BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sumber-sumber energi
Sumber energi dari alam dapat diklasifikasikan sebagian berikut yakni energi fosil, fisil, dan energi terbarukan. Energi fosil adalah energi yang diambil dari sumber yang hanya tersedia dalam jumlah terbatas di bumi dan tidak dapat diregenerasi. Sumber-sumber energi ini akan berakhir cepat atau lambat dan berbahaya bagi lingkungan, dan energi terbarukan adalah energi yang dihasilkan dari sumber alami seperti matahari, angin, dan air dan dapat dihasilkan berulang kali karena dapat diperbaharui (Permana, A.D. 2011).
Bahan bakar fosil terbentuk dari sisa-sisa organik tanaman dan hewan, yang mati ribuan tahun lalu dan tetap terkubur dalam pasir dan lumpur. Beberapa tahun kemudian, lapisan pasir dan lumpur semakin menumpuk di atasnya dan berubah bentuk menjadi batuan karena panas dan tekanan. Sisa tumbuhan dan hewan yang terkubur di dalamnya berubah menjadi bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil harus diekstraksi dari kedalaman bumi di mana mereka terbentuk. Bahan bakar fosil adalah sumber daya yang terbatas, bahan bakar fosil juga menyebabkan polusi udara, air dan tanah, dan menghasilkan gas rumah kaca yang berkontribusi terhadap pemanasan global atau global warming (Purnomo, N.A. 2011)
Energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang berasal dari alam yang didapatkan melalui proses alamiah. Sumber daya energi terbarukan, seperti angin, matahari dan tenaga air, dan bioenergi sebagai energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar fosil menghasilkan sedikit atau mengurangi pencemaran udara atau efek pemanasan global, namun demikian energi terbarukan mempunyai kelebihan dan kekurangan seperti energi fosil.
2.1.1. Kelebihan/keunggulannya energi terbarukan
1. Banyak terdapat di alam.
2. Dapat dilestarikan atau diperbaharui. 3. Ramah lingkungan (rendah polusi).
4. Tidak memerlukan perawatan yang banyak dibandingkan dengan sumber-sumber energi fosil dan mengurangi biaya operasi.
5. Membantu mendorong perekonomian dan menciptakan peluang kerja.
6. Beberapa teknologi mudah digunakan di tempat-tempat terpencil dan distribusi energi bisa diproduksi di berbagai tempat, tidak tersentralisir.
2.1.2. Kelemahan energi terbarukan
1. Biaya awal sangat besar.
2. Pasokan Sebagian besar energi terbarukan tergantung kepada kondisi cuaca. Saat ini, energi konvensional menghasilkan lebih banyak volume yang bisa digunakan dibandingkan dengan energi terbarukan.
3. Energi tambahan yang dihasilkan energi terbarukan harus disimpan, karena infrastruktur belum lengkap agar bisa dengan segera menggunakan energi yang belum terpakai, dijadikan cadangan di negara-negara lain dalam bentuk akses terhadap jaringan listrik.
4. Kurangnya tradisi dan pengalaman energi terbarukan merupakan teknologi yang masih berkembang. (Elizabeth, G. 2011).
2.2. Biodiesel
Biodiesel merupakan jenis bahan bakar yang termasuk ke dalam bahan bakar nabati (BBN), bahan bakunya bisa berasal dari berbagai sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan sering disebut dengan FAME (Fatty Acid Methyl Ester) yang di gunakan untuk menggerakan mesin-mesin diesel sebagai pengganti solar. Bahan bakar nabati ini berasal dari minyak nabati yang di konversi melalui reaksi kimia, sehingga secara kimia sifatnya sudah berubah dari sifat aslinya. Biodesel merupakan salah satu jenis bahan bakar cair yang berasal dari pengolahan tumbuhan yang diproses melalui proses tranesterifikasi (Musanif, J. 2006).
Beberapa hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa minyak kelapa dapat dibuat untuk biodiesel, baik sebagai campuran dengan minyak solar atau 100% minyak kelapa. Sementara penggunaan bahan baku ini untuk industri akan makin besar, sehingga terjadi distorsi kebutuhan beberapa bahan baku industri dan pengembangan energi alternatif yang pada akhirnya memicu kenaikan harga komoditas tersebut. oleh karenanya dibutuhkan upaya terpadu dalam mencari dan mengembangkan bahan baku minyak nabati sebagai bahan bakar alternatif yang tidak berfungsi sebagai bahan baku konsumsi industri dan makanan.
