium E10; E12,5 dan E15 konsentrasi CO tertinggi terjadi pada putaran 1400 rpm yaitu sebesar 5.18% vol, 4,91% vol, dan 4,27% vol. Hal ini disebabkan saat putaran rendah (1400-4000 rpm) pada proses pembakaran masih terjadi campuran kaya sehingga campuran udara dan bahan bakar kekurangan oksigen, atom C (karbon) pada bahan bakar tidak cukup mendapatkan oksigen sehingga terbentuklah gas CO saat proses pembakaran.
Perbandingan konsentrasi CO yang dihasilkan oleh setiap jenis bahan bakar saat pengujian dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1. Grafik putaran mesin (rpm) terhadap konsentrasi CO
Dari gambar 4.1 menunjukkan bahwa konsentrasi CO untuk premium pada putaran 1400 rpm sebesar 5.10% vol dengan lamda 1,598 dan menunjukkan kenaikan sampai pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 6.72% vol dengan lamda 1,052 hal ini disebabkan karena terjadi perubahan lamda yang mendekati normal sehingga unsur oksigen dalam pembakaran semakin berkurang sehingga tidak bisa bereaksi menjadi CO2. Pada putaran 4500 – 9500 rpm konsentrasi CO terus mengalami penurunan seiring dengan lamda yang semakin mendekati normal atau pembakaran stoikiometri.
Grafik Putaran Mesin vs CO
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50
1400 3500 4500 5500 6500 7500 8500 9500 P utaran Mes in (rpm)
Emisi CO (% Vol) E 0
E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
Pada biopremium E10; E12,5 dan E15 kadar CO tertinggi terjadi pada putaran 1400 rpm (idle) dikarenakan pada putaran tersebut campuran udara dan bahan bakar belum terbakar secara sempurna didalam ruang bakar. Konsentrasi CO terus mengalami penurunan sampai pada putaran 8000 rpm dan pada putaran berikutnya (8500 – 9500 rpm) kembali mengalami kenaikan walaupun lamda mendekati normal disebabkan oleh banyaknya jumlah campuran udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam silinder tetapi piston tidak mendapat cukup waktu untuk membakar semua bahan bakar dan udara atau terjadi overlapping sehingga campuran udara dan bahan bakar sebagian ikut keluar melalui saluran gas buang.
b. Emisi gas buang CO2
Untuk mengetahui besarnya konsentrasi emisi CO2 terhadap putaran mesin yang terjadi pada uji emisi gas buang sepeda motor Yamaha Vega-R dapat dilihat pada tabel 4.2.
Laju perubahan emisi gas buang CO2 diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
% tan 100
.
tan .
. x
dar s
kel
dar s
kel eksperimen
kel
Tabel 4.2. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang CO2.
Putaran Mesin (rpm)
Kadar CO2 (% Vol) Kelompok
Standar Kelompok Eksperimen
Δ E2,5 Δ E5 Δ E7,5 Δ E10 Δ E12,5 Δ E15 E0 E2,5 E5 E7,5 E10 E12,5 E15
Idle