Beberapa tumbuhan penghasil lemak yang dapat digunakan sebagai bahan baku biodiesel sangat beragam, namun dalam perkembangannya kebutuhan tersebut berbenturan dengan kebutuhan produksi dan pangan masyarakat. Oleh karenanya pemilihan bahan baku biodiesel sangat penting untuk mencegah timbulnya distorsi kebutuhan antara kebutuhan pangan dengan kebutuhan produksi. Beberapa tumbuhan penghasil lemak yang banyak tumbuh di Indonesia diantaranya kelapa sawit, kelapa, dan jarak. Penggunaan minyak kelapa dan minyak kelapa sawit sangat besar kebutuhannya untuk industri dan pangan, sementara itu
masyarakat mengenal tanaman jarak sebagai tanaman semak pembatas pagar yang belum dimanfaatkan secara maksimal (Suhartanta dan Arifin, Z. 2008).
2.2.1. Kelebihan bahan bakar biodiesel
Sejauh ini, keuntungan terbesar didapatkan dengan penggunaan biodiesel adalah sifatnya yang bisa diperbaharui dan tidak beracun, penggunaan bahan bakar biodiesel dapat mengurangi emisi karbon dioksida disebabkan oleh pembakaran bahan bakar fosil.
Bahan bakar biodiesel ini tidak mengandung bahan kimia beracun, seperti belerang, yang menyebabkan terjadinya emisi berbahaya. Bahkan, jika digunakan setiap hari untuk menggantikan bahan bakar fosil bahaya seperti hujan asam bisa dikurangi atau dihilangkan.
Selain itu, tidak perlu merubah atau memodifikasi mobil diesel yang dimiliki untuk menggunakan bahan bakar biodiesel. Bahan bakar ini dapat dengan mudah dioperasikan pada mesin diesel standar.
2.2.2. Kelemahan bahan bakar biodiesel
Kandungan energi biodiesel diketahui 11% lebih kecil dari bahan bakar diesel yang berbasis minyak bumi, ini berarti kapasitas mesin yang gunakan akan menurun jauh ketika menggunakan biodiesel.
Nilai Kalori dari biodiesel masih lebih rendah dibandingakan dengan minyak bumi dan biodiesel memiliki viskositas yang tinggi di bandingakan energi fosil.
Biodiesel memiliki kualitas oksidasi yang kurang baik sehingga biodiesel dapat menyebabkan beberapa masalah serius ketika disimpan. Bila disimpan untuk waktu yang lebih lama, biodiesel cenderung berubah menjadi gel yang dapat menyebabkan penyumbatan berbagai komponen mesin. biodiesel ini juga dapat mengakibatkan pertumbuhan mikroba, sehingga menyebabkan beberapa kerusakan pada mesin. Dampak paling serius yang dihadapi dengan penggunaan biodiesel adalah kelangkaan pangan akibat dialihkannya tanaman yang biasa dikonsumsi untuk dijadikan bahan bakar. Tanaman seperti tebu, jagung, kelapa sawit dan beberapa jenis komoditas lainnya cenderung mengalami kenaikan harga yang cukup signifikan akibat dijadikan biodiesel. (Sumiarso, L. 2006).
2.3. Katalis
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi
aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk
berlangsungnya reaksi. Suatu zat yang dapat meningkatkan laju reaksi tanpa zat tersebut terkonsumsi dalam proses reaksi. Konsep dasar ini berasal dari pendekatan secara kimiawi terhadap katalis, yaitu bahwa reaksiter katalisis adalah proses siklis dimana katalis membentuk kompleks dengan reaktan, kemudian katalis terdesorpsi dari produk akhirnya kembali ke bentuk semula. (Panjoto ,U dan Endang W.L. 2007).
2.4. Jenis- jenis aditif bahan bakar.
Salah satu solusi penghematan bahan bakar minyak lainnya adalah penggunaan bahan aditif yaitu suatu bahan yang ditambahkan ke dalam bahan bakar minyak (BBM) yang bertujuan untuk meningkatkan kinerja pembakaran atau menyempurnakan pembakaran dalam ruang bakar mesin. Beberapa contoh aditif yang sudah pernah dibuat diantaranya metil ester turunan minyak kacang, asam dekanoat, dan etanol, bahan ini telah menurunkan partikulat mencapai 10-15% namun mash terdapat peningkatan terhadap emisi nitrogen oksida (NOx)
sebesar 3 % ( Mc Cormick, R.L. 1997).
Untuk itu harus ada upaya lain untuk membuat aditif baru salah satunya adalah aditif asam oleat. Asam oleat merupakan surfaktan anionik yang mempunyai gugus karboksilat sebagai gugus polar (hidrofilik) yang larut dalan air dan alkil rantai panjang gugus yang tak larut dalam air (hidrofobik). Asam lemak tak jenuh asam oleat menjadi dimetil ester bercabang. Pembentukan dimetil ester bercabang ini dapat dibuat melalui reaksi karbonilasi metil oleat dengan katalis PdCl2, kokatalis CuCl2 dan adanya CO membentuk senyawa
3-oktil–undekana-dikarboksilat anhidrid , seperti pada reaksi berikut ini, (Bangun, N dan Siahaan, D. 2007).
PdCl2/CuCl2 H
CH3 (CH2)7 CH=CH (CH2)7 COOH H3C—(CH2)7— C—CH2—(CH2 )7 --- C = O CO O = C O
Anhidrid melingkar 3-oktil- undekana- dikarbosilat anhidrid H CH3OH/H2SO4 H
H3C—(CH2)7—C—CH2—(CH2 )7 --- C = O CH3 – (CH2)7 – C--- CH2(CH2) 7 COOCH3
O = C O COOCH3
Anhidrid melingkar 3-oktil- undekana- dikarbosilat anhidrid Dimetil ester rantai bercabang (DMEB)
2.5. Pertamina dex (Solar pertadex)
Teknologi kendaraan bermotor di dunia saat ini semakin mengarah pada keunggulan di bidang keselamatan dan kelestarian lingkungan hidup, sampai dengan saat ini ada tiga standar terbesar dalam pengujian standar emisi yaitu US Federal, JIS standar dan standar euro. Standar Euro merupakan standar emisi yang telah mengalami beberapa perubahan yang sesuai dengan kemampuan teknologi dan kualitas bahan bakar yang semakin ramah lingkungan dengan pengurangan kadar timbal dan sulfur dalam bahan bakar.
Kementerian Negara Lingkungan Hidup telah mengeluarkan peraturan Pada tangal 23 september 2003 yang membatasi polusi udara dari kendaraan bermotor untuk pencemar seperti CO, HC, NOx dan PM yang mengacu pada standar euro II yang dituangkan dalam Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 141 Tahun 2003. Pertamina Dex, merupakan bahan bakar mesin diesel yang telah Solar murni kualitas 1 (Satu) yang memenuhi standar emisi euro II yang memiliki bilangan setana >53 dan kandungan Sulfur maksimal 300 ppm, sehingga bahan bakar ini berpotensi untuk meningkatkan kinerja mesin dan mengatasi permasalahan pencemaran akibat bahan bakar fosil. (Girsang, J.M. 2012).
2.6. Proses produksi biodesel minyak jarak.
Jarak pagar dipandang menarik sebagai sumber biodiesel karena kandungan minyaknya yang tinggi, Tanaman jarak pagar dikenal sebagai tanaman yang cukup kuat, dan mudah beradaptasi terhadap lingkungan tumbuhnya. Tanaman jarak disebut juga pioner dari tanaman penahan erosi karena dari tanaman ini mampu menahan air dan tanah, sehingga usaha untuk penghijauan dengan jarak pagar sangat bermampaat.
Proses produksi biodiesel umumnya melalui reaksi transesterifikasi senyawa trigliserida yang terkandung didalam minyak atau lemak. Reaksi transesterifikasi bertujuan
untuk menurunkan viskositas minyak atau lemak agar dapat memenuhi spesifikasi sebagai bahan bakar . Terdapat berbagai metode reaksi transesterifikasi melalui berbagai variasi bahan baku, jenis alkohol, katalis, temperatur reaksi, waktu reaksi, jenis reaktor dan proses pemisahan. Secara umum terdapat dua tantangan dalam pengembangan proses produksi biodiesel dari minyak jarak yaitu :
1. Tranesterifikasi digunakan untuk mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas atau tranesterifikasi merupakan proses reaksi kesetimbangan sehingga diperlukan alkohol untuk mendorong reaksi sehingga dihasilkan metil ester. Reaksi dari transesterifikasi memiliki sifat reversibel dan ketidaklarutan antara minyak dan alkohol maka reaksinya harus dijaga agar kesetimbangan reaksinya bergeser ke arah produk sehingga perolehan biodiesel atau fame nya tinggi. Untuk mendapatkan biodesel yang baik biodiesel atau gliserol harus dipisahkan. Reaksi yang tidak sempurna dapat menyebabkan rendahnya mutu atau kualitas dari biodiesel karena terdapat zat pengotor seperti Trigliserida, Digliserida, Monogliserida dan kehilangan reaktan.
2. Menggunakan membran reaktor. Membran reaktor memadukan proses reaksi dan proses pemisahan produk dalam satu tahap yang simultan sehingga terjadi pengadukan bahan baku secara kontinu dan menjaga proses perpindahan massa yang besar antara fasa yang saling tidak larut, membran reaktor dapat melakukan pemisahan reaktan yang tidak bereaksi dan produk yang dihasilkan secara kontinu sehingga kesetimbangan reaksi bergeser ke arah produk dan perolehan produk biodiesel tinggi. Minyak jarak pagak sebelum dimasukkan kedalam reaktor terlebih dahulu ditambahkan katalis dalam larutan metanol, sedangkan hasil produksi dari reaktor tersebut adalah biodesel yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar. Hasil produksi reaktor adalah biodesel yang masih memerlukan pemurnian dan pencucian sehingga diperoleh boidesel yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar. Proses pemurnian minyak meliputi penghilangan gum (degumming), Netralisasi atau penghilangan asam lemak. (Sibarani, H. 2011).