(1400) 3,2 3,9 4,3 4,0 5,1 4,6 5,7 21,88 34,38 25,00 59,38 43,75 78,13 3000 5,8 5,4 7,2 8,2 9,1 10,3 10,3 -6,90 24,14 41,38 56,90 77,59 77,59 3500 6,3 5,6 7,7 8,1 9,9 10,9 11,1 -11,11 22,22 28,57 57,14 73,02 76,19 4000 6,5 6,1 8,0 7,7 9,8 11,4 10,6 -6,15 23,08 18,46 50,77 75,38 63,08 4500 7,1 6,7 8,2 8,9 10,4 12,2 11,6 -5,63 15,49 25,35 46,48 71,83 63,38 5000 7,8 7,4 8,8 9,1 11,7 12,6 12,0 -5,13 12,82 16,67 50,00 61,54 53,85 5500 8,4 8,3 9,3 9,6 11,4 12,9 12,2 -1,19 10,71 14,29 35,71 53,57 45,24 6000 9,2 8,9 10,0 11,0 12,5 12,9 12,6 -3,26 8,70 19,57 35,87 40,22 36,96 6500 10,2 10,3 11,3 12,4 12,7 13,1 12,6 0,98 10,78 21,57 24,51 28,43 23,53 7000 11,1 11,4 11,9 12,6 12,8 13,0 12,8 2,70 7,21 13,51 15,32 17,12 15,32 7500 11,4 11,9 12,3 12,8 13,0 13,0 12,8 4,39 7,89 12,28 14,04 14,04 12,28 8000 12,2 12,6 12,7 13,1 13,3 13,4 12,8 3,28 4,10 7,38 9,02 9,84 4,92 8500 12,2 12,6 12,9 13,1 13,3 13,4 13,2 3,28 5,74 7,38 9,02 9,84 8,20 9000 12,0 12,4 12,5 13,0 13,3 13,3 13,1 3,33 4,17 8,33 10,83 10,83 9,17 9500 12,0 12,1 12,4 13,0 13,1 12,9 13,0 0,83 3,33 8,33 9,17 7,50 8,33
Tabel 4.2 menunjukkan bahwa konsentrasi emisi CO2 sebagai hasil pembakaran sempurna. Semakin tinggi konsentrasi CO maka semakin rendah CO2 yang diperoleh dari hasil pembakaran. Bila campuran udara dan bahan bakar stiokiometri akan dihasilkan senyawa CO2. Kenaikan putaran mesin mempercepat proses pembakaran sehingga bahan bakar yang terbakar relatif lebih banyak dan CO2 yang dihasilkan cenderung bertambah besar.
Konsentrasi CO2 tertinggi terjadi pada putaran 8500 rpm untuk semua jenis bahan bakar yaitu sebesar 12.2%, pada bahan bakar premium, 12.6% pada bahan bakar bioetanol E2,5, 12.9% pada
bahan bakar bioetanol E5, 13.1% pada bahan bakar bioetanol E7,5, 13.3% pada bahan bakar bioetanol E10, 13.4% pada bahan bakar bioetanol E12,5, dan 13.2% pada bahan bakar bioetanol E15.
Gambar 4.2. Grafik putaran mesin (rpm) terhadap konsentrasi CO2
Pada gambar 4.2 untuk pengujian bahan bakar premium pada putaran 1400 rpm menunjukkan konsentrasi CO2 paling rendah yaitu sebesar 3.2% dengan lamda 1,598 dan terus mengalami kenaikan hingga putaran 8500 rpm yaitu sebesar 12.2% diikuti dengan lamda yang semakin mendekati normal yaitu 1,001. Pada
Putaran Mesin vs CO2
3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0
1400 3000
3500 4000
4500 5000
5500 6000
6500 7000
7500 8000
8500 9000
9500 P uta ra n Me sin (rpm )
Emisi CO2 (% Vol)
E 0 E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
putaran 9000 – 9500 rpm konsentrasi CO2 kembali turun karena konsentrasi CO pada putaran tersebut meningkat yang disebabkan oleh campuran udara dan bahan bakar yang tidak terbakar seluruhnya dan overlapping katup pada putaran tinggi menyebabkan sebagian campuran udara dan bahan bakar keluar melalui saluran buang.
Untuk bahan bakar biopremium E2,5 hingga E15 juga mengalami peristiwa yang hampir sama, namun terlihat pada gambar bahwa semakin tinggi kadar bioetanol yang ditambahkan pada bahan bakar maka konsentrasi CO2 yang dihasilkan semakin tinggi dan bahan bakar yang menghasilkan CO2 tertinggi ada pada bahan bakar bioetanol E12,5 yaitu sebesar 13.4%.
c. Emisi gas buang hidrokarbon (HC)
Untuk mengetahui besarnya konsentrasi emisi HC terhadap putaran mesin yang terjadi pada uji emisi gas buang Sepeda Motor Yamaha Vega-R dapat dilihat pada tabel 4.3.
Laju perubahan emisi gas buang HC diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
% tan 100
.
tan .
. x
dar s
kel
dar s
kel eksperimen
kel
Tabel 4.3. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang HC.
Putaran Mesin (rpm)
Kadar HC (ppm) Kelompok
Standar Kelompok Eksperimen
Δ E2,5 Δ E5 Δ E7,5 Δ E10 Δ E12,5 Δ E15
E0 E2,5 E5 E7,5 E10 E12,5 E15 Idle
(1400) 568 944 798 895 1128 565 318 66,20 40,49 57,57 98,59 -0,53 -44,01 3000 272 257 402 308 518 236 210 -5,51 47,79 13,24 90,44 -13,24 -22,79 3500 273 288 357 329 419 220 194 5,49 30,77 20,51 53,48 -19,41 -28,94 4000 268 272 349 297 370 164 176 1,49 30,22 10,82 38,06 -38,81 -34,33 4500 236 251 291 243 298 94 135 6,36 23,31 2,97 26,27 -60,17 -42,80 5000 208 228 245 285 237 72 100 9,62 17,79 37,02 13,94 -65,38 -51,92 5500 173 209 229 210 209 65 89 20,81 32,37 21,39 20,81 -62,43 -48,55 6000 135 175 168 152 158 65 88 29,63 24,44 12,59 17,04 -51,85 -34,81 6500 93 115 123 106 146 60 83 23,66 32,26 13,98 56,99 -35,48 -10,75 7000 70 89 101 89 129 81 69 27,14 44,29 27,14 84,29 15,71 -1,43 7500 73 78 93 85 117 77 62 6,85 27,40 16,44 60,27 5,48 -15,07 8000 69 75 86 77 111 79 76 8,70 24,64 11,59 60,87 14,49 10,14 8500 71 73 82 79 102 78 61 2,82 15,49 11,27 43,66 9,86 -14,08 9000 74 72 84 81 105 83 58 -2,70 13,51 9,46 41,89 12,16 -21,62 9500 73 75 88 80 104 84 63 2,74 20,55 9,59 42,47 15,07 -13,70
Tabel 4.3 menunjukkan bahwa kadar emisi gas buang HC mengalami penurunan pada bahan bakar bioetanol E12,5 dan E15, sedangkan untuk jenis bahan bakar E2,5 – E10 mengalami kenaikan, tingginya konsentrasi HC disebabkan karena pembakaran yang tidak sempurna didalam silinder. Perbandingan kadar HC yang terdapat pada masing-masing bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3. Grafik putaran mesin (rpm) terhadap konsentrasi HC
Konsentrasi HC tertinggi terdapat pada bahan bakar premium terjadi pada putaran 1400 rpm sebesar 568 ppm dengan lamda 1,598 yang menandakan campuran yang kekurangan bahan bakar.
Sehingga pada proses pembakaran terjadi kelebihan oksigen dan menyebabkan pembakaran yang tidak sempurna. Pada putaran
Grafik Putaran Mesin vs HC
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
1400 3000
3500 4000
4500 5000
5500 6000
6500 7000
7500 8000
8500 9000
9500
Putaran Mesin (rpm)
Emisi HC (ppm)
E 0
E 2,5
E 5
E 7,5
E 10
E 12,5
E 15
3000 – 8000 rpm konsentrasi HC mengalami penurunan hingga 69 ppm dengan lamda 1,001. Hal tersebut menandakan campuran udara dan bahan bakar yang mendekati stoikiometri menghasilkan konsentrasi HC yang semakin rendah pada gas buang. Pada putaran 8500 – 9000 rpm konsentrasi HC sebesar 74 ppm dengan lamda 0,968 menandakan pada mesin terjadi campuran kaya dan pada kecepatan tinggi piston tidak mempunyai cukup waktu untuk membakar seluruh bahan bakar yang terdapat dalam campuran sehingga kandungan HC sedikit meningkat.
Untuk bahan bakar bioetanol E2,5 – E10 terjadi peningkatan konsentrasi HC, tertinggi dihasilkan oleh bioetanol E10 pada putaran 1400 rpm sebesar 1128 ppm dengan lamda 1,147.