2.7.Proses pemurnian minyak jarak pagar 2.7.1. Pengilangan gum (Degumming)
Pemisahan gum (degumming) merupakan salah satu tahap pemurnian minyak nabati yang menentukan mutu produk dan efisiensi proses lanjutan. Dalam penggunaan langsung sebagai bahan bakar, adanya gum dalam minyak dapat menyebabkan penyumbatan aliran
esterifikasi/transesterifikasi untuk produksi biodiesel. Aplikasi teknologi membran untuk memisahkan gum merupakan alternatif teknik pemisahan gum yang dianggap ramah lingkungan dan hemat energi. Untuk mendapatkan efisiensi pemisahan gum yang tinggi, diperlukan kajian kondisi operasi membran (Sumangat, D. dan Harimurti, N. 2008)
2.7.2. Netralisasi asam atau pemisahan asam lemak bebas (ALB)
Proses pemisahan kandungan asam lemak bebas (ALB) bisa dilakukan dengan beberapa pilihan proses, yaitu :
1. Memisahkan ALB sebelum proses dan menggunakan transesterifikasi katalis basa konvensional.
2. Menggunakan katalis asam untuk mengkonversi minyak dan ALB menjadi metil ester. 3. Mengkonversi seluruh minyak menjadi asam lemak dan menggunakan jalur esterifikasi
katalis asam untuk mengkonversi asam lemak menjadi metil ester atau kedalam bentuk metil ester asam lemak (FAME = Fatty Acid Methyl Ester) .(Nasikin, M. dan Nurhayti, W. 2010).
Minyak dari biji jarak dapat diekstrak dengan cara mekanik ataupun ekstraksi dengan pelarut seperti heksan. Minyak jarak memiliki komposisi trigliserida yang mengandung asam
lemak oleat dan linoleat.Kandungan asam lemak pada minyak. jarak pagar dilihat pada Tabel
2.1 berikut :
Tabel 2.1. Kandungan asam lemak minyak jarak
No Nama Asam Komposisi (% w Berat)
1 Asam Miristat (14:0) 0 – 0,1 2 Asam Palmitat (16:0) 14,1 – 15,3 3 Asam Palmitoleat (16:1) 0 – 1,3 4 Asam Stearat (18:0) 3,7 – 9,8 5 Asam Oleat (18:1) 34,3 – 45,8 6 Asam Linoieat (18:2) 29,0 – 44,2 7 Asam Inoienat (18:3) 0 – 0,3 8 Asam Arakhidat (20:0) 0 – 0,3 9 Asam Behena (22:0) 0 – 0,2 (Hambali, E. 2008)
2.8.Proses transesterifikasi minyak jarak pagar (Jatropha Curcas Oil)
Biodiesel dapat diproduksi melalui transesterifikasi trigliserida dengan alkohol rantai pendek dan dengan adanya katalis. Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi kesetimbangan
yang biasanya dilakukan secara sederhana dengan mencampurkan raktan-reaktan. Reaksi ini berjalan sangat lambat sehingga diperlukan katalis untuk mempercepat reaksi agar dapat digunakan secara komersial. Penggunaan katalis hanya mempecepat terjadinya kesetimbangan akan tetapi tidak dapat mengeser komposisi kesetimbangan. Asam kuat dan basa kuat banyak digunakan sebagai katalis.
Tranesterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Tranesterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol. Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester adalah :
RCOOH + CH3OH RCOOH3 + H2O
Asam Lemak Metanol Metil Ester Air
Faktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi tranesterifikasi adalah waktu reaksi, pengadukan, katalisator, dan suhu reaksi. Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari trigliserida minyak nabati menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol.
Reaksi transesterifikasi trigliserida menjadi metil ester adalah :
Proses transesterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor. yaitu :
1. Suhu proses transesterifikasi akan berlangsung lebih cepat bila suhu dinaikkan mendekati titik didih alkohol yang digunakan semakin tinggi.
2. Kecepatan pengadukan
Kecepatan pengadukan akan menaikkan pergerakkan molekul dan menyebabkan terjadinya difusi antara minyak atau lemak sampai terbentuk metil ester.
3. Lama Reaksi
Semakin lama waktu reaksi semakin banyak produk yang dihasilkan karena keadaan ini akan memberikan kesempatan terhadap molekel-molekul reaktan untuk bertumbukan satu sama lain.
4. Jenis katalis
Proses transesterfikasi memerlukan katalis untuk mempercepat laju pembentukan ester. Katalis biasa yang digunakan adalah katalis asam atau katalis basa. Reaksi transesterifikasi dapat dikatalis homogen meliputi alkali dan asam.