Kandungan HC pada putaran 3000 – 8500 terus mengalami penurunan seiring dengan nilai lamda yang mendekati normal, hingga konsentrasi HC paling rendah dihasilkan oleh bioetanol E2,5
sebesar 72 ppm dengan lamda 0,956. Hal tersebut menunjukkan bahwa semakin baik nilai lamda maka semakin kecil pula konsentrasi HC yang dihasilkan pada gas buang.
Pada bahan bakar bioetanol E12,5 dan E15 terjadi penurunan konsentrasi HC pada putaran 1400 rpm yaitu sebesar 565 dan 314 ppm dengan lamda 1,270 dan 1,258. Konsentrasi HC pada putaran 3000 – 9000 rpm terus mengalami penurunan hingga sebesar 83 ppm dengan lamda 1,023 untuk E12,5 dan 53 ppm dengan lamda
1,091 untuk E15, hal tersebut menunjukkan walaupun campuran udara dan bahan bakar miskin tetapi menghasilkan konsentrasi HC lebih sedikit daripada premium.
d. Emisi gas buang O2
Untuk mengetahui besarnya konsentrasi emisi O2 terhadap putaran mesin yang terjadi pada uji emisi gas buang Sepeda Motor Yamaha Vega-R dapat dilihat pada tabel 4.4.
Laju perubahan emisi gas buang O2 diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
% tan 100
.
tan .
. x
dar s
kel
dar s
kel eksperimen
kel
Tabel 4.4. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Emisi Gas Buang O2.
Putaran Mesin (rpm)
Kadar O2 (% vol) Kelompok
Standar Kelompok Eksperimen
Δ E2,5 Δ E5 Δ E7,5 Δ E10 Δ E12,5 Δ E15 E0 E2,5 E5 E7,5 E10 E12,5 E15
Idle
(1400) 11,51 9,25 8,82 9,94 7,81 8,82 7,99 -19,64 -23,37 -13,64 -32,15 -23,37 -30,58 3000 7,57 9,26 4,56 5,31 3,63 3,21 3,86 22,32 -39,76 -29,85 -52,05 -57,60 -49,01 3500 6,31 8,08 4,15 5,22 3,38 2,88 3,48 28,05 -34,23 -17,27 -46,43 -54,36 -44,85 4000 5,88 7,39 3,93 4,78 3,41 3,03 3,47 25,68 -33,16 -18,71 -42,01 -48,47 -40,99 4500 5,77 6,48 3,81 4,67 3,48 2,98 3,40 12,31 -33,97 -19,06 -39,69 -48,35 -41,07 5000 5,16 5,64 3,81 4,39 3,21 2,97 3,71 9,30 -26,16 -14,92 -37,79 -42,44 -28,10 5500 4,96 5,00 3,53 4,09 2,88 2,86 3,36 0,81 -28,83 -17,54 -41,94 -42,34 -32,26 6000 4,39 4,60 3,12 3,62 2,86 2,76 3,02 4,78 -28,93 -17,54 -34,85 -37,13 -31,21 6500 3,64 3,60 2,46 3,04 3,20 2,71 3,04 -1,10 -32,42 -16,48 -12,09 -25,55 -16,48 7000 2,92 2,70 2,11 2,70 3,06 2,59 2,96 -7,53 -27,74 -7,53 4,79 -11,30 1,37 7500 2,56 2,14 1,92 2,96 2,65 2,71 2,94 -16,41 -25,00 15,63 3,52 5,86 14,84 8000 1,79 1,46 1,40 2,33 2,21 2,18 2,91 -18,44 -21,79 30,17 23,46 21,79 62,57 8500 1,69 1,37 1,26 2,02 2,03 1,96 2,30 -18,93 -25,44 19,53 20,12 15,98 36,09 9000 1,46 1,12 0,98 1,70 1,77 1,54 2,26 -23,29 -32,88 16,44 21,23 5,48 54,79 9500 1,17 0,78 0,73 1,09 1,01 0,92 1,74 -33,33 -37,61 -6,84 -13,68 -21,37 48,72