2.9.Sifat-sifat penting dari bahan bakar mesin diesel
Untuk mengetahui dan mengenal biodiesel ini akan menganalisa beberapa sifat-sifat fisisnya yang dapat dipergunakan sebagai tolak ukur kualitas bahan bakar biodiesel. Bahan bakar motor diesel mempunyai sifat yang sama dengan biodesel sehingga dapat mempengaruhi prestasi kerja dari mesin diesel diantaranya: Penguapan (Volatilitas), residu karbon., viskositas ukuran yang menunjukkan kemampuan minyak untuk untuk dapat bertahan atau mempertahankan kekentalan terhadap perubahan temperatur selama proses kerja minyak dalam mesin atau suatu ukuran dari tahanan didalam minyak itu sendiri untuk mengalir, kandungan belerang, abu dan endapan, titik nyala (flash point), titik kabut (cloud
point), sifat korosif, mutu penyalaan dan kadar air. (Darmanto, S. 2006).
2.10. Persyaratan kualitas biodiesel
Bahan bakar nabati (Biofuel) jenis biodiesel sebagai bahan bakar alternatif yang digunakan sebagai campuran bahan bakar solar harus memenuhi standar dan mutu, maka dalam pembuatan biodesel harus memiliki standar dan mutu biodiesel. Dibawah ini adalah Tabel 2.2 standar mutu atau kualitas biodiesel berdasarkan SNI-04-7182-2006.
Tabel 2.2. Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006.
No Parameter dan Satuannya Batas Nilai Metode Uji Metode Setara
1 Massa jenis pada 400C, kg/m3 850-890 ASTM D 1298 ISO 3675
2 Viscositas kinematika pada 400C,
mm2/s (cst)
2,3 – 6,0 ASTM D 445 ISO 3104
3 Angka Setana Min.51 ASTM D 613 ISO 5165
4 Titik nyala (mangkok tertutup) 0C Min.100 ASTM D 93 ISO 2710
5 Titik Kabut 0C Maks.18 ASTM D 2500 -
6 Korosi bilah tembaga (3 jam500C) Maks. 3 ASTM D 130 ISO 2160
7 Residu karbon, % berat
Dalam contoh asli Dalam 10% ampas
distilasi
Maks. 0,05 Maks. 0,03
ASTM D 4530 ISO 10370
9 Temperatur distilasi 90%, 0C Maks. 360 ASTM D 1160 -
10 Abu tersulfatkan, % berat Maks. 0,02 ASTM D 874 ISO 3987
11 Belerang, ppm-b (mg/kg) Maks. 100 ASTM D 5453 ISO 20884
12 Fosfor, ppm-b (mg/kg) Maks. 10 AOCS Ca 12-55 FBI- A05-03
13 Angka Asam, mg-KOH/g Maks. 0,8 AOCS Cd 3-63 FBI- A02-03
14 Gliserol bebas,%-berat Maks. 0,02 AOCS Ca 14-56 FBI- A02-03
15 Gliserol total, %-berat Maks.0,24 AOCS Ca 14-56 FBI- A02-03
16 Kadar ester alkil, % berat Min. 96,5 - FBI- A03-03
17 Angka iodium, g-12 (100g) Maks.115 AOCS Cd 1-25 FBI- A04-03
(Sumiarso, L. 2006).
Secara umum kualitas bahan bakar solar dalam kaitannya dengan kinerja dan umur pakai mesin dapat dilihat pada parameter bilangan cetana, kandungan sulfur, kandungan partikulat, kandungan air dan sifat kelumasannya. Bahan bakar solar dengan kandungan sulfur, partikulat dan air yang rendah hanya mungkin dihasilkan dari proses kilang yang panjang, rumit dan memerlukan biaya proses yang tidak mudah . Sifat kelumasan bahan bakar Solar yang rendah sulfurnya hanya bisa dicapai jika ditambahi aditif, untuk itu solar yang yang diproduksi harus memiliki persyaratan mutu solar seperti pada Tabel 2.3 berikut ini:
Tabel 2.3. Persyaratan mutu solar
No Parameter dan Satuannya Batas Nilai Metode Uji
1 Massa jenis 40°C, gr/ml 0,82 – 0,87 ASTM D–1298
2 Visikositas kinetic pada 40°C, cSt 1,6 – 5,8 ASTM D–445
3 Angka setana Min 45 ASTM D–613
4 Titik kilat (flash point), °C Maks 150 ASTM D–93
5 Korosi strip tembaga (3 jam pada 50°C) Min No. 1 ASTM D–130
6 Residu karbon (% – b/b) Min 0,1 ASTM D–189
7 Kadar Air dan sedimen,% – v/v Min 0,05 ASTM D–96
8 Temperatur distilasi 300%, °C Max 40 ASTM D–86
9 Abu tersulfatkan,% b Min 0,01 ASTM D–974
10 Belerang, ppm% b Min 0,5 ASTM D–1551
(Sumiarso, L. 2006).