Tabel 4.4 menunjukkan konsentrasi O2 pada bahan bakar bioetanol E5-E15 gas buang mengalami penurunan jika dibandingkan dengan bahan bakar premium, namun pada bahan bakar E2,5 mengalami sedikit kenaikan hingga sebesar 8,08% pada putaran 3500 rpm. Konsentrasi O2 dihasilkan dari sisa oksigen yang tidak dimanfaatkan untuk membakar bahan bakar pada proses pembakaran sehingga terdapat sejumlah oksigen yang ikut keluar dalam gas buang. Perbandingan O2 yang terdapat pada masing- masing bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4. Grafik putaran mesin (rpm) terhadap konsentrasi O2 Grafik Putaran Mesin vs O2
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00
1400 3000
3500 4000
4500 5000
5500 6000
6500 7000
7500 8000
8500 9000
9500 P utaran Mes in (rpm)
Emisi O2 (% Vol)
E 0 E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
Konsentrasi O2 tertinggi pada bahan bakar premium terjadi pada putaran 1400 rpm sebesar 11,51%, hal tersebut dipengaruhi oleh nilai lamda yang besar yaitu 1,598 dan menunjukkan campuran terjadi kelebihan oksigen sehingga terdapat sisa oksigen dalam pembakaran yang tidak terdapat dan menghasilkan konsentrasi O2 yang tinggi pada gas buang. Pada putaran 3000 – 9500 rpm konsentrasi O2 semakin kecil hingga 1,17% dengan lamda 0,952, hal tersebut menunjukkan bahwa nilai lamda semakin mendekati stoikiometri maka konsentrasi O2 yang dihasilkan juga semakin kecil karena oksigen yang masuk ke ruang bakar dimanfaatkan sepenuhnya untuk proses pembakaran.
Untuk bahan bakar biopremium E5 – E15 terjadi penurunan konsentrasi O2 yang cukup besar, pada putaran 1400 rpm penurunan paling besar terdapat pada bahan bakar bioetanol E10 dengan konsentrasi O2 sebesar 7,81%. Pada putaran 3000 – 9500 rpm konsentrasi O2 pada bioetanol E5 – E15 terus mengalami penurunan, konsentrasi O2 paling rendah terdapat pada bioetanol E12,5 sebesar 0,92% dengan lamda 0,955.
Untuk bahan bakar biopremium E2,5 pada putaran 1400 rpm terjadi penurunan konsentrasi O2 terhadap premium yaitu sebesar 9,25% dengan lamda 1,250. Pada putaran 3000 – 6000 rpm terjadi peningkatan konsentrasi O2 yaitu sebesar 9,26 – 3,60% dengan lamda 1,407 – 1,067, peningkatan ini diakibatkan oleh nilai lamda
yang semakin besar menunjukkan dalam pembakaran terjadi kelebihan udara sehingga terdapat unsur oksigen yang tidak terbakar dan ikut keluar dalam gas buang. Pada putaran 6500 – 9500 rpm konsentrasi O2 turun hingga 0,78% dengan lamda 0,911 mengindikasikan jumlah udara yang masuk dalam pembakaran digunakan sepenuhnya untuk proses pembakaran.
e. Lamda (λ)
Untuk mengetahui besarnya lamda terhadap putaran mesin yang terjadi pada uji emisi gas buang Sepeda Motor Yamaha Vega- R dapat dilihat pada tabel 4.5.
Laju perubahan emisi gas buang lamda diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
% tan 100
.
tan .
. x
dar s
kel
dar s
kel eksperimen
kel
Tabel 4.5. Putaran Mesin (rpm) dan Jenis Bahan Bakar terhadap Nilai Lamda.