Indonesia memproduksi 2 (dua) jenis bahan bakar mesin diesel, yaitu solar yang digunakan untuk motor dengan putaran mesin tinggi (lebih dari 1200 rpm) dan minyak diesel untuk motor dengan putaran rendah (kurang dari 500 rpm). sifat fisis bahan bakar perlu
diperhatikan untuk menghindari kerusakan alat dan kerugian lainnya yang mungkin timbul akibat penggunaan bahan bakar tersebut.
Selain itu sifat fisis juga berpengaruh pada kualitas penyalaan. Bahan bakar sangat besar pengaruhnya terhadap hasil dari suatu pembakaran. Bahan bakar yang baik mempunyai sifat mudah terbakar dan hasil pembakarannva dapat menghasilkan tenaga yang baik serta polusi yang ditimbulkan kecil (sedikit). Sebaliknya bahan bakar yang kurang baik antara lain akan menjadikan pembakaran yang tidak sempuma serta dapat menyebabkan timbulnya knocking, tenaga mesin kecil yang disertai timbulnya asap hitam. (Sunardi, 2009).
Sifat fisika minyak solar (Automotive minyak solar) dapat lihat pada Tabel 2.4. berikut ini.
Tabel. 2.4. Sifat fisika minyak solar (Automotive Diesel Oil)
No Sifat Minyak Solar Metode
ASTM Min Maks 1 Spesific gravity 60/60o F 0,820 0,87 D1298 2 Colour astm 3,0 D-11500 3 pour point, OF 6,5 D-97 4 Sulfur content, % wt 0,5 D-1551 5 Flash Point, oF 150 D-93 6 Viscosity 1,6 (kinematik) 5,8 (cSt, 100F) D-455 7 Sediment, % wt 0,01 D-473 8 Ash content, % wt 0,01 D-473
9 Coradson carbon residue, wt 0,1 D-189
10 Water content 0,05 D-95
(Sumiarso, L. 2006).
Keunggulan lain dari bahan bakar Biodiesel adalah dapat melakukan kendali kontrol polusi, dimana biodisel lebih ramah lingkungan daripada bahan bakar diesel fosil karena tidak mengandung sulfur bebas dan memiliki gas buangan dengan kadar pengotor yang rendah dan dapat didegredasi. Bahan bakar biodiesel memiliki sifat fisika dan kimia yang hampir sama dengan bahan bakar diesel konvensional dan juga memiliki nilai energi yang hampir setara seperti pada Tabel 2.5. berikut ini.
Tabel.2.5. Sifat fisika biodiesel
No Parameter Nilai
1 Specpic gravity (gr/ml) 0,87 – 0,89
2 Kinematik Viscositas@400C cSt 3,7 - 5,8
3 Cetana Number 46 - 70
4 Higher heating value (btu/1b) 16,98 - 17,996
5 Sulfur,wt% 0,0 - 0,0024
6 Cloud Point0C -11 - 16
7 Iodine Number (g-I2/100g) 60 - 135
8 Lower heating Value (btu/Ib) 15,700 - 16,735
(Sumiarso, L. 2006).
2.11. Nilai kalor bahan bakar
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas. Besanya panas yang ditimbulkan jika suatu bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai kalor bahan bakar. Berdasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nilai kalor bawah. Nilai kalor atas merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksprimen dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan melepaskan panas latennya. Nilai kalor bawah merupakan nilai kalor bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air dan umumnya hidrogen uap air. kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15% yang berarti setiap satu satuan bahan bakar 0,15 bagian merupakan hidrogen. (Naibaho, K. 2009).
2.12. Uji kinerja mesin diesel dengan menggunakan minyak jarak pagar.
Mengingat begitu pentingnya penggunaan bahan bakar altenatif biodiesel sebagai pengganti bahan bakar minyak maka perlu adanya studi lanjutan mengenai perporma mesin diesel menggunakan bahan bakar biodiesel. Biodiesel yang dihasilkan dari minyak jarak pagar diperkirakan tidak banyak mempengaruhi performa mesin diesel jika dibandingkan dengan minyak bahan bakar fosil. Maka dari itu peneliti akan melakukan penelitian mengenai performansi mesin diesel dan emisi gas buang yang menggunakan biodiesel minyak jarak
pagar dengan berbagai komposisi ditambah bahan aditif, jarak pagar dengan aditif asam oleat akan diperbandingkan dengan penggunaan minyak solar pertadex.