Putaran Mesin (rpm)
Lamda Kelompok
Standar Kelompok Eksperimen
Δ E2,5 Δ E5 Δ E7,5 Δ E10 Δ E12,5 Δ E15
E0 E2,5 E5 E7,5 E10 E12,5 E15
Idle
(1400) 1,598 1,250 1,220 1,356 1,147 1,270 1,258 -21,78 -23,65 -15,14 -28,22 -20,53 -21,28 3000 1,202 1,407 0,956 1,080 0,976 1,010 1,080 17,05 -20,47 -10,15 -18,80 -15,97 -10,15 3500 1,088 1,259 0,950 1,081 1,013 1,018 1,086 15,72 -12,68 -0,64 -6,89 -6,43 -0,18 4000 1,052 1,196 0,949 1,013 1,000 1,062 1,059 13,69 -9,79 -3,71 -4,94 0,95 0,67 4500 1,085 1,128 0,950 1,069 1,052 1,093 1,119 3,96 -12,44 -1,47 -3,04 0,74 3,13 5000 1,060 1,086 0,989 1,054 1,113 1,135 1,170 2,45 -6,70 -0,57 5,00 7,08 10,38 5500 1,081 1,076 0,992 1,048 1,070 1,129 1,159 -0,46 -8,23 -3,05 -1,02 4,44 7,22 6000 1,063 1,067 0,996 1,095 1,111 1,123 1,138 0,38 -6,30 3,01 4,52 5,64 7,06 6500 1,066 1,064 1,010 1,122 1,162 1,126 1,143 -0,19 -5,25 5,25 9,01 5,63 7,22 7000 1,048 1,034 1,005 1,108 1,153 1,098 1,144 -1,34 -4,10 5,73 10,02 4,77 9,16 7500 1,031 1,010 1,014 1,139 1,123 1,118 1,144 -2,04 -1,65 10,48 8,92 8,44 10,96 8000 1,001 0,986 0,988 1,097 1,092 1,088 1,141 -1,50 -1,30 9,59 9,09 8,69 13,99 8500 0,995 0,982 0,981 1,062 1,069 1,061 1,100 -1,31 -1,41 6,73 7,44 6,63 10,55 9000 0,968 0,956 0,949 1,032 1,042 1,023 1,091 -1,24 -1,96 6,61 7,64 5,68 12,71 9500 0,952 0,911 0,920 0,977 0,972 0,955 1,044 -4,31 -3,36 2,63 2,10 0,32 9,66
Lamda mengindikasikan seberapa besar penyimpangan jumlah udara dalam campuran udara dan bahan bakar yang sesungguhnya terhadap jumlah kebutuhan udara teoritis. Pada tabel 4.5 bisa kita ketahui besarnya lamda untuk tiap jenis bahan bakar.
Jika nilai lamda kurang dari satu (λ < 1) menandakan campuran kaya yang berarti dalam campuran mengandung terlalu banyak bahan bakar, jika nilai lamda sama dengan 1 (λ = 1) menandakan campuran normal yang berarti komposisi campuran udara dan bahan bakar sedah sesuai dengan kebutuhan, sedangkan jika nilai lamda lebih dari satu (λ > 1) menandakan campuran kurus yang
berarti dalam campuran bahan bakar mengandung terlalu banyak udara.
Gambar 4.5. Grafik putaran mesin (rpm) terhadap nilai lamda
Untuk bahan bakar premium pada putaran 1400 – 7500 rpm menunjukkan nilai lamda yang tinggi yaitu sebesar 1,598 – 1,048.
Pada putaran tersebut terjadi campuran miskin dimana jumlah udara yang terdapat pada campuran terlalu besar. Nilai lamda untuk bahan bakar premium nilai mendekati normal pada putaran 8000
Grafik Putaran Mesin vs λ
0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700
1400 3000
3500 4000
4500 5000
5500 6000
6500 7000
7500 8000
8500 9000
9500 P uta ra n Me sin (rpm )
Lambda (λ)
E 0 E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
rpm sebesar 1,001 dan pada putaran selanjutnya mengalami penurunan hingga sebesar 0,952 pada putaran 9500 rpm.
Untuk bahan bakar biopremium E2,5 – E15 pada putaran 1400 menghasilkan nilai lamda yang tinggi tetapi masih dibawah premium, untuk biopremium E2,5 sebesar 1,250, E5 sebesar 1,220,
E7,5 sebesar 1,356, E10 sebesar 1,147, E12,5 sebesar 1,270, dan E15
sebesar 1,258. Hal tersebut mengindikasikan dengam penambahan biopremium maka campuran udara dan bahan bakar mendekati normal. nilai lamda mulai mendekati normal untuk bahan bakar biopremium E2,5 terjadi pada putaran 7500 rpm sebesar 1,010, E5
terjadi pada putaran 7000 rpm sebesar 1,005, E7,5 terjadi pada putaran 4000 rpm sebesar 1,013, E10 terjadi pada putaran 4000 rpm sebesar 1,000, E12,5 terjadi pada putaran 3000 rpm sebesar 1,010 dan E15 terjadi pada putaran 9500 rpm sebesar 1,044.