Performansi mesin diesel yang ingin diketahui adalah torsi, daya, spesifik fuel compusition dan effisiensi thermal yang dihasilkan oleh mesin diesel yang menggunakan bahan bakar biodiesel serta yang menggunakan bahan bakar minyak solar pertadex dan gas buang yang dihasilkan oleh mesin diesel dengan menggunakan bahan bakar yang berbeda yakni B5 dan B10 dan B10 + aditif asam oleat.
Sebagai studi awal maka penelitian yang akan dilakukan pada mesin diesel adalah dengan menggunakan minyak jarak pagar sebagai bahan dasar biodiesel didasari pada hipotesa atau dugaan awal bahwa biodiesel yang berbahan dasar minyak jarak pagar dan mengkombinasikan dengan campuran minyak solar dan tidak mempengaruhi kinerja mesin diesel.
2.12.1. Uji torsi dan daya poros
Torsi dalam fisika, juga disebut momen (gaya), adalah vektor semu yang mengukur kecenderungan suatu gaya untuk memutar objek tentang beberapa sumbu (pusat). Besarnya torsi didefinisikan sebagai produk gaya dan panjang lengan tuas (radius). Sama seperti gaya adalah mendorong atau menarik, torsi dapat dianggap sebagai twist. Satuan untuk torsi adalah newton meter (Nm). Torsi dapat dihitung dengan menggunakan alat Torquemeter . (Riansah, M. dan Suardjaja, I.M. 2004) .
Torsi merupakan mesin untuk menggerakkan kendaraan dari kondisi diam. sedangkan tenaga dengan satuan daya kuda lebih kepada kemampuan tertinggi yang dapat diraih mesin tersebut. Dalam praktiknya, torsi lebih berperan bila dibandingkan dengan tenaga mesin, karena semakin besar torsi yang dimiliki maka kenderaan akan terasa ringan dan lebih hemat bahan bakar. Untuk itu, mobil yang memiliki torsi lebih besar akan lebih mudah digunakan ketika jalan tanjakan atau diisi beban penuh. bila torsi maksimum diraih pada putaran mesin yang cukup rendah. Sedangkan tenaga mesin lebih terasa ketika melaju dijalan bebas hambatan hingga batas rpm maksimum. sehingga tenaga mesin akan meningkat seiring tingginya putaran mesin.
Secara umum motor bakar memiliki parameter-parameter yang dapat menunjukkan performansi dari mesin tersebut. Beberapa dari parameter tersebut diuraikan dibawah ini (Pulkrabek, W. 1997).
Daya poros atau daya efektif merupakan daya yang dihasilkan sesuatu mesin pada poros keluarannya atau biasa dikenal dengan break horse power yang dihitung dengan rumus:
. . 1000 60 2 x N x Wb ...(2.1) Keterangan : Wb = daya efektif (kW)
N = Putaran maksimum mesin (rpm)
= Torsi (Nm)
2.12.2. Specific fuel consumption (SFC)
Specific Fuel Consumption (SFC) sebagai parameter yang biasa digunakan sebagai ukuran nilai ekonomis pemakai bahan bakar perjam untuk setiap daya yang dihasilkan, harga yang paling rendah dari SFC dikatakan sebagai efesiensi yang paling tinggi demikian sebaliknya harga yang paling tinggi dari SFC merupakan efesiensi yang paling rendah dari kenderaan tersebut. banyaknya jumlah bahan bakar yang dikonsumsi dapat dihitung dengan persamaan dibawh ini. (Pulkrabek, W. 1997).
3619080 . . x W m bsfc b f ...(2.2) dimana : Wb = Daya Efektif.
mf = laju aliran bahan bakar ke ruang bakar (kg/s)
2.12.3. Efisinsi thermal
Efesiensi termal suatu mesin didefenisikan sebagai perbandingan antara energi keluaran dengan energi kimia yang masuk atau yang dukandung bahan bakar dalam bentuk bahan bakar yang dihisap kedalam ruang bakar, dan dapat ditentukan dengan persamaan:
c HV f b t x Q x m W . . ...(2.3)
QHV = Nilai kalor bawah bahan bakar ( kcal / kg )
mf = laju aliran bahan bakar ke ruang bakar (kg/s)
2.13. Uji emisi gas buang
Alat transportasi kendaraan bermotor yang selama ini mendukung perekonomian masyarakat dalam segala bentuk aktifitas, namun tidak selamanya kenderaan bermotor yang kita gunakan menjanjikan harapan yang positif, karena kenderaan atau alat transportasi tersebut menyimpan berbagai permasalahan bahkan sebagai ancaman bagi pengguna dan juga terhadap masyarakat lingkungan sekitarnya salah satu adalah emisi gas buang yang dihasilakan dari kenderaan bermotor tersebut.
Pencemaran udara yang terus terjadi selama ini dan pemanasan global yang mencuat ahkir-ahkir ini menunjukkan bahwa begitu pentingnya dilakukan upaya penurunan atau pengurangan emisi gas buang baik melalui melalui studi atau penelitian mengenai energi penggerak kendaraan bermotor atau upaya lainnya.
Proses pembakaran kenderaan bermotor solar atau mesin diesel sangat besar dalam menyumbangkan atau menghasilkan sejumlah emisi gas buang di antaranya adalah senyawa hidrokarbon (HC) tidak terbakar, karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), senyawa
nitrogen oksida (NOx), dan asap (Wijaya. K dan Bagus, G. 2002).
Mesin diesel merupakan penyumbang polusi udara, salah satu penyebabnya adalah proses pembakaran didalam mesin yang kurang sempurna dan kondisi bahan bakar. Berikut ini beberapa zat- zat pencemaran udara yang disebabkan oleh kenderaan bermotor dan masalah yang ditimbulkannya bagi masyarakat dan lingkungan sekitar kita yakni:
2.13.1. Emisi karbon monoksida (CO)
Asap dari kendaraan bermotor merupakan salah satu sumber utama terbentuknya
karbon monoksida (CO). Pencemaran udara dan lingkungan disebabkan karena emisi dari kenderaan atau transportasi umum yang berbahan bakar solar. Terdapat hubungan antara emisi karbon monoksida dengan perbandingan bahan bakar udara, peningkatan perbandingan bahan bakar berpengaruh terhadap penurunan emisi karbon monoksida (Riansah. M, dkk.2004).
Karbon Monoksida yang meningkat di berbagai perkotaan dapat berdampak negatif terhadap lingkungan. Oleh sebab itu perlu adanya solusi dan cara untuk penurunan kadar karbon monoksida salah satunya upaya untuk pengendalian emisi gas buang melalui bahan bakar yang ramah lingkungan minsalnya bahan bakar yang berasal dari tumbuhan (biofuel).
2.13.2. Nitrogen oksida (NOx)
Nitrogen oksida (NOx) merupakan gas yang paling beracun. Gas ini dibentuk dalam motor khusus pada suhu tinggi. Diudara luar masih menyatu dengan zat asam ,sehingga
terjadi nitrogen oksida (NOx) Dibawah pengaruh sinar matahari akan timbul kabut NOx yang
dapat menimbulkan rasa nyeri pada mata dan selaput lain. Gas ini juga akan merusak tumbuh - tumbuhan. (Buyung, S. 2011).
2.13.3. Karbon dioksida (CO2)
Karbon dioksida tidak berwarna dan tidak beraroma, gas ini terjadi bila bahan bakar atau unsur C tidak mendapat ikatan yang cukup dengan O2 artinya udara yang masuk ke
ruang silinder kurang atau suplai bahan bakar berlebihan. Karena itu strategi penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi seperti pengggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar terbarukan yang rendah polusi bagi kendaraan bermotor. Biodiesel diharapkan
dapat mengurangi tingkat gas-gas penyebab pemanasan global seperti CO2, karena CO2 yang
dihasilkan dari pembakaran akan diserap kembali oleh tanaman penghasil biodiesel tersebut. (Istadi, 2011).
2.13.4. Emisi hidrokarbon (HC)
HC (Hidrokarbon) warna kehitam-hitaman dan beraroma cukup tajam , gas ini terjadi apabila proses pembakaran pada ruang bakar tidak berlangsung dengan baik atau suplai bahan bakar berlebihan. Pada mesin, Hidrokarbon (HC) terbentuk dari berbagai sumber. Salah satunya bahan bakar yang tidak terbakar secara sempurna, tidak terbakarnya minyak pelumas silinder adalah salah satu penyebab munculnya hidrokarbon. Hidrokarbon terdapat pada proses penguapan bahan bakar pada tangki, karburator, serta kebocoran gas yang melalui celah antara silinder dan torak yang masuk ke dalam poros engkol yang biasa disebut
blow by gases atau Gas lalu. ( Wijaya.K dan Bagus.G. 2002)
2. 13.5. Emisi Oksigen (O2)
Oksigen atau zat asam adalah yang dapat dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya sehingga menjadi oksida. Pada temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2
melimpah ketiga di alam semesta berdasarkan massadan unsur paling melimpah.Gas oksigen yang kita hirup mulai sudah mulai tercemar diatmosfer bumi, akibat pembakaran hasil transportasi maupun industri yang berdampak pada kesehatan dan lingkungan, (Khairuddin dan Abdullah. 2009).
Untuk itu biodeiesel minyak jarak pagar dapat dibuat dan digunakan sebagai salah satu upaya kita untuk mengurangi emisi gas buang dari kenderaan bermotor sehingga dapat dijadikan sebagai energi alternatif pengganti bahan bakar solar yang ramah lingkungan untuk mengurangi efek rumah kaca atau pemanasan global.