2. Spesifikasi Bahan Bakar Biopremium Dari Bioetanol Berbahan Baku Limbah Nanas
Kegiatan pengujian karakteristik bahan bakar dimulai dengan pencampuran bahan bakar premium (E0) dengan bioetanol dari limbah nanas dengan konsentrasi bioetanol antara 2,5-15% sehingga menghasilkan biopremium E2,5; E5; E7,5; E10; E12,5 dan E15, kemudian hasilnya akan dibandingkan dengan karakteristik bahan bakar premium
murni. Selanjutnya akan dianalisis sesuai parameter uji karakteristik bahan bakar seperti dalam tabel berikut:
Tabel 4.6 Perbandingan Spesifikasi Biopremium pada Masing-Masing Bahan Bakar
No Parameter Satuan Metode ASTM
Spesifikasi Biopremium Sesuai Standar
Batasan
Hasil Pengujian
Min Max E0 E2,5 E5 E7,5 E10 E12,5 E15
1 Kandungan
timbal gr/l D-4927 - 0,013 0,0012 0,001780*) 0,001794 0,001803 0,001854 0,001859 0,001864**)
2 RVP kPa D-323 - 64 58,61 62,54*) 62,81 63,37 63,39 64,61 64,95**)
3 Getah purwa mg/100ml D-381 - 5 1,2 0,923**) 0,812 0,802 0,798 0,765 0,634*)
4 Kandungan
sulfur %mass D-4294 0,05 0,0106 0,11573*) 0,12252 0,12363 0,12145 0,12753 0,13825**) Sumber: Laboratorium Unit Pertamina Pemasaran Surabaya
Keterangan
*) : Nilai terendah
**) : Nilai tertinggi
Hasil pengujian kandungan timbal untuk masing-masing jenis bahan bakar menunjukkan dengan menambahkan bioetanol dari limbah nanas menghasilkan kandungan timbal yang lebih besar dari premium, hal tersebut dapat mengakibatkan semakin meningkatnya emisi timbal (Pb) yang dihasilkan. Perbandingan kandungan timbal untuk masing-masing jenis bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.6.
Gambar 4.6. Grafik perbandingan kandungan timbal pada setiap jenis bahan bakar.
Dari hasil pengujian untuk bahan bakar bioetanol yang menghasilkan kandungan timbal paling rendah adalah bioetanol E2,5 dengan kandungan timbal sebesar 0,001780 g/lt dan yang menghasilkan kandungan timbal paling tinggi adalah bioetanol E15 sebesar 0,001864 g/lt namun masih dibawah batas maksimum kandungan timbal yang diijinkan yaitu sebesar 0,013 g/lt sehingga masih memenuhi spesifikasi biopremium.
Hasil pengujian RVP untuk masing-masing bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.7.
J enis B ahan bakar Vs K andung an T imbal
0.001000 0.001100 0.001200 0.001300 0.001400 0.001500 0.001600 0.001700 0.001800 0.001900 0.002000
E 0 E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
J e nis B a ha n B a ka r
kandungan Timbal (g/lt)
Gambar 4.7. Grafik perbandingan RVP pada setiap jenis bahan bakar.
Dari hasil pengujian RVP menunjukkan dengan penambahan bioetanol dari limbah nanas meningkatkan RVP hingga sebesar 64,94 kPa pada bioetanol E15. Sedangkan bioetanol yang memenuhi spesifikasi standar yaitu bioetanol E2,5 – E10 dengan RVP sebesar 62,54 – 63,39 kPa.
RVP yang tinggi menandakan dalam bahan bakar tersebut mengandung banyak fraksi ringan. Fraksi ringan tersebut menyebabkan penguapan bahan bakar pada campuran untuk memudahkan penyalaan mesin. Namun, terlalu banyak fraksi ringan dapat menyebabkan deposit pada ruang bakar dan busi, menghasilkan unsur HC yang tidak terbakar keluar ke atmosfir.
Selanjutnya, untuk pengujian getah purwa pada masing-masing bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.8.
J enis B ahan B akar Vs R VP (R eid Vapour P res s ure)
54.0 56.0 58.0 60.0 62.0 64.0 66.0
E 0 E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
J enis B ahan B akar
RVP (kPa)
Gambar 4.8. Grafik perbandingan getah purwa pada setiap jenis bahan bakar.
Dari hasil pengujian getah purwa didapatkan dengan penambahan bioetanol menghasilkan getah purwa yang semakin kecil, hal ini menandakan semakin bersihnya bahan bakar tersebut.
Untuk pengujian kandungan sulfur pada tiap jenis bahan bakar dapat dilihat pada gambar 4.9.
Gambar 4.9. Grafik perbandingan kandungan sulfur pada setiap jenis bahan bakar.
Dari hasil pengujian kandungan sulfur terdapat peningkatan pada bahan bakar biopremium. Kandungan sulfur paling kecil terdapat pada
J enis B ahan B akar Vs G etah P urwa (E xis tent G um)
0.0 0.5 1.0 1.5
E 0 E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
J e nis B a ha n B a ka r Getah Purwa (mg/100ml)
J enis B ahan B akar Vs K andung an S ulfur
0.0000 0.0500 0.1000 0.1500
E 0 E 2,5 E 5 E 7,5 E 10 E 12,5 E 15
J e nis B a ha n B a ka r Kandungan Sulfur (% mass)
bioetanol E2,5 sebesar 0,11573 %mass, sedangkan yang menghasilkan kandungan sulfur terbesar ada pada bioetanol E15 sebesar 0,13825 %mass.
Besarnya kandungan sulfur dapat menghasilkan emisi SOx yang besar pula. Hal ini dikarenakan adanya kandungan sulfur pada bioetanol dari limbah nanas sehingga setiap penambahan bioetanol mengakibatkan kandungan sulfur bahan bakar tersebut meningkat.
3. Perbandingan Campuran Bioetanol Dengan Premium Yang Ideal (Menghasilkan Emisi Paling Rendah) Pada Mesin Sepeda Motor Yamaha Vega-R 2007
Berdasarkan hasil pengujian emisi gas buang dan karakteristik pada masing-masing bahan bakar menunjukkan bahwa perbandingan campuran premium dengan bioetanol dari limbah nanas terhadap emisi gas buang yang sesuai adalah E15 dengan konsentrasi CO sebesar 4.27% vol dan konsentrasi HC sebesar 318 ppm, sedangkan E2,5 menghasilkan konsentrasi CO tertinggi sebesar 5.29% vol, HC 944 ppm. E5 dengan CO 5.46% vol dan HC 798 ppm. E7,5 dengan CO 5.15 % vol dan HC 895 ppm.
E10 dengan CO 5.18% vol dan HC 1128 ppm. E12,5 dengan CO 4.91% vol dan HC 565 ppm. dan E15 dengan CO 4.27% vol dan HC 318 ppm.
Dengan demikian dapat kita lihat untuk bahan bakar dengan kadar gas buang beracun yang paling rendah ada pada bahan bakar E15. Sesuai dengan tabel 4.7. Dengan konsentrasi CO sebesar 4.27% vol dan konsentrasi HC sebesar 318 ppm maka bahan bakar E15 memenuhi batasan
Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 05 tahun 2006 tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor, yaitu untuk konsentrasi CO sebesar 5.5% vol dan HC sebesar 2400 ppm pada putaran idle untuk sepeda motor 4 langkah tahun pembuatan kurang dari 2010.
Tabel 4.7 Emisi gas buang yang dihasilkan pada bahan bakar premium dan biopremium dengan campuran bioetanol dari limbah nanas pada putaran idle
Jenis bahan bakar Emisi Gas Buang
CO (%vol) HC (ppm)
E0 5,10 568
E2,5 4,73 944
E5 5,46 798
E7,5 5,15 895
E10 5,18 1128
E12,5 4,91 565
E15 4,27 318
